JP2003309974A - Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法 - Google Patents
Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＰＷＭサイクロコンバータ運転時、電源異常、
特に瞬停が発生し復電した時、すみやかに運転が継続で
きるようにする。 【解決手段】ＰＷＭサイクロコンバータにおいて、入力
電源の異常を検出する電源異常検出器と入力電圧の位相
を検出する通常電源位相検出器と入力電圧の瞬時値の大
小関係から電源位相を計算する瞬時電源位相検出器と入
力位相として、通常電源位相検出器の出力と瞬時電源位
相検出器の出力のうちどちらか一方を選択する電源位相
選択器とからなり、電源異常検出器が異常を検出しない
場合は、電源位相選択器は前記通常電源位相検出器で求
められる電源位相を入力電源位相とし、異常を検出した
場合は、瞬時電源位相検出器で求められる電源位相を入
力電源位相とするものである。
特に瞬停が発生し復電した時、すみやかに運転が継続で
きるようにする。 【解決手段】ＰＷＭサイクロコンバータにおいて、入力
電源の異常を検出する電源異常検出器と入力電圧の位相
を検出する通常電源位相検出器と入力電圧の瞬時値の大
小関係から電源位相を計算する瞬時電源位相検出器と入
力位相として、通常電源位相検出器の出力と瞬時電源位
相検出器の出力のうちどちらか一方を選択する電源位相
選択器とからなり、電源異常検出器が異常を検出しない
場合は、電源位相選択器は前記通常電源位相検出器で求
められる電源位相を入力電源位相とし、異常を検出した
場合は、瞬時電源位相検出器で求められる電源位相を入
力電源位相とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源から任意
の周波数へ出力変換可能な電力変換装置に関し、特にパ
ルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式を用いたＰＷＭサイクロ
コンバータとそのの制御方法に関する。
の周波数へ出力変換可能な電力変換装置に関し、特にパ
ルス幅変調（ＰＷＭ）制御方式を用いたＰＷＭサイクロ
コンバータとそのの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術について説明する。ＰＷＭサイ
クロコンバータは入力電源と出力が直接双方向に電流が
流せる双方向スイッチを介して直接接続されている。し
たがって、欠相、停電、電源不平衡等の入力電源の異常
が発生した場合、入力電源の異常を検出し運転を停止し
なければならない。入力電源の異常検出方法としては、
「電源電圧異常検出方法（特開2001−258151号公報）」
等が知られている。従来のＰＷＭサイクロコンバータの
回路構成図を図２に示す。図において三相電源１は入力
フィルタ２を介して双方向スイッチ群３に接続される。
双方向スイッチ群３は、双方向スイッチＳ１〜Ｓ９で構
成される。現在、双方向に電力が流せ、逆耐圧特性を持
ったパワーデバイスがないため、各双方向スイッチは、
例えば図３に示すように逆並列に接続された、ダイオー
ドＤ１、Ｄ２とＩＧＢＴ１、２から構成される。双方向
スイッチＳ１〜Ｓ９の出力は負荷Ｌ１〜Ｌ３に接続され
る。ＰＷＭサイクロコンバータの制御コントローラ８
は、電源異常検出器４、通常電源位相検出器５の入力を
持ち、ゲートドライバ９へゲート信号を出力する。ゲー
トドライバ９は、ゲート信号に基づいて各双方向スイッ
チＳ１〜Ｓ９を駆動する。通常電源位相検出器５の詳細
を図４に示す。通常電源位相検出器５は、三相電源１の
うち２相を入力とし、電源の位相を検出する。入力電圧
のうち二相分は、トランス１００を介してコンパレータ
１０１に入力され、ＰＦＤ１０２、フィルタ１０３、Ｖ
ＣＯ１０４、カウンタ１０５に入力され、位相データと
なる。カウンタ１０５の最上位ビット（ＭＳＢ）は、Ｐ
ＦＤ１０２にフィードバックされ、ＰＬＬ回路を構成す
る。もちろん、入力電圧の位相を検出する手段は、図５
に示すものだけでなく、コンパレータ１０１出力の矩形
波のエッジからエッジまでをタイマーによって計測する
方法や，入力電圧の瞬時値をCPUにAD変換して取り込
み，ソフトウェアで位相を検出してもよい。電源異常検
出器４は、三相電源１に欠相、停電、不平衡といった異
常が検出された場合、電源異常情報を制御コントローラ
８に伝える。従来例では、電源異常が検出された場合、
制御コントローラ８は、各双方向スイッチＳ１〜Ｓ９を
停止させるために、ゲートドライバ９に運転停止用ゲー
ト信号を出力する。通常、双方向スイッチＳ１〜Ｓ９を
停止するためには、すべてのスイッチを”開”とする。
この動作を今後ゲートブロックと呼ぶ。従来例のＰＷＭ
サイクロコンバータの電源異常時の運転について図５を
用いて説明する。電源異常が発生した場合、即座にゲー
トブロックし、電源異常が解除されると通常運転に復帰
する。上述のとおり入力電源の異常を検出し、電源異常
時にすみやかにＰＷＭサイクロコンバータの動作を停止
