JP2001169554A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の電力変換装置では、接続の状況等によ
り電源電圧が徐々に低下するときには確実かつ迅速に停
電を検出できないという問題点があったが、本発明で
は、確実かつ迅速に停電を検出でき、動作を停止できる
電力変換装置を提供する。 【解決手段】 ピーク値変化回路３４が電源電圧のピー
ク値の変化の異常を検出し、かつ周波数変化量回路３３
が電源電圧の周波数の変化の異常を検出したときに、Ａ
ＮＤ回路３２が出力する信号と、電源電圧のピーク値が
所定の値を下回ったときに大小比較器１８が出力する信
号と、電源電圧の周波数が所定の範囲から逸脱したとき
に周波数判別器２２が出力する信号との３つの信号に基
づいてＯＲ回路２３が停電信号を出力し、ＰＷＭ制御回
路１０が動作を停止する電力変換装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工作機械のモータ駆
動などに用いられるインバータに利用され、交流電源を
直流に変換する電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械の駆動源に使用される各種モータを
可変速運転するインバータの直流電源として、電力変換
装置が実用化されている。

【０００３】従来の工作機械に用いられる電動機の制御
装置のシステム構成の一例を図２に示す。図２は、一般
的な電動機の制御装置のシステム構成図である。工作機
械においては複数のモータを用いて各軸を制御してワー
クを加工する構成が一般的で、最近では図２のように交
流電源から直流に変換する電力変換装置を共用し、複数
のＰＷＭインバータ２を接続する形態をとることで、安
価な装置とすることが実現されている。

【０００４】従来の電力変換装置の一例について、図６
を用いて説明する。従来の電力変換装置４１は、コンバ
ータ４と、電流検出器６と、チョークコイル７と、アイ
ソレータ８と、制御回路Ｂとから構成されている。この
制御回路Ｂは、位相検出器９と、ＰＷＭ制御回路１０
と、交流信号発生器１１と、交流信号発生器１１が出力
する電流の各相に対応して設けられた乗算器１２と、減
算器１５と、増幅器１６と、アイソレータ８に接続され
たピーク電圧ホールド回路２４と、加算器１９と、第１
の基準電圧２０と、減算器１４と、増幅器１７と、第２
の基準電圧２１と、大小比較器１８とから構成され、入
力端子３０と、出力端子３１とを備えている。

【０００５】入力端子３０から入力された３相交流電源
１は、各相ごとにチョークコイルを通してコンバータ４
に入力されている。このコンバータ４は、６個のトラン
ジスタＴｒ１〜Ｔｒ６と、それに対応して設けられたダ
イオードｄ１〜ｄ６とを備えている。一方、入力端子３
０から入力された３相交流電源１は、アイソレータ８を
介して位相検出器９と、ピーク電圧ホールド回路２４に
接続されている。この位相検出器９の出力は、交流信号
発生器１１に接続され、交流信号発生器１１が出力する
交流信号の各々は、乗算器１２と、減算器１５と、増幅
器１６とを介してＰＷＭ制御回路１０に接続されてい
る。また、ピーク電圧ホールド回路２４の出力は、加算
器１９と、減算器１４と、増幅器１７とを介して、乗算
器１２に接続され、この加算器１９には、第１の基準電
圧２０が接続され、減算器１４は、出力端子３１に接続
されている。さらに、ピーク電圧ホールド回路２４の出
力は、大小比較器１８を介してＰＷＭ制御回路１０に接
続されており、この大小比較器１８には、第２の基準電
圧２１が接続されている。

【０００６】従来の電力変換装置４１では、コンバータ
４に入力される交流電流を電流検出器６を用いて検出
し、この検出値に基づいて各相に流れる交流電流が正弦
波波形になる様にフィードバック制御する。図６に示す
従来の電力変換装置４１の入力端子３０には、３相交流
電源１が接続され、出力端子３１には、平滑コンデンサ
５と、インバータ回路２が接続されている。

【０００７】制御回路Ｂは、アイソレータ８と、位相検
出器９と、ＰＷＭ制御回路１０と、交流信号発生器１１
と、乗算器１２と、減算器１４，１５と、誤差増幅器１
６，１７と、大小比較回路１８と、加算器１９と、第１
の基準電源２０と、第２の基準電源２１と、ピーク電圧
ホールド回路２４とから構成されている。

