DE112007003407T5

DE112007003407T5 - Leistungsregenerationswandler

Info

Publication number: DE112007003407T5
Application number: DE112007003407T
Authority: DE
Inventors: Yoshitomo Chiyoda-ku Hayashi; Akihiko Chiyoda-ku Iwata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2010-01-07
Also published as: TW200841564A; JPWO2008129623A1; US20100052598A1; CN101652920B; US8188701B2; JP4924711B2; TWI342100B; WO2008129623A1; CN101652920A

Abstract

Ein Leistungsregenerationswandler umfassend:
einen Glättungskondensator zum Speichern einer induzierten elektromotorischen Kraft, die erzeugt wird durch einen drei-phasigen Induktionsmotor;
einen Regenerationstransistor zum Schalten einer Anschlussspannung des Glättungskondensators zum Ausführen eines Leistungsregenerationsbetriebs über eine drei-phasige Wechselstromversorgung;
ein Leitungsspannungs-Detektionsteil zum Detektieren einer Leitungsspannung der drei-phasigen Wechselstromversorgung;
ein Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil zum Erzeugen, von einem von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signal, einer Fundamentalwellenform, die definiert wird, eine Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung zu sein, in der keine Quellenspannungs-Störungskomponente hinein gemischt ist;
ein Basisantriebssignal-Erzeugungsteil zum Erzeugen eines Basisantriebssignals, das zu verwenden ist für eine AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors auf Grundlage eines von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil ausgegebenen Signal; und
ein Basisantriebssignal-Ausgabeteil zum Ausgeben des Basisantriebssignals.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungsregenerationswandler.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Leistungsregenerationswandler ist angeordnet zwischen einem Invertergerät zum variablen Geschwindigkeitssteuern eines drei-phasigen Induktionsmotors und einer drei-phasigen Wechselstromversorgung, und eine Drossel wird bereitgestellt zwischen der drei-phasigen Wechselstromversorgung und dem Leistungsregenerationswandler. Der Leistungsregenerationswandler regeneriert bzw. erzeugt neu, in einer drei-phasigen Wechselstromversorgung, eine induzierte elektromotorische Kraft, erzeugt in einer Geschwindigkeitsverringerung eines drei-phasigen Induktionsmotors (hier im Folgenden bezeichnet als ein Motor). Wenn eine Geschwindigkeit des Motors verringert wird, fließt ein durch die induzierte elektromotorische Kraft so erzeugter erhaltener Strom in beide Anschlüsse eines Glättungskondensators in dem Leistungsregenerationswandler. Wenn ein Regenerationstransistor des Leistungsregenerationswandlers AN-geschaltet wird, fließt ein Regenerationsstrom von dem Glättungskondensator in eine Leistungsversorgung bzw. Stromversorgung.
Daher wird ein Unterschied zwischen einer Spannung des Glättungskondensators des Leistungsregenerationswandlers und einer Quellenspannung verwendet, um einen Strom dazu zu bringen, mit einer Strombegrenzung durch die Drossel bzw. Reaktor zu fließen. Falls eine Phase des regenerativen Transistors bzw. Regenerationstransistors, der AN zu schalten ist, fälschlicherweise genommen wird, wird deshalb der Unterschied in einer Spannung erhöht, und ein großer Strom fließt plötzlich, so dass eine Vorrichtung gestoppt wird oder kaputt geht. Aus diesem Grund wird ein DC-Busspannungswert verglichen mit einem Regenerations-Startspannungswert, und ein Regenerierungsbetrieb wird gestartet, wenn der DC-Busspannungswert höher ist als die Regenerationsstartspannung. Für einen zu gebenden Befehl an jeden Regenerationstransistor während dem Regenerierungsbetrieb wird über dies hinaus ein AN/AUS-Signal des Regenerationstransistors, das erzeugt wird auf Grundlage einer Phase einer detektierten drei-phasigen Leitungsspannung, verwendet zum Ausführen des Leistungsregenerationsbetriebs (beispielsweise siehe Patentdokument 1).

Patentdokument 1: JP-A-2000-253686 Veröffentlichung (Paragraphen 0018 bis 0021, 1)

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
ZU LÖSENDE PROBLEME
Jedoch detektiert ein herkömmlicher Leistungsregenerationswandler eine Leitungsspannungsphase durch eine Nulldurchgangspunktüberwachung einer Leitungsspannung. In manchen Fällen, in denen eine Quellenspannungsverzerrung gemischt wird in die drei- phasige AC-Leistungsversorgung bzw. Wechselstromversorgung wird deshalb die Detektion der Leitungsspannungsphase gestört. Über dies hinaus wird ein AN/AUS-Steuersignal des Regenerationstransistors erzeugt von einem Phasendetektionssignal. Aus diesem Grund wird eine Schaltung einer AN/AUS-Zeit gestört, so dass ein übermäßig großer Strom in einigen Fällen fließt. Es gibt eine Möglichkeit, dass ein System gestoppt werden kann aufgrund eines Kaputtgehens einer Leistungsversorgung oder einer Vorrichtung.
Um die Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Leistungsregenerationswandler zu erhalten, der in der Lage ist, einen stabilen Regenerationsbetrieb auch in dem Fall auszuführen, in dem eine Quellenspannungsverzerrung in eine drei-phasige Wechselstromversorgung gemischt wird.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Die Erfindung stellt einen Leistungsregenerationswandler bereit mit einem Glättungskondensator zum Speichern einer induzierten elektromotorischen Kraft, erzeugt durch einen drei-phasigen Induktionsmotor, einen Regenerationstransistor zum Schalten einer Anschlussspannung des Glättungskondensators, um einen Leistungsregenerationsbetrieb über eine drei-phasige Wechselstromversorgung auszuführen, einen Leitungsspannungs-Detektionsteil zum Detektieren einer Leitungsspannung der drei-phasigen Wechselstromversorgung, einen Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil zum Erzeugen aus einer Signalausgabe von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil einer Fundamentalwellenform, die so definiert wird, dass sie eine Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung ist, in der eine Quellenspannungs-Störungskomponente nicht hineingemischt ist, einen Basisantriebssignal-Erzeugungsteil zum Erzeugen eines Basisantriebssignals, das zu verwenden ist für eine AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors auf Grundlage einer Signalausgabe von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil, und einen Basisantriebssignal-Ausgabeteil zum Ausgeben des Basisantriebssignals.
VORTEILE DER Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Spannungsphase akkurat detektiert werden von der Fundamentalwellenform bzw. fundamentalen Wellenform der Quellenspannung. Deshalb ist es möglich, das AN/AUS-Steuersignal des Regenerationstransistors ohne einen Einfluss einer Störungskomponente zu erzeugen. Folglich ist es möglich, einen Leistungsregenerationswandler zu implementieren, der eine Vorrichtung oder einer Leistungsversorgung an einem Kaputtgehen aufgrund einer Überspannung oder einem Überstrom hindern kann, wodurch ein System am Stoppen gehindert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Leistungsregenerationswandlers zeigt,
2 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Teil von einem Leistungsspannungs-Detektionsteil zu einem Basisantriebssignal-Erzeugungsteil zeigt,
3 zeigt ein Blockdiagramm, das eine innere Struktur eines Fundamentalwellenform-Erzeugungsteils zeigt,
4 zeigt ein Diagramm, das eine Ausgabewellenform des Leitungsspannungs-Detektionsteils zeigt, und das von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil,
5 zeigt ein Bode-Diagramm für einen Tiefpassfilter,
6 zeigt ein Zeitdiagramm in einem Regenerationsbetrieb,
7 zeigt ein Blockdiagramm, das eine innere Struktur eines Basisantriebssignal-Ausgabeteils zeigt,
8 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Struktur des Leistungsregenerationswandlers zeigt,
9 zeigt ein Diagramm, das eine innere Struktur eines Störungskomponenten-Extrahierungsteils zeigt,
10 zeigt ein Diagramm, das eine Struktur des Leistungsregenerationswandlers zeigt,
11 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Struktur des Basisantriebssignal-Ausgabeteils zeigt, und
12 zeigt ein Zeitdiagramm in einem Regenerationsbetrieb.
