JP2001086751A - Ｐｗｍサイクロコンバータの保護装置とその保護方法 - Google Patents
Ｐｗｍサイクロコンバータの保護装置とその保護方法Info
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- JP2001086751A JP2001086751A JP26092999A JP26092999A JP2001086751A JP 2001086751 A JP2001086751 A JP 2001086751A JP 26092999 A JP26092999 A JP 26092999A JP 26092999 A JP26092999 A JP 26092999A JP 2001086751 A JP2001086751 A JP 2001086751A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 三相電源が瞬時停電等の入力低電圧故障を起
こした場合、電動機に残る電力の再利用を図る。 【解決手段】 ＰＷＭサイクロコンバータにおいて、故
障検出手段と、双方向半導体スイッチ素子の入力側三端
子の電圧値（電圧レベル）を検出する入力電圧値検出部
40と、この三相入力電圧の大小関係が判断できる情報を
入力電圧情報30と、入力電圧情報に基づいて、出力各相
から三相入力電圧の中に最大電圧となる入力相への前記
素子のみをオンし、または三相入力電圧の中に最小電圧
となる入力相から前記出力各相への前記素子のみオンす
る回生スイッチング手段と、入力側に低電圧が発生した
場合に40からの検出信号Ｖ1 を適用し、入力電圧レベル
が閾値より低い場合は回生スイッチング手段を行い、閾
値より高い場合は電動スイッチング手段を行う切り替え
手段とから成る。
こした場合、電動機に残る電力の再利用を図る。 【解決手段】 ＰＷＭサイクロコンバータにおいて、故
障検出手段と、双方向半導体スイッチ素子の入力側三端
子の電圧値（電圧レベル）を検出する入力電圧値検出部
40と、この三相入力電圧の大小関係が判断できる情報を
入力電圧情報30と、入力電圧情報に基づいて、出力各相
から三相入力電圧の中に最大電圧となる入力相への前記
素子のみをオンし、または三相入力電圧の中に最小電圧
となる入力相から前記出力各相への前記素子のみオンす
る回生スイッチング手段と、入力側に低電圧が発生した
場合に40からの検出信号Ｖ1 を適用し、入力電圧レベル
が閾値より低い場合は回生スイッチング手段を行い、閾
値より高い場合は電動スイッチング手段を行う切り替え
手段とから成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば商用交流電圧を
任意の周波数の交流電圧に変換するＰＷＭサイクロコン
バータの保護装置とその保護方法に関する。
任意の周波数の交流電圧に変換するＰＷＭサイクロコン
バータの保護装置とその保護方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＷＭサイクロコンバータは、交流電源
（例えば商用交流電圧）を任意の周波数の交流電圧に変
換するために、インバータのように平滑コンンサを持た
ない。そのため、何らかの異常が発生した場合、ＰＷＭ
サイクロコンバータの電力用半導体素子を全てオフにし
電流を遮断する。同時に全ての半導体スイッチ素子をオ
フすると出力側が開放となる。そのため、モータを駆動
する場合には、運転中にＰＷＭサイクロコンバータの出
力側が開放となると、出力側に大きなサージ電圧が発生
する。従来例では、サージ抑制手段としてまず電源と負
荷との中間にＰＷＭサイクロコンバータに並列的に接続
されスバナ回路が見られる。このスバナ回路は、通常運
転時の転流ミスにより発生したサージ電圧と、異常発生
時に全てのスイッチをオフした場合に発生するサージ電
圧とを抑制する効果を有する。また、先行技術として特
願平10-310843(出願日平成10年10月30日) がある。この
先行例は、ＰＷＭサイクロコンバータの運転中に何らか
の異常が発生した場合、入力電圧情報に基づいて、出力
各相から三相入力電圧の中に最大電圧となる入力相への
片方向半導体スイッチ素子と、三相入力電圧の中に最小
電圧となる入力相から出力各相への片方向半導体スイッ
チ素子とを常にオンすることにより電源への回生スイッ
チングを行う保護手段等が挙げられる。
（例えば商用交流電圧）を任意の周波数の交流電圧に変
換するために、インバータのように平滑コンンサを持た
ない。そのため、何らかの異常が発生した場合、ＰＷＭ
サイクロコンバータの電力用半導体素子を全てオフにし
電流を遮断する。同時に全ての半導体スイッチ素子をオ
フすると出力側が開放となる。そのため、モータを駆動
する場合には、運転中にＰＷＭサイクロコンバータの出
力側が開放となると、出力側に大きなサージ電圧が発生
する。従来例では、サージ抑制手段としてまず電源と負
荷との中間にＰＷＭサイクロコンバータに並列的に接続
されスバナ回路が見られる。このスバナ回路は、通常運
転時の転流ミスにより発生したサージ電圧と、異常発生
時に全てのスイッチをオフした場合に発生するサージ電
圧とを抑制する効果を有する。また、先行技術として特
願平10-310843(出願日平成10年10月30日) がある。この
先行例は、ＰＷＭサイクロコンバータの運転中に何らか
の異常が発生した場合、入力電圧情報に基づいて、出力
各相から三相入力電圧の中に最大電圧となる入力相への
片方向半導体スイッチ素子と、三相入力電圧の中に最小
電圧となる入力相から出力各相への片方向半導体スイッ
チ素子とを常にオンすることにより電源への回生スイッ
チングを行う保護手段等が挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来例のスバ
ナ回路を用いたＰＷＭサイクロコンバータの保護回路で
は、運転中に全ての半導体スイッチング素子をオフした
場合、瞬間的にスナバコンデンサに大きな電流が流れる
ためコンデンサ容量を大きくしなければならないという
課題がある。同様に、先行例は入力電圧情報に基づい
て、出力各相から三相入力電圧の中に最大電圧となる入
力相への片方向半導体スイッチ素子と、三相入力電圧の
中に最小電圧となる入力相から出力各相への片方向半導
体スイッチ素子とを常にオンすることにより、電源への
回生スイチングを行う保護手段であり、これでは入力三
相電源が瞬時停電を起こした場合、ＰＷＭサイクロコン
バータの入力フィルタに電力を回生するだけであり、回
生された電力は抵抗によって消費し、モータは出力を短
絡させフリーラン状態にするしかなく、電力の再利用は
図れないという課題を有している。ここにおいて本発明
は、従来例並びに先行例における技術的隘路を全て払拭
するために、瞬時停電が発生した場合入力フィルタ部へ