【０００８】ピーク電圧ホールド回路２４は、アイソレ
ータ８を介して入力された３相交流電源１からの３相交
流（電源）の電圧のピーク値を検出する。加算器１９
は、このピーク電圧ホールド回路２４で検出した電圧の
ピーク値と、第１の基準電圧２０が出力する電圧とを加
算して出力する。減算器１４は、加算器１９が出力する
電圧値から出力端子３１に現れる電位差（直流電圧）Ｖ
ｄｃの検出値を差引して、電圧偏差信号として出力す
る。誤差増幅器１７は、減算器１４が出力する電圧偏差
信号を増幅し、直流電流指令として乗算器１２に出力す
る。

【０００９】位相検出器９は、アイソレータ８を介して
入力された３相交流電源１からの３相交流（電源）の電
圧の周波数ωを検出し、交流信号発生器１１に出力す
る。この位相検出器９の具体的構成については、後述す
る。

【００１０】交流信号発生器１１は、位相検出器９から
入力される電源電圧周波数を基にして、各相の電圧と同
位相，同周波数の交流信号を指令周期ごとに発生する。
各相に対応して設けられた乗算器１２は、この交流信号
と、誤差増幅器１７から出力される直流電流指令とを乗
算して、各々交流電流指令ｉＲ＊と、ｉＳ＊と、ｉＴ＊
として出力する。

【００１１】減算器１５は、これらの交流電流指令値か
ら電流検出器６が検出した電流検出値を差引きして出力
する。誤差増幅器１６は、この減算器１５が出力した信
号を増幅して交流電圧指令として、ＰＷＭ制御回路１０
に出力する。ＰＷＭ制御回路１０は、この交流電圧指令
をキャリア信号によってパルス幅変調（Pulse WidthMod
ulation;ＰＷＭ）し、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＯ
Ｎ／ＯＦＦするための制御信号を生成する。このＰＷＭ
制御回路１０は、インバータの制御回路に一般的に用い
られているものであるので、詳細な説明を省略する。

【００１２】ここで、位相検出器９について、より詳細
に説明する。位相検出器９は、具体的には、図７に示す
ように、各相に対応する乗算器２５と、加算器２６と、
演算器２７と、交流信号発生器２８から構成されてい
る。交流信号発生器２８は、演算器２７が出力する信号
を周波数指令として、この周波数指令に応じて、１２０
度ずつ位相が異なる３相の交流信号を出力する。この交
流信号発生器２８が出力する３相の交流信号は、乗算器
２５と加算器２６とによってアイソレータ８を介して入
力された電源の３相交流（線間電圧）と積和演算されて
位相誤差信号として出力され、さらにこの位相誤差信号
は、ｐｉ（比例・積分）演算器２７で、比例・積分演算
されて、周波数指令として交流信号発生器２８へフィー
ドバックして出力される。また、この演算器２７の出力
信号が検出された位相として外部（交流信号発生器１
１）に出力される。このように、位相検出器９では、交
流信号発生器２８の内部で周波数指令を積分することに
よって位相値を算出し、交流信号発生器２８がこの位相
値を元にして指令周期ごとに出力される交流信号を変化
させて位相誤差信号が「０」となるように制御してい
る。これにより、周波数指令は、常に電源電圧の周波数
に一致するように追従する。

【００１３】尚、電源電圧のＲ−Ｓ相，Ｓ−Ｔ相，Ｔ−
Ｒ相の各電圧をｅｒｓ，ｅｓｔ，ｅｔｒとし、交流信号
発生器２８が出力する各相の交流信号をｓ１，ｓ２，ｓ
３とおくと、位相誤差信号Ａは、次の［数１］で示され
るものとなる。

【００１４】

【数１】 Ａ＝ｅｒｓ×ｓ１＋ｅｓｔ×ｓ２＋ｅｔｒ×ｓ３ この位相検出方法については、電源電圧に歪みが生じた
場合にも位相検出ができる電力変換装置として特開平８
−３３１８６０号公報、「電力変換装置」に開示されて
いるので、詳細な説明を省略する。

【００１５】これら各部の働きにより、コンバータ４に
流れる電流は、電源電圧と直流電圧検出値とから作られ
る正弦波の電流指令の通りにフィードバック制御され
る。すなわち、コンバータ４の各相に流れる電流ｉＲ，
ｉＳ，ｉＴは、正弦波電流となる。