ERKLÄRUNG DER BEZEICHNUNG
[0010] 1, 1A, 1B Leistungsregenerationswandler, 3 drei-phasige Wechselstromversorgung, 5 drei-phasiger Induktionsmotor, 6 Leitungsspannungs-Detektionsteil, 7 Basisantriebssignal-Erzeugungsteil, 8 PN-Busspannungs-Detektionsteil, 9, 9A Basisantriebssignal-Ausgabeteil, 10 Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil, 11 Störungskomponenten-Extrahierungsteil, 12 Referenzspannungs-Detektionsteil, 21 Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilter, 22 Frequenzberechnungsteil, 23 Korrekturteil, 24 Störungskomponentenfrequenz-Detektionsteil, 25 Störungsspannungs-Detektionsteil, 26 Störungsverhältnis-Berechnungsteil, 27, 28, 29, 41 Subtrahierer, 40 Störungskomponenten-Korrekturteil, 42 Addierer, 43 Komparator, 44 Schalter, 70 Regenerationsteil, 71 Glättungskondensator, 81, 82, 83, 84, 85, 86 Regenerationstransistor.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER Erfindung
Erste Ausführungsform
1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Leistungsregenerationswandlers gemäß der Ausführungsform zeigt. Die Struktur wird unten beschrieben. Ein Leistungsregenerationswandler 1 ist angeordnet zwischen einer drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 zum Erzeugen von AC-Leistungen bzw. Wechselströmen mit drei Phasen (R-, S- und T-Phasen) und einem Invertiergerät 4 zur variablen Geschwindigkeitssteuerung eines Motors 5. Der Leistungsregenerationswandler 1 enthält AC-Leistungsanschlüsse bzw. Wechselstromanschlüsse 51, 52, 53, 54, 55 und 56. Die Wechselstromanschlüsse 51, 52 und 53 sind verbunden mit entsprechenden Leistungsanschlüssen (Stromanschlüssen) der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 durch eine Drossel 2, und die Wechselstromanschlüsse 54, 55 und 56 sind verbunden mit den entsprechenden Stromanschlüssen der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 ohne die Drossel 2. über dies hinaus sind DC-Leistungsanschlüsse bzw. Gleichstromanschlüsse 57 und 58 des Leistungsregenerationswandlers 1 verbunden mit DC-Bussen in dem Invertiergerät 4. DC-Busse 59 und 60, verbunden mit den Gleichstromanschlüssen 57 und 58, sind angeordnet in dem Leistungsregenerationswandler 1, und ein Glättungskondensator 71 ist verbunden zwischen den DC-Bussen 59 und 60. Beide Anschlüsse des Glättungskondensators 71 sind verbunden mit einem PN-Busspannungs-Detektionsteil 8 zum Detektieren von Spannungen an beiden Anschlüssen des Glättungskondensators 71.
Ein Regenerationsteil 70 mit Regenerationstransistoren bzw. regenerativen Transistoren 81, 82, 83, 84, 85 und 86 und Dioden 91, 92, 93, 94, 95 und 96 wird bereitgestellt zwischen den DC-Bussen 59 und 60 in dem Leistungsregenerationswandler 1 und drei Sätzen der Regenerationstransistoren 81 und 82, der Regenerationstransistoren 83 und 84 und der Regenerationstransistoren 85 und 86, die in Reihe verbunden sind, sind parallel verbunden zwischen den DC-Bussen 59 und 60. Insbesondere sind Kollektoranschlüsse der Regenerationstransistoren 81, 83 und 85, darstellend einen oberen Arm, verbunden mit den DC-Bussen 59, und Emitteranschlüsse der Regenerationstransistoren 82, 84 und 86, darstellend einen unteren Arm, sind verbunden mit dem DC-Bus 60. Ein Emitteranschluss des Regenerationstransistors 81 und ein Kollektoranschluss des Regenerationstransistors 82 sind gemeinsam verbunden mit dem Wechselstromanschluss 51. Ähnlich sind ein Emitteranschluss des Regenerationstransistors 83 und ein Kollektoranschluss des Regenerationstransistors 84 verbunden mit dem Wechselstromanschluss 52, und ein Emitteranschluss des Regenerationstransistors 85 und ein Kollektor des Regenerationstransistors 86 sind verbunden mit dem Wechselstromanschluss 53. Die Dioden 91, 92, 93, 94, 95 und 96 sind verbunden mit dem Regenerationstransistor 81, 82, 83, 84, 85 bzw. 86 in Parallelschaltungen. Insbesondere ist ein Anodenanschluss der Diode verbunden mit dem Emitteranschluss des Regenerationstransistors, und ein Kathodenanschluss der Diode ist verbunden mit dem Kollektoranschluss des Regenerationstransistors.
Die Wechselstromanschlüsse 54, 55 und 56 sind verbunden mit einem Leitungsspannungs-Detektionsteil 6 zum Detektieren einer Quellenspannungs-Wellenform zwischen den drei Phasen der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, und ein Ausgabeanschluss des Leitungsspannungs-Detektionsteils 6 ist verbunden mit einem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10 zum Erzeugen einer Fundamentalwellenform, die definiert wird, eine Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung zu sein, in die eine Störungskomponente bzw. Verzerrungskomponente nicht hineingemischt ist. Ein Ausgabeanschluss des Fundamentalwellenform-Erzeugungsteils 10 ist verbunden mit einem Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7 zum Erzeugen eines Basisantriebssignals zum Ausführen einer AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors auf Grundlage einer Spannungsphase der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 und einem Referenzspannungs-Detektionsteil 12 zum Berechnen eines Spannungswerts der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 auf Grundlage einer Ausgabe des Fundamentalwellenform-Erzeugungsteils 10. Ausgabeanschlüsse des Basisantriebssignal-Erzeugungsteils 7, das Referenzspannungs-Detektionsteil 12 und das PN-Busspannungs-Detektionsteil 8 sind verbunden mit einem Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9 zum Ausgeben eines Basisantriebssignals zum Ausführen einer AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors auf Grundlage des Spannungswerts der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 und Spannungswerten von beiden Anschlüssen des Glättungskondensators 71, und ein Ausgabeanschluss des Basisantriebssignal-Ausgabeteils 9 ist verbunden mit entsprechenden Basisanschlüssen der Regenerationstransistoren 81, 82, 83, 84, 85 bzw. 86.
Obwohl ein Signal, das eingegeben wird in das Leitungsspannungs-Detektionsteil 6, eingestellt wird, die Spannung von jeder der Phasen in der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, ohne die Drossel 2 in 1 zu sein, kann es eine Spannung von jeder der Phasen in der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 durch die Drossel 2 sein.
Als Nächstes wird ein Fluss eines Regenerationsstroms in dem Leistungsregenerationswandler, gezeigt in 1, beschrieben. Zuerst fließt ein Strom, der erhalten wird durch eine induzierte elektromotorische Kraft, die erzeugt wird durch eine Geschwindigkeitsverringerung eines Motors, in die beiden Anschlüsse des Glättungskondensators 71. Deshalb wird eine Spannung des Glättungskondensators 71 erhöht. Aus diesem Grund wird ein elektrisches Potential von einer der Phasen, das kennzeichnend ist für ein maximales elektrisches Potential in den Drei-Phasen-Quellenspannungen bzw. drei-phasige Spannungsquelle, zugeführt von der Stromversorgung bzw. Leistungsversorgung, geringer als eine positive Elektrode des Glättungskondensators 71, und ein elektrisches Potential von einer der Phasen, die kennzeichnend ist für ein minimales elektrisches Potential in den Drei-Phasen-Quellenspannungen, wird höher als ein elektrisches Potential einer negativen Elektrode des Glättungskondensators 71. Demgemäß wird ein Unterschied in einem elektrischen Potential erzeugt zwischen den drei-phasigen Quellenspannungen, die zugeführt werden, und dem Glättungskondensator 71. Deshalb fließt ein Regenerationsstrom von dem Glättungskondensator 71 an die Stromversorgung durch einen AN-Betrieb des Regenerationstransistors.