電力を回生するモードと、入力電源情報を基にモータを
駆動させるモードを入力電圧レベルにより切り替えるこ
とにより電力の有効利用を図るようにしたＰＷＭサイク
ロコンバータの保護装置とその保護方法を提供すること
を目的とする。さらにスバナ回路のコンデンサ容量を小
さくする。
ナ回路を用いたＰＷＭサイクロコンバータの保護回路で
は、運転中に全ての半導体スイッチング素子をオフした
場合、瞬間的にスナバコンデンサに大きな電流が流れる
ためコンデンサ容量を大きくしなければならないという
課題がある。同様に、先行例は入力電圧情報に基づい
て、出力各相から三相入力電圧の中に最大電圧となる入
力相への片方向半導体スイッチ素子と、三相入力電圧の
中に最小電圧となる入力相から出力各相への片方向半導
体スイッチ素子とを常にオンすることにより、電源への
回生スイチングを行う保護手段であり、これでは入力三
相電源が瞬時停電を起こした場合、ＰＷＭサイクロコン
バータの入力フィルタに電力を回生するだけであり、回
生された電力は抵抗によって消費し、モータは出力を短
絡させフリーラン状態にするしかなく、電力の再利用は
図れないという課題を有している。ここにおいて本発明
は、従来例並びに先行例における技術的隘路を全て払拭
するために、瞬時停電が発生した場合入力フィルタ部へ
電力を回生するモードと、入力電源情報を基にモータを
駆動させるモードを入力電圧レベルにより切り替えるこ
とにより電力の有効利用を図るようにしたＰＷＭサイク
ロコンバータの保護装置とその保護方法を提供すること
を目的とする。さらにスバナ回路のコンデンサ容量を小
さくする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１の発明は、三相交流電源の各相と、
出力各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイ
ッチ素子を相互に逆向きに接続し、かつ各々が独立にオ
ンオフできる構成とする双方向半導体スイッチ素子で直
接接続し、入力側に交流フィルタを設け出力側に三相交
流電動機を備える電力変換器のＰＷＭサイクロコンバー
タにおいて、前記ＰＷＭサイクロコンバータの故障を検
出して故障検出信号を出力する故障検出手段と、前記双
方向半導体スイッチ素子の入力側三端子の電圧を三相入
力電圧とし、前記三相入力電圧の大小関係が判断できる
情報を入力電圧情報として検出する入力電圧情報検出手
段と、前記入力電圧情報に基づいて、前記出力各相から
前記三相入力電圧の中の最大電圧となる入力相への前記
片方向半導体スイッチ素子のみをオンし、または前記三
相入力電圧の中の最小電圧となる入力相から前記出力各
相への前記片方向半導体スイッチ素子のみをオンする回
生スイチング手段と、前記ＰＷＭサイクロコンバータの
入力側の入力電圧値から電圧レベルを検出できる入力電
圧値検出手段と、前記ＰＷＭサイクロコンバータにおけ
る入力低電圧が発生した場合、前記入力電圧値検出手段
からの電圧レベルの検出信号を基に、前記入力電圧レベ
ルが閾値より低い場合は回生スイチングを行い、前記入
力電圧レベルが閾値より高い場合は、前記入力電圧情報
検出手段により電動スイッチングを行うスイッチング手
段とを切り替える手段とを有することを特徴とするＰＷ
Ｍサイクロコンバータの保護装置である。この請求項１
の発明によれば、入力電源の瞬時停電の場合に回生スイ
ッチングを適用して交流フィルタに回生された電力を負
荷交流電動機の駆動に使い、電力の有効利用が図れると
いう特段の効果を奏する。
に本発明の請求項１の発明は、三相交流電源の各相と、
出力各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイ
ッチ素子を相互に逆向きに接続し、かつ各々が独立にオ
ンオフできる構成とする双方向半導体スイッチ素子で直
接接続し、入力側に交流フィルタを設け出力側に三相交
流電動機を備える電力変換器のＰＷＭサイクロコンバー
タにおいて、前記ＰＷＭサイクロコンバータの故障を検
出して故障検出信号を出力する故障検出手段と、前記双
方向半導体スイッチ素子の入力側三端子の電圧を三相入
力電圧とし、前記三相入力電圧の大小関係が判断できる
情報を入力電圧情報として検出する入力電圧情報検出手
段と、前記入力電圧情報に基づいて、前記出力各相から
前記三相入力電圧の中の最大電圧となる入力相への前記
片方向半導体スイッチ素子のみをオンし、または前記三
相入力電圧の中の最小電圧となる入力相から前記出力各
相への前記片方向半導体スイッチ素子のみをオンする回
生スイチング手段と、前記ＰＷＭサイクロコンバータの
入力側の入力電圧値から電圧レベルを検出できる入力電
圧値検出手段と、前記ＰＷＭサイクロコンバータにおけ
る入力低電圧が発生した場合、前記入力電圧値検出手段
からの電圧レベルの検出信号を基に、前記入力電圧レベ
ルが閾値より低い場合は回生スイチングを行い、前記入
力電圧レベルが閾値より高い場合は、前記入力電圧情報
検出手段により電動スイッチングを行うスイッチング手
段とを切り替える手段とを有することを特徴とするＰＷ
Ｍサイクロコンバータの保護装置である。この請求項１
の発明によれば、入力電源の瞬時停電の場合に回生スイ
ッチングを適用して交流フィルタに回生された電力を負
荷交流電動機の駆動に使い、電力の有効利用が図れると
いう特段の効果を奏する。
【０００５】本発明の請求項２の発明は、請求項１のＰ
ＷＭサイクロコンバータの保護装置において、前記入力
電圧値検出手段は、入力側の電圧を三相全波整流する整
流器と、その整流された直流電圧と予め設定された基準
となる閾値直流電圧とを比較する比較器から構成された
ことを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭサイクロコン
バータの保護装置である。この請求項２の発明により、
入力側の電圧値（電圧レベル）に対応した適切な電力の
処理が可能となる有効性を備えられる。
ＷＭサイクロコンバータの保護装置において、前記入力
電圧値検出手段は、入力側の電圧を三相全波整流する整
流器と、その整流された直流電圧と予め設定された基準
となる閾値直流電圧とを比較する比較器から構成された
ことを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭサイクロコン
バータの保護装置である。この請求項２の発明により、
入力側の電圧値（電圧レベル）に対応した適切な電力の
処理が可能となる有効性を備えられる。
【０００６】本発明の請求項３の発明は、三相交流電源
の各相と、出力各相とを電流が一方向だけ流せる片方向
半導体スイッチ素子を相互に逆向きに接続し、かつ各々
が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッ
チ素子で直接接続し、入力側に交流フィルタを設け出力
側に三相交流電動機を備える電力変換器のＰＷＭサイク
ロコンバータの保護方法において、前記ＰＷＭサイクロ
コンバータの故障の発生を検出し、前記故障の発生が入
力低電圧である場合、前記入力電圧情報に基づき、前記
出力各相から前記三相入力電圧の中の最大電圧となる入
力相への前記片方向半導体スイッチ素子のみをオンし、
または前記三相入力電圧の中の最小電圧となる入力相か
ら前記出力各相への前記片方向半導体スイッチ素子のみ
をオンして前記交流フイルタへ電力回生を行い、前記故
障の入力電圧値が前記閾値より大きいときは、前記電力
回生されたフイルタ電力により簡易的に前記交流モータ
を駆動し、前記入力電圧値が前記閾値より小さくなり、
前記モータの電流が収束した後、前記双方向半導体スイ
ッチ素子を全てベースブロックすることを特徴とするＰ
ＷＭサイクロコンバータの保護方法である。この請求項
３の発明によれば、回生電力の即応的な処理と有効利用
が可能になるという顕著な効果が発揮できる。
の各相と、出力各相とを電流が一方向だけ流せる片方向
半導体スイッチ素子を相互に逆向きに接続し、かつ各々
が独立にオンオフできる構成とする双方向半導体スイッ
チ素子で直接接続し、入力側に交流フィルタを設け出力
側に三相交流電動機を備える電力変換器のＰＷＭサイク
ロコンバータの保護方法において、前記ＰＷＭサイクロ
コンバータの故障の発生を検出し、前記故障の発生が入
力低電圧である場合、前記入力電圧情報に基づき、前記
出力各相から前記三相入力電圧の中の最大電圧となる入
力相への前記片方向半導体スイッチ素子のみをオンし、
または前記三相入力電圧の中の最小電圧となる入力相か
ら前記出力各相への前記片方向半導体スイッチ素子のみ
をオンして前記交流フイルタへ電力回生を行い、前記故
障の入力電圧値が前記閾値より大きいときは、前記電力
回生されたフイルタ電力により簡易的に前記交流モータ
を駆動し、前記入力電圧値が前記閾値より小さくなり、
前記モータの電流が収束した後、前記双方向半導体スイ
ッチ素子を全てベースブロックすることを特徴とするＰ
ＷＭサイクロコンバータの保護方法である。この請求項
３の発明によれば、回生電力の即応的な処理と有効利用
が可能になるという顕著な効果が発揮できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
に係るＰＷＭサイクロコンバータの回路構成を示すブロ
ック図である。図１において、１は三相交流（商用）電
源、２は交流ラインフィルタで、61,62,63はそのリアク
タ、64,65,66はそのコンデンサである。３はＰＷＭサイ
クロコンバータであり、電流が一方向だけ流せて自己消
弧能力を持つ片方向半導体スイッチ素子［例えばInsula
ted Gate Bipolar Transistor］とそれに直列に接続さ
れたダイオードから成り、それぞれ片方向半導体スイッ
チ素子をＳur, Ｓsu, Ｓus, Ｓtu, Ｓut, Ｓrv, Ｓvr,
Ｓsv, Ｓtv, Ｓvt, Ｓrw, Ｓwr, Ｓsw, Ｓws, Ｓtw, Ｓ
wtで示し、ダイオードはd1〜d18 で表す。ここに、片方
向半導体スイッチ素子におけるＳxyに付したサフイック
スは入力のｘ相から出力ｙ相へ、Ｓyxは出力のｙ相から
入力ｘ相への片方向半導体スイッチ素子( ｘ＝ｒ，ｓ，
ｔ；ｙ＝ｕ，ｖ，ｗ）である。21は三相交流電動機、22
は電源電圧検出部、23はコントローラ、24はゲート信号
合成部、25はゲートドライバ、30は入力電圧情報検出
部、40は入力電圧値（電圧レベル）検出部、50は保護ゲ
ート信号発生部である。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
に係るＰＷＭサイクロコンバータの回路構成を示すブロ
ック図である。図１において、１は三相交流（商用）電
源、２は交流ラインフィルタで、61,62,63はそのリアク
タ、64,65,66はそのコンデンサである。３はＰＷＭサイ
クロコンバータであり、電流が一方向だけ流せて自己消
弧能力を持つ片方向半導体スイッチ素子［例えばInsula
ted Gate Bipolar Transistor］とそれに直列に接続さ
れたダイオードから成り、それぞれ片方向半導体スイッ
チ素子をＳur, Ｓsu, Ｓus, Ｓtu, Ｓut, Ｓrv, Ｓvr,
Ｓsv, Ｓtv, Ｓvt, Ｓrw, Ｓwr, Ｓsw, Ｓws, Ｓtw, Ｓ
wtで示し、ダイオードはd1〜d18 で表す。ここに、片方
向半導体スイッチ素子におけるＳxyに付したサフイック
スは入力のｘ相から出力ｙ相へ、Ｓyxは出力のｙ相から
入力ｘ相への片方向半導体スイッチ素子( ｘ＝ｒ，ｓ，
ｔ；ｙ＝ｕ，ｖ，ｗ）である。21は三相交流電動機、22
は電源電圧検出部、23はコントローラ、24はゲート信号
合成部、25はゲートドライバ、30は入力電圧情報検出
部、40は入力電圧値（電圧レベル）検出部、50は保護ゲ
ート信号発生部である。
【０００８】そして、電源電圧検出部22は三相交流電源
１の各相の電源電圧瞬時値22a とその電源電圧位相22b
をＰＷＭサイクロコンバータ３の動作を制御するコント
ローラ3 ヘ与え、さらに三相交流電動機21の各相を流れ
る電動機電流値は変流器71〜73によって検出され、それ
らの電動機電流値もコントローラ3 ヘ与えられて通常の
ＰＷＭサイクロコンバータ３の動作の制御が、出力電圧
指令23a に従って行われている。ところで、常時ＰＷＭ
サイクロコンバータ３の動作の異常の有無は、電源１側
の電源電圧の監視と、電源１側と電動機21側の各相毎に
それぞれ過電流リレーを設置し、それらのトリップに基
づく信号によってＰＷＭサイクロコンバータ３の動作の
異常を検出している［図示省略］。
１の各相の電源電圧瞬時値22a とその電源電圧位相22b
をＰＷＭサイクロコンバータ３の動作を制御するコント
ローラ3 ヘ与え、さらに三相交流電動機21の各相を流れ
る電動機電流値は変流器71〜73によって検出され、それ
らの電動機電流値もコントローラ3 ヘ与えられて通常の
ＰＷＭサイクロコンバータ３の動作の制御が、出力電圧
指令23a に従って行われている。ところで、常時ＰＷＭ
サイクロコンバータ３の動作の異常の有無は、電源１側
の電源電圧の監視と、電源１側と電動機21側の各相毎に
それぞれ過電流リレーを設置し、それらのトリップに基
づく信号によってＰＷＭサイクロコンバータ３の動作の
異常を検出している［図示省略］。
【０００９】図２は、主として入力電圧値（電圧レベ
ル）検出部のとその周辺の回路構成を示すブロック図で
ある。断路器2aから交流ラインフィルタ２を経て、ＰＷ
Ｍサイクロコンバータ３に印加される入力電圧の値は入
力電圧値検出部40において検出される。全波整流器401