【００１６】ここで３相交流電源１が出力する電源電圧
が停電により消失した場合の電力変換装置４１の動作に
ついて説明する。この場合には、ピーク電圧ホールド回
路２４が検出するピーク値が第２の基準電圧２１よりも
小さくなるため、大小比較回路１８により、電源電圧が
第２の基準電圧２１より低下したことが検出され、大小
比較回路１８が停電の発生を表す停電検出信号（第１の
信号）を出力する。この停電検出信号は、電源電圧に生
じたノイズの影響により誤って出力されないようにフィ
ルタ等が挿入されており、第２の基準電圧２１は、ノイ
ズ等を考慮してマージンをとり、ピーク値に対して十分
低く設定されている。そのため、停電により電圧は瞬時
に低下するとしても第２の基準電圧２１に基づいて検出
が行われるまでに２〜３ミリ秒の遅れを生じる。

【００１７】また、この停電検出信号は、ＰＷＭ制御回
路１０にも出力され、ＰＷＭ制御回路１０はトランジス
タＴｒ１〜Ｔｒ６の制御信号を全てＯＦＦとして、制御
の電源が消失する前、つまり制御可能なうちに電力変換
装置４１の動作が停止する。

【００１８】また、従来、電源電圧と基準となる電圧と
を比較するのではなく、別の方法で停電を検出する方法
も考えられている。図８は、そのような従来の第２の電
力変換装置４２の構成ブロック図である。図８におい
て、図６と同様の構成をとるものについては、同一の符
号を付して詳細な説明を省略する。

【００１９】図８において、制御回路Ａは、位相検出器
９と、ＰＷＭ制御回路１０と、交流信号発生器１１と、
各交流信号に対応して設けられた乗算器１２と、減算器
１５と、増幅器１６と、アイソレータ８に接続されたピ
ーク電圧ホールド回路２４と、加算器１９と、第１の基
準電圧２０と、減算器１４と、増幅器１７と、周波数判
別器２２とから構成されている。

【００２０】ここで、周波数判別器２２の動作について
図５のフローチャートを参照しつつ説明する。周波数判
別器２２は、電力変換器の制御電源投入後、位相検出回
路９からの周波数が安定する時間だけ待機してから、つ
まり周波数が電源電圧周波数に一致する１００ミリ秒程
度経過してから処理が開始される。

【００２１】周波数判別器２２は、処理開始直後に電源
周波数ｆを検出し（Ｓ１）、検出した周波数が５０Ｈｚ
であるか６０Ｈｚであるかを判別する（Ｓ２）。ここ
で、電源周波数が５０Ｈｚであると、電源周波数ｆを検
出し（Ｓ３）、予め設定された第１の係数を５０に加え
た値（５０＋係数１）よりも処理Ｓ３で検出した周波数
ｆが大きいか否かを判別する（Ｓ４）。ここで、５０＋
係数１よりも周波数ｆが大きくないならば（Ｎｏなら
ば）、さらに、５０から第１の係数を引いた値（５０−
第１の係数）よりも処理Ｓ３で検出した周波数ｆが小さ
いか否かを判別する（Ｓ５）。ここで、５０−第１の係
数よりも周波数ｆが小さくないならば（Ｎｏならば）、
処理Ｓ３に戻って処理を続ける。また、処理Ｓ４におい
て周波数ｆが５０＋係数１よりも大きい場合、及び処理
Ｓ５において周波数ｆが５０−第１の係数よりも小さい
場合には（処理Ｓ４又はＳ５においてＹｅｓならば）、
停電したことを表す信号（第２の信号）を出力して（Ｓ
９）、処理を終了する。

【００２２】一方、処理Ｓ２において、処理Ｓ１で検出
した周波数が６０Ｈｚである場合には、電源周波数ｆを
検出し（Ｓ６）、予め設定された第２の係数を６０に加
えた値（６０＋第１の係数）よりも処理Ｓ６で検出した
周波数が大きいか否かを判別し（Ｓ７）、大きくないな
らば（Ｎｏならば）、さらに、周波数ｆよりも６０から
第２の係数を引いた値（６０−第２の係数）が小さいか
否かを判別し（Ｓ８）、小さくないならば（Ｎｏなら
ば）、処理Ｓ６に戻って処理を続ける。一方、処理Ｓ７
において、周波数が大である場合及び、処理Ｓ８におい
て、周波数ｆが小さい場合（処理Ｓ７及びＳ８において
Ｙｅｓならば）、処理Ｓ９に移行して停電したことを表
す信号（第２の信号）を出力して処理を終了する。

