JP2001320881A - Controller for power converter - Google Patents

Controller for power converter

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JP2001320881A
JP2001320881A JP2000133606A JP2000133606A JP2001320881A JP 2001320881 A JP2001320881 A JP 2001320881A JP 2000133606 A JP2000133606 A JP 2000133606A JP 2000133606 A JP2000133606 A JP 2000133606A JP 2001320881 A JP2001320881 A JP 2001320881A
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voltage
correction coefficient
power converter
control device
conversion unit
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JP2000133606A
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Japanese (ja)
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Satoru Funaki
覚 船木
Hiromi Inaba
博美 稲葉
Sadao Hokari
定夫 保苅
Naoto Onuma
大沼  直人
Takeyoshi Ando
武喜 安藤
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Hitachi Ltd
Hitachi Building Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Building Systems Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter controller which can be composed of a small number of components and facilitates the improvement of reliability. SOLUTION: A circuit employs a photocoupler 4 in order to detect a DC voltage with which a smoothing capacitor 3 is charged. By correcting the detected voltage value Ed with a correction factor Kn given by a correction factor memory unit 52 for the control, a reference voltage necessary for detecting the variation in characteristics is obtained from a voltage of an AC power supply 1 when a detection error caused by aging change etc., and observed in the detection characteristics of the photocoupler 4 is corrected. The correction factor Kn is calculated by a correction factor calculation unit 59 at predetermined timings at any time and re-written in the correction factor memory unit 52 and up-to-dated. With this constitution, as high precision can be secured even if the photocouler 4 is employed as a DC voltage detector, the number of components can be reduced by employing the photocoupler 4, so that a power converter which is low in cost and high in reliability can be obtained easily.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する利用分野】本発明は、電力変換器制御装
置に係り、特に光結合素子により電力変換器の直流電圧
を検出する方式の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter control device, and more particularly to a control device for detecting a DC voltage of a power converter by an optical coupling device.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばインバータ装置など、商用電力系
統から受電した交流電力を直流電力に変換して使用する
装置では、変換された直流の電圧に応じた制御が要求さ
れる場合がある。このとき、電力系と制御系で電気的隔
離を取る必要があり、このため、光結合素子(フォトカ
プラ)を用いて直流電圧を検出する方式の電力変換器制
御装置が従来から知られている。
2. Description of the Related Art For example, in an apparatus such as an inverter apparatus that converts AC power received from a commercial power system into DC power and uses it, control according to the converted DC voltage may be required. At this time, it is necessary to electrically isolate the power system and the control system. For this reason, a power converter control device that detects a DC voltage using an optical coupling element (photocoupler) is conventionally known. .

【0003】ところで、このような場合には、そこで使
用される光結合素子にリニア特性が要求されることにな
り、この結果、その特性の変化が問題になる。そこで、
例えば特開昭58−89071号公報では、経時変化な
どによる光結合素子の検出誤差を補正するため、第1の
フォトカプラで直流電圧を検出し、第2のフォトカプラ
で温度変化や経時変化に対応する値を検出し、それらを
加算することで、誤差のない直流電圧とする方式につい
て提案している。
[0003] In such a case, a linear characteristic is required for the optical coupling element used therein, and as a result, a change in the characteristic becomes a problem. Therefore,
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-89071, in order to correct a detection error of an optical coupling element due to a change over time, a DC voltage is detected by a first photocoupler and a temperature change or a change over time is detected by a second photocoupler. A method is proposed in which corresponding values are detected and added to obtain a DC voltage having no error.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、部品
個数の増加に配慮がされているとはいえず、コスト抑制
や小型化、それに信頼性の改善に問題があった。すなわ
ち、従来技術では、経時変化(経年変化ともいう)による
検出誤差を補正するため、2対の光結合素子と、それに
付随する回路素子が用いられており、従って、部品個数
が増加し、コストアップや小型化に問題があり、且つ素
子数が増加することにより信頼性に改善の余地が生じて
しまうのである。
The prior art described above does not consider the increase in the number of components, and has problems in cost reduction, miniaturization, and improvement in reliability. That is, in the prior art, two pairs of optical coupling elements and their associated circuit elements are used to correct a detection error due to aging (also referred to as aging). There is a problem in increasing the size and miniaturization, and the increase in the number of elements leaves room for improvement in reliability.

【0005】本発明の目的は、部品数が少なくでき、信
頼性の向上が容易に得られるようにした電力変換器制御
装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a power converter control device capable of reducing the number of components and easily improving reliability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、順電力変換部から出力される直流電圧を光結合素
子により検出し、当該順電力変換部を制御する方式の電
力変換器の制御装置において、前記順変換部に入力され
る交流電圧を基準にして前記光結合素子の検出特性の変
化を算出し、補正係数を順次、更新設定する補正係数算
出手段を設け、前記更新設定されている補正係数により
前記直流電圧の検出値を補正し、前記順電力変換部の出
力直流電圧が制御されるようにして達成される。
According to the present invention, an object of the present invention is to provide a power converter of a type in which a DC voltage output from a forward power converter is detected by an optical coupling element and the forward power converter is controlled. The control device according to claim 1, further comprising: a correction coefficient calculating unit that calculates a change in the detection characteristic of the optical coupling element based on the AC voltage input to the forward conversion unit, and sequentially updates and sets the correction coefficient. This is achieved by correcting the detected value of the DC voltage with the correction coefficient set, and controlling the output DC voltage of the forward power conversion unit.