Deshalb wird der Unterschied zwischen der Spannung des Glättungskondensators in dem Leistungsregenerationswandler und der Quellenspannung verwendet, um hervorzurufen, dass der Strom mit einer Strombegrenzung durch die Drossel fließt. Wenn die Phase des Regenerationstransistors, der AN zu schalten ist, fälschlicherweise genommen wird, wird daher der Unterschied in einer Spannung erhöht. Deshalb gibt es eine Möglichkeit, dass ein großer Strom plötzlich fließen kann, was in einem Stoppen oder Kaputtgehen einer Vorrichtung resultiert. Folglich ist es wichtig, die Phase der Stromversorgung zu detektieren, und die AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistor auszuführen.
Die AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors, der ein Basisantriebssignal verwendet, wird unten beschrieben.
2 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Teil von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil 6 zu dem Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7 zeigt. 3 zeigt ein Blockdiagramm, das eine innere Struktur des Fundamentalwellenform-Erzeugungsteils 10 zeigt. 4 zeigt ein Diagramm, das eine Ausgabewellenform des Leitungsspannungs-Detektionsteils 6 zeigt, und die des Fundamentalwellenform-Erzeugungsteils 10. 5 zeigt ein Bode-Diagramm für einen primären Tiefpassfilter I(s) und einen quaternären Tiefpassfilter H(s).
Wie in 2 gezeigt, gibt das Leitungsspannungs-Detektionsteil 6 Spannungswellenformen VR, VS und VT der drei Phasen der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 ein, und detektiert und gibt Leitungsspannungs-Wellenformen VR-S, VS-T und VT-R der drei Phasen entsprechend aus. Das Fundamentalwellenform- Erzeugungsteil 10 gibt die Leitungsspannungs-Wellenformen VR-S, VS-T und VT-R ein, die ausgegeben werden von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil 6, und erzeugt Fundamentalwellenformen V'R-S, V'S-T und V'T-R von den Leitungsspannungs-Wellenformen und gibt diese aus an das Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7. Das Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7 verwendet die Fundamentalwellenformen V'R-S, V'S-T und V'T-R zum Erzeugen von Basisantriebssignalen, die zu verwenden sind, für die AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors (sechs Signale entsprechend den entsprechenden Regenerationstransistoren in der Ausführungsform).
Als Nächstes wird das Leitungsspannungs-Detektionsteil 6 beschrieben.
Das Leitungsspannungs-Detektionsteil detektiert die Leitungsspannungs-Wellenformen VR-S, VS-T und VT-R zwischen R-S, S-T und T-R Leitungen durch die drei-phasige Wechselstromversorgung 3. Eine S-R Leitungsspannungs-Wellenform wird erhalten durch Voreilen oder Nacheilen einer Phase der R-S Leitungsspannungs-Wellenform um 180 Grad, eine T-S Leitungsspannungs-Wellenform wird erhalten durch Voreilen oder Nacheilen einer Phase der S-T Leitungsspannungs-Wellenform um 180 Grad, und eine R-T Leitungsspannungs-Wellenform wird erhalten durch Voreilen oder Nacheilen einer Phase der T-R Leitungsspannungs-Wellenform um 180 Grad. Demgemäß können die S-R, T-S und R-T Leitungsspannungs-Wellenformen berechnet werden aus den R-S, S-T und T-R Leitungsspannungs-Wellenformen, die detektiert werden durch das Leitungsspannungs-Detektionsteil 6. Deshalb ist es ausreichend, nur die drei Leitungsspannungs-Wellenformen VR-S, VS-T und VT-R zu detektieren.
Als Nächstes wird das Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10 beschrieben.
Um das Basisantriebssignal zu erzeugen, dass zu verwenden ist für die AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors ohne einen Einfluss einer Störungskomponente der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, wird das Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10 derart eingerichtet, dass es die folgende Struktur hat. Wie in 3 gezeigt, enthält das Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10 einen Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilter 21 zum Entfernen von Störungskomponenten von den Leitungsspannungs-Wellenformen VR-S, VS-T und VT-R der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, ein Frequenzberechnungsteil 22 zum Berechnen einer Fundamentalfrequenz der Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 von einer Ausgabe des Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilters 21, und ein Korrekturteil 23 zum Korrigieren einer Ausgabe des Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilters 21. Wie in 4 gezeigt, hat, obwohl die mit der Leitungsspannungs-Wellenform gemischten Störungskomponente entfernt wird in dem Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilter 21, eine Wellenform, die erhalten wird nach dem Entfernen, eine veränderte Phase und Amplitude. Deshalb verwendet das Korrekturteil 23 die Fundamentalfrequenz der Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, die berechnet wird durch das Frequenzberechnungsteil 22 zum Korrigieren der geänderten Phase und Amplitude durch Entfernen der Störungskomponente durch das Funkfrequenz-Komponenten-Entfernfilter 21, so dass sie die gleichen sind, wie die der Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 in dem Fall, in dem die Störungskomponente nicht enthalten ist. Demgemäß gibt das Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10 die Leitungsspannungs-Wellenformen VR-S, VS-T und VT-R der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 ein, und gibt die Fundamentalwellenformen V'R-S, V'S-T und V'T-R aus, so dass sie die Leitungsspannungs-Wellenformen der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 darstellen, die nicht die Störungskomponente enthalten.
Als Nächstes wird eine detaillierte Beschreibung über das Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilter 21 und einem Ausgabewellenformsignal desselben und das Korrekturteil 23 in dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10 gegeben.
Obwohl das Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilter 21 implementiert werden kann durch ein System mit einer FFT-Analysatorfunktion, und ferner die Funktion implementieren kann durch verschiedene Filter, wie zum Beispiel ein Tiefpassfilter und ein Bandpassfilter, wird eine Beschreibung für den Fall eines quaternären Tiefpassfilters gegeben, der ein sekundäres Tiefpassfilter verwendet, gegeben in zwei Stufen. Durch das Tiefpassfilter wird eine Störungskomponente mit einer Funkfrequenz entfernt, und die Frequenz ist identisch zu einer Frequenz der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, die die Störungskomponente nicht enthält.
Zuerst wird das sekundäre Tiefpassfilter beschrieben. Wenn ωn eine Abbruchfrequenz und s einen Laplace-Operator repräsentiert, wird eine Transferfunktion G(s) des sekundären Tiefpassfilters ausgedrückt in Gleichung (1). [Gleichung 1]
Die Transferfunktion G(S) des sekundären Tiefpassfilters, die ausgedrückt wird in Gleichung (1), kann geschrieben werden als Gleichung (2). [Gleichung 2]
Die Gleichung (2) kennzeichnet, dass das sekundäre Tiefpassfilter gleich ist zu einem primären Tiefpassfilter mit einer Abbruchfrequenz ωn [rad/sec] in zwei Stufen.
Als Nächstes wird der Fall eines quaternären Tiefpassfilters angenommen, der das sekundäre Tiefpassfilter in zwei Stufen verwendet. In diesem Fall wird eine Quaternäre-Tiefpassfilter-Übertragungsfunktion H(s) ausgedrückt in Gleichung (3). [Gleichung 3]
Die Gleichung (3) kennzeichnet, dass das quaternäre Tiefpassfilter gleich ist zu dem primären Tiefpassfilter mit der Abbruchfrequenz ωn[rad/sec] in vier Stufen.
