CN113950792A - 电源再生转换器及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供一种电源再生转换器及其处理方法，其能够立即应对急剧的相位变动和频率变动。为了达成上述目的，一种电源再生转换器，其配置在对电动机进行可变速控制的逆变器与三相交流电源之间，使在电动机减速时产生的感应电动势再生至三相交流电源，其具有：与三相交流电源连接的交流电源端子；检测交流电源端子中的三相的交流电压的交流电压检测部；和相位推算部，其根据由交流电压检测部检测出的三相的交流电压，来推算三相交流电源的相位。

Description

电源再生转换器及其处理方法
技术领域
本发明涉及电源再生转换器。
背景技术
电源再生转换器是配置在对电动机进行可变速控制的逆变器装置与三相交流电源之间，使在电动机减速时产生的感应电动势再生至三相交流电源的装置。
作为本技术领域的背景技术，有专利文献1。专利文献1中，记载了电源再生装置变更功率转换部、驱动控制部和相位调整部，相位调整部基于在交流电源一方检测出的交流电源电压，对于交流电源电压的输出相位，基于功率转换部与交流电源之间流过的无效电流的增减来进行调整。但是，电源再生装置为了监视分体的电源的电压，而另外需要为此所使用的配线，并且存在该配线的误配线或断线的可能性，存在导致成本上升或可靠性降低的可能性。
与此相对，有专利文献2。专利文献2记载了具有电源再生转换器与交流电源连接的交流电源端子，基于从该交流电源端子供给的交流电源电压，相位检测部通过相电压的过零检测来检测三相交流电源的电压相位。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-162543号公报。
专利文献2：日本特开2004-180427号公报。
发明内容
发明要解决的问题
由小型的独立型发电机构成的电源中，因为负载的急剧变化而发生频率变动。另外，即使是一般的商用电源，在系统事故等引起的配电线路切换时，也可能发生电源电压的相位跳跃等。
专利文献2中，作为电源电压的相位的检测方法记载了利用电源电压的过零。但是，电源电压的过零在1个周期中对于1相仅发生2次。因此，存在对于急剧的相位变化和频率变动发生不能立即捕捉并响应的可能性。结果，在利用过零的电源电压相位的检测方法中，存在急剧的相位变动和频率变动发生时，栅极信号的开/关(ON/OFF)切换时机偏离通常的适当位置的可能性。该情况下，发生交流电流的跳跃，发生过电流保护动作和对元件的过大压力。另外，专利文献2中，为了检测电压振幅另外需要全波整流电路和A/D转换器，也存在价格上升的问题。
本发明提供一种能够立即应对急剧的相位变动和频率变动的电源再生转换器及其处理方法。
用于解决问题的技术手段
本发明是鉴于上述背景技术和问题而完成的，举其一例，是一种电源再生转换器，其配置在对电动机进行可变速控制的逆变器与三相交流电源之间，使在电动机减速时产生的感应电动势再生至三相交流电源，其具有：与三相交流电源连接的交流电源端子；检测交流电源端子中的三相的交流电压的交流电压检测部；和相位推算部，其根据由交流电压检测部检测出的三相的交流电压，来推算三相交流电源的相位。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够立即应对急剧的相位变动和频率变动的电源再生转换器及其处理方法。
附图说明
图1是实施例1中的电源再生转换器的结构框图。
图2是表示实施例1中的三相交流电压与栅极脉冲的关系的图。
图3是实施例1中的交流电流检测部的结构图。
图4是实施例1中的交流电压检测部的结构图。
图5是表示实施例1中的再生运转时的动作波形的图。
图6是表示实施例1中的0°≤θ≤60°的相位中的电源再生转换器的三相电桥中的元件的导通状态的图。
图7是表示实施例1中的动力运转时的动作波形的图。
图8是表示实施例1中的停止时的动作波形的图。
图9是表示实施例1中的相位推算部的动作的流程图。