【0007】このとき、前記順電力変換部をスイッチン
グ素子にダイオードを逆並列した回路を各アームとして
ブリッジ接続した回路で構成し、前記補正係数算出手段
を前記順電力変換部のスイッチング素子がオフされたと
き、前記ダイオードにより前記交流電圧が全波整流され
て現れる直流電圧を基準にして前記補正係数を算出する
ように構成してもよい。
At this time, the forward power conversion section is constituted by a circuit in which a circuit in which a diode is connected in reverse parallel to a switching element is bridge-connected as each arm, and the correction coefficient calculating means turns off the switching element of the forward power conversion section. In this case, the correction coefficient may be calculated based on a DC voltage that appears when the AC voltage is full-wave rectified by the diode.

【0008】更にこのとき、前記補正係数算出手段を、
前記直流電圧の初期値を保持し、この初期値と現時点で
検出した前記直流電圧の比較により、前記光結合素子の
検出特性の変化を算出するようにしてもよい。
Further, at this time, the correction coefficient calculating means includes:
An initial value of the DC voltage may be held, and a change in the detection characteristic of the optical coupling element may be calculated by comparing the initial value with the DC voltage detected at the present time.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明による電力変換器制
御装置について、図示の実施形態により詳細に説明す
る。図1は、本発明の一実施形態で、図において、1は
交流電源、2は順電力変換部、3は平滑コンデンサ、4
は光結合素子、5は順変換部制御回路、6は電流検出
器、7は逆電力変換部、そして8は交流電動機である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a power converter control device according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which 1 is an AC power supply, 2 is a forward power conversion unit, 3 is a smoothing capacitor,
Is an optical coupling element, 5 is a forward converter control circuit, 6 is a current detector, 7 is a reverse power converter, and 8 is an AC motor.

【0010】順電力変換部2は、IGBT(絶縁ゲート
型バイポーラ・トランジスタ)とダイオードの逆並列接
続回路を1アームとして3相ブリッジ接続したもので、
各アームのIGBTがPWM(Pulse Width Modulation)
制御されることにより、交流電源1から供給されている
交流電力を、任意の所定の電圧Eの直流電力に変換する
働きをする。
The forward power conversion section 2 is a three-phase bridge connection in which an inverse parallel connection circuit of an IGBT (insulated gate bipolar transistor) and a diode is used as one arm.
IGBT of each arm is PWM (Pulse Width Modulation)
The control serves to convert AC power supplied from the AC power supply 1 into DC power of an arbitrary predetermined voltage E.

【0011】平滑コンデンサ3は、順電力変換部2の出
力電圧を平滑化する働きをし、これにより脈動が平滑化
された電圧Eの直流電力が逆電力変換部7に供給される
ようにする。従って、順電力変換部2と平滑コンデンサ
3、それに逆電力変換部7によりインバータ装置の主回
路が構成されることになる。
The smoothing capacitor 3 functions to smooth the output voltage of the forward power conversion unit 2 so that the DC power of the voltage E with smoothed pulsation is supplied to the reverse power conversion unit 7. . Therefore, the forward power converter 2, the smoothing capacitor 3, and the reverse power converter 7 constitute a main circuit of the inverter device.

【0012】そして、逆電力変換部7が、図示してない
制御回路によって制御されることにより、負荷になって
いる例えば誘導電動機などの交流電動機8に所望の電圧
と所望の周波数の交流電力が供給されることになり、こ
のとき、更に順電力変換部2により直流電圧Eが制御さ
れることになる。
The reverse power converter 7 is controlled by a control circuit (not shown), so that AC power of a desired voltage and a desired frequency is supplied to an AC motor 8 such as an induction motor which is a load. The DC voltage E is further controlled by the forward power conversion unit 2 at this time.

【0013】光結合素子4はフォトカプラとも呼ばれる
もので、順電力変換部2から出力される直流の電圧E
を、この電圧Eに対してリニアな入出力特性を有するア
ナログ信号として、主回路と電気的に隔離した状態で検
出し、このアナログ信号を検出電圧値Ed として順変換
部制御回路5に供給する働きをする。
The optical coupling element 4 is also called a photocoupler, and has a DC voltage E output from the forward power converter 2.
As an analog signal having a linear input / output characteristic with respect to the voltage E in a state of being electrically isolated from the main circuit, and supplying this analog signal to the forward converter control circuit 5 as a detected voltage value Ed. Work.

【0014】順変換部制御回路5は、順電力変換部2を
制御し、平滑コンデンサ3に所定の電圧Eの直流電圧が
得られるようにするもので、このため、直流電圧検出器
4から供給される検出電圧Ed に応じてPWM制御用の
所定のゲートパルスPを発生し、順電力変換部2のIG
BTに供給する働きをする。
The forward converter control circuit 5 controls the forward power converter 2 so that a DC voltage of a predetermined voltage E can be obtained in the smoothing capacitor 3, and is supplied from the DC voltage detector 4. A predetermined gate pulse P for PWM control is generated in accordance with the detected voltage Ed, and the IG of the
It works to supply to BT.