【００２３】すなわち、この従来の第２の電力変換装置
４２では、処理の開始直後に電源周波数が５０Ｈｚであ
るか６０Ｈｚであるかを判別しておき、その後電源周波
数を監視し、監視中の電源周波数が最初に判別した周波
数から所定の範囲（第１の係数又は第２の係数の範囲）
を逸脱した場合に、停電したものと判断する。尚、第１
の係数と第２の係数とは、ノイズ等を考慮して十分マー
ジンを持って設定する。

【００２４】具体的に３相交流電源１が出力する電源電
圧が消失すると、周波数判別器２２に入力される電源電
圧の周波数が所定範囲外となるため、周波数判別器２２
が停電など、電源電圧周波数が異常であることを表す信
号を出力する。そして、コンバータ４のトランジスタの
制御信号が全てＯＦＦとなる。このとき、位相検出器９
の処理速度やフィルタ回路などの関係から所定範囲外の
周波数になってから検出がなされるまでに５〜６ミリ秒
かかる。このようにして、制御電源が消失する前、つま
り制御可能な期間内に電力変換装置４２が停止する。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電力変換装置を一般的な工作機械の電動機の制御装
置に用いるときには、次のような問題点があった。すな
わち、工作機械の電動機を制御するシステムとしては、
図２に示すように、電力変換装置及びインバータを介し
て接続される電動機の他に、油圧ポンプや冷却ポンプな
どの複数の汎用モータも、１つの３相交流電源から電力
を得ているのが一般的である。したがって、停電が発生
しても、これら汎用モータが停止するまでの間、これら
のモータが発電機として動作し、図４（ａ）に示すよう
に、モータの回転数低下とともに徐々に電源電圧が低下
し、徐々に電源周波数が低くなることになる。

【００２６】従って、工作機械の電動機を制御するシス
テムにおいて基準電圧と大小比較器とを用いて停電時の
制御を行う従来の電力変換装置４１では、図４（ａ）の
ように変化する電源電圧に対しては、第２の基準電圧２
１のノイズマージンやフィルタのため、停電を検出する
までに数十ミリ秒から数百ミリ秒の時間遅延が生じてい
るという問題があった。

【００２７】また、交流電源の周波数が所定の範囲内に
あるか否かを検出する従来の電力変換装置４２でも、範
囲を設定する係数１と係数２とが十分なノイズマージン
を持って設定されているので、停電を検出するまでに数
十ミリ秒から数百ミリ秒の時間遅延が生じているという
問題があった。さらに、この電力変換装置４２では、位
相検出器９が出力する周波数の信号ωは、［数１］で表
された位相誤差信号を基にして生成されるため、通常は
電源電圧の周波数に等しくなるように追従しているが、
電源電圧の検出や処理の速度、フィルタ等の関係から数
ミリ秒以下の時間内に電源電圧がゼロまで低下した場
合、周波数の信号が追従する前に位相誤差信号がゼロと
なって、ｐｉ演算器２７の出力する周波数の信号が停電
前の周波数のまま維持されてしまい、周波数判別器２２
が周波数の異常を検出できず、停電が検出されない場合
があるという問題点があった。

【００２８】そこで、このような場合にも、制御電源消
失により電力変換装置が誤動作する前に電力変換装置を
停止させるまでの制御電源を確保しておくため、制御電
圧保持用の大容量のコンデンサを設けておく必要があっ
て、回路規模が大きくなり、コストがかかる。

【００２９】本発明は、上記実情を鑑みなされたもので
あり、高速かつ確実に停電を検出して、動作を停止でき
る電力変換装置を提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、電力変換装置にお
いて、ＰＷＭ制御されたコンバータによって３相交流電
圧から直流電圧への変換を行う電力変換装置において、
前記３相交流電圧のピーク値を検出するピーク値検出手
段と、前記３相交流電圧の周波数を検出する周波数検出
手段と、前記ピーク値の単位時間あたりの変化量を監視
し、当該変化量が予め設定された範囲を逸脱すると、ピ
ーク値変化量の異常を表す信号を出力する第１の信号出
力手段と、前記周波数の単位時間あたりの変化量を監視
し、当該変化量が予め設定された範囲を逸脱すると、周
波数変化の異常を表す信号を出力する第２の信号出力手
段と、前記ピーク値変化量の異常を表す信号が出力さ
れ、かつ前記周波数変化の異常を表す信号が出力されて
いるときには、前記コンバータを停止させるための停電
信号を出力する演算手段と、を有することを特徴として
いる。