で全波整流された後、平滑回路( コンデンサ402)・負荷
抵抗( 分圧抵抗403,404)等を介して得られた検出直流電
圧が、比較器406 の一方の入力となり他方の直流基準(
閾値) 電圧と比較されて、検出直流電圧値が閾値を越え
た時に入力電圧値検出信号V1をコントローラ3 ヘ送出す
る。
ル）検出部のとその周辺の回路構成を示すブロック図で
ある。断路器2aから交流ラインフィルタ２を経て、ＰＷ
Ｍサイクロコンバータ３に印加される入力電圧の値は入
力電圧値検出部40において検出される。全波整流器401
で全波整流された後、平滑回路( コンデンサ402)・負荷
抵抗( 分圧抵抗403,404)等を介して得られた検出直流電
圧が、比較器406 の一方の入力となり他方の直流基準(
閾値) 電圧と比較されて、検出直流電圧値が閾値を越え
た時に入力電圧値検出信号V1をコントローラ3 ヘ送出す
る。
【００１０】図３は、入力電圧情報検出部の回路構成を
示すブロック図である。31〜36はそれぞれ同一構成の電
流検出回路であり、37は抵抗である。例えば電流検出回
路31について言えば、41,42 はダイオード、43はフォト
カプラ、44は抵抗、45は出力端子、Ｖccは直流基準電圧
の正極である。ダイオード41に電流が流れると、出力端
子45の電圧はＬow( ロー) になる。逆にダイオード41に
電流が流れない場合は、出力端子４５の電圧はＨigh(ハ
イ) である。例えばｒ相の電圧が最大の時出力電圧／Ｍ
ax＝０となり、最小の時出力電圧／Ｍin＝０となる。ｓ
相，ｔ相についても同様である。
示すブロック図である。31〜36はそれぞれ同一構成の電
流検出回路であり、37は抵抗である。例えば電流検出回
路31について言えば、41,42 はダイオード、43はフォト
カプラ、44は抵抗、45は出力端子、Ｖccは直流基準電圧
の正極である。ダイオード41に電流が流れると、出力端
子45の電圧はＬow( ロー) になる。逆にダイオード41に
電流が流れない場合は、出力端子４５の電圧はＨigh(ハ
イ) である。例えばｒ相の電圧が最大の時出力電圧／Ｍ
ax＝０となり、最小の時出力電圧／Ｍin＝０となる。ｓ
相，ｔ相についても同様である。
【００１１】図４は保護ゲート信号発生部の前後の回路
構成を示すブロック図である。入力電圧情報検出部30か
らの最大電圧・中間電圧・最小電圧の入力電圧情報は保
護ゲート信号発生部40へ与えられ、こでインバータ（位
相反転回路）51〜56を経て作成された保護ゲート信号Ｇ
2 が、次段のゲート信号合成部24へ与えられる( Ｇ2yx
あるいはＧ2xy におけるyxあるいはxyは電流が流れる方
向の片方向半導体スイチング素子へ与える保護ゲート信
号を示す）。
構成を示すブロック図である。入力電圧情報検出部30か
らの最大電圧・中間電圧・最小電圧の入力電圧情報は保
護ゲート信号発生部40へ与えられ、こでインバータ（位
相反転回路）51〜56を経て作成された保護ゲート信号Ｇ
2 が、次段のゲート信号合成部24へ与えられる( Ｇ2yx
あるいはＧ2xy におけるyxあるいはxyは電流が流れる方
向の片方向半導体スイチング素子へ与える保護ゲート信
号を示す）。
【００１２】このようにして、図１の電源電圧検出部22
は電源電圧を入力として電源電圧の位相22b と電源電圧
の瞬時値22a を出力し、コントローラ23は出力電圧指令
23aと電源電圧の位相22b と電源電圧の瞬時値22a と負
荷電流方向に基づき、ＰＷＭサイクロコンバータ３が備
える１８個の片方向半導体スイッチ素子をオン・オフさ
せる通常のゲート信号（『Ｇ１』と略す）を作成して出
力する。かくして本発明は、コントローラ23からの通常
のゲート信号Ｇ1 と保護ゲート信号発生部40からの保護
ゲート信号Ｇ2 との論理和をゲート信号合成部24でと
り、合成されたゲート信号Ｇ3 により各素子を制御して
いる。つまり、図１における入力電圧情報検出部30は各
片方向半導体スイッチ素子の電圧を入力して、三相入力
電圧の大小関係の情報を作成して出力し、これにより得
られた情報から、異常が発生した場合、三相入力電圧の
中に最小電圧となる入力相から出力各相への片方向半導
体スイッチ素子のみオンすることにより交流電動機電流
を流し続け、サージ電圧の発生を抑制する。
は電源電圧を入力として電源電圧の位相22b と電源電圧
の瞬時値22a を出力し、コントローラ23は出力電圧指令
23aと電源電圧の位相22b と電源電圧の瞬時値22a と負
荷電流方向に基づき、ＰＷＭサイクロコンバータ３が備
える１８個の片方向半導体スイッチ素子をオン・オフさ
せる通常のゲート信号（『Ｇ１』と略す）を作成して出
力する。かくして本発明は、コントローラ23からの通常
のゲート信号Ｇ1 と保護ゲート信号発生部40からの保護
ゲート信号Ｇ2 との論理和をゲート信号合成部24でと
り、合成されたゲート信号Ｇ3 により各素子を制御して
いる。つまり、図１における入力電圧情報検出部30は各
片方向半導体スイッチ素子の電圧を入力して、三相入力
電圧の大小関係の情報を作成して出力し、これにより得
られた情報から、異常が発生した場合、三相入力電圧の
中に最小電圧となる入力相から出力各相への片方向半導
体スイッチ素子のみオンすることにより交流電動機電流
を流し続け、サージ電圧の発生を抑制する。
【００１３】図５は、運転異常の時にＰＷＭサイクロコ
ンバータ遮断する場合に通常のゲート信号（Ｇ１）を全
部オフにし、ゲート保護信号Ｇ2 によってＰＷＭサイク
ロコンバータの特定の素子のみをオンしたままになる時
の等価回路図である。すなわち、その特定の素子とはＳ
up, Ｓvp, Ｓwp, Ｓnu, Ｓnv, Ｓnwであり、ここでのp
またはn はr,s,t の中のいずれかであり、Ｓvp, Ｓwp,
Ｓnuは出力側から入力側への電流方向を表し、Ｓnu, Ｓ
nv, Ｓnwは入力側から出力側への電流方向を示してい
る。
ンバータ遮断する場合に通常のゲート信号（Ｇ１）を全
部オフにし、ゲート保護信号Ｇ2 によってＰＷＭサイク
ロコンバータの特定の素子のみをオンしたままになる時
の等価回路図である。すなわち、その特定の素子とはＳ
up, Ｓvp, Ｓwp, Ｓnu, Ｓnv, Ｓnwであり、ここでのp
またはn はr,s,t の中のいずれかであり、Ｓvp, Ｓwp,
Ｓnuは出力側から入力側への電流方向を表し、Ｓnu, Ｓ
nv, Ｓnwは入力側から出力側への電流方向を示してい
る。
【００１４】さらにまた、図１の入力電圧値検出部40は
入力の三相電圧を三相全波整流し、その電圧レベルがあ
る一定の値・閾値以上になった場合、出力Ｖ1 ＝１とな
る信号を作成し、この入力電源電圧レベルの検出信号Ｖ
1 をコントローラ23へ出力する。検出信号Ｖ1 を受けた
コントローラ23は、ＡＣラインフィルタ２ヘ回生された