Wenn die Übertragungsfunktion des primären Tiefpassfilters repräsentiert wird durch I(s), werden eine Verstärkungsabschwächung g und ein Phasenverzögerungsbetrag ϕ nach einem Durchgang durch I(s) ausgedrückt in Gleichungen (4) und (5) (ω ist eine optionale Frequenz). [Gleichung 4]
[Gleichung 5]
Das quaternäre Tiefpassfilter H(s), das das sekundäre Tiefpassfilter in zwei Stufen verwendet, ist äquivalent zu dem primären Tiefpassfilter I(s) in vier Stufen. Deshalb werden eine Verstärkungsabschwächung gh und ein Phasenverzögerungsbetrag ϕh in dem Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilter 21 ausgedrückt in Gleichungen (6) und (7). [Gleichung 6]
[Gleichung 7]
In dem Fall, in dem das Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilter 21 das quaternäre Tiefpassfilter H(s) ist, dass das sekundäre Tiefpassfilter in zwei Stufen demgemäß verwendet, ist es ersichtlich aus den Gleichungen (6) und (7), dass die Verstärkungsabschwächung gh und der Phasenverzögerungsbetrag ϕh in dem Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilter 21 viermal so groß sind, wie die Verstärkungsabschwächung g und der Phasenverzögerungsbetrag ϕ in dem primären Tiefpassfilter I(s).
Über dies hinaus zeigt 5 ein Bode-Diagramm, in dem eine Verstärkung-zu-Frequenz-Beziehung und eine Phasen-zu-Frequenz-Beziehung repräsentiert werden auf rechtwinkligen Koordinaten, und dazu gebracht werden, einen Satz darzustellen entsprechend für jedes von dem primären Tiefpassfilter I(s) und dem quaternären Tiefpassfilter H(s). Aus dem Bode-Diagramm ist es ersichtlich, dass die Verstärkungsabschwächung gh und der Phasenverzögerungsbetrag ϕh in dem quaternären Tiefpassfilter H(s) viermal so groß sind, wie die Verstärkungsabschwächung g und der Phasenverzögerungsbetrag ϕ in dem primären Tiefpassfilter I(s).
Wie in 4 gezeigt, ist die Frequenz der Ausgabewellenform des Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilters 21 gleich zu der von der Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3. Nachdem die Fundamentalfrequenz der Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 berechnet wird in dem Frequenzberechnungsteil 22, wird deshalb die Abbruchfrequenz ωn des Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilters 21 zu der Fundamentalfrequenz geändert. Der Phasenverzögerungsbetrag ϕ eines Wellenformsignals, ausgegeben von dem Filter, das ausgedrückt wird in Gleichung (3) mit Bezug auf das Leitungsspannungs-Wellenformsignal der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, die die Störung nicht enthält, wird berechnet durch die Gleichung (7) und ist 180 Grad (= π). Obwohl die Phase der Leitungsspannung detektiert wird ohne einen Einfluss, wird ferner die Amplitude des Wellenformsignals, das ausgegeben wird von dem Filter, und ausgedrückt wird in der Gleichung (3), berechnet unter Verwendung der Gleichung (6) und ist ein Viertel der Amplitude der Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, die nicht die Störung bzw. Verzerrung enthält. Demgemäß ist die Ausgabe des Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilters 21 ein Wellenformsignal, das erhalten wird durch Voreilen der Amplitude und der Phase um ¼ und 180 Grad, verglichen mit der Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, die nicht die Störung enthält.
Ein Betrieb des Fundamentalwellenform-Erzeugungsteils 10 wird unten beschrieben unter Verwendung einer spezifischen Leitungsspannungs-Wellenform.
Wenn eine Leitungsspannungs-Wellenform zwischen zwei gewissen Phasen in der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 auf eine Sinuswellenform eingestellt wird, kann eine Leitungsspannungs-Wellenform y1(t), die ein Signal sein soll, das nicht eingegeben wurde in das Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilter 21, ausgedrückt werden in Gleichung (8). A repräsentiert eine Amplitude und t repräsentiert eine Zeit. Es wird angenommen, dass die Störungskomponente nicht hinein gemischt ist.
[Gleichung 8]

y1(t) = Asin(ωnt) (8)

In einem Ausgabewellenformsignal y2(t) des Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilters 21 in einer Eingabe der Leitungsspannung, ausgedrückt in Gleichung (8), ist eine Amplitude ein Viertel und eine Phase hinkt um 180 Grad (= π) hinterher mit Bezug auf die Leitungsspannungs-Wellenform mit keiner Störung, wie oben beschrieben. Deshalb wird Gleichung (9) erhalten. [Gleichung 9]
Um das Ausgabewellenformsignal y2(t) des Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilters 21, das ausgedrückt wird in Gleichung (9), dazu zu bringen, gleich zu sein zu der Leitungsspannungs-Wellenform y1(t) der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, die ausgedrückt wird in der Gleichung (8), werden die Phasenverzögerung und die Amplitudenabschwächung korrigiert durch das Korrekturteil 23. In diesem Fall wird das Korrekturteil 23 dargestellt durch einen Filter zum Ausführen einer konstanten Multiplikation über die Amplitude. Falls das Ausgabesignal y2(t) des Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilters 21 multipliziert wird mit –4, wird die Amplitude korrigiert und die Phasenverzögerung wird auch korrigiert. Deshalb ist es möglich, eine falsche Fundamentalwellenform entsprechend der Leitungsspannungs-Wellenform zwischen zwei Phasen zu erzeugen.
Das Korrekturteil 23 hat eine Funktion zum Berechnen eines Phasenverzögerungsbetrags und einer Verstärkungsabschwächung zusätzlich zu dem Filter zum Ausführen der konstanten Multiplikation, und diese Funktionen können implementiert werden durch verschiedene Techniken. Beispielsweise ist es möglich, ein Verfahren zum Korrigieren einer Phasenverzögerung vorzuschlagen mittels eines Alle-Durchlassfilters mit Null-Amplitudenabschwächung und in der Lage zum Betreiben von nur einer Phase.
Wie oben beschrieben, gibt das Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10 die Leitungsspannungs-Wellenform VR-S, VS-T und VT-R der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 ein, entfernt das Störungsteil der Leitungsspannungs-Wellenformen der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 mittels des Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilters 21, korrigiert die Amplituden und Phasen der Wellenformen, die so erhalten werden, so dass sie gleich sind zu denen der Leitungsspannungs-Wellenformen der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 durch das Korrekturteil 23, und erzeugt und gibt aus die Fundamentalwellenformen V'R-S, V'S-T und V'T-R, so dass sie die Leitungsspannungs-Wellenformen der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 sind, die nicht die Störungskomponente enthalten.
Das Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7 wird unten beschrieben.
6 zeigt ein Zeitdiagramm in dem Regenerationsbetrieb des Leistungsregenerationswandlers, das eine zeitliche Änderung in einem Phasendetektionssignal zeigt, sowie einem Regenerationstransistor und Regenerationsstrom, der einer Änderung in einer Spannung einer Fundamentalwellenform entspricht.