图10是表示实施例1中的电源电压的6个相位区间与推算相位的式子的表。
图11是实施例1中的相位运算部的结构图。
图12是表示实施例1中的电源电压的6个相位区间与电压振幅的式子的表。
图13是实施例2中的在电源电压相位的检测中不利用电流值的情况下的电源再生转换器的结构框图。
图14是表示实施例2中的相位推算部的动作的流程图。
图15是实施例3中的电源再生转换器中同时使用通用逆变器一方的二极管整流模块的情况下的结构框图。
图16是表示实施例3中的再生运转时的动作波形的图。
图17是表示实施例3中的动力运转时的动作波形的图。
图18是表示实施例3中的停止时的动作波形的图。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施例使用附图进行说明。
实施例1
图1是表示本实施例中的电源再生转换器的结构例的框图。首先，说明概略动作。图1中，电源再生转换器1经由三相电抗器3、与产生三相(R相、S相、T相)的交流电压的三相交流电源2经由交流电源端子11连接。电源再生转换器1包括具有电解电容器20的直流部，该直流部与逆变器4的直流部连接。该逆变器4具有对直流电力与交流电力进行转换的转换器部分，通过对电动机5输出交流电压来驱动电动机5。电源再生转换器1的交流电流检测部50根据所连接的两相的电流检测器的信号来生成三相的电流信号并输出至相位推算部52。交流电压检测部51检测经由交流电源端子11连接的三相的交流电压，并输出至相位推算部52和电压振幅运算部54。
电压振幅运算部54中，根据三相的电压信号的输入来运算电压振幅VA。相位推算部52根据三相的交流电压以及交流电流和内部运算相位θs来推算相位θe并输入至相位运算部53。相位运算部53中，根据推算相位θe输出运算相位θs。驱动信号生成部55输入运算相位θs，生成与输入相位相应的6个栅极脉冲信号并将其输出至三相电桥电路10。
三相电桥电路10由6个开关元件(Tr1～Tr6)和6个二极管(D1～D6)构成，是将串联连接的上下两个元件(以下称此为“臂”)三组并联地连接而成的。用该三相电桥电路10来进行交流电力与直流电力的转换。此时的直流电力是从电解电容器20供给的。
此处，相位推算部52、相位运算部53、电压振幅运算部54、驱动信号生成部55用CPU进行的软件处理实现。即，通过由CPU执行存储装置中保存的程序而实现这些功能。
此处，在图2中，示出三相的交流电压波形(a)与运算得到的电源相位θ(b)与栅极脉冲信号(c)的关系。图2中，(a)表示三相(R相、S相、T相)的交流电压波形，横轴的T是电源1个周期的时间，电源频率是50Hz和60Hz的情况下，分别是20ms和16.7ms。(b)中，电源相位θ的0点相对于交流电压波形能够采用任意位置。图2的例子中，将R相电压最大的点作为相位的0点。此时，各相的相电压(VgR、VgS、VgT)能够使用电源相位θ且令相电压的最大值为Va时用以下的式(1)表达：
VgR＝Va×cos(θ-0°)
VgS＝Va×cos(θ-120°)
VgT＝Va×cos(θ-240°)
接着，说明开关元件(Tr1～Tr6)的动作。如图2中的(c)所示，各相都是在相电压是三相中最大的120°的区间中使上臂开关接通(ON)，在相电压是三相中最小的120°的区间中使下臂开关接通的所谓120°通电方式。上述以外的区间、即电压是三相中的中间的120°的区间中使上下两臂都是关断(OFF)。例如，R相的情况下，R相电压最大的5T/6至T/6的区间中仅上臂的开关(Tr1)是接通，最小的T/3至2T/3的区间中仅下臂的开关(Tr2)是接通，除此以外的区间中上下两臂的开关都是关断。
接着，返回图1，叙述交流电流和交流电压的检测。设三相交流电流为IR、IS、IT。以下，对于上述电压和电流认为从中性点N流出的方向是正方向。此时，因为三相三线式的电流之和是零，所以以下的式(2)成立。
IR+IS+IT＝0……(2)
通过使用该关系能够用两相的电流值计算剩余的一相的电流。