【００３１】また、上記従来例の問題点を解決するため
の請求項２記載の発明は、請求項１に記載の電力変換装
置において、さらに、前記ピーク値を監視し、当該ピー
ク値が予め設定された値を下回ると、ピーク値の異常を
表す信号を出力する第３の信号出力手段を含み、前記演
算手段は、前記ピーク値の異常を表す信号が出力されて
いるときには、前記コンバータを停止させるための停電
信号を出力することを特徴としている。

【００３２】また、上記従来例の問題点を解決するため
の請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の電力
変換装置において、さらに、前記周波数を監視し、当該
周波数が予め設定された周波数範囲を逸脱すると、周波
数の異常を表す信号を出力する第４の信号出力手段を含
み、前記演算手段は、前記周波数の異常を表す信号が出
力されているときには、前記コンバータを停止させるた
めの停電信号を出力することを特徴としている。

【００３３】さらに、上記従来例の問題点を解決するた
めの請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか
に記載の電力変換装置において、前記周波数検出手段
は、前記３相交流電圧の線間電圧ｅrs，ｅst，ｅtrを検
出して線間電圧検出値を出力する線間電圧検出手段と、
位相が１２０°ずつ異なり、前記線間電圧に対応する３
つの交流信号電圧ｓ1，ｓ2，ｓ3を発生する発振手段
と、前記線間電圧検出値と前記交流信号電圧とを積和演
算して、位相誤差信号ｅrs×ｓ1＋ｅst×ｓ2＋ｅtr×ｓ
3を出力する積和演算手段と、前記位相誤差信号を比例
・積分演算した演算値を周波数指令として前記発振手段
に帰還して出力する手段と、を含み、前記周波数指令を
電源電圧の周波数として出力することを特徴としてい
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。尚、従来のものと同様の部分
については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

【００３５】本発明の実施の形態に係る電力変換装置
は、図１に示すように、コンバータ４と、電流検出器６
と、チョークコイル７と、アイソレータ８と、制御回路
Ｃとから構成されている。この制御回路Ｃは、位相検出
器９と、ＰＷＭ制御回路１０と、交流信号発生器１１
と、交流信号発生器１１が出力する各交流信号に対応し
て設けられた乗算器１２と、減算器１５と、増幅器１６
と、アイソレータ８に接続されたピーク電圧ホールド回
路２４と、加算器１９と、第１の基準電圧２０と、減算
器１４と、増幅器１７と、第２の基準電圧２１と、大小
比較器１８と、周波数判別器２２と、ピーク値変化量回
路３４と、周波数変化量回路３３と、ＡＮＤ回路３２
と、ＯＲ回路２３とから構成され、入力端子３０と、出
力端子３１とを備えている。尚、ピーク電圧ホールド回
路２４がピーク値検出回路に、位相検出器９が周波数検
出手段に、ピーク値変化量回路３４が第１の信号出力手
段に、周波数変化量回路３３が第２の信号出力手段に、
大小比較器１８が第３の信号出力手段に、周波数判別器
２２が第４の信号出力手段に、ＡＮＤ回路３２とＯＲ回
路２３とが演算手段にそれぞれ相当している。また、制
御回路Ｃは、実際にはマイクロプロセッサ等を利用して
実現され、その動作はソフトウエアによって実現され
る。

【００３６】ピーク値変化量回路３４は、ピーク電圧ホ
ールド回路２４に接続され、ピーク電圧ホールド回路２
４で検出されたピーク値の単位時間あたりの変化量を監
視し、この変化量が予め設定された範囲を逸脱したなら
ば（例えば変化量の絶対値が所定の値を超えたなら
ば）、ピーク電圧の単位時間あたりの変化量が異常であ
ることを表す信号（第３の信号）を出力する。

【００３７】周波数変化量回路３３は、位相検出器９に
接続され、位相検出器９から電源電圧の周波数の信号ω
の入力を受けて、この周波数の信号ωの単位時間当たり
の変換量を監視し、当該変化量が予め設定された範囲を
逸脱したならば（例えば変化量の絶対値が所定の値を超
えたならば）、周波数の単位時間当たりの変化量が異常
であることを表す信号（第４の信号）を出力する。

