JP2003235154A - 三相交流電源の欠相検出装置 - Google Patents
三相交流電源の欠相検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンバータ装置の直流電圧変動を監視して三
相交流電源の欠相検出をする従来方法は、回生時と欠相
時との電圧変動を見分けることが難しく、回生時におい
て電源欠相の誤検出をするおそれがある。 【解決手段】 三相交流電源から直流電圧に変換するコ
ンバータ装置において、前記三相交流電源（１）から擬
似中性点を得る手段（１８）と、前記三相交流電源の任
意の２相の入力電位が前記擬似中性点電位以上になると
それぞれ論理信号を出力する論理信号出力手段（１９）
と、前記２相の各論理信号出力の立ち上がり若しくは立
ち下がりエッジから前記二相の交流電源電圧位相差を算
出し、前記二相の交流電源電圧位相差が１２０゜から所
定値以上離れると、もしくは、どちらか一相の前記論理
信号出力が所定の時間以上変化しないと三相交流電源の
欠相と判断する手段（１７）とにより、三相交流電源の
欠相を検出する。
相交流電源の欠相検出をする従来方法は、回生時と欠相
時との電圧変動を見分けることが難しく、回生時におい
て電源欠相の誤検出をするおそれがある。 【解決手段】 三相交流電源から直流電圧に変換するコ
ンバータ装置において、前記三相交流電源（１）から擬
似中性点を得る手段（１８）と、前記三相交流電源の任
意の２相の入力電位が前記擬似中性点電位以上になると
それぞれ論理信号を出力する論理信号出力手段（１９）
と、前記２相の各論理信号出力の立ち上がり若しくは立
ち下がりエッジから前記二相の交流電源電圧位相差を算
出し、前記二相の交流電源電圧位相差が１２０゜から所
定値以上離れると、もしくは、どちらか一相の前記論理
信号出力が所定の時間以上変化しないと三相交流電源の
欠相と判断する手段（１７）とにより、三相交流電源の
欠相を検出する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、三相交流電源の入
力欠相検出装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】特開平06-335154号公報においては、交
流電源から直流に変換された直流電圧の変動量から電源
の欠相を検出する方法が採られている。図３にこの従来
例の構成図を示す。電圧検出器(DCPT)１０７により直流
電力の両端電圧V1 が検出され、サンプリング回路１０
８で一定周期T毎にサンプリング電圧V1(n)が抽出され
る。但しnはサンプリング回数である。そして微分演算
回路１０９を通すことにより単位時間あたりのサンプリ
ング電圧V1(n)の変化量（以下電圧変化量で示す）V2(n)
が得られる。電圧変化量V2(n)は正、負両方の値をもつ
ため、絶対値演算回路１１０を通すことにより、サンプ
リング電圧V2(n)の変動量V3(n)が得られる。更に変動量
V3(n)を一次遅れ回路１１１に通すことによりサンプリ
ング電圧V1(n)の見積値（以下累積値で示す）V4が得ら
れる。そして制御装置１１２ではこの累積値V4を入力
し、欠相と判断した時にゲ―ト制御部１１３へ保護動作
指令Sを出力する。制御装置１１２には累積値V4の大き
さをある所定の基準値C1と比較する累積値比較回路１１
２ａが備えられている。又誤検知防止のため累積値比較
回路１１２ａによる出力の継続時間t(W)をある所定の基
準時間C2と比較する継続時間比較回路１１２ｂを備えて
いる。V4は、正常時はほぼ零であるのに対し、欠相時は
大きなリップルが生じるため大きくなる。また継続時間
比較回路１１２ｂは欠相時以外に生じたリップルに対し
て、リップル量比較回路１１２ａが欠相と誤検知したも
のを判断するために設けられたもので、継続時間t(W)が
基準時間C2より短い場合は、欠相ではないと判断する。
このようにして従来例では欠相を検出している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
例においては、回生時の電圧変動と欠相時の電圧変動と
を見分けることが難しいため、回生時において電源欠相
の誤検出をするおそれがあった。そこで本発明は上記問
題点を解決し、回生時においても確実に三相交流電源の
欠相を検出できる欠相検出装置を提供することを目的と
する。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明は、三相交流電源を直流電圧に変換するコンバー