图3是本实施例中的交流电流检测部50的结构图。图3中，将用电流检测器等得到的与主电路的交流电流的瞬时值成正比的信号输入至A/D转换器，得到对应的两相的数字值IR和IT。S相中没有设置电流检测器和A/D转换器，但根据式(2)能够按-(IR+IT)用计算求出IS。
接着，对于交流电压，说明电源再生转换器一方的电压与电源电压的关系。图4是本实施例中的交流电压检测部51的结构例。图4中，以电源的中性点(N)为基准，设电源电压的各相的相电压为VgR、VgS、VgT，设电源再生转换器的交流电源端子11(电源再生转换器端)中的三相交流电压为VR、VS、VT。然后，假定三相电抗器3三相平衡，设1相的电感为L(H)、电阻为R(Ω)。此时，关于电源再生转换器端的三相交流电压VR、VS、VT，相对于电源电压考虑电抗器的电压降，能够用以下的式(3)表达。
VR＝VgR-(R+L×d/dt)×IR
VS＝VgS-(R+L×d/dt)×IS
VT＝VgT-(R+L×d/dt)×IT
将以上的式(3)全部相加，根据式(1)VgR+VgS+VgT＝0，并且考虑式(2)IR+IS+IT＝0，VR+VS+VT＝0成立。因此，电抗器三相平衡的情况下，只要得知电源再生转换器端的电压中的两相就能够求出剩余的一相。
接着，对于交流电压检测部51的动作进行说明。图4中，对交流电压检测部51输入电源再生转换器一方的电压(VR、VS、VT)。对于该输入电压用设置在基准点L(电路板上的接地)之间的电阻R1和R2进行分压。此处，假定基准点L从中性点看来具有VL的电压。设从基准点L看来的三相各自的分压值为VmR、VmS、VmT。图4中将该分压后的电压输入至电压跟随器。电压跟随器的输出电压与输入电压一致，设电压跟随器的输出电压也是VmR、VmS、VmT。如果能够容许后端的电路的阻抗的影响，则也能够除去电压跟随器。设分压电路的电阻为R1、R2时，分压比k可以用k＝R2/(R1+R2)表达。结果，以图4的L为基准的各相的分压电压是：
VmR＝k(VR-VL)
VmS＝k(VS-VL)
VmT＝k(VT-VL)
该分压后的电压(VmR、VmS、VmT)首先被用于输出中性点电压VmN。
此处，以图4的L为基准，根据弥尔曼定理，VmN的电压是：
VmN＝(VmR+VmS+VmT)/6＝k(VR+VS+VT-3VL)/6＝-k*VL/2
接着，R相和T相的分压后的电压被经由运算放大器电路输入至A/D转换器。
该运算放大器电路是差动放大电路，对R相、T相的A/D转换器的输入电压VadR、VadT可以表达为以下所述：
VadR＝2×VmN-VmR＝-k×VL-k(VR-VL)＝-kVR
VadT＝2×VmN-VmT＝-k×VL-k(VT-VL)＝-kVT
因此，对于A/D转换器，与基准点L的电压无关地输入对相对于中性点N的电压VR、VS、VT分压(乘以k)后的电压。对该VadR、VadT进行A/D转换并乘以适当的系数，由此得到与VR和VT分别成正比的数字值VdR和VdT。设该比例增益为G时，有下式。
VdR＝G×VR
VdT＝G×VT
因此，VdS能够用VdR和VdT用下式表达。
VdS＝G×VS＝G×(-VR-VT)＝-VdR-VdT
另外，当然也能够与VadR、VadT同样地生成VadS并进行A/D转换而求出。以上图4的电路能够以最小限度的成本追加至构成现有的主电路的电路板上。另一方面，也能够代替电阻分压地使用电压互感器等并将其输出来作为对A/D转换器的输入信号。
接着，为了说明相位推算部52的动作，按每种运转状况，说明电源电压(VgR、VgS、VgT)与电源再生转换器电压(VR、VS、VT)与交流电流(IR、IS、IT)的关系。以下，图5、图7、图8中，假定电源的电压的线间电压有效值为200V。
在图5中示出逆变器进行再生运转的情况下的电源再生转换器运转时的波形的例子。图5中，(a)表示电源电压，(b)表示电源再生转换器端电压，(c)表示交流电流。此时，电源再生转换器1进行图2所示的Tr的开关动作，并且逆变器4以再生状态使电动机运转。此时直流电压在交流电压的线间电压的振幅以上。因此，无论交流电压的相位如何，D1～D6都不会导通。另一方面，关于Tr1～Tr6的导通，Tr按照图2的指令导通。对于某一相位，存在上下臂都不导通的相，该情况下，该相的电流是0(参考95所示的虚线内)。