【0015】電流検出器6は、交流電源1から順電力変
換部2に供給される交流電流を検出し、検出電流値Is
を順変換部制御回路5に供給する働きをする。次に、順
変換部制御回路5について、更に詳細に説明する。
The current detector 6 detects an AC current supplied from the AC power supply 1 to the forward power converter 2, and detects a detected current value Is.
To the forward conversion unit control circuit 5. Next, the forward conversion unit control circuit 5 will be described in more detail.

【0016】この順変換部制御回路5は、上記したよう
に、順電力変換部2を制御し、平滑コンデンサ3に所定
の電圧Eの直流電圧が得られるようにするものである
が、このとき、直流電圧検出器として用いられている光
結合素子4は、一般に、その入出力特性に経時変化が不
可避で、例えば5〜10年の期間でみると、電圧検出値
Ed と直流電圧Eの間に初期値からかなりの誤差が生じ
てしまう。
As described above, the forward converter control circuit 5 controls the forward power converter 2 so that a DC voltage of a predetermined voltage E can be obtained in the smoothing capacitor 3. At this time, In general, the optical coupling element 4 used as a DC voltage detector is inevitable with time in its input / output characteristics. For example, when viewed over a period of 5 to 10 years, a difference between the voltage detection value Ed and the DC voltage E Causes a considerable error from the initial value.

【0017】そこで、この実施形態による順変換部制御
回路5では、電圧検出値Ed をそのまま制御に使用する
のではなく、まず乗算部51に入力し、ここで補正係数
記憶部52から与えられている所定の補正係数Kn が乗
算されることにより補正が加えられ、補正された電圧検
出値Edc によって順電力変換部2が制御されるように
なっている。
Therefore, in the forward converter control circuit 5 according to this embodiment, the voltage detection value Ed is not used for control as it is, but is input to the multiplier 51 first, where it is given from the correction coefficient storage 52. The forward power converter 2 is controlled by the corrected voltage detection value Edc by being multiplied by a predetermined correction coefficient Kn.

【0018】そして、このときの所定の補正係数Kn
は、光結合素子4の入出力特性に現れる経時変化に応じ
て、それを補正するのに必要な値に、後述するようにし
て随時書換え更新されており、従って、この実施形態に
よれば、常に正確に直流電圧Eに対応した電圧検出値E
dc による制御が得られることになる。
At this time, the predetermined correction coefficient Kn
Is updated at any time as described later in accordance with a temporal change appearing in the input / output characteristics of the optical coupling element 4, and is updated as described later. Therefore, according to this embodiment, Voltage detection value E corresponding to DC voltage E always accurately
Control by dc will be obtained.

【0019】この結果、上記実施形態によれば、直流電
圧検出器として光結合素子4を用いたことによる経時変
化の虞れが無く、従って、部品点数を抑えながら、容易
に高い信頼性を保持することができる。
As a result, according to the above-described embodiment, there is no danger of a change with time due to the use of the optical coupling element 4 as the DC voltage detector. Therefore, high reliability can be easily maintained while suppressing the number of components. can do.

【0020】こうして乗算部51から出力された補正後
の電圧検出値Edc は、まず比較部53により直流電圧
指令値Ed* と偏差がとられ、次いで、この偏差に、電
圧制御系に対するPI(比例積分)補償54が与えられ
て、順電力変換部2に対する電流指令値Is* となる。
The corrected voltage detection value Edc output from the multiplying unit 51 is firstly deviated from the DC voltage command value Ed * by the comparing unit 53, and then the deviation is calculated by the PI (proportional to the voltage control system). Integral) compensation 54 is given, and becomes the current command value Is * for the forward power conversion unit 2.

【0021】次に、この電流指令値Is* は比較部55
で電流検出器6から供給された検出電流値Is と偏差が
とられ、次いで、この偏差に、電流制御系に対するPI
補償56が与えられ、順電力変換部2に対する出力電圧
指令値Vb* となる。
Next, the current command value Is * is compared with the comparison value 55
, A deviation from the detected current value Is supplied from the current detector 6 is obtained.
Compensation 56 is given, and becomes output voltage command value Vb * for forward power conversion unit 2.

【0022】そして、この出力電圧指令値Vb* が比較
器57でキャリア信号Cr と大小比較され、この比較結
果からパルス発生部58でPWMパルスが作成され、こ
れがゲートパルス信号Pとして順電力変換部2に供給さ
れることになる。
The output voltage command value Vb * is compared in magnitude with the carrier signal Cr by the comparator 57, and a PWM pulse is generated by the pulse generator 58 from the comparison result. 2 will be supplied.

【0023】そして、この結果、順電力変換部2から出
力されている直流電圧Eが、直流電圧指令値Ed* に等
しい電圧値に収斂してゆくように働く帰還制御が得られ
ることになり、従って、常時所望の電圧Eの直流電圧を
逆電力変換部7に供給することができ、交流電動機8を
常に的確に制御することができる。
As a result, feedback control is obtained in which the DC voltage E output from the forward power converter 2 converges to a voltage value equal to the DC voltage command value Ed * . Therefore, a DC voltage of the desired voltage E can always be supplied to the reverse power converter 7, and the AC motor 8 can always be controlled accurately.