電荷を使用して、交流電動機21を簡易的に駆動させるこ
とで、その回生電力の有効な適用を図った後に、ＰＷＭ
サイクロコンバータの片方向半導体スイッチ素子のベー
スブロックを行い、運転を停止する。一方、ＰＷＭサイ
クロコンバータの故障をを検出してＡＣラインフィルタ
２ヘ電力を回生しても、検出信号Ｖ1 が得られない場合
は従来どうりに、ＰＷＭサイクロコンバータの片方向半
導体スイッチ素子のベースブロックを行い、運転停止を
する。
入力の三相電圧を三相全波整流し、その電圧レベルがあ
る一定の値・閾値以上になった場合、出力Ｖ1 ＝１とな
る信号を作成し、この入力電源電圧レベルの検出信号Ｖ
1 をコントローラ23へ出力する。検出信号Ｖ1 を受けた
コントローラ23は、ＡＣラインフィルタ２ヘ回生された
電荷を使用して、交流電動機21を簡易的に駆動させるこ
とで、その回生電力の有効な適用を図った後に、ＰＷＭ
サイクロコンバータの片方向半導体スイッチ素子のベー
スブロックを行い、運転を停止する。一方、ＰＷＭサイ
クロコンバータの故障をを検出してＡＣラインフィルタ
２ヘ電力を回生しても、検出信号Ｖ1 が得られない場合
は従来どうりに、ＰＷＭサイクロコンバータの片方向半
導体スイッチ素子のベースブロックを行い、運転停止を
する。
【００１５】以上の本発明の操作方法の手順を、図６の
フローチャートに示す。すなわち、ステップ601 〜608
の手順に従って操作される。また、図７は入力情報によ
る従来のモード（ＭＯＤＥ）切り替え手段と、本発明で
提案するモード切り替え手段とを対比して示すタイムチ
ャートである。(a) に示すように時点t1で故障発生した
時を見る。(b) の従来のモード切り替えでは、ＰＷＭサ
イクロコンバータの運転中（モード１：43）に入力低電
圧信号41が発生した場合、先に述べた回生スイッチング
（モード２：44）を行い、暫くしてモータ電流が収束し
た後全てのスイッチをオフにするベースブロック（モー
ド３：45）を行う。(c) 及び(d) で示す本発明では、Ｐ
ＷＭサイクロコンバータの運転中（モード１：43）に入
力低電圧信号41が発生した場合、まず先に述べた回生ス
イチング（モード２：44）により入力側の交流フィルタ
２のコンデンサ部64〜66に電力が回生される。この回生
された電力により、入力電源電圧レベルがある一定の値
［閾値］を越えた場合、入力電圧値検出部40からの出力
421 が信号Ｖ1 ＝" １" となる。コントローラ23はこの
出力信号Ｖ1 を検出すると( 時点t3) 、入力電圧情報検
出部30から得られた情報を基に、簡易的に交流電動機21
を駆動する電動スイッチング（モード４：46）を行う。
そして従来と同様にモータ電流が収束した後( 時点t6)
、全てのスイチングをオフにするベースブロック（モ
ード３：45）を行う。
フローチャートに示す。すなわち、ステップ601 〜608
の手順に従って操作される。また、図７は入力情報によ
る従来のモード（ＭＯＤＥ）切り替え手段と、本発明で
提案するモード切り替え手段とを対比して示すタイムチ
ャートである。(a) に示すように時点t1で故障発生した
時を見る。(b) の従来のモード切り替えでは、ＰＷＭサ
イクロコンバータの運転中（モード１：43）に入力低電
圧信号41が発生した場合、先に述べた回生スイッチング
（モード２：44）を行い、暫くしてモータ電流が収束し
た後全てのスイッチをオフにするベースブロック（モー
ド３：45）を行う。(c) 及び(d) で示す本発明では、Ｐ
ＷＭサイクロコンバータの運転中（モード１：43）に入
力低電圧信号41が発生した場合、まず先に述べた回生ス
イチング（モード２：44）により入力側の交流フィルタ
２のコンデンサ部64〜66に電力が回生される。この回生
された電力により、入力電源電圧レベルがある一定の値
［閾値］を越えた場合、入力電圧値検出部40からの出力
421 が信号Ｖ1 ＝" １" となる。コントローラ23はこの
出力信号Ｖ1 を検出すると( 時点t3) 、入力電圧情報検
出部30から得られた情報を基に、簡易的に交流電動機21
を駆動する電動スイッチング（モード４：46）を行う。
そして従来と同様にモータ電流が収束した後( 時点t6)
、全てのスイチングをオフにするベースブロック（モ
ード３：45）を行う。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、ＰＷＭサイクロコン
バータの保護のために、本発明によって、入力電源の瞬
時停電の場合、従来の回生スイッチングを用いてＰＷＭ
サイクロコンバータに回生された電力によりモータを駆
動させ、電力の有効利用を図るという特段の効果を発揮
することが可能である。さらにスバナ回路のコンデンサ
容量を小さくすることができる。
バータの保護のために、本発明によって、入力電源の瞬
時停電の場合、従来の回生スイッチングを用いてＰＷＭ
サイクロコンバータに回生された電力によりモータを駆
動させ、電力の有効利用を図るという特段の効果を発揮
することが可能である。さらにスバナ回路のコンデンサ
容量を小さくすることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係るＰＷＭサイクロコン
バータとその周辺を含む全体の回路構成を示すブロック
図
バータとその周辺を含む全体の回路構成を示すブロック
図
【図２】本発明の実施の形態における主として入力電圧
値検出部の回路構成を示すブロック図
値検出部の回路構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態での入力電圧情報部の回路
構成を示すブロック図
構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態における主として保護ゲー
ト信号発生部の回路構成を示すブロック図
ト信号発生部の回路構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態における電力回生時の等価
回路図
回路図
【図６】本発明の実施の形態での操作の手順を示すフロ
ーチャート
ーチャート
【図７】本発明の実施の形態におけるモード切り替えと
従来のモード切り替えを対比させたタイムチャート
従来のモード切り替えを対比させたタイムチャート
１ 三相交流電源 ２ 交流ラインフィルタ ３ ＰＷＭサイクロコンバータ（主回路部が片方向半導