在图6中示出逆变器再生运转时的三相电桥电路的元件的导通状态和电流的状况。图6中示出了设R相最大的相位为0、0°<θ<60°(T/6)的情况。对于开关元件和二极管都不导通的部分，为了易于理解而配置×符号并省略了配线。相位θ是0°<θ<60°的情况下，如图6所示Tr1和Tr6导通，固定为IS＝0。结果，对式(3)的VS代入IS＝0和dIs/dt＝0，得到VgS＝VS，S相中电源电压与电源再生转换器方电压一致。
根据以上所述，如图5中举例所示的再生运转时，电压是三相的中间的相(此后称为中间相)的电流是0。此时，电压在电源一方和电源再生转换器端相同。另外，在Tr的开关切换发生的瞬间发生急剧的电流变化，该瞬间时电源方与电源再生转换器端的电压不一致。
接着，在图7中示出逆变器进行动力运转的情况下的电源再生转换器运转时的波形的例子。图7中，也与图5同样，(a)表示电源电压，(b)表示电源再生转换器端电压，(c)表示交流电流。此时，电源再生转换器进行图2所示的Tr的开关动作，并且逆变器以动力状态使电动机运转。此时，直流电压与线间电压的振幅的峰值相比更低。Tr1～Tr6与再生运转时相同地按照图2的指令导通。D1～D6与再生运转时不同，在线间电压的瞬时值超过直流电压的相位时导通。结果，上下臂都不导通的相中，电流也不一定是0。例如，T/6至T/3的时间的电源电压中，R相是中间相，但在本区间起始处，D2和D5导通，在R相中流过电流。结果，在本区间起始处，电源电压与电源再生转换器端电压不一致。但是，其余部分中电流是0，电源电压与电源再生转换器端电压一致。根据以上所述，如图7中举例所示的逆变器进行动力运转的情况下的电源再生转换器运转时，即使在电压是三相的中间的相中，也存在电流不是0的区间(参考96所示的虚线内)。但是，电流是0的相的电压在电源方和电源再生转换器端一致。另外，中间的相的电流不是0时，三相中的两相的电压一致。
接着，在图8中示出电源再生转换器停止时的波形的例子。图8中，也与图5同样，(a)表示电源电压，(b)表示电源再生转换器端电压，(c)表示交流电流。电源再生转换器停止时，逆变器能够进行动力运转，但另一方面，再生运转因为直流电压上升而导致过电压等的保护动作等，所以在通常的运转状态下不会发生。该图8中直流一方的负载的消耗随时间逐渐减小。
电源再生转换器处于停止中的情况下，不发出开关的指令，Tr1～Tr6不导通。但是，D1～D6与动力运转时同样，在线间电压的瞬时值超过直流电压的相位时导通。因此，在逆变器动力运转而消耗直流电力的状态、和电源刚接入后的主电路电容器的电压较低的状态下，流过较大的电流，导通时间变长。逆变器停止的情况下，直流电力的消耗较少，二极管的导通时间变短。图8中的(c)表示主电路电容器被充电时的电流波形，电压较低的状态下的0到T/6的电流值比一定程度充电的5T/6到T的电流值更大。
关于中间相的电流和电压，在电容器电压较低的T/6到T/3的区间中在中间相即R相中流过电流，结果，电源电压与电源再生转换器方电压不一致。但是，在电容器一定程度充电、直流电力的负载消耗较小的2T/3到5T/6的区间中，中间相即R相中没有流过电流，结果，电源电压与电源再生转换器方电压一致。
根据以上所述，如图8举例所示的逆变器进行动力运转的情况下的电源再生转换器停止时，即使在电压是三相的中间的相中，也存在电流不是0的区间(参考97所示的虚线内)。但是，电流是0的相的电压在电源方和电源再生转换器端相同。
接着，说明相位推算部52的动作。相位推算部52中，如图1所示，输入电源再生转换器端的电压(VR、VS、VT)、交流电流(IR、IS、IT)、电压振幅(VA)、运算相位(θs)，输出根据电源再生转换器端的电压推算出的推算相位(θe)。