タ装置において、前記三相交流電源から擬似中性点を得
る手段と、前記三相交流電源の任意の２相の入力電位が
前記擬似中性点電位以上になるとそれぞれ論理信号を出
力する論理信号出力手段と、前記２相の各論理信号出力
の立ち上がり若しくは立ち下がりエッジから前記二相の
交流電源電圧位相差を算出し、前記二相の交流電源電圧
位相差が１２０゜から所定値以上離れると、もしくは、
どちらか一相の前記論理信号出力が所定の時間以上変化
しないと三相交流電源の欠相と判断する手段とを備える
ことを特徴とするものである。 【０００５】 【発明の実施形態】以下、本発明の実施例を図に基づい
て説明する。図１は三相交流電源の欠相検出装置の実施
例である。図２は正常時と欠相時の論理信号のタイムチ
ャートを示したものである。なお、時間軸に対して三相
交流電源１がＲ，Ｓ，Ｔの順で立ち上がるものを正相、
その逆の場合を逆相として図示している。三相交流電源
Ｒ，Ｓ，Ｔの各相を抵抗５〜１０でスター結線した中点
（スター結線の接続点であり、抵抗５〜１０にて構成し
た擬似中性点を得る手段１８である）を擬似中性点Ｎと
し、擬似中性点Ｎから見たＲ、Ｓの電圧をＲ１，Ｓ１と
して検出する。Ｒ１，Ｓ１の電圧が擬似中性点Ｎ以上と
なったことをコンパレータ１１，１２で各々検出し、コ
ンパレータから”１（Ｈ信号）”となる論理信号Ｒ２，
Ｓ２が出力される。Ｒ２，Ｓ２はそれぞれカウンタ１
４，１５のゲートＧＡ１，ＧＡ２に入力され立ち上がり
エッジでカウント値をラッチするようにＣＰＵ１７によ
って予め設定されている。また、カウンタ１４，１５の
入力には発振器１３が接続され常にカウントしている。
カウンタ１４，１５はバス１６によってＣＰＵ１７と接
続され、ラッチされた値をＣＰＵ１７によって読み出す
ことができる。論理信号Ｒ２，Ｓ２はＣＰＵ１７のＩＲ
Ｑ１，ＩＲＱ２にも入力されＲ２，Ｓ２の立ち上がりに
よりＣＰＵ１７に割り込みを発生させその割り込みによ
りカウンタ１４，１５のラッチされた値を読み込んでＲ
２，Ｓ２の位相差を算出する。Ｒ相が欠相したときは図
１より明らかなようにＲ１は擬似中性点Ｎと同電位にな
る為、Ｒ２は変化しない。ここでコンパレータ１１，１
２の入力部にはノイズによる誤動作防止の為、所定のヒ
ステリシス値が設定されている。またＳ相が欠相した場
合も前記と同様になる。一方、Ｔ相が欠相したときは
Ｒ、Ｓ間は単相になるためＲ１、Ｓ１間の位相差は１８
０゜となり、Ｒ２とＳ２との間の位相差も１８０゜とな
る。各相の論理信号出力手段からの各出力Ｒ２、Ｓ２の
タイムチャートを図２に示す。このように正常時はＲ
２，Ｓ２の位相差は１２０゜であるが、三相交流電源に
欠相が発生すると力行中（コンバータ装置から負荷側に
電力供給する場合）、回生中（負荷側からコンバータ装
置に電力供給される場合）に拘わらず位相差が１８０゜
になるか、または、欠相の生じた相に対応するＲ２もし
くはＳ２の出力信号が変化しなくなるので、Ｒ２とＳ２
との位相差が１２０゜から所定値（ＣＰＵ１７に対し予
め設定した値）以上離れたこと、または、Ｒ２もしくは
Ｓ２のどちらかが所定時間（ＣＰＵ１７に対し予め設定
した値）以上変化しないことをＣＰＵ１７が監視検出す
れば、欠相が生じていると判断できる。 【０００６】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、三相
交流電源から直流電圧に変換するコンバータ装置におい
て、前記三相交流電源から擬似中性点を得る手段と、前
記三相交流電源の任意の２相の入力電位が前記擬似中性
点電位以上になるとそれぞれ論理信号を出力する論理信
号出力手段と、前記２相の各論理信号出力の立ち上がり
若しくは立ち下がりエッジから前記二相の交流電源電圧
位相差を算出し、前記二相の交流電源電圧位相差が１２
０゜から所定値以上離れると、もしくは、どちらか一相
の前記論理信号出力が所定の時間以上変化しないと三相
交流電源の欠相と判断する手段とにより、三相交流電源
に欠相が生じたことを検出できる。このことから簡単な
ハード構成で、力行、回生状態に拘わらず三相交流電源
の欠相が検出でき、しかも欠相検出の為に三相交流電源
の三相全てを監視する必要がなく、２相のみの監視で三
相全ての欠相検出ができるという効果がある。
力欠相検出装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】特開平06-335154号公報においては、交