Das Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7, gezeigt in 1, gibt die Fundamentalwellenformen V'R-S, V'S-T und V'T-R ein, die erzeugt werden durch das Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10. Diese Phasen der Fundamentalwellenformen V'R-S, V'S-T und V'T-R, die eingegeben werden, eilen vor oder nach um 180 Grad zum Berechnen fundamentaler Wellenformen V'R-S, VS-T und V'T-R. Insbesondere ist es ausreichend, die Fundamentalwellenformen V'R-S, VS-T und V'T-R mit –1 zu multiplizieren. Ein Nulldurchgang von jeder der Fundamentalwellenformen wird detektiert, und das Phasendetektionssignal für jede der Fundamentalwellenformen wird erzeugt auf solch eine Art und Weise, dass die Amplituden der Fundamentalwellenformen V'R-S, V'S-T und V'T-R, VS-R, V'T-S und VR-T AN sind zwischen positiven Phasen und AUS sind zwischen negativen Phasen, wie in 6 beispielsweise gezeigt. Die Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung, in der die Störungskomponente nicht gemischt wird, ist fast eine Sinuswellenform. Deshalb ist die Fundamentalwellenform auch eine Sinuswellenform, und ein elektrisches Potential der Fundamentalwellenform ist ein Maximum in einem Zentrum in einem AN-Phasenabschnitt des Phasendetektionssignals, und das elektrische Potential der Fundamentalwellenform ist ein Minimum in einem Zentrum eines AUS-Phasenabschnitts des Phasendetektionssignals. Demgemäß ist es möglich, Phasen zu erfassen, die kennzeichnend sind für die maximalen und minimalen elektrischen Potentiale der Fundamentalwellenform durch jedes der Phasendetektionssignale. Für jeden der Regenerationstransistoren 81 bis 86 wird ein Basisantriebssignal erzeugt zum Ausführen einer AN/AUS-Steuerung der Regenerationstransistoren 81 bis 86, was dazu dient, einen der Regenerationstransistoren 81, 83 und 85 AN zu schalten, der verbunden ist mit der Phase, die kennzeichnend ist für das maximale elektrische Potential der drei-phasigen AC-Quellenspannung, um einen der Regenerationstransistoren 82, 84 und 86 AN zu schalten, der verbunden ist mit der Phase, die das minimale elektrische Potential der drei-phasigen AC-Quellenspannung kennzeichnet, und um die anderen Regenerationstransistoren AUS zu schalten. Das Basisantriebssignal, da so erzeugt wird, wird ausgegeben an das Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9.
Als Nächstes wird der Regenerationsbetrieb beschrieben.
In dem PN-Busspannungs-Detektionsteil 8, gezeigt in 1, werden die Spannungen an beiden Anschlüssen des Glättungskondensators 71 detektiert als DC-Busspannungen und ausgegeben an das Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9. In dem Referenzspannungs-Detektionsteil 12 wird ein gleitender-Durchschnitts-Filter verwendet zum Integrieren von Wellenformen, die Absolutwerte der Fundamentalwellenformen V'R-S, V'S-T und V'T-R durch einen Zyklus der Fundamentalwellenform (eine inverse Zahl einer Frequenz) annehmen, wodurch eine Spannungsamplitude detektiert wird. der Spannungsamplitudenwert, der so detektiert wird, wird als Leitungsspannungswert der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 eingestellt in dem Fall, in dem die Störungskomponente nicht gemischt wird, und wird ausgegeben an das Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9. 7 zeigt ein Blockdiagramm, das eine innere Struktur des Basisantriebssignal-Ausgabeteils 9 zeigt. In dem Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9 werden eine Signalausgabe von dem Referenzspannungs-Detektionsteil 12 und eine Signalausgabe von dem Pn-Busspannungs-Detektionsteil 8 eingegeben an einen Subtrahierer 41 zum Berechnen eines Unterschieds zwischen dem Spannungswert der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 und dem DC-Busspannungswert. Dann wird ein Regenerationsbetrieb ausgeführt zum Eingeben an einen Komparator 43 eines Regenerationsstart-Spannungswerts Von, der voreingestellt wird als ein Schwellenwert zum Starten eines Regenerationsbetriebs und des Unterschieds zwischen dem Spannungswert der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 und dem DC-Busspannungswert, der eine Ausgabe des Subtrahierers 41 ist, und zum Vergleichen dieser miteinander, und zum Ausgeben an die Regenerationstransistoren 81 bis 86 des Basisantriebssignals zum Ausführen der AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors, was erzeugt wird durch das Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7, wenn der Unterschied zwischen dem Spannungswert der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 und dem DC-Busspannungswert höher ist als die Regenerationsstartspannung.
Wie in dem Zeitdiagramm für den Regenerationsbetrieb des Leistungsregenerationswandlers 1 in 6 gezeigt, werden die Regenerationstransistoren 81 und 84 AN-geschaltet, wenn das elektrische Potential der Fundamentalwellenform V'R-S ein Maximum ist. Wenn das elektrische Potential der Fundamentalwellenform V'R-T ein Maximum ist, werden die Regenerationstransistoren 81 und 86 AN-geschaltet. Wenn das elektrische Potential der Fundamentalwellenform V'S-T ein Maximum ist, werden die Regenerationstransistoren 83 und 86 AN-geschaltet. Wenn das elektrische Potential der Fundamentalwellenform V'R-S ein Maximum ist, werden die Regenerationstransistoren 82 und 86 AN-geschaltet. Wenn das elektrische Potential der Fundamentalwellenform VT-R ein Maximum ist, werden die Regenerationstransistoren 85 und 82 AN-geschaltet. Wenn das elektrische Potential der Fundamentalwellenform V'T-S ein Maximum ist, werden die Regenerationstransistoren 84 und 85 AN-geschaltet.
Insbesondere ist das elektrische Potential der Fundamentalwellenformen V'R-S zu einer Zeit von t20 zu t40 ein Maximum. Deshalb werden die Regenerationstransistoren 81 und 84 AN-geschaltet und die anderen Regenerationstransistoren werden AUS-geschaltet. Daher werden der Glättungskondensator 71 und die S-R-Phase der drei-phasigen Wechselstromversorgung verbunden mit dem Reaktor bzw. Drossel durch eine Leistungsimpedanz, so dass der Regenerationsstrom von der R-Phase zu der S-Phase fließt. Ähnlich ist das elektrische Potential der Fundamentalwellenform V'R-T ein Maximum zu einer Zeit von t40 zu t60. Deshalb werden die Regenerationstransistoren 81 und 86 AN-geschaltet und die anderen Regenerationstransistoren werden AUS-geschaltet. Deshalb fließt der Regenerationsstrom von der R-Phase an die T-Phase.
Wie oben beschrieben ist es möglich, falls die Fundamentalwellenform der Leitungsspannung der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 erzeugt wird, die Fundamentalfrequenz der Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung zu detektieren, wodurch eine akkurate Spannungsphase der drei-phasigen Wechselstromversorgung detektiert wird von der Fundamentalwellenform ohne den Einfluss der Störungskomponente auch in dem Fall, in dem die Störungskomponente in die drei-phasige Wechselstromversorgung 3 hinein gemischt wird. In der Erzeugung des Basisantriebssignals durch Verwenden der Fundamentalwellenform, die die Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 sein soll, die nicht die Störungskomponente enthält, ist es möglich, für die Spannungsphasen der drei-phasigen Wechselstromversorgung das Basisantriebssignal akkurat zu erzeugen zum Ausführen der AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors, was dazu dient, nur den Regenerationstransistor AN zu schalten zum Verbinden von zwei Phasen von einer der Leitungsspannungen, die ein Maximum ist, und zum AUS-Schalten der anderen Regenerationstransistoren. Demgemäß kann eine Überspannung und ein Überstrom am Anliegen an der Leistungsversorgung bzw. Stromversorgung und dem Regenerationswandler in dem Regenerationsbetrieb verhindert werden. Deshalb ist es möglich, ein System am Stoppen aufgrund eines Kaputtgehens der Leistungsversorgung oder des Regenerationswandlers zu verhindern.