图9是表示相位推算部52的动作例的流程图。图9中，首先，各相的相电压的大小关系因电源的相位而相互交换。该大小关系的相互交换每隔60°发生，将从0°到360°的全部相位分割为六个区间。另外，图2所示的Tr1到Tr6的导通状态也因该区间而变化。将其作为相位区间并在图10中示出。
如图5、图7、图8所示，中间的相的电压中，除了特定条件以外都是电源再生转换器端的电压与电源电压一致。因此，为了根据电源再生转换器端的电压推算电源电压的相位，而确定相位区间，考虑该区间的中间相的电压。为了确定该相位区间，而使用从后端的相位运算部53输入的运算相位(θs)。相位运算部53的动作在后文中叙述，该运算相位(θs)除了起动时和电源扰动时等过渡响应时以外，都检测出大致正确的电源电压的相位。因此，能够基于图10的表所示的相位的范围确定相位区间。在步骤S10中确定相位区间之后，接着，在步骤S11中，判断是否相位区间的端部。即，如图5的说明所示，相位区间的边界处因为急剧的电流变化而发生电压跳跃。该区间能够根据运算相位(θs)是否区间端部、即相位区间的边界附近来判定。然后，是相位区间的端部的情况下，在步骤S12中将自身的运算相位(θs)作为推算相位(θe)并结束处理。由此，能够避免用图5的各区间的边界上发生的不连续的电压值推算相位。
步骤S11中不是相位区间的端部的情况下，在步骤S13中，判定由各区间决定的中间相的电流是否0。如果中间相的电流不是0，则在步骤S12中将自身的运算相位(θs)作为推算相位(θe)并结束处理。
如果中间相的电流是0，则如上所述，该相的电源电压与电源再生转换器端电压一致。此时，能够根据式(1)使用反三角函数计算出相位。例如，相位区间1的情况下，S是中间相，所以判定S相的电流IS是否0。IS＝0的情况下，VgS＝VS成立，将其代入(1)式的S相的式中。这样，得到：
VS＝VAcos(θ-120°)
对于θ求解，得到：
θ＝cos-1(VS/VA)+120°
上述解可以得到2个，将满足区间1的0°≤θ<60的作为推算相位。
这样，与电源电压一致的中间的相每隔60°地随时替换，但除了特定条件外总是连续存在的。能够根据该中间的相的电压信号推算相位。或者，用微型计算机进行离散处理的情况下能够按任意的周期进行运算。
从而，如上所述，按照根据相位区间计算出推算相位的图10，在步骤14到16中，判断相位区间，在步骤17到19中，输出与该相位区间相应的推算相位并结束处理。
另外，逆变器进行动力运转等情况下，存在不能推算相位的区间。但是，这只是各区间端部的极小一部分区域，通过如后所述输出根据当前的相位和频率运算的相位，只要电源处于稳态就能够适当地保持相位同步。这样，无论电源再生逆变器运转/停止，都能够实现与电源的相位同步。特别是，电源再生转换器正在运转中与逆变器的运转状态无关。
图11是相位运算部53的模块结构图。相位运算部53是输入推算出的推算相位(θe)，计算与电源相位一致的运算相位(θs)的模块。该控制模块中，在内部保持了频率(ω)和相位(θs)，以使该频率(ω)和运算相位(θs)与电源的频率和相位一致的方式进行相位同步处理。本模块中，首先，对运算相位(θs)与推算相位(θe)进行比较，将差分(误差)输入至比例积分补偿器(PI)。此时，该比例积分补偿器(PI)的输出是频率。运算相位(θs)与推算相位(θe)一致的情况下，对比例积分补偿器(PI)的输入是0，维持现状的频率(积分值)。运算相位(θs)与推算相位(θe)存在偏差的情况下，差分被输入至比例积分补偿器(PI)，结果，向偏差减小的方向调整频率。例如，推算相位(θe)大于运算相位(θs)的情况下，因为正的差值(误差)，频率增大。反之，推算相位(θe)小于运算相位(θs)的情况下，因为负的差值(误差)，而以频率减小的方式进行修正。关于运算相位(θs)，对当前的相位加上与频率和时间成正比的增量值，而决定下一相位。这样，该模块的频率(ω)和运算相位(θs)收敛至与电源的频率和相位一致的值。