【0024】次に、補正係数記憶部52に対する所定の
補正係数Kn の書換え設定動作について説明する。上記
したように、この順変換部制御回路5では、補正係数記
憶部52に設定されている補正係数Kn が、光結合素子
4の入出力特性に現れる経時変化に応じて更新される
が、この更新処理は補正係数算出部59により実行され
るようになっている。
Next, the operation of rewriting the predetermined correction coefficient Kn in the correction coefficient storage section 52 will be described. As described above, in the forward conversion unit control circuit 5, the correction coefficient Kn set in the correction coefficient storage unit 52 is updated in accordance with the temporal change appearing in the input / output characteristics of the optical coupling element 4. The updating process is executed by the correction coefficient calculating unit 59.

【0025】そこで、この補正係数算出部59では、ま
ず光結合素子4の入出力特性の変化を検出しなければな
らないが、このためには、検出すべき直流電圧Eと電圧
検出値Ed の関係が初期状態からどのように変化したか
を知る必要がある。
Therefore, the correction coefficient calculating section 59 must first detect a change in the input / output characteristics of the optical coupling element 4. To this end, the relationship between the DC voltage E to be detected and the voltage detection value Ed is determined. Need to know how has changed from the initial state.

【0026】そして、このためには、直流電圧Eが正し
いものとし、これから光結合素子4で検出した電圧検出
値Ed を、この正しいとされている直流電圧Eと比較し
てみる必要があり、従って、基準となる直流電圧Eが必
要である。
For this purpose, it is necessary to determine that the DC voltage E is correct, and to compare the voltage detection value Ed detected by the optical coupling element 4 with the DC voltage E which is determined to be correct. Therefore, a reference DC voltage E is required.

【0027】ここで、交流電源1についてみると、これ
は、通常、一般の電力会社の商用電力系統で、その電圧
は厳重に管理されており、従って、経時変化は事実上無
視できる。
Here, regarding the AC power supply 1, this is usually a commercial power system of a general electric power company, and its voltage is strictly controlled, so that the change with time can be practically ignored.

【0028】そうすると、この交流電源1の電圧に対し
て比例関係が成立するという或る特定の条件のもとで直
流電圧Eを取り出したとすれば、このときの直流電圧E
は常に一定値を示すものと見なすことができ、基準とな
る直流電圧Eとすることができる。
Then, assuming that the DC voltage E is extracted under a specific condition that a proportional relationship is established with respect to the voltage of the AC power supply 1, if the DC voltage E at this time is taken out,
Can be regarded as always showing a constant value, and can be used as a reference DC voltage E.

【0029】そこで、この実施形態では、このときの特
定の条件として、順電力変換部2のPWM動作が停止さ
れ、且つ、この順電力変換部2の電流が、平滑コンデン
サ3の充放電電流だけになっているときとなるようにし
たものである。
Therefore, in this embodiment, as a specific condition at this time, the PWM operation of the forward power conversion unit 2 is stopped, and the current of the forward power conversion unit 2 is only the charge / discharge current of the smoothing capacitor 3. It is something that is to be when it is.

【0030】ここで、順電力変換部2の各アームは、既
に説明したように、IGBTと、これに逆並列接続した
ダイオードで構成されているので、これのPWM動作を
停止させたときには、3相全波整流ダイオード回路と等
価になり、交流電源1による交流を全波整流した直流電
圧を発生している状態になる。
As described above, each arm of the forward power conversion unit 2 is composed of an IGBT and a diode connected in anti-parallel to the IGBT. Therefore, when the PWM operation is stopped, It becomes equivalent to a phase full-wave rectifier diode circuit, and is in a state of generating a DC voltage obtained by full-wave rectification of the AC by the AC power supply 1.

【0031】そして、このとき、順電力変換部2の電流
を平滑コンデンサ3の充放電電流だけにしたとすると、
このときの直流電圧Eは交流電源1の交流電圧の波高値
に略等しく、これは交流電源1の交流電圧が変わらない
限り一定値と見なせることになり、従って、このときの
直流電圧Eを基準値とすることができるのである。
At this time, assuming that the current of the forward power converter 2 is only the charging / discharging current of the smoothing capacitor 3,
The DC voltage E at this time is substantially equal to the peak value of the AC voltage of the AC power supply 1, which can be regarded as a constant value as long as the AC voltage of the AC power supply 1 does not change. It can be a value.

【0032】以下、補正係数算出部59による補正係数
Kn の更新処理について、図2を用いて詳細に説明す
る。この図2は、補正要求割込み信号IRQ1(図1)が
発生したとき実行される補正要求割込みタスクを示した
もので、これによれば、補正要求割込み信号IRQ1が
発生される毎に補正係数Kn が更新されるが、このと
き、初期状態で光結合素子4から得られる電圧検出値E
d のもとで、補正係数Kn が1になるように、各部の制
御条件を設定しておく。
Hereinafter, the updating process of the correction coefficient Kn by the correction coefficient calculating section 59 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 shows a correction request interrupt task executed when the correction request interrupt signal IRQ1 (FIG. 1) is generated. According to this, the correction coefficient Kn is calculated every time the correction request interrupt signal IRQ1 is generated. Is updated. At this time, the voltage detection value E obtained from the optical coupling element 4 in the initial state is
Under d, the control conditions of each section are set so that the correction coefficient Kn becomes 1.

【0033】この図2のタスクが開始されると、まずス
テップS1では、順電力変換部2と逆電力変換部7に対
するPWMパルスをOFFし、スイッチング動作を停止
させる。
When the task shown in FIG. 2 is started, first, in step S1, the PWM pulses for the forward power converter 2 and the reverse power converter 7 are turned off to stop the switching operation.