Zweite Ausführungsform
Eine Beschreibung einer Ausführungsform wird beschrieben, in der eine Funktion zum Extrahieren einer Störungskomponente einer drei-phasigen Wechselstromversorgung und zum Erhalten einer Störungsfrequenz eine Störungsamplitude und ein Störungsverhältnis der Störungskomponente hinzugefügt wird zu der ersten Ausführungsform, um die Störungskomponente zu erfassen in dem Fall, in dem die Störungskomponente in die drei-phasige Wechselstromversorgung hinein gemischt ist.
8 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Leistungsregenerationswandlers gemäß der Ausführungsform zeigt. 9 zeigt ein Diagramm, das eine innere Struktur eines Störungskomponenten-Extrahierungsteils zeigt. In einem Leistungsregenerationswandler 1A gemäß der in 8 gezeigten Ausführungsform wird ein Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11 zum Extrahieren einer Störungskomponente, die zu mischen ist in eine Leitungsspannungs-Wellenform einer drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, bereitgestellt nach dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10 in dem Leistungsregenerationswandler 1 gemäß der ersten Ausführungsform, und ferner ein Störungskomponentenfrequenz-Detektionsteil 24 zum Detektieren einer so extrahierten Frequenz der Störungskomponente, ein Störungspannungs-Detektionsteil 25 zum Detektieren einer so extrahierten Spannungsamplitude der Störungskomponente und ein Störungsverhältnis-Berechnungsteil 26 zum Berechnen eines Störungsverhältnisses einer Quellenspannungsstörung (eine Spannungsamplitude der Störungskomponente/eine Amplitude der Quellenspannung) werden bereitgestellt nach dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11.
Wie in 9 gezeigt, gibt das Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11 Leitungsspannungs-Wellenformen VR-S, VS-T und VT-R, enthaltend eine Störungskomponente, ein in die drei-phasige Wechselstromversorgung 3 durch einen Ausgang von einem Leitungsspannungs-Detektionsteil 6 und Fundamentalwellenformen V'R-S, V'S-T und V'T-R, die nicht die Störungskomponente enthalten, aber eine gleiche Frequenz haben zu der Leitungsspannungs-Wellenform, und eine fasst gleiche Amplitude dazu durch einen Ausgang von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10. In dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11 wird die Fundamentalwellenform V'R-S subtrahiert von der Leitungsspannungs-Wellenform VR-S durch einen Subtrahierer 27. Ähnlich wird die Fundamentalwellenform V'S-T subtrahiert von der Leitungsspannungs-Wellenform VS-T durch einen Subtrahierer 28 und die Fundamentalwellenform V'T-R wird subtrahiert von der Leitungsspannungs-Wellenform VT-R durch einen Subtrahierer 29. Demgemäß werden Störungskomponenten VfR-S, VfS-T und VfT-R der Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 extrahiert durch die Subtrahierer 27, 28 und 29, und werden ausgegeben von dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11. Die Störungskomponenten VfR-S, VfS-T und VfT-R, ausgegeben von dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11, werden eingegeben in das Störungskomponentenfrequenz-Detektionsteil 24 und das Störungsspannungs-Detektionsteil 25.
Wie in 8 gezeigt, gibt das Störungskomponentenfrequenz-Detektionsteil 24 die Störungskomponenten VfR-S, VfS-T und VfT-R von dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11 ein, und detektiert Frequenzen der Störungskomponenten. Über dies hinaus gibt das Störungsspannungs-Detektionsteil 25 die Störungskomponenten VfR-S, VfS-T und VfT-R von dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11 ein und verwendet ein gleitende-Durchschnitt-Filter zum Integrieren von Wellenformen, wobei Absolutwerte der Störungskomponenten VfR-S, VfS-T und VfT-R genommen werden für einen Zyklus von jeder der Störungskomponenten (eine inverse Zahl der Frequenz), wodurch Spannungsamplituden der Störungskomponenten detektiert werden. Ferner gibt das Störungsverhältnis-Berechnungsteil 26 eine Ausgabe (eine Quellenspannung) eines Referenzspannungs-Detektionsteils 12 ein und eine Ausgabe (eine Störungskomponentenspannung) des Störungsspannungs-Detektionsteils 25 und teilt diese, wodurch ein Störungsverhältnis (die Spannungsamplitude der Störungskomponente/eine Amplitude der Quellenspannung) berechnet wird.
Durch Bereitstellen des Störungskomponenten-Extrahierungsteils 11, des Störungskomponentenfrequenz-Detektionsteils 24, des Störungsspannungs-Detektionsteils 25 und des Störungsverhältnis-Berechnungsteils 26 ist es daher möglich, die Störungsfrequenz, die Störungsamplitude und das Störungsverhältnis der Störungskomponente der Leitungsspannungs-Wellenform in der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 zu erhalten, ohne ein spezielles Messgerät zu verwenden. Durch Anzeigen der Störungsfrequenz, der Störungsamplitude und des Störungsverhältnisses der Störungskomponente der Leitungsspannungs-Wellenform in der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 oder durch Ausgeben einer Warnung, wie zum Beispiel einem Alarm, wenn die Werte einen vorbestimmten Bereich verlassen, ist es möglich, einen Leistungszustand bzw. Stromzustand zu überwachen.
Durch Überwachen des Leistungszustands durch die Anzeige oder die Warnung, ist es über dies hinaus möglich, den Leistungszustand zu erfassen bevor ein Regenerationsbetrieb ausgeführt wird. In dem Fall, in dem die Störungskomponente in die Leistungsversorgung bzw. Stromversorgung gemischt wird, und den Regenerationsbetrieb stark beeinflusst, ist es deshalb möglich, den Regenerationsbetrieb an einem Ausführen zu hindern, beispielsweise ein Basisantriebssignal am Ausgeben zu hindern. Demgemäß ist es möglich, die Stromversorgung und den Regenerationswandler am Kaputtgehen aufgrund eines Flusses eines Überstroms an diese durch den Regenerationsbetrieb zu verhindern.
Dritte Ausführungsform
Eine Beschreibung einer Ausführungsform, in der eine Funktion zum Ausführen einer AN/AUS-Steuerung eines Regenerationstransistors abhängig von einem Zustand einer Störungskomponente, wenn die Störungskomponente in eine drei-phasige Wechselstromversorgung hinzugefügt wird zu der ersten Ausführungsform, wird beschrieben.
10 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Struktur eines Leistungsregenerationswandlers gemäß der Ausführungsform zeigt. 11 zeigt ein Blockdiagramm, das eine innere Struktur eines Basisantriebssignals-Ausgabeteils 9A gemäß der Ausführungsform zeigt. 12 zeigt ein Zeitdiagramm in einem Regenerationsbetrieb eines Leistungsregenerationswandlers 1B, wobei eine zeitliche Änderung in einem Regenerationstransistor und einem Regenerationsstrom gezeigt wird, was einer Leitungsspannungs-Wellenform und einer Fundamentalwellenform einer drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 entspricht, in der eine Störungskomponente gemischt ist.
In dem Leistungsregenerationswandler 13 gemäß der Ausführungsform, die in 10 gezeigt ist, wird ein Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11 zum Extrahieren einer Störungskomponente, gemischt in eine Quellenspannungs-Wellenform zwischen drei Phasen der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 bereitgestellt nach dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil 10 des Leistungsregenerationswandlers gemäß der ersten Ausführungsform, und das Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9A wird bereitgestellt anstatt des Basisantriebssignal-Ausgabeteils 9 gemäß der ersten Ausführungsform. Eine Ausgabe des Störungskomponenten-Extrahierungsteils 11 wird eingegeben an das Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9A.
Ein Betrieb in dem Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9A wird mit Bezug auf 11 beschrieben.