流電源から直流に変換された直流電圧の変動量から電源
の欠相を検出する方法が採られている。図３にこの従来
例の構成図を示す。電圧検出器(DCPT)１０７により直流
電力の両端電圧V1 が検出され、サンプリング回路１０
８で一定周期T毎にサンプリング電圧V1(n)が抽出され
る。但しnはサンプリング回数である。そして微分演算
回路１０９を通すことにより単位時間あたりのサンプリ
ング電圧V1(n)の変化量（以下電圧変化量で示す）V2(n)
が得られる。電圧変化量V2(n)は正、負両方の値をもつ
ため、絶対値演算回路１１０を通すことにより、サンプ
リング電圧V2(n)の変動量V3(n)が得られる。更に変動量
V3(n)を一次遅れ回路１１１に通すことによりサンプリ
ング電圧V1(n)の見積値（以下累積値で示す）V4が得ら
れる。そして制御装置１１２ではこの累積値V4を入力
し、欠相と判断した時にゲ―ト制御部１１３へ保護動作
指令Sを出力する。制御装置１１２には累積値V4の大き
さをある所定の基準値C1と比較する累積値比較回路１１
２ａが備えられている。又誤検知防止のため累積値比較
回路１１２ａによる出力の継続時間t(W)をある所定の基
準時間C2と比較する継続時間比較回路１１２ｂを備えて
いる。V4は、正常時はほぼ零であるのに対し、欠相時は
大きなリップルが生じるため大きくなる。また継続時間
比較回路１１２ｂは欠相時以外に生じたリップルに対し
て、リップル量比較回路１１２ａが欠相と誤検知したも
のを判断するために設けられたもので、継続時間t(W)が
基準時間C2より短い場合は、欠相ではないと判断する。
このようにして従来例では欠相を検出している。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
例においては、回生時の電圧変動と欠相時の電圧変動と
を見分けることが難しいため、回生時において電源欠相
の誤検出をするおそれがあった。そこで本発明は上記問
題点を解決し、回生時においても確実に三相交流電源の
欠相を検出できる欠相検出装置を提供することを目的と
する。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明は、三相交流電源を直流電圧に変換するコンバー
タ装置において、前記三相交流電源から擬似中性点を得
る手段と、前記三相交流電源の任意の２相の入力電位が
前記擬似中性点電位以上になるとそれぞれ論理信号を出
力する論理信号出力手段と、前記２相の各論理信号出力
の立ち上がり若しくは立ち下がりエッジから前記二相の
交流電源電圧位相差を算出し、前記二相の交流電源電圧
位相差が１２０゜から所定値以上離れると、もしくは、
どちらか一相の前記論理信号出力が所定の時間以上変化
しないと三相交流電源の欠相と判断する手段とを備える
ことを特徴とするものである。 【０００５】 【発明の実施形態】以下、本発明の実施例を図に基づい
て説明する。図１は三相交流電源の欠相検出装置の実施
例である。図２は正常時と欠相時の論理信号のタイムチ
ャートを示したものである。なお、時間軸に対して三相
交流電源１がＲ，Ｓ，Ｔの順で立ち上がるものを正相、
その逆の場合を逆相として図示している。三相交流電源
Ｒ，Ｓ，Ｔの各相を抵抗５〜１０でスター結線した中点
（スター結線の接続点であり、抵抗５〜１０にて構成し
た擬似中性点を得る手段１８である）を擬似中性点Ｎと
し、擬似中性点Ｎから見たＲ、Ｓの電圧をＲ１，Ｓ１と
して検出する。Ｒ１，Ｓ１の電圧が擬似中性点Ｎ以上と
なったことをコンパレータ１１，１２で各々検出し、コ
ンパレータから”１（Ｈ信号）”となる論理信号Ｒ２，
Ｓ２が出力される。Ｒ２，Ｓ２はそれぞれカウンタ１
４，１５のゲートＧＡ１，ＧＡ２に入力され立ち上がり
エッジでカウント値をラッチするようにＣＰＵ１７によ
って予め設定されている。また、カウンタ１４，１５の
入力には発振器１３が接続され常にカウントしている。
カウンタ１４，１５はバス１６によってＣＰＵ１７と接
続され、ラッチされた値をＣＰＵ１７によって読み出す
ことができる。論理信号Ｒ２，Ｓ２はＣＰＵ１７のＩＲ
Ｑ１，ＩＲＱ２にも入力されＲ２，Ｓ２の立ち上がりに
よりＣＰＵ１７に割り込みを発生させその割り込みによ
りカウンタ１４，１５のラッチされた値を読み込んでＲ
２，Ｓ２の位相差を算出する。Ｒ相が欠相したときは図
１より明らかなようにＲ１は擬似中性点Ｎと同電位にな
る為、Ｒ２は変化しない。ここでコンパレータ１１，１
２の入力部にはノイズによる誤動作防止の為、所定のヒ