【0034】この結果、順電力変換部2はダイオード整
流回路と等価な状態になって、交流電源1から供給され
た交流の全波整流電圧が平滑コンデンサ3に充電されて
いる状態になり、他方、逆電力変換部7は、交流電動機
8に対する逆変換電力の供給動作を停止することにな
る。
As a result, the forward power converter 2 is in a state equivalent to a diode rectifier circuit, and a state in which the AC full-wave rectified voltage supplied from the AC power supply 1 is charged in the smoothing capacitor 3. Then, the reverse power conversion unit 7 stops the operation of supplying the reverse conversion power to the AC motor 8.

【0035】次に、ステップS2では、負荷である交流
電動機8が完全に停止したことを、図示してないエンコ
ーダなどの速度検出器の信号により判定し、交流電動機
8の逆起電力などによる影響がなくなっていることの確
認を行う。
Next, in step S2, it is determined from the signal of a speed detector such as an encoder (not shown) that the AC motor 8 as a load has completely stopped, and the influence of the back electromotive force of the AC motor 8 and the like is determined. Confirm that is gone.

【0036】これらステップS1、S2の処理の結果、
逆電力変換部7と交流電動機8は平滑コンデンサ3から
切り離されたのと等価になるので、この平滑コンデンサ
3を電圧源とすると、その負荷が無限大の抵抗になって
いる状態になり、この結果、平滑コンデンサ3は、ほと
んど交流電源1の電圧の波高値まで充電されることにな
る。
As a result of the processing in steps S1 and S2,
Since the reverse power conversion unit 7 and the AC motor 8 are equivalent to being separated from the smoothing capacitor 3, when the smoothing capacitor 3 is used as a voltage source, the load becomes an infinite resistance. As a result, the smoothing capacitor 3 is almost charged to the peak value of the voltage of the AC power supply 1.

【0037】そうすると、このときの順電力変換部2の
出力電圧は交流電源1の電圧に由来するものであるから
経時変化はなく、且つ上記したように、電圧値も既値の
一定値と見なせる。従って、これを基準の電圧として、
光結合素子4により検出し、検出結果を初期値と比較し
てやれば、光結合素子4の検出特性の初期値からの変
化、つまり経時変化が定量的に算出できることになる。
Then, since the output voltage of the forward power conversion unit 2 at this time is derived from the voltage of the AC power supply 1, there is no change with time, and as described above, the voltage value can be regarded as a fixed value that has already been set. . Therefore, using this as the reference voltage,
If the detection is performed by the optical coupling element 4 and the detection result is compared with the initial value, the change in the detection characteristic of the optical coupling element 4 from the initial value, that is, the change with time can be calculated quantitatively.

【0038】そこで、次のステップS3では、図3に示
すように、このときに検出した電圧値を検出電圧値Ed
とし、これと、検出電圧値の初期値Eda から以下のよ
うにして補正係数Kn を算出する。ここで、まず、平
滑コンデンサ3は、上記したように、ほとんど交流電源
1の電圧の波高値まで充電されるとはいうものの、実際
には、僅かではあるが、電圧にリップル成分が現れる。
Therefore, in the next step S3, as shown in FIG. 3, the voltage value detected at this time is changed to the detected voltage value Ed.
From this and the initial value Eda of the detected voltage value, the correction coefficient Kn is calculated as follows. Here, first, although the smoothing capacitor 3 is almost charged to the peak value of the voltage of the AC power supply 1 as described above, a ripple component appears in the voltage, although slightly, in reality.

【0039】このため、検出電圧値Ed と初期値Eda
も、図3に示すように、交流の1サイクル期間で正弦波
状に変化するので、交流の各サイクル毎に同一のタイミ
ングでサンプリングする要がある。そこで、この実施形
態では、図示のように、それぞれの電圧値が最大値を示
す時点Tmで取り込むことにし、このときの検出電圧値
Ed をEd(Tm)とし、初期値Eda をEda(Tm)とする。
For this reason, the detection voltage value Ed and the initial value Eda
Also, as shown in FIG. 3, since the waveform changes sinusoidally during one AC cycle, it is necessary to perform sampling at the same timing for each AC cycle. Therefore, in this embodiment, as shown in the figure, the voltage is taken in at the time Tm when the voltage value reaches the maximum value, the detected voltage value Ed at this time is set to Ed (Tm), and the initial value Eda is set to Eda (Tm). And

【0040】この図3は、実線が検出電圧値Eda で、
破線が初期値Eda なので、従って、この図は、経時変
化が検出感度の低下として現われた場合が示されている
ことになり、このため経時変化の大きさをΔEd で表わ
すと、図示のように下向き、つまり負の値−ΔEd にな
る。
In FIG. 3, the solid line is the detected voltage value Eda,
Since the dashed line is the initial value Eda, this figure shows a case where the time-dependent change appears as a decrease in the detection sensitivity. Therefore, when the magnitude of the time-dependent change is represented by ΔEd, as shown in FIG. Downward, that is, a negative value -ΔEd.

【0041】このとき、直流電圧が最大になる時点Tm
は、交流電圧のゼロクロス信号から経過時間を計測する
ことにより、容易に求めることができるので、サンプリ
ングには問題がない。
At this time, the time Tm at which the DC voltage becomes maximum
Can be easily obtained by measuring the elapsed time from the zero-cross signal of the AC voltage, so that there is no problem in sampling.