接着，说明电压振幅运算部54的动作。与相位推算部52同样地确定区间，关注由该区间决定的电源电压。此时，通过对该信号进行微分而得到斜率。例如，区间1的情况下成立的VS的式中，设θ＝ωt时为下式。
VS＝Va×cos(ωt-120°)
dVS/dt＝-ωVa sin(ωt-120°)
设ΔT的时间中VS的变化为ΔV时为下式。
ΔV/ΔT＝-ωVa×sin(ω(t+ΔT)-120°)
ΔV/ΔT＝-ωVa×sin(θ+ΔTω-120°)
此处，为了简单而考虑按VS过零进行运算。区间1的情况下，在θ＝π/6处发生过零，所以代入θ＝30°为下式。
ΔV/ΔT＝-ωVa×sin(30°+ΔTω-120°)
因此为下式。
ΔV/ΔT＝ωVa×cos(ΔTω)
此处，如果ΔT充分小，则能够近似为cos(ΔTω)＝1，所以ΔV/ΔT＝ωVa，因此，Va＝ΔV/(ΔTω)。
对于其他区间也进行同样的运算，由此得到图12所示的振幅的运算式。上述式中的ω使用相位运算部中保持的即可。cos(ΔTω)＝1的误差在电源是50Hz的情况下，1ms时是4.9％，400μs的情况下是0.8％程度。这样，如果限定于在过零点检测则可以如上所述地用简洁的运算求出振幅。
这样，根据本实施例，通过将与电源再生转换器端的三相交流电压的瞬时电压成正比的信号输入至A/D转换器来检测电源电压信号，用CPU进行的软件处理，进行使用三角函数的相位推算。结果，能够进行连续的相位检测，实现与电源的相位同步，能够进行连续的电压监视，对于电源相位跳跃和频率扰乱能够进行较快的响应。同时，能够不需要追加的全波整流电路等地检测交流电压振幅。进而，能够仅用两相的交流电压推算各相的交流电压振幅，能够三相单独地求出交流电压振幅，也能够得知电源电压的不平衡状态。另外，在经由电抗器与电源连接的电源再生转换器中，因为基于对电源再生转换器的交流电源端子输入的电源进行交流电源电压的检出，所以不需要在监视分体的电源的电压的情况下所需要的配线。因此，能够削减线材和端子台等部件，且通过消除误配线和断线故障的可能性而提高可靠性。
实施例2
本实施例中，对于在电源电压相位的检测不利用电流值的例子进行说明。
图13是表示本实施例中的电源再生转换器的结构例的框图。图13中，对于与图1相同的结构附加相同的符号，省略其说明。图13中与图1的不同点是没有交流电流检测部50，具有不需要交流电流输入的相位推算部56。
图14是说明本实施例中的相位推算部56的动作的流程图。图14中，对于与图9相同的结构附加相同的符号，省略其说明。本实施例中的相位推算部56与相位推算部52不同，不需要输入电流。
首先，在步骤S20中，根据输入即电源再生转换器端电压的三相电压关注三个电压差。即，三个电压差中的某一方低于一定值的情况下，判断中间相中流过了电流。然后，该情况下，在步骤S12中将自身的运算相位(θs)作为推算相位输出并结束处理。作为此时的阈值，考虑电压检测的误差等，例如设为额定的交流电压的数％程度即可。
三个电压差都有一定值以上的差的情况下，在步骤S21到步骤S23中，确定电压在其他两方之间的中间相，根据该中间相是哪个相，决定推算相位。即，因为中间相的电压与电源的电压一致，所以与图9中的步骤S17到S19同样地，通过使用式(1)能够推算相位。另外，在步骤S17到S19的决定推算相位时，选择两个解中与当前的运算相位(θs)接近的值。
对于相位推算部52与相位推算部56的不同进行说明。在各相位区间的大致中央部，无论电源再生转换器和逆变器的运转状态如何，电源侧的电压(VgR、VgS、VgT)与电源再生转换器端的电压(VR、VS、VT)的大小关系都一致，并且因为所选择的中间相中没有流过电流，所以相位推算部52与相位推算部56的动作没有不同。另一方面，在各区间的边界处，取决于运转状态电源侧的电压(VgR、VgS、VgT)与电源再生转换器端的电压(VR、VS、VT)大小关系不一致。考虑此时的两者的动作的不同。
首先，关于图7的动力运转时的各区间的开始端，在中间相中残留有电流，结果两相的电压相等。结果，相位推算部56输出运算相位(θs)。相位推算部52的情况下，用VT<VR≤VS这样的条件正确地判别区间2，但因为中间相中流过了电流，所以最终输出运算相位(θs)。因此，相位推算部56与相位推算部52的输出一致。