Das Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9A gibt ein von dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11 ausgegebenes Signal, ein von einem Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7 ausgegebenes Signal, ein von einem Referenzspannungs-Detektionsteil 12 ausgegebenes Signal und ein von einem PN-Busspannungs-Detektionsteil 8 ausgegebenes Signal ein, und gibt ein Basisantriebssignal aus, das zu verwenden ist für eine AN/AUS-Steuerung der sechs Regenerationstransistoren. Das Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9A hat solch eine Struktur, so dass es das Basisantriebssignal ausgeben kann und den Regenerationsbetrieb starten kann, wenn ein Unterschiedswert zwischen einem Spannungswert der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 und einem DC-Busspannungswert gleich ist oder größer als ein gewisser Schwellenwert.
Ein Leitungsspannungswert der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3, der ausgegeben wird von dem Referenzspannungs-Detektionsteil 12, und keine Störungskomponente darin gemischt hat, und der DC-Busspannungswert, ausgegeben von dem PN-Busspannungs-Detektionsteil 8, werden eingegeben in einem Subtrahierer 41 in dem Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9A zum Berechnen eines Unterschieds zwischen dem Leitungsspannungswert der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 mit keiner darin gemischten Störungskomponente und dem DC-Busspannungswert. Andererseits wird, um den Regenerationsbetrieb am Ausführen zu hindern, wenn der Leitungsspannungswert der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 größer ist als die DC-Busspannung, ein Spannungsschwellenwert zum Starten des Regenerationsbetriebs entsprechend einem Abfall oder Anstieg in einer Quellenspannung aufgrund der Störungskomponente erzeugt unter Verwendung einer Regenerationsstartspannung Von und dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11, in dem Fall, in dem die Störungskomponente nicht hinein gemischt ist. Zuerst wird das Signal, das ausgegeben wird von dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil 11, eingegeben an das Störungskomponenten-Korrekturteil 40 und wird daher korrigiert, und das korrigierte Signal wird ausgegeben. Das Störungskomponenten-Korrekturteil 40 hält einen Zyklus der Störungskomponente aufrecht und führt eine Korrektur außer dem Zyklus aus (beispielsweise eine Amplitude). Demgemäß kann das Störungskomponenten-Korrekturteil 40 das Ausgabesignal des Störungskomponenten-Extrahierungsteils 11 mit einer Konstante beispielsweise multiplizieren. Ein von dem Störungskomponenten-Korrekturteil 40 ausgegebenes Signal und die Regenerationsstartspannung Von werden eingegeben in einen Addierer 42. Die Regenerationsstartspannung Von ist eine Konstante, die bestimmt wird als ein Schwellenwert zum Starten des Regenerationsbetriebs. Deshalb wird ein Signal, ausgegeben von dem Addierer 42, synchronisiert mit einem Zyklus eines Abfalls oder eines Anstiegs in einer Spannung einer Leistungsversorgung, was hervorgerufen wird durch die Störungskomponente. Demgemäß kann das von dem Addierer 42 ausgegebene Signal auf einen Spannungsschwellenwert zum Starten des Regenerationsbetriebs entsprechend einem Abfall oder Anstieg in einer Quellenspannung eingestellt werden, was hervorgerufen wird durch die Störungskomponente.
Die Ausgabe des Addierers 42 und die des Subtrahierers 41 werden eingegeben in einem Komparator 43, und das von dem Subtrahierer 41 ausgegebene Signal wird verglichen mit dem von dem Addierer 42 ausgegebenen Signal. Über dies hinaus wird das von dem Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7 ausgegebene Signal eingegeben in ein Sammelteil eines Schalters 44 und ein von dem Komparator 43 ausgegebenes Signal wird verbunden mit einem Gate-Teil des Schalters 44. Ein Emitterteil des Schalters 44 ist verbunden mit Gate-Teilen der Regenerationstransistoren 81 bis 86. Wenn das von dem Subtrahierer 41 ausgegebene Signal größer ist als das von dem Addierer 42 ausgegebene Signal, wird der Schalter 44 AN-geschaltet. Wenn der Schalter 44 AN-geschaltet wird, wird ein Basisantriebssignal, erzeugt durch das Basisantriebssignal-Erzeugungsteil 7, ausgegeben von dem Basisantriebssignal-Ausgabeteil 9A. Das Basisantriebssignal, das ausgegeben wird, wird eingegeben in die entsprechenden Regenerationstransistoren zum Ausführen der AN/AUS-Steuerung der Regenerationstransistoren.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, durch Extrahieren der Störungskomponente der drei-phasigen Wechselstromversorgung 3 und durch Ändern des Spannungsschwellenwerts des Regenerationsstarts entsprechend der Störungskomponente, die AN/AUS-Steuerung der Regenerationstransistoren in einer akkuraten Zeit bzw. Timing auszuführen. Demgemäß ist es möglich, auch in dem Fall, in dem ein Einfluss der Störungskomponente auf den Regenerationsbetrieb groß ist, einen stabilen Regenerationsbetrieb auszuführen. Deshalb kann eine Überspannung oder ein Überstrom am Angelegtwerden an die Stromversorgung bzw. Leistungsversorgung oder den Regenerationswandler aufgrund des Regenerationsbetriebs verhindert werden. Somit ist es möglich, die Leistungsversorgung oder den Regenerationswandler am Kaputtgehen aufgrund des Regenerationsbetriebs zu hindern. Folglich ist es möglich, ein System am Stoppen zu hindern.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Der Leistungsregenerationswandler gemäß der Erfindung ist für den Fall passend, in dem ein stabiler Regenerationsbetrieb erhalten werden kann in einer drei-phasigen Wechselstromversorgung, in der eine Quellenspannungsstörung hinein gemischt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden bereitgestellt ein Glättungskondensator (71) zum Speichern einer induzierten elektromotorischen Kraft, erzeugt durch einen drei-phasigen Induktionsmotor (5), ein Regenerationstransistor (81 bis 86) zum Schalten einer Anschlussspannung des Glättungskondensators zum Ausführen eines Leistungsregenerationsbetriebs über eine drei-phasige Wechselstromversorgung (3), ein Leitungsspannungs-Detektionsteil (6) zum Detektieren einer Leitungsspannung der drei-phasigen Wechselstromversorgung, ein Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil (10) zum Erzeugen von einem Signal, das ausgegeben wird von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil, einer Fundamentalwellenform, die definiert wird, eine Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung zu sein, in der eine Quellenspannungs-Störungskomponente nicht hinein gemischt ist, ein Basisantriebssignal-Erzeugungsteil (7) zum Erzeugen eines Basisantriebssignals, das zu verwenden ist für eine AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors auf Grundlage eines Signals, das ausgegeben wird von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil, und ein Basisantriebssignal-Ausgabeteil (9) zum Ausgeben des Basisantriebssignals.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2000-253686 A [0003]

Claims

Ein Leistungsregenerationswandler umfassend: einen Glättungskondensator zum Speichern einer induzierten elektromotorischen Kraft, die erzeugt wird durch einen drei-phasigen Induktionsmotor; einen Regenerationstransistor zum Schalten einer Anschlussspannung des Glättungskondensators zum Ausführen eines Leistungsregenerationsbetriebs über eine drei-phasige Wechselstromversorgung; ein Leitungsspannungs-Detektionsteil zum Detektieren einer Leitungsspannung der drei-phasigen Wechselstromversorgung; ein Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil zum Erzeugen, von einem von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signal, einer Fundamentalwellenform, die definiert wird, eine Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung zu sein, in der keine Quellenspannungs-Störungskomponente hinein gemischt ist; ein Basisantriebssignal-Erzeugungsteil zum Erzeugen eines Basisantriebssignals, das zu verwenden ist für eine AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors auf Grundlage eines von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil ausgegebenen Signal; und ein Basisantriebssignal-Ausgabeteil zum Ausgeben des Basisantriebssignals.