【0042】従って、補正係数Kn は、これら検出電圧
値Eda と初期値Eda の比になるので、ステップS3で
の補正係数Kn の算出は、以下の(1)式を実行すること
によって求められる。 Kn =Eda(Tm)/Ed(Tm) …… ……(1) そして、このステップS3で求めた補正係数Kn によ
り、補正係数記憶部52に以前に記憶してある補正係数
Kn を順次更新してゆくのである。
Accordingly, the correction coefficient Kn is the ratio between the detected voltage value Eda and the initial value Eda. Therefore, the calculation of the correction coefficient Kn in step S3 can be obtained by executing the following equation (1). Kn = Eda (Tm) / Ed (Tm) (1) Then, the correction coefficient Kn previously stored in the correction coefficient storage unit 52 is sequentially updated by the correction coefficient Kn obtained in step S3. It goes.

【0043】この結果、乗算部51から出力される補正
後の電圧値Edc は、次の(2)式で表わすものとなる。 Edc =Kn ×Ed …… ……(2) ここで、タイミングがTm となった場合、光結合素子4
の経時変化などによる検出誤差を含む電圧値Ed(Tm)を
補正すると、(1)式と(2)式より、次の(3)式が得られ
る。
As a result, the corrected voltage value Edc output from the multiplication unit 51 is expressed by the following equation (2). Edc = Kn × Ed (2) Here, when the timing reaches Tm, the optical coupling element 4
When the voltage value Ed (Tm) including the detection error due to the change with time of the correction is corrected, the following expression (3) is obtained from the expressions (1) and (2).

【0044】 Edc =Eda(Tm)/Ed(Tm)×Ed =Eda(Tm) …… ……(3) そして、この(3)式によれば、最大検出電圧の初期値Ed
a(Tm)と電圧検出器4の補正後の電圧Edc が等しくな
り、従って、この実施形態による補正係数Knを算出す
る方式の妥当性が分かる。そして、ステップS1、S
2、S3のルーチンが終わったら、図2の補正要求タス
クは終了する。
Edc = Eda (Tm) / Ed (Tm) × Ed = Eda (Tm) (3) According to the equation (3), the initial value Ed of the maximum detection voltage is obtained.
a (Tm) becomes equal to the corrected voltage Edc of the voltage detector 4, and thus the validity of the method of calculating the correction coefficient Kn according to this embodiment can be understood. Then, steps S1, S
2. When the routine of S3 ends, the correction request task of FIG. 2 ends.

【0045】ところで、ここでは、整流後の電圧が最大
になる時点Tm でサンプリングした検出値から補正係数
Kn を算出しているが、最小になるタイミングでサンプ
リングし、補正してもよく、要は同じタイミングになる
ようにしてやれば良い。
Here, the correction coefficient Kn is calculated from the detected value sampled at the time Tm at which the rectified voltage becomes maximum. However, the correction coefficient Kn may be sampled and corrected at the minimum timing. What is necessary is just to make it the same timing.

【0046】また、このとき更に複数回サンプリングし
た検出値の平均を取った値から補正係数Kn を算出する
ようにしても良く、この場合、算出に遅れが生じるもの
の、ノイズなど外乱要素による影響が排除できるので、
常に正確な補正が得られることになり、信頼性向上など
に更に大きな効果が期待できる。
At this time, the correction coefficient Kn may be calculated from a value obtained by averaging the detection values sampled a plurality of times. In this case, although the calculation is delayed, the influence of a disturbance element such as noise may be caused. Can be eliminated,
Accurate correction can always be obtained, and a greater effect can be expected for improving reliability.

【0047】以上のようにして算出した補正係数Kn
は、補正係数記憶部52において新たな補正係数Kn と
してメモリに書換えられ、再度、補正要求タスクが発生
し、そのタスクが終了するまでメモリに保持され、補正
された電圧値Edc が電圧指令値Ed* に対して、負帰還
値として用いられるので、電圧制御系は経時変化の影響
を受けることなく制御することが可能となる。
The correction coefficient Kn calculated as described above
Is rewritten in the memory as a new correction coefficient Kn in the correction coefficient storage unit 52, a correction request task is generated again, and is held in the memory until the task is completed, and the corrected voltage value Edc is stored in the voltage command value Ed. In contrast, * is used as a negative feedback value, so that the voltage control system can be controlled without being affected by aging.

【0048】そして、このとき算出される補正係数Kn
は、光結合素子4の経時変化による特性の変化に限ら
ず、他の原因による特性変化にも対応したものとなるこ
とはいうまでもなく、従って、この実施形態によれば、
どのような場合でも、常に正確な制御が可能である。
The correction coefficient Kn calculated at this time is
Is not limited to a change in the characteristics of the optical coupling element 4 due to a change with time, needless to say, also corresponds to a change in the characteristics due to other causes. Therefore, according to this embodiment,
In any case, accurate control is always possible.

【0049】次に、補正要求割込みタスクを実行させる
頻度とタイミング、つまり補正要求割込み信号IRQ1
が発生される頻度とタイミングについて説明する。ま
ず、この補正要求割込み信号IRQ1は、一応、どのよ
うなタイミングで発生されるようにしても良いから、例
えば所定の周期で定期的に発生されるようにしておけば
良い。
Next, the frequency and timing of executing the correction request interrupt task, that is, the correction request interrupt signal IRQ1
The frequency and timing of occurrence of will be described. First, the correction request interrupt signal IRQ1 may be generated at any timing. For example, the correction request interrupt signal IRQ1 may be periodically generated at a predetermined cycle.