体スイッチ素子から成る） 21 三相交流電動機 22 電源電圧検出部 22a 電源電圧瞬時値 22b 電源電圧の位相 23 コントローラ 24 ゲート信号合成部 30 入力電圧情報検出部 31〜36 電流検出回路 37,304,403,404 抵抗 301,302,d1〜d18 ダイオード 303 フォトカプラ 305 出力端子 40 入力電圧値（電圧レベル）検出部 401 全波整流器 402,64〜66, Ｃ コンデンサ 405 直流基準電圧（Ｖcc） 406 比較器 43 通常運転モード( モード１） 44 回生スイッチング・モード( モード２） 45 ベースブロック・モード( モード３） 46 簡易的運転モード( モード４） 50 保護ゲート信号発生部 51〜56 インバータ( 位相反転器) 61〜63, Ｌ リアクトル Ｓru〜Ｓwt 入力側のｒ相から出力側ｕ相への方向性の
片方向半導体スイッチ素子から出力側のｗ相から入力側
ｔ相への方向性の片方向半導体スイッチ素子までの１８
個の各素子（ｐ＝ｒ，ｓ，ｔ） Ｓup, Ｓvp, Ｓwp 出力側ｕ相ないしｗ相から入力側ｒ
相ないしｔ相への方向性を持つ片方向半導体スイッチ素
子（ｎ＝ｒ，ｓ，ｔ） Ｓnu, Ｓnv, Ｓnw 入力側ｒ相ないしｔ相から出力側ｕ
相ないしｗ相への方向性を持つ片方向半導体スイッチ素
子 Ｖp 最大電圧 Ｖm 中間電圧 Ｖn 最小電圧 Ｇ1 コントローラから出力した通常のゲート信号 Ｇ2 保護ゲート信号発生部から出力した保護ゲート信
号 Ｇ2ur 〜Ｇ2tw ｕ相からｒ相への方向性を持つ片方向
半導体スイッチ素子Ｓurへの保護ゲート信号ないしｔ相
からｗ相への方向性を持つ片方向半導体スイッチ素子Ｓ
twへの保護ゲート信号 Ｇ3 通常のゲート信号に保護ゲート信号が合成（論理
和）された合成ゲート信号 Ｖ1 入力低電圧が起こった場合における電圧レベル
（閾値）検出信号
体スイッチ素子から成る） 21 三相交流電動機 22 電源電圧検出部 22a 電源電圧瞬時値 22b 電源電圧の位相 23 コントローラ 24 ゲート信号合成部 30 入力電圧情報検出部 31〜36 電流検出回路 37,304,403,404 抵抗 301,302,d1〜d18 ダイオード 303 フォトカプラ 305 出力端子 40 入力電圧値（電圧レベル）検出部 401 全波整流器 402,64〜66, Ｃ コンデンサ 405 直流基準電圧（Ｖcc） 406 比較器 43 通常運転モード( モード１） 44 回生スイッチング・モード( モード２） 45 ベースブロック・モード( モード３） 46 簡易的運転モード( モード４） 50 保護ゲート信号発生部 51〜56 インバータ( 位相反転器) 61〜63, Ｌ リアクトル Ｓru〜Ｓwt 入力側のｒ相から出力側ｕ相への方向性の
片方向半導体スイッチ素子から出力側のｗ相から入力側
ｔ相への方向性の片方向半導体スイッチ素子までの１８
個の各素子（ｐ＝ｒ，ｓ，ｔ） Ｓup, Ｓvp, Ｓwp 出力側ｕ相ないしｗ相から入力側ｒ
相ないしｔ相への方向性を持つ片方向半導体スイッチ素
子（ｎ＝ｒ，ｓ，ｔ） Ｓnu, Ｓnv, Ｓnw 入力側ｒ相ないしｔ相から出力側ｕ
相ないしｗ相への方向性を持つ片方向半導体スイッチ素
子 Ｖp 最大電圧 Ｖm 中間電圧 Ｖn 最小電圧 Ｇ1 コントローラから出力した通常のゲート信号 Ｇ2 保護ゲート信号発生部から出力した保護ゲート信
号 Ｇ2ur 〜Ｇ2tw ｕ相からｒ相への方向性を持つ片方向
半導体スイッチ素子Ｓurへの保護ゲート信号ないしｔ相
からｗ相への方向性を持つ片方向半導体スイッチ素子Ｓ
twへの保護ゲート信号 Ｇ3 通常のゲート信号に保護ゲート信号が合成（論理
和）された合成ゲート信号 Ｖ1 入力低電圧が起こった場合における電圧レベル
（閾値）検出信号
【手続補正書】
【提出日】平成１１年９月１６日（１９９９．９．１
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】ＰＷＭサイクロコンバータは、交流電源
（例えば商用交流電圧）を任意の周波数の交流電圧に変
換するために、インバータのように平滑コンンサを持た
ない。そのため、何らかの異常が発生した場合、ＰＷＭ
サイクロコンバータの電力用半導体素子を全てオフにし
電流を遮断する。同時に全ての半導体スイッチ素子をオ
フすると出力側が開放となる。そのため、モータを駆動
する場合には、運転中にＰＷＭサイクロコンバータの出
力側が開放となると、出力側に大きなサージ電圧が発生
する。従来例では、サージ抑制手段としてまず電源と負
荷との中間にＰＷＭサイクロコンバータに並列的に接続
されスナバ回路が見られる。このスナバ回路は、通常運
転時の転流ミスにより発生したサージ電圧と、異常発生
時に全てのスイッチをオフした場合に発生するサージ電
圧とを抑制する効果を有する。また、先行技術として特
願平10-310843(出願日平成10年10月30日) がある。この
先行例は、ＰＷＭサイクロコンバータの運転中に何らか
の異常が発生した場合、入力電圧情報に基づいて、出力
各相から三相入力電圧の中に最大電圧となる入力相への
片方向半導体スイッチ素子と、三相入力電圧の中に最小
電圧となる入力相から出力各相への片方向半導体スイッ
チ素子とを常にオンすることにより電源への回生スイッ
チングを行う保護手段等が挙げられる。
（例えば商用交流電圧）を任意の周波数の交流電圧に変
換するために、インバータのように平滑コンンサを持た
ない。そのため、何らかの異常が発生した場合、ＰＷＭ
サイクロコンバータの電力用半導体素子を全てオフにし
電流を遮断する。同時に全ての半導体スイッチ素子をオ
フすると出力側が開放となる。そのため、モータを駆動
する場合には、運転中にＰＷＭサイクロコンバータの出
力側が開放となると、出力側に大きなサージ電圧が発生
する。従来例では、サージ抑制手段としてまず電源と負
荷との中間にＰＷＭサイクロコンバータに並列的に接続
されスナバ回路が見られる。このスナバ回路は、通常運
転時の転流ミスにより発生したサージ電圧と、異常発生
時に全てのスイッチをオフした場合に発生するサージ電
圧とを抑制する効果を有する。また、先行技術として特
願平10-310843(出願日平成10年10月30日) がある。この
先行例は、ＰＷＭサイクロコンバータの運転中に何らか
の異常が発生した場合、入力電圧情報に基づいて、出力
各相から三相入力電圧の中に最大電圧となる入力相への
片方向半導体スイッチ素子と、三相入力電圧の中に最小
電圧となる入力相から出力各相への片方向半導体スイッ
チ素子とを常にオンすることにより電源への回生スイッ
チングを行う保護手段等が挙げられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来例のスナ
バ回路を用いたＰＷＭサイクロコンバータの保護回路で
は、運転中に全ての半導体スイッチング素子をオフした
場合、瞬間的にスナバコンデンサに大きな電流が流れる
ためコンデンサ容量を大きくしなければならないという
課題がある。同様に、先行例は入力電圧情報に基づい
て、出力各相から三相入力電圧の中に最大電圧となる入
力相への片方向半導体スイッチ素子と、三相入力電圧の
中に最小電圧となる入力相から出力各相への片方向半導