Der Leistungsregenerationswandler nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Referenzspannungs-Detektionsteil zum Detektieren einer Quellenspannung der drei-phasigen Wechselstromversorgung von dem von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil ausgegebenen Signal; und ein PN-Busspannungs-Detektionsteil zum Detektieren der Anschlussspannung des Glättungskondensators, wobei das Basisantriebssignal-Ausgabeteil ein von dem Basisantriebssignal-Erzeugungsteil ausgegebenes Signal ein von dem Referenzspannungs-Detektionsteil ausgegebenes Signal und ein von dem PN-Busspannungs-Detektionsteil ausgegebenes Signal eingibt, und die Basisantriebssignalausgabe AN/AUS-geschaltet wird auf Grundlage eines Unterschiedswerts zwischen dem von dem Referenzspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signal und dem von dem PN-Busspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signal.
Der Leistungsregenerationswandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil enthält: ein Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilterteil zum Entfernen einer Störungskomponente von dem Ausgabesignal des Leitungsspannungs-Detektionsteil; ein Frequenzberechnungsteil zum Berechnen einer Frequenz eines von dem Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilterteil ausgegebenen Signals; und ein Korrekturteil zum Korrigieren von mindestens einer Amplitude und einer Phase in dem von dem Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilterteil ausgegebenen Signal.
Ein Leistungsregenerationswandler, umfassend: einen Glättungskondensator zum Speichern einer induzierten elektromotorischen Kraft, die erzeugt wird durch einen drei-phasigen Induktionsmotor; einen Regenerationstransistor zum Schalten einer Anschlussspannung des Glättungskondensators zum Ausführen eines Leistungsregenerationsbetriebs über eine drei-phasige Wechselstromversorgung; ein Leitungsspannungs-Detektionsteil zum Detektieren einer Leitungsspannung der drei-phasigen Wechselstromversorgung; ein Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil zum Erzeugen, von einem von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signal, einer Fundamentalwellenform, die definiert wird, eine Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung zu sein, in der eine Quellenspannungs-Störungskomponente nicht hinein gemischt ist; ein Basisantriebssignal-Erzeugungsteil zum Erzeugen eines Basisantriebssignals, das zu verwenden ist für eine AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors auf Grundlage eines von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil ausgegebenen Signals; ein Basisantriebssignal-Ausgabeteil zum Ausgeben des Basisantriebssignals; und ein Störungskomponenten-Extrahierungsteil zum Extrahieren einer Quellenspannungs-Störungskomponente, gemischt in die drei-phasige Wechselstromversorgung auf Grundlage des von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signals und des von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteils ausgegebenen Signals, und mindestens eines von einem Störungsspannungs-Berechnungsteil zum Berechnen einer Spannungsamplitude der Quellenspannungs-Störungskomponente von einem von dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil ausgegebenen Signal, einem Störungskomponentenfrequenz-Berechnungsteil zum Berechnen einer Frequenzkomponente der Quellenspannungs-Störungskomponente von dem Ausgangssignal des Störungskomponenten-Extrahierungsteils, und einem Störungsverhältnis-Berechnungsteil zum Berechnen eines Störungsverhältnisses der Quellenspannungsstörung von einem von dem Störungsspannungs-Berechnungsteil ausgegebenen Signal und einem von dem Referenzspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signal.
Der Leistungsregenerationswandler nach Anspruch 4, wobei das Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil enthält: ein Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilterteil zum Entfernen einer Störungskomponente von dem Ausgabesignal des Leitungsspannungs-Detektionsteils; ein Frequenzberechnungsteil zum Berechnen einer Frequenz eines von dem Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilterteil ausgegebenen Signals; und ein Korrekturteil zum Korrigieren von mindestens einem von einer Amplitude und einer Phase in dem von dem Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilterteil ausgegebenen Signal.
Der Leistungsregenerationswandler nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Störungskomponenten-Extrahierungsteil ein Subtrahierungsteil enthält zum Erhalten einer Differenz zwischen dem von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signal und dem von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil ausgegebenen Signal.
Ein Leistungsregenerationswandler, umfassend: einen Glättungskondensator zum Speichern einer induzierten elektromotorischen Kraft, die erzeugt wird durch einen drei-phasigen Induktionsmotor; einen Regenerationstransistor zum Schalten einer Anschlussspannung des Glättungskondensators zum Ausführen eines Leistungsregenerationsbetriebs über eine drei-phasige Wechselstromversorgung; ein Leitungsspannungs-Detektionsteil zum Detektieren einer Leitungsspannung der drei-phasigen Wechselstromversorgung; ein Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil zum Erzeugen, von einem von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signal, einer Fundamentalwellenform, die definiert wird, eine Leitungsspannungs-Wellenform der drei-phasigen Wechselstromversorgung zu sein, in der eine Quellenspannungs-Störungskomponente nicht hinein gemischt ist; ein Basisantriebssignal-Erzeugungsteil zum Erzeugen eines Basisantriebssignals, das zu verwenden ist für eine AN/AUS-Steuerung des Regenerationstransistors auf Grundlage eines von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil ausgegebenen Signals; ein Basisantriebssignal-Ausgabeteil zum Ausgeben des Basisantriebssignals; ein Störungskomponenten-Extrahierungsteil zum Extrahieren einer Quellenspannungs-Störungskomponente, gemischt in der drei-phasigen Wechselstromversorgung, auf Grundlage des von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signals und des von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil ausgegebenen Signals; ein Referenzspannungs-Detektionsteil zum Detektieren einer Quellenspannung der drei-phasigen Wechselstromversorgung von dem von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil ausgegebenen Signal; und ein PN-Busspannungs-Detektionsteil zum Detektieren der Anschlussspannung des Glättungskondensators; wobei das Basisantriebssignal-Ausgabeteil enthält: ein Störungskomponenten-Korrekturteil zum Korrigieren eines von dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil ausgegebenen Signals; einen Addierer zum Addieren einer Regenerationsstartspannung, die ein Schwellenwert sein soll zum Starten eines Regenerationsbetriebs in dem Fall, in dem die Quellenspannungsstörung nicht hinein gemischt ist und ein Signal, das ausgegeben wird von dem Störungskomponenten-Korrekturteil; einen Subtrahierer zum Eingeben eines von dem PN-Busspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signals und eines von dem Referenzspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signals und Ausführen einer Subtrahierung; einen Komparator zum Eingeben und Vergleichen eines von dem Addierer ausgegebenen Signals und eines von dem Subtrahierer ausgegebenen Signals; und ein Schaltungsteil zum Ausgeben eines von dem Basisantriebssignal-Erzeugungsteil ausgegeben Signals an den Regenerationstransistor.
Der Leistungsregenerationswandler nach Anspruch 7, wobei das Störungskomponenten-Korrekturteil einen Zyklus des Signals aufrecht erhält, das ausgegeben wird von dem Störungskomponenten-Extrahierungsteil, und eine Korrektur außer für den Zyklus ausführt.
Der Leistungsregenerationswandler nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil enthält: ein Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilterteil zum Entfernen einer Störungskomponente von dem Ausgabesignal des Leitungsspannungs-Detektionsteils; ein Frequenzberechnungsteil zum Berechnen einer Frequenz eines Signals, das ausgegeben wird von dem Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilterteil; und ein Korrekturteil zum Korrigieren von mindestens einer Amplitude und einer Phase in dem Signal, das ausgegeben wird von dem Funkfrequenzkomponenten-Entfernfilterteil.
Der Leistungsregenerationswandler nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Störungskomponenten-Extrahierungsteil ein Subtrahierungsteil enthält zum Erhalten einer Differenz zwischen dem von dem Leitungsspannungs-Detektionsteil ausgegebenen Signal und dem von dem Fundamentalwellenform-Erzeugungsteil ausgegebenen Signal.