【0050】ここで、正しい運転状態を維持するという
見地にたてば、経時変化があまり大きくならないよう
に、補正要求割込み信号IRQ1が発生される頻度は高
いにこしたことはない。しかし、このときは、負荷であ
る交流電動機8の運転を停止させなくてはならないか
ら、負荷の運転条件による制約を受け、負荷の運転が停
止できるときにしか実行できない。
Here, from the viewpoint of maintaining the correct operation state, the frequency of generation of the correction request interrupt signal IRQ1 has never been higher so that the change with time does not become too large. However, in this case, since the operation of the AC motor 8 as the load must be stopped, the operation can be performed only when the operation of the load can be stopped due to the restriction due to the operating conditions of the load.

【0051】従って、一般的には、定期的な保守点検な
どに際して、強制的に負荷の運転を停止させたとき補正
要求割込みタスクを実行させるようにすれば良い。一
方、負荷の運転停止に制約を受けない場合には、随時、
必要に応じて不定期に実行させることもできる。
Therefore, in general, at the time of periodic maintenance and the like, the correction request interruption task may be executed when the operation of the load is forcibly stopped. On the other hand, if there is no restriction on stopping the load,
It can be executed irregularly as needed.

【0052】ところで、エレベータやエスカレータ用の
電力変換装置の場合には、夜間や休日など、かごやステ
ップの運転が停止しているため、その期間に上述した補
正要求割込みタスクを実行させるようにしてやれば、タ
イミング的には通常運転に対する影響は何も無く、従っ
て、この場合は、本発明を適用してもサービスが低下す
る虞れは全く生じない。
By the way, in the case of a power converter for an elevator or an escalator, the operation of the car or the step is stopped at night or on a holiday, so that the above-described correction request interruption task should be executed during that period. In terms of timing, there is no influence on the normal operation, and in this case, even if the present invention is applied, there is no possibility that the service is reduced.

【0053】ここで、本発明の適用対象は、エレベータ
用、エスカレータ用の電力変換装置に限定されるもので
はないが、このような対象は、製品寿命が20〜30年
と長期にわたり、経時変化による影響が大きくなるの
で、本発明を適用したことにより大きな効果が期待でき
る。
The object to which the present invention is applied is not limited to power converters for elevators and escalators, but such objects are subject to long-term product life of 20 to 30 years and aging. Therefore, a great effect can be expected by applying the present invention.

【0054】従って、上記実施形態によれば、信頼性低
下の虞れなく、光結合素子4を直流電圧検出器として用
いることができ、部品点数の増加とコストアップを容易
に抑えることができる。
Therefore, according to the above-described embodiment, the optical coupling element 4 can be used as a DC voltage detector without a fear of a decrease in reliability, and an increase in the number of components and an increase in cost can be easily suppressed.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明によれば、経時変化などによる直
流電圧の検出精度の低下が充分に補正できるので、電圧
検出器として光結合素子を用いたことによる電力変換装
置の小型化軽量化と低コスト化を充分に図ることがで
き、信頼性の高い電力変換装置を低価格で提供すること
ができる。
According to the present invention, it is possible to sufficiently correct a decrease in the accuracy of DC voltage detection due to aging or the like, so that the power converter can be reduced in size and weight by using an optical coupling element as a voltage detector. The cost can be sufficiently reduced, and a highly reliable power converter can be provided at a low price.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による電力変換器制御装置の一実施形態
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a power converter control device according to the present invention.

【図2】本発明の一実施形態における補正係数算出処理
の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a correction coefficient calculation process according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明による補正係数算出原理を説明するため
の波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining a principle of calculating a correction coefficient according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流電源 2 順電力変換部 3 平滑コンデンサ 4 光結合素子 5 順変換部制御回路 6 電流検出器 7 逆電力変換部 8 交流電動機 51 乗算器 52 補正係数記憶部 53 比較器 54 PI補償器 55 比較器 56 PI補償器 57 比較器 58 パルス発生回路 59 補正係数算出部 E 順電力変換部の出力直流電圧値 Ed 直流電圧検出値 Ed(Tm) 最大直流電圧検出値 Ed* 直流電圧指令値 Eda 電圧検出値の初期値 Eda(Tm) 初期値の最大電圧値 Tm 最大直流電圧値になる時点Reference Signs List 1 AC power supply 2 Forward power conversion unit 3 Smoothing capacitor 4 Optical coupling element 5 Forward conversion unit control circuit 6 Current detector 7 Reverse power conversion unit 8 AC motor 51 Multiplier 52 Correction coefficient storage unit 53 Comparator 54 PI compensator 55 Comparison Unit 56 PI compensator 57 comparator 58 pulse generation circuit 59 correction coefficient calculation unit E output DC voltage value of forward power conversion unit Ed DC voltage detection value Ed (Tm) Maximum DC voltage detection value Ed * DC voltage command value Eda voltage detection Initial value of the value Eda (Tm) Maximum voltage value of the initial value Tm When the maximum DC voltage value is reached