接着，考虑图8的停止时的T/6后(区间2的开始部分)。电源再生转换器端的电压与电源电压大小关系不同，是VT<VS<VR。相位推算部52的情况下，判别为区间2，但因为中间相中流过了电流，所以最终输出运算相位(θs)。相位推算部56根据大小关系判断为区间1，但中间相的电压也因为与电源的电压一致，所以能够用式(1)推算。此时，式(1)的两个解中正确的相位是区间2的开始部分，超过了区间1的相位范围，所以需要注意。如图14的流程图所示，选择与当前相位θs接近的，或者选择存在于将区间1的相位区间扩大30°程度后的区间中的即可。本条件下，相位推算部56与相位推算部52的动作略微不同，但只要电源处于稳态，则哪一方都能够适当地保持相位同步。
实施例3
本实施例中，对于在电源再生转换器中一并使用通用逆变器用二极管模块的例子进行说明。
图15是本实施例中的在电源再生转换器中同时使用通用逆变器的二极管模块的情况下的结构框图。
如图15所示，通用逆变器的二极管模块6与电源再生转换器1上连接的三相电抗器3的三相交流电源2一方连接。该通用转换器的二极管模块6只能进行动力运行时的功率转换，不会流过再生方向的电流。此处，通过通用逆变器的二极管模块6供给的动力运行方向的电流的一部分，作为电源再生转换器1的再生方向的电流被再生至电源一方。以下将该电流称为循环电流。
在图16、图17、图18中示出本实施例中的电流波形。图16是表示再生运转时的动作波形的图，图17是表示动力运转时的动作波形的图，图18是表示停止时的动作波形的图。图16、图17、图18都与图15同样，(a)表示电源电压，(b)表示电源再生转换器端电压，(c)表示交流电流。
图16的再生运转时的电流波形(c)中，发生相当于上述循环的电流增加，但与实施例1的再生运转时的电流波形即图5(c)是大致相同的波形。因此，能够使用与实施例1和实施例2相同的处理。
图17的动力运转时的电流波形(c)中，因为上述循环电流，所以在逆变器动力运行的情况下，电源再生转换器1部分中流过的电流也是再生方向。因此，与实施例1的动力运转时的电流波形即图7(c)不一致，反而近似于图5的再生运转时的电流波形(c)。另外，如图16到图18所示，可知本实施例中的对于电源再生转换器组合了通用逆变器的二极管模块的情况下，中间的相中没有流过电流。
图18(c)是逆变器正在动力运转时电源再生转换器没有进行运转的情况下的电流波形。该情况下，在电源再生转换器一方中不会流过再生方向的电流。但是，逆变器的动力运行方向的电力的大部分是从通用逆变器的二极管模块供给的，但在电源再生转换器一方中也产生非常小的动力运行方向的电流。结果，与实施例1的图8(c)的动力运行电力较小的部分是同样的波形。
这样，可知本实施例的结构特别是考虑相位推算处理的情况下，也与上述实施例是同样的。进行实施例1的相位同步的情况下，因为该情况下选择为中间的相中没有流过电流，所以相位推算部52的流程图中的选择为中间的相有无电流的判定总是判定为无。但是，相位推算动作中不存在问题，能够按照该流程图进行与实施例1同样的相位同步。
另外，实施例2的相位同步也能够对于图16、图17、图18所示的波形同样地进行。另外，实施例1所示的振幅运算也能够对于图16、图17、图18所示的波形同样地应用。
以上对于实施例进行了说明，但本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，能够追加、删除、置换其他结构。另外，对于上述各结构、功能、处理部、处理单元等，例如可以通过在集成电路中设计等而用硬件实现其一部分或全部。
符号说明
1：电源再生转换器，2：三相交流电源，3：三相电抗器，4：逆变器，5：电动机，6：二极管模块，10：三相电桥电路，11：交流电源端子，20：电解电容器，50：交流电流检测部，51：交流电压检测部，52、56：相位推算部，53：相位运算部，54：电压振幅运算部，55：驱动信号生成部。