【００３８】尚、ピーク値変化量回路３４は、ピーク電
圧の単位時間当たりの変化が単調減少（減少し続けてい
る）であるか否かを判断し、単調減少していれば、ピー
ク電圧の単位時間当たりの変化量が異常であることを表
す信号（第３の信号）を出力することとしても構わない
し、周波数変化量回路３３は、周波数の単位時間当たり
の変化が単調減少であれば、周波数の単位時間当たりの
変化量が異常であることを表す信号（第４の信号）を出
力することとしても構わない。

【００３９】尚、以下の説明では、周波数変化量回路３
３と、ピーク値変化量回路３４に設定されている単位時
間は、電源周波数の半周期に相当する時間程度とする。

【００４０】ＡＮＤ回路３２は、第３の信号と第４の信
号の論理積を演算して、その結果を出力する。このＡＮ
Ｄ回路３２により、電源ノイズ等による停電の誤検出が
防止される。すなわち、このＡＮＤ回路３２は、電源電
圧のピーク値と電源の周波数とが同時期に、しかも単位
時間内に所定量低下したか、又は連続的に低下（単調減
少）した場合のみ、「Ｈ」となる信号（第５の信号）を
出力する。

【００４１】ＯＲ回路２３は、ＡＮＤ回路３２が出力す
る第５の信号と、大小比較器１８が出力する信号と、周
波数判別器２２が出力する信号と、の入力を受けて、こ
れらの３つの信号の論理和を演算し、その結果を停電信
号として出力する。

【００４２】次に、本実施の形態に係る電力変換装置の
動作について説明する。まず、３相交流電源電圧が図３
（ａ）に示すように、停電等の原因により瞬時に消失し
た場合には、ピーク電圧ホールド回路２４によって検出
されたピーク値が基準電圧２１が出力する電圧よりも低
くなるので、図３（ｂ）に示すように大小比較器１８が
停電を検出したことを表す停電検出信号（第１の信号）
を出力する。また、位相検出器９が出力する周波数の信
号は、通常の交流電源の周波数から大きくずれることと
なって、周波数判別器２２が所定の範囲を超えたことを
検出して、図３（ｃ）に示すように停電検出信号（第２
の信号）を出力する。

【００４３】このとき、既に説明したように、数ミリ秒
以下の瞬時に電源電圧がゼロまで低下すると、停電を検
出できず、第２の信号は出力されないこともある。しか
し、本実施の形態の電力変換装置では、ＯＲ回路２３が
これらの論理和を演算して、停電信号（図３（ｅ））を
出力するため、第１の信号により、確実かつ迅速に停電
が検知される。

【００４４】同様に、停電の性質により、第２の信号が
出力され、第１の信号が出力されない状況があっても、
第２の信号により、確実かつ迅速に停電が検知される。

【００４５】尚、このときには、電源周波数の半周期以
下の時間（ここでの単位時間以下の時間）で電源電圧が
ゼロとなっているので、第３の信号と第４の信号とは、
出力されず、ＡＮＤ回路３２は、第５の信号を出力しな
い（図３（ｄ））。すなわち、図３のような電源の瞬時
低下の場合には、第１の信号が一番早く出力され、これ
によって停電が検知される。

【００４６】さらに、３相交流電源の電圧が図４（ａ）
のように停電が発生して徐々に電源電圧が消失した場合
の本実施の形態の電力変換装置の動作について説明す
る。この場合には、既に説明したように、大小比較回路
１８が出力する第１の信号と、周波数判別器２２が出力
する第２の信号とは数十ミリ秒から数百ミリ秒だけ遅れ
て出力される（図４（ｃ），（ｄ））。

【００４７】一方、ピーク値変化量回路３４と、周波数
変化量回路３３とは、単位時間（ここでは、電源電圧の
半周期程度の時間とする）の変化量に応じて異常を検出
するので、変化量の異常を検出するために予め設定する
値を微小にしておいても誤検出の可能性は低い。しか
も、ＡＮＤ回路３２により、第３、第４の信号の双方の
論理積により判断するので、図４（ａ）に示すような徐
々に電源電圧が低下する場合であっても、１０ミリ秒程
度の遅れで第５の信号が出力されることになる。すなわ
ち、図４に示すような徐々に電源電圧が低下する場合に
は、第５の信号が最も早く出力され、これにより、確実
かつ迅速に停電を検出できる。