体スイッチ素子とを常にオンすることにより、電源への
回生スイチングを行う保護手段であり、これでは入力三
相電源が瞬時停電を起こした場合、ＰＷＭサイクロコン
バータの入力フィルタに電力を回生するだけであり、回
生された電力は抵抗によって消費し、モータは出力を短
絡させフリーラン状態にするしかなく、電力の再利用は
図れないという課題を有している。ここにおいて本発明
は、従来例並びに先行例における技術的隘路を全て払拭
するために、瞬時停電が発生した場合入力フィルタ部へ
電力を回生するモードと、入力電源情報を基にモータを
駆動させるモードを入力電圧レベルにより切り替えるこ
とにより電力の有効利用を図るようにしたＰＷＭサイク
ロコンバータの保護装置とその保護方法を提供すること
を目的とする。さらにスナバ回路のコンデンサ容量を小
さくする。
バ回路を用いたＰＷＭサイクロコンバータの保護回路で
は、運転中に全ての半導体スイッチング素子をオフした
場合、瞬間的にスナバコンデンサに大きな電流が流れる
ためコンデンサ容量を大きくしなければならないという
課題がある。同様に、先行例は入力電圧情報に基づい
て、出力各相から三相入力電圧の中に最大電圧となる入
力相への片方向半導体スイッチ素子と、三相入力電圧の
中に最小電圧となる入力相から出力各相への片方向半導
体スイッチ素子とを常にオンすることにより、電源への
回生スイチングを行う保護手段であり、これでは入力三
相電源が瞬時停電を起こした場合、ＰＷＭサイクロコン
バータの入力フィルタに電力を回生するだけであり、回
生された電力は抵抗によって消費し、モータは出力を短
絡させフリーラン状態にするしかなく、電力の再利用は
図れないという課題を有している。ここにおいて本発明
は、従来例並びに先行例における技術的隘路を全て払拭
するために、瞬時停電が発生した場合入力フィルタ部へ
電力を回生するモードと、入力電源情報を基にモータを
駆動させるモードを入力電圧レベルにより切り替えるこ
とにより電力の有効利用を図るようにしたＰＷＭサイク
ロコンバータの保護装置とその保護方法を提供すること
を目的とする。さらにスナバ回路のコンデンサ容量を小
さくする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１の発明は、三相交流電源の各相と、
出力各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイ
ッチ素子を相互に逆向きに接続し、かつ各々が独立にオ
ンオフできる構成とする双方向半導体スイッチ素子で直
接接続し、入力側に交流フィルタを設け出力側に三相交
流電動機を備える電力変換器のＰＷＭサイクロコンバー
タにおいて、前記ＰＷＭサイクロコンバータの故障を検
出して故障検出信号を出力する故障検出手段と、前記双
方向半導体スイッチ素子の入力側三端子の電圧を三相入
力電圧とし、前記三相入力電圧の大小関係が判断できる
情報を入力電圧情報として検出する入力電圧情報検出手
段と、前記入力電圧情報に基づいて、前記出力各相から
前記三相入力電圧の中の最大電圧となる入力相への前記
片方向半導体スイッチ素子のみをオンし、または前記三
相入力電圧の中の最小電圧となる入力相から前記出力各
相への前記片方向半導体スイッチ素子のみをオンする回
生スイッチング手段と、前記ＰＷＭサイクロコンバータ
の入力側の入力電圧値から電圧レベルを検出できる入力
電圧値検出手段と、前記ＰＷＭサイクロコンバータにお
ける入力低電圧が発生した場合、前記入力電圧値検出手
段からの電圧レベルの検出信号を基に、前記入力電圧レ
ベルが閾値より低い場合は回生スイッチングを行い、前
記入力電圧レベルが閾値より高い場合は、前記入力電圧
情報検出手段により電動スイッチングを行うスイッチン
グ手段とを切り替える手段とを有することを特徴とする
ＰＷＭサイクロコンバータの保護装置である。この請求
項１の発明によれば、入力電源の瞬時停電の場合に回生
スイッチングを適用して交流フィルタに回生された電力
を負荷交流電動機の駆動に使い、電力の有効利用が図れ
るという特段の効果を奏する。
に本発明の請求項１の発明は、三相交流電源の各相と、
出力各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイ
ッチ素子を相互に逆向きに接続し、かつ各々が独立にオ
ンオフできる構成とする双方向半導体スイッチ素子で直
接接続し、入力側に交流フィルタを設け出力側に三相交
流電動機を備える電力変換器のＰＷＭサイクロコンバー
タにおいて、前記ＰＷＭサイクロコンバータの故障を検
出して故障検出信号を出力する故障検出手段と、前記双
方向半導体スイッチ素子の入力側三端子の電圧を三相入
力電圧とし、前記三相入力電圧の大小関係が判断できる
情報を入力電圧情報として検出する入力電圧情報検出手
段と、前記入力電圧情報に基づいて、前記出力各相から
前記三相入力電圧の中の最大電圧となる入力相への前記
片方向半導体スイッチ素子のみをオンし、または前記三
相入力電圧の中の最小電圧となる入力相から前記出力各
相への前記片方向半導体スイッチ素子のみをオンする回
生スイッチング手段と、前記ＰＷＭサイクロコンバータ
の入力側の入力電圧値から電圧レベルを検出できる入力
電圧値検出手段と、前記ＰＷＭサイクロコンバータにお
ける入力低電圧が発生した場合、前記入力電圧値検出手
段からの電圧レベルの検出信号を基に、前記入力電圧レ
ベルが閾値より低い場合は回生スイッチングを行い、前
記入力電圧レベルが閾値より高い場合は、前記入力電圧
情報検出手段により電動スイッチングを行うスイッチン
グ手段とを切り替える手段とを有することを特徴とする
ＰＷＭサイクロコンバータの保護装置である。この請求
項１の発明によれば、入力電源の瞬時停電の場合に回生
スイッチングを適用して交流フィルタに回生された電力
を負荷交流電動機の駆動に使い、電力の有効利用が図れ
るという特段の効果を奏する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】以上の本発明の操作方法の手順を、図６の
フローチャートに示す。すなわち、ステップ601 〜608
の手順に従って操作される。また、図７は入力情報によ
る従来のモード（ＭＯＤＥ）切り替え手段と、本発明で
提案するモード切り替え手段とを対比して示すタイムチ
ャートである。(a) に示すように時点t1で故障発生した
時を見る。(b) の従来のモード切り替えでは、ＰＷＭサ
イクロコンバータの運転中（モード１：43）に入力低電
圧信号41が発生した場合、先に述べた回生スイッチング
（モード２：44）を行い、暫くしてモータ電流が収束し
た後全てのスイッチをオフにするベースブロック（モー
ド３：45）を行う。(c) 及び(d) で示す本発明では、Ｐ
ＷＭサイクロコンバータの運転中（モード１：43）に入
力低電圧信号41が発生した場合、まず先に述べた回生ス