ステリシス値が設定されている。またＳ相が欠相した場
合も前記と同様になる。一方、Ｔ相が欠相したときは
Ｒ、Ｓ間は単相になるためＲ１、Ｓ１間の位相差は１８
０゜となり、Ｒ２とＳ２との間の位相差も１８０゜とな
る。各相の論理信号出力手段からの各出力Ｒ２、Ｓ２の
タイムチャートを図２に示す。このように正常時はＲ
２，Ｓ２の位相差は１２０゜であるが、三相交流電源に
欠相が発生すると力行中（コンバータ装置から負荷側に
電力供給する場合）、回生中（負荷側からコンバータ装
置に電力供給される場合）に拘わらず位相差が１８０゜
になるか、または、欠相の生じた相に対応するＲ２もし
くはＳ２の出力信号が変化しなくなるので、Ｒ２とＳ２
との位相差が１２０゜から所定値（ＣＰＵ１７に対し予
め設定した値）以上離れたこと、または、Ｒ２もしくは
Ｓ２のどちらかが所定時間（ＣＰＵ１７に対し予め設定
した値）以上変化しないことをＣＰＵ１７が監視検出す
れば、欠相が生じていると判断できる。 【０００６】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、三相
交流電源から直流電圧に変換するコンバータ装置におい
て、前記三相交流電源から擬似中性点を得る手段と、前
記三相交流電源の任意の２相の入力電位が前記擬似中性
点電位以上になるとそれぞれ論理信号を出力する論理信
号出力手段と、前記２相の各論理信号出力の立ち上がり
若しくは立ち下がりエッジから前記二相の交流電源電圧
位相差を算出し、前記二相の交流電源電圧位相差が１２
０゜から所定値以上離れると、もしくは、どちらか一相
の前記論理信号出力が所定の時間以上変化しないと三相
交流電源の欠相と判断する手段とにより、三相交流電源
に欠相が生じたことを検出できる。このことから簡単な
ハード構成で、力行、回生状態に拘わらず三相交流電源
の欠相が検出でき、しかも欠相検出の為に三相交流電源
の三相全てを監視する必要がなく、２相のみの監視で三
相全ての欠相検出ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】三相交流電源の欠相検出装置の実施例
【図２】論理信号のタイムチャート
【図３】従来例の構成図
【符号の説明】
１ ・・・・・・ 三相交流電源
５〜１０ ・・・ 抵抗
１１，１２ ・・ コンパレータ
１３ ・・・・・ 発振器
１４，１５ ・・ カウンタ
１６ ・・・・・ バス
１７ ・・・・・ ＣＰＵ（演算装置）
１８ ・・・・・ 三相交流電源から擬似中性点を得る
手段 １９ ・・・・・ 論理信号出力手段 Ｒ ・・・・・・ 三相交流電源Ｒ相 Ｓ ・・・・・・ 三相交流電源Ｓ相 Ｔ ・・・・・・ 三相交流電源Ｔ相 Ｒ１ ・・・・・ 擬似中性点Ｎから見た電圧Ｒ相 Ｓ１ ・・・・・ 擬似中性点Ｎから見た電圧Ｓ相 Ｒ２ ・・・・・ 論理信号Ｒ相 Ｓ２ ・・・・・ 論理信号Ｓ相 Ｎ ・・・・・・ 擬似中性点 ＧＡ１ ・・・・ カウンタゲート ＧＡ２ ・・・・ カウンタゲート ＩＲＱ１ ・・・ ＣＰＵ割り込みポート ＩＲＱ２ ・・・ ＣＰＵ割り込みポート ５１〜５６ ・・ ＧＴＯサイリスタ １０５ ・・・・ インバータ装置 １０６ ・・・・ 誘導電動機 １０７ ・・・・ ＤＣＰＴ １０８ ・・・・ サンプリング回路 １０９ ・・・・ 微分演算回路 １１０ ・・・・ 絶対値演算回路 １１１ ・・・・ 一次遅れ回路 １１２ ・・・・ 制御装置 １１２ａ ・・・ 累積値比較回路 １１２ｂ ・・・ 継続時間比較回路 １１３ ・・・・ ゲート制御部 Ｃ１ ・・・・・ 基準値 Ｃ２ ・・・・・ 基準時間
手段 １９ ・・・・・ 論理信号出力手段 Ｒ ・・・・・・ 三相交流電源Ｒ相 Ｓ ・・・・・・ 三相交流電源Ｓ相 Ｔ ・・・・・・ 三相交流電源Ｔ相 Ｒ１ ・・・・・ 擬似中性点Ｎから見た電圧Ｒ相 Ｓ１ ・・・・・ 擬似中性点Ｎから見た電圧Ｓ相 Ｒ２ ・・・・・ 論理信号Ｒ相 Ｓ２ ・・・・・ 論理信号Ｓ相 Ｎ ・・・・・・ 擬似中性点 ＧＡ１ ・・・・ カウンタゲート ＧＡ２ ・・・・ カウンタゲート ＩＲＱ１ ・・・ ＣＰＵ割り込みポート ＩＲＱ２ ・・・ ＣＰＵ割り込みポート ５１〜５６ ・・ ＧＴＯサイリスタ １０５ ・・・・ インバータ装置 １０６ ・・・・ 誘導電動機 １０７ ・・・・ ＤＣＰＴ １０８ ・・・・ サンプリング回路 １０９ ・・・・ 微分演算回路 １１０ ・・・・ 絶対値演算回路 １１１ ・・・・ 一次遅れ回路 １１２ ・・・・ 制御装置 １１２ａ ・・・ 累積値比較回路 １１２ｂ ・・・ 継続時間比較回路 １１３ ・・・・ ゲート制御部 Ｃ１ ・・・・・ 基準値 Ｃ２ ・・・・・ 基準時間