フロントページの続き (72)発明者 稲葉 博美 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 保苅 定夫 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所昇降機グループ内 (72)発明者 大沼 直人 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所昇降機グループ内 (72)発明者 安藤 武喜 東京都千代田区神田錦町1丁目6番地 株 式会社日立ビルシステム内 Fターム(参考) 5H006 AA04 AA06 BB05 CA01 CB08 CC02 DA04 DB01 DC02 DC05 5H740 BA11 BB08 BB10 KK04 MM01Continued on the front page (72) Inventor Hiromi Inaba 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratories Co., Ltd. In the elevator group (72) Inventor Naoto Onuma 1070 Ma, Hitachinaka-shi, Ibaraki Prefecture In the elevator group in Hitachi, Ltd. (72) Takeki Ando 1-6-6 Kanda Nishikicho, Chiyoda-ku, Tokyo F term (reference) 5H006 AA04 AA06 BB05 CA01 CB08 CC02 DA04 DB01 DC02 DC05 5H740 BA11 BB08 BB10 KK04 MM01

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 順電力変換部から出力される直流電圧を
光結合素子により検出し、当該順電力変換部を制御する
方式の電力変換器の制御装置において、 前記順変換部に入力される交流電圧を基準にして前記光
結合素子の検出特性の変化を算出し、補正係数を順次、
更新設定する補正係数算出手段を設け、 前記更新設定されている補正係数により前記直流電圧の
検出値を補正し、前記順電力変換部の出力直流電圧が制
御されるように構成したことを特徴とする電力変換器の
制御装置。
1. A power converter control device of a type that detects a DC voltage output from a forward power conversion unit by an optical coupling element and controls the forward power conversion unit, wherein an AC input to the forward conversion unit is provided. Calculate the change in the detection characteristics of the optical coupling element based on the voltage, and sequentially calculate the correction coefficient,
A correction coefficient calculating means for updating and setting is provided, wherein the detection value of the DC voltage is corrected by the correction coefficient which is set to be updated, and an output DC voltage of the forward power conversion unit is controlled. Power converter control device.
【請求項2】 請求項1に記載の発明において、 前記順電力変換部は、スイッチング素子にダイオードを
逆並列した回路を各アームとしてブリッジ接続した回路
で構成され、 前記補正係数算出手段は、前記順電力変換部のスイッチ
ング素子がオフされたとき、前記ダイオードにより前記
交流電圧が全波整流されて現れる直流電圧を基準にして
前記補正係数を算出するように構成されていることを特
徴とする電力変換器の制御装置。
2. The invention according to claim 1, wherein the forward power conversion unit is constituted by a circuit in which a circuit in which a diode is connected in reverse parallel to a switching element is bridge-connected as each arm, and the correction coefficient calculating unit includes: When the switching element of the forward power conversion unit is turned off, the diode is configured to calculate the correction coefficient on the basis of a DC voltage that appears after full-wave rectification of the AC voltage by the diode. Converter control device.
【請求項3】 請求項2に記載の発明において、 前記補正係数算出手段は、前記直流電圧の初期値を保持
し、この初期値と現時点で検出した前記直流電圧の比較
により、前記光結合素子の検出特性の変化を算出するよ
うに構成されていることを特徴とする電力変換器の制御
装置。
3. The optical coupling device according to claim 2, wherein the correction coefficient calculating unit holds an initial value of the DC voltage, and compares the initial value with the DC voltage detected at the present time. A control device for a power converter, wherein the control device is configured to calculate a change in a detection characteristic of the power converter.
【請求項4】 請求項1又は請求項2に記載の発明にお
いて、 前記補正係数算出手段による前記光結合素子の検出特性
の変化の算出が、複数回の算出結果の平均値として与え
られ、この平均値に基づいて前記補正係数の更新設定が
実行されるように構成されていることを特徴とする電力
変換器の制御装置。
4. The invention according to claim 1, wherein the calculation of the change in the detection characteristic of the optical coupling element by the correction coefficient calculating means is given as an average value of a plurality of calculation results. A control device for a power converter, wherein an update setting of the correction coefficient is executed based on an average value.
【請求項5】 請求項1乃至請求項3に記載の発明の何
れかにおいて、 前記補正係数算出手段の動作は、定期的に起動されるこ
とを特徴とする順電力変換器の制御装置。
5. The control device for a forward power converter according to claim 1, wherein the operation of the correction coefficient calculating means is started periodically.
【請求項6】 請求項1乃至請求項3に記載の発明の何
れかにおいて、 前記前記順電力変換部が、エレベータ又はエスカレータ
の電力変換装置に含まれたものであり、 前記補正係数算出手段は、前記エレベータ又はエスカレ
ータの運転が停止されているとき、前記補正係数の算出
を実行するように構成されていることを特徴とする電力
変換器の制御装置。
6. The power conversion device according to claim 1, wherein the forward power conversion unit is included in a power conversion device of an elevator or an escalator. A control device for controlling the power converter, wherein the control device calculates the correction coefficient when the operation of the elevator or the escalator is stopped.
【請求項7】 請求項1、または2において、補正手段
は変換動作開始時の検出値を保持する機能を有すること
を特徴とする順電力変換器の制御装置。
7. The control device for a forward power converter according to claim 1, wherein the correction means has a function of holding a detection value at the start of the conversion operation.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011200033A (en) * 2010-03-19 2011-10-06 Toshiba Elevator Co Ltd Controller of elevator
CN112106288A (en) * 2018-05-15 2020-12-18 三菱电机株式会社 Power conversion device and power conversion system

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