イッチング（モード２：44）により入力側の交流フィル
タ２のコンデンサ部64〜66に電力が回生される。この回
生された電力により、入力電源電圧レベルがある一定の
値［閾値］を越えた場合、入力電圧値検出部40からの出
力421 が信号Ｖ1 ＝" １" となる。コントローラ23はこ
の出力信号Ｖ1 を検出すると( 時点t3) 、入力電圧情報
検出部30から得られた情報を基に、簡易的に交流電動機
21を駆動する電動スイッチング（モード４：46）を行
う。そして従来と同様にモータ電流が収束した後( 時点
t6) 、全てのスイッチングをオフにするベースブロック
（モード３：45）を行う。
フローチャートに示す。すなわち、ステップ601 〜608
の手順に従って操作される。また、図７は入力情報によ
る従来のモード（ＭＯＤＥ）切り替え手段と、本発明で
提案するモード切り替え手段とを対比して示すタイムチ
ャートである。(a) に示すように時点t1で故障発生した
時を見る。(b) の従来のモード切り替えでは、ＰＷＭサ
イクロコンバータの運転中（モード１：43）に入力低電
圧信号41が発生した場合、先に述べた回生スイッチング
（モード２：44）を行い、暫くしてモータ電流が収束し
た後全てのスイッチをオフにするベースブロック（モー
ド３：45）を行う。(c) 及び(d) で示す本発明では、Ｐ
ＷＭサイクロコンバータの運転中（モード１：43）に入
力低電圧信号41が発生した場合、まず先に述べた回生ス
イッチング（モード２：44）により入力側の交流フィル
タ２のコンデンサ部64〜66に電力が回生される。この回
生された電力により、入力電源電圧レベルがある一定の
値［閾値］を越えた場合、入力電圧値検出部40からの出
力421 が信号Ｖ1 ＝" １" となる。コントローラ23はこ
の出力信号Ｖ1 を検出すると( 時点t3) 、入力電圧情報
検出部30から得られた情報を基に、簡易的に交流電動機
21を駆動する電動スイッチング（モード４：46）を行
う。そして従来と同様にモータ電流が収束した後( 時点
t6) 、全てのスイッチングをオフにするベースブロック
（モード３：45）を行う。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、ＰＷＭサイクロコン
バータの保護のために、本発明によって、入力電源の瞬
時停電の場合、従来の回生スイッチングを用いてＰＷＭ
サイクロコンバータに回生された電力によりモータを駆
動させ、電力の有効利用を図るという特段の効果を発揮
することが可能である。さらにスナバ回路のコンデンサ
容量を小さくすることができる。
バータの保護のために、本発明によって、入力電源の瞬
時停電の場合、従来の回生スイッチングを用いてＰＷＭ
サイクロコンバータに回生された電力によりモータを駆
動させ、電力の有効利用を図るという特段の効果を発揮
することが可能である。さらにスナバ回路のコンデンサ
容量を小さくすることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 佐田夫 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 5H750 AA10 BA06 CC02 CC06 CC14 CC16 FF02 FF05 GG03
Claims (3)
- 【請求項１】 三相交流電源の各相と、出力各相とを電
流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチ素子を相互
に逆向きに接続し、かつ各々が独立にオンオフできる構
成とする双方向半導体スイッチ素子で直接接続し、入力
側に交流フィルタを設け出力側に三相交流電動機を備え
る電力変換器のＰＷＭサイクロコンバータにおいて、 前記ＰＷＭサイクロコンバータの故障を検出して故障検
出信号を出力する故障検出手段と、 前記双方向半導体スイッチ素子の入力側三端子の電圧を
三相入力電圧とし、前記三相入力電圧の大小関係が判断
できる情報を入力電圧情報として検出する入力電圧情報
検出手段と、 前記入力電圧情報に基づいて、前記出力各相から前記三
相入力電圧の中の最大電圧となる入力相への前記片方向
半導体スイッチ素子のみをオンし、または前記三相入力
電圧の中の最小電圧となる入力相から前記出力各相への
前記片方向半導体スイッチ素子のみをオンする回生スイ
チング手段と、 前記ＰＷＭサイクロコンバータの入力側の入力電圧値か
ら電圧レベルを検出できる入力電圧値検出手段と、 前記ＰＷＭサイクロコンバータにおける入力低電圧が発
生した場合、前記入力電圧値検出手段からの電圧レベル
の検出信号を基に、前記入力電圧レベルが閾値より低い
場合は回生スイチングを行い、前記入力電圧レベルが閾
値より高い場合は、前記入力電圧情報検出手段により電
動スイッチングを行うスイッチング手段とを切り替える
手段とを有することを特徴とするＰＷＭサイクロコンバ
ータの保護装置。 - 【請求項２】 請求項１のＰＷＭサイクロコンバータの
保護装置において、 前記入力電圧値検出手段は、入力側の電圧を三相全波整
流する整流器と、その整流された直流電圧と予め設定さ
れた基準となる閾値直流電圧とを比較する比較器から構
成されたことを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭサイ
クロコンバータの保護装置。 - 【請求項３】 三相交流電源の各相と、出力各相とを電
流が一方向だけ流せる片方向半導体スイッチ素子を相互
に逆向きに接続し、かつ各々が独立にオンオフできる構
成とする双方向半導体スイッチ素子で直接接続し、入力
側に交流フィルタを設け出力側に三相交流電動機を備え
る電力変換器のＰＷＭサイクロコンバータの保護方法に
おいて、 前記ＰＷＭサイクロコンバータの故障の発生を検出し、 前記故障の発生が入力低電圧である場合、前記入力電圧
情報に基づき、前記出力各相から前記三相入力電圧の中
の最大電圧となる入力相への前記片方向半導体スイッチ
素子のみをオンし、または前記三相入力電圧の中の最小
電圧となる入力相から前記出力各相への前記片方向半導
体スイッチ素子のみをオンして前記交流フイルタへ電力
回生を行い、 前記故障の入力電圧値が前記閾値より大きいときは、前
記電力回生されたフイルタ電力により簡易的に前記交流
モータを駆動し、前記入力電圧値が前記閾値より小さく
なり、前記モータの電流が収束した後に、前記双方向半
導体スイッチ素子を全てベースブロックすることを特徴
とするＰＷＭサイクロコンバータの保護方法。
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|---|---|---|---|
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