【００４８】このように、本実施の形態に係る電力変換
装置によれば、電源が瞬時低下する場合及び徐々に電源
電圧が低下する場合のいずれの場合にも、３〜１０ミリ
秒程度で停電を検出して停電信号を出力し、それによっ
て、確実に電力変換装置の動作を停止できる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、瞬時に電源電圧が低下
する通常の停電であっても、接続状況等の原因によって
停電発生時に電圧が徐々に低下する場合においても確実
かつ迅速に、停電を検出でき、制御電源のコンデンサ容
量を減らしてコストの低減を図ることができ、その場合
にも誤動作することなく電力変換装置を停止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電力変換装置を示すシステム構成図
である。

【図２】 一般的な電動機の制御装置を示すシステム構
成図である。

【図３】 停電発生時の信号を表すタイムチャート図で
ある。

【図４】 停電発生時の信号を表すタイムチャート図で
ある。

【図５】 本発明に係る電力変換装置の処理内容を表す
フローチャート図である。

【図６】 従来の電力変換装置を示す構成ブロック図で
ある。

【図７】 従来の電力変換装置の処理内容を表す構成ブ
ロック図である。

【図８】 従来の電力変換装置を示す構成ブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ ３相交流電源、２ インバータ回路、３ 交流モー
タ、４ コンバータ、５ 平滑コンデンサ、６ 電流検
出器、７ チョークコイル、８ アイソレータ、９ 位
相検出器、１０ ＰＷＭ制御回路、１１，２８ 交流信
号発生器、１２，２５ 乗算器、１４，１５ 減算器、
１６，１７ 増幅器、１８ 大小比較器、１９，２６
加算器、２０，２１ 基準電圧、２２ 周波数判別器、
２３ ＯＲ回路、２４ ピーク電圧ホールド回路、２７
ｐｉ演算器、３０ 入力端子、３１ 出力端子、３２
ＡＮＤ回路、３３ 周波数変化量回路、３４ ピーク
値変化量回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＷＭ制御されたコンバータによって３
   相交流電圧から直流電圧への変換を行う電力変換装置に
   おいて、 前記３相交流電圧のピーク値を検出するピーク値検出手
   段と、 前記３相交流電圧の周波数を検出する周波数検出手段
   と、 前記ピーク値の単位時間あたりの変化量を監視し、当該
   変化量が予め設定された範囲を逸脱すると、ピーク値変
   化量の異常を表す信号を出力する第１の信号出力手段
   と、 前記周波数の単位時間あたりの変化量を監視し、当該変
   化量が予め設定された範囲を逸脱すると、周波数変化の
   異常を表す信号を出力する第２の信号出力手段と、 前記ピーク値変化量の異常を表す信号が出力され、かつ
   前記周波数変化の異常を表す信号が出力されているとき
   には、前記コンバータを停止させるための停電信号を出
   力する演算手段と、 を有することを特徴とする電力変換装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電力変換装置におい
   て、さらに、 前記ピーク値を監視し、当該ピーク値が予め設定された
   値を下回ると、ピーク値の異常を表す信号を出力する第
   ３の信号出力手段を含み、 前記演算手段は、前記ピーク値の異常を表す信号が出力
   されているときには、前記コンバータを停止させるため
   の停電信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電力変換装置に
   おいて、さらに、 前記周波数を監視し、当該周波数が予め設定された周波
   数範囲を逸脱すると、周波数の異常を表す信号を出力す
   る第４の信号出力手段を含み、 前記演算手段は、前記周波数の異常を表す信号が出力さ
   れているときには、前記コンバータを停止させるための
   停電信号を出力することを特徴とする電力変換装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の電力
   変換装置において、 前記周波数検出手段は、 前記３相交流電圧の線間電圧ｅrs，ｅst，ｅtrを検出し
   て線間電圧検出値を出力する線間電圧検出手段と、 位相が１２０°ずつ異なり、前記線間電圧に対応する３
   つの交流信号電圧ｓ1，ｓ2，ｓ3を発生する発振手段
   と、 前記線間電圧検出値と前記交流信号電圧とを積和演算し
   て、位相誤差信号ｅrs×ｓ1＋ｅst×ｓ2＋ｅtr×ｓ3を
   出力する積和演算手段と、 前記位相誤差信号を比例・積分演算した演算値を周波数
   指令として前記発振手段に帰還して出力する手段と、を
   含み、 前記周波数指令を電源電圧の周波数として出力すること
   を特徴とする電力変換装置。