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】三相交流電源を直流電圧に変換するコンバ
ータ装置において、前記三相交流電源から擬似中性点を
得る手段と、前記三相交流電源の任意の２相の入力電位
が前記擬似中性点電位以上になるとそれぞれ論理信号を
出力する論理信号出力手段と、前記２相の各論理信号出
力の立ち上がり若しくは立ち下がりエッジから前記二相
の交流電源電圧位相差を算出し、前記二相の交流電源電
圧位相差が１２０゜から所定値以上離れると、もしく
は、どちらか一相の前記論理信号出力が所定の時間以上
変化しないと三相交流電源の欠相と判断する手段とを備
えることを特徴とする三相交流電源の欠相検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002031900A JP3883054B2 (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | コンバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002031900A JP3883054B2 (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | コンバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003235154A true JP2003235154A (ja) | 2003-08-22 |
| JP3883054B2 JP3883054B2 (ja) | 2007-02-21 |
Family
ID=27775175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002031900A Expired - Fee Related JP3883054B2 (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | コンバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3883054B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017187A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 欠相検出回路 |
| KR101021259B1 (ko) | 2009-05-20 | 2011-03-11 | 김동균 | 3상 전동기용 결상 보호 릴레이 회로 및 결상 경보 회로 |
| JP2015089199A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置 |
-
2002
- 2002-02-08 JP JP2002031900A patent/JP3883054B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017187A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 欠相検出回路 |
| KR101021259B1 (ko) | 2009-05-20 | 2011-03-11 | 김동균 | 3상 전동기용 결상 보호 릴레이 회로 및 결상 경보 회로 |
| JP2015089199A (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置 |
| WO2015064141A1 (ja) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | 株式会社日立産機システム | 電力変換装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3883054B2 (ja) | 2007-02-21 |
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Legal Events
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