Claims (10)

1.一种电源再生转换器，其配置在对电动机进行可变速控制的逆变器与三相交流电源之间，使在所述电动机减速时产生的感应电动势再生至所述三相交流电源，该电源再生转换器的特征在于，具有：
与所述三相交流电源连接的交流电源端子；
检测所述交流电源端子中的三相的交流电压的交流电压检测部；和
相位推算部，其根据由所述交流电压检测部检测出的所述三相的交流电压，来推算所述三相交流电源的相位。
2.如权利要求1所述的电源再生转换器，其特征在于：
具有交流电流检测部，其根据与所述三相交流电源连接的所述交流电源端子中的两相的电流值来检测三相的交流电流，
所述相位推算部确定所述三相的交流电压的相位区间，在该相位区间中的、电压为三相的中间的中间相没有流过电流的情况下，根据所述三相的交流电压来推算所述三相交流电源的相位。
3.如权利要求1所述的电源再生转换器，其特征在于：
所述相位推算部在所述三相的交流电压的三个电压差在规定以上的情况下，确定相位区间，在该相位区间中的、电压为三相的中间的中间相没有流过电流的情况下，根据所述三相的交流电压来推算所述三相交流电源的相位。
4.如权利要求2或3所述的电源再生转换器，其特征在于：
所述交流电压检测部经由A/D转换器对所述交流电源端子中的三相的交流电压进行数字转换，检测数字值的所述三相的交流电压，
所述相位推算部是用软件处理来执行的。
5.如权利要求2或3所述的电源再生转换器，其特征在于，具有：
三相电桥电路；和
根据所述三相的交流电压来运算电压振幅的电压振幅运算部，
所述相位推算部根据所述三相的交流电压、所述三相的交流电流、所述电压振幅和运算相位θs来输出推算相位θe，
所述电源再生转换器具有：
相位运算部，其根据所述推算相位θe来输出所述运算相位θs，并向所述相位推算部反馈所述运算相位θs；和
驱动信号生成部，其输入所述运算相位θs，生成与输入相位相应的6个栅极脉冲信号，并将该6个栅极脉冲信号输出至所述三相电桥电路。
6.一种电源再生转换器的处理方法，所述电源再生转换器配置在对电动机进行可变速控制的逆变器与三相交流电源之间，三相电桥电路被施加来自所述三相交流电源的电压，使在所述电动机减速时产生的感应电动势再生至所述三相交流电源，所述处理方法的特征在于：
检测向所述三相电桥电路施加的来自所述三相交流电源的三相的交流电压，
根据检测出的所述三相的交流电压来推算所述三相交流电源的相位。
7.如权利要求6所述的电源再生转换器的处理方法，其特征在于：
根据向所述三相电桥电路施加的来自所述三相交流电源的两相的电流值来检测三相的交流电流，
确定所述三相的交流电压的相位区间，在该相位区间中的、电压为三相的中间的中间相没有流过电流的情况下，根据所述三相的交流电压来推算所述三相交流电源的相位。
8.如权利要求6所述的电源再生转换器的处理方法，其特征在于：
在所述三相的交流电压的三个电压差在规定以上的情况下，确定相位区间，在该相位区间中的、电压为三相的中间的中间相没有流过电流的情况下，根据所述三相的交流电压来推算所述三相交流电源的相位。
9.如权利要求7或8所述的电源再生转换器的处理方法，其特征在于：
经由A/D转换器对于向所述三相电桥电路施加的来自所述三相交流电源的三相的交流电压进行数字转换，所述三相的交流电压为数字值，
用软件处理执行所述相位推算。
10.如权利要求7或8所述的电源再生转换器的处理方法，其特征在于：
根据所述三相的交流电压来运算电压振幅，
所述相位的推算中，根据所述三相的交流电压、所述三相的交流电流、所述电压振幅和运算相位θs来输出推算相位θe；
根据所述推算相位θe来运算所述运算相位θs，并向用于推算所述推算相位θe的所述运算相位θs反馈；
输入所述运算相位θs，生成与输入相位相应的6个栅极脉冲信号，并将该6个栅极脉冲信号输出至所述三相电桥电路。
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