させることが可能となる。
クロコンバータは入力電源と出力が直接双方向に電流が
流せる双方向スイッチを介して直接接続されている。し
たがって、欠相、停電、電源不平衡等の入力電源の異常
が発生した場合、入力電源の異常を検出し運転を停止し
なければならない。入力電源の異常検出方法としては、
「電源電圧異常検出方法（特開2001−258151号公報）」
等が知られている。従来のＰＷＭサイクロコンバータの
回路構成図を図２に示す。図において三相電源１は入力
フィルタ２を介して双方向スイッチ群３に接続される。
双方向スイッチ群３は、双方向スイッチＳ１〜Ｓ９で構
成される。現在、双方向に電力が流せ、逆耐圧特性を持
ったパワーデバイスがないため、各双方向スイッチは、
例えば図３に示すように逆並列に接続された、ダイオー
ドＤ１、Ｄ２とＩＧＢＴ１、２から構成される。双方向
スイッチＳ１〜Ｓ９の出力は負荷Ｌ１〜Ｌ３に接続され
る。ＰＷＭサイクロコンバータの制御コントローラ８
は、電源異常検出器４、通常電源位相検出器５の入力を
持ち、ゲートドライバ９へゲート信号を出力する。ゲー
トドライバ９は、ゲート信号に基づいて各双方向スイッ
チＳ１〜Ｓ９を駆動する。通常電源位相検出器５の詳細
を図４に示す。通常電源位相検出器５は、三相電源１の
うち２相を入力とし、電源の位相を検出する。入力電圧
のうち二相分は、トランス１００を介してコンパレータ
１０１に入力され、ＰＦＤ１０２、フィルタ１０３、Ｖ
ＣＯ１０４、カウンタ１０５に入力され、位相データと
なる。カウンタ１０５の最上位ビット（ＭＳＢ）は、Ｐ
ＦＤ１０２にフィードバックされ、ＰＬＬ回路を構成す
る。もちろん、入力電圧の位相を検出する手段は、図５
に示すものだけでなく、コンパレータ１０１出力の矩形
波のエッジからエッジまでをタイマーによって計測する
方法や，入力電圧の瞬時値をCPUにAD変換して取り込
み，ソフトウェアで位相を検出してもよい。電源異常検
出器４は、三相電源１に欠相、停電、不平衡といった異
常が検出された場合、電源異常情報を制御コントローラ
８に伝える。従来例では、電源異常が検出された場合、
制御コントローラ８は、各双方向スイッチＳ１〜Ｓ９を
停止させるために、ゲートドライバ９に運転停止用ゲー
ト信号を出力する。通常、双方向スイッチＳ１〜Ｓ９を
停止するためには、すべてのスイッチを”開”とする。
この動作を今後ゲートブロックと呼ぶ。従来例のＰＷＭ
サイクロコンバータの電源異常時の運転について図５を
用いて説明する。電源異常が発生した場合、即座にゲー
トブロックし、電源異常が解除されると通常運転に復帰
する。上述のとおり入力電源の異常を検出し、電源異常
時にすみやかにＰＷＭサイクロコンバータの動作を停止
させることが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の構成
では電源異常時、ＰＷＭサイクロコンバータの運転を停
止させることは出来るが、例えば、電源が電源周波数１
〜２周期の間停電した場合（以下瞬停と呼ぶ）でも、運
転を継続させることができない。本発明はこの問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的はＰＷＭサイクロ
コンバータ運転時、電源異常、特に瞬停が発生し復電し
た時、すみやかに運転が継続できるようにすることにあ
る。
では電源異常時、ＰＷＭサイクロコンバータの運転を停
止させることは出来るが、例えば、電源が電源周波数１
〜２周期の間停電した場合（以下瞬停と呼ぶ）でも、運
転を継続させることができない。本発明はこの問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的はＰＷＭサイクロ
コンバータ運転時、電源異常、特に瞬停が発生し復電し
た時、すみやかに運転が継続できるようにすることにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
め本発明は、三相交流電源の各相と三相出力の電力変換
器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイ
ッチを２個組み合わせた構成で、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で直接接続
する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおい
て、入力電源の異常を検出する電源異常検出器と、入力
電圧の位相を検出する通常電源位相検出器と、前記入力
電圧の瞬時値の大小関係から電源位相を計算する瞬時電
源位相検出器と、前記入力位相として前記通常電源位相
検出器の出力と前記瞬時電源位相検出器の出力のうちど
ちらか一方を選択する電源位相選択器とからなり、前記
電源異常検出器が異常を検出しない場合は、前記電源位
相選択器は前記通常電源位相検出器で求められる電源位
相を入力電源位相とし、前記電源異常検出器が異常を検
出した場合は、前記電源位相選択器は前記瞬時電源位相
検出器で求められる電源位相を入力電源位相とする手段
を備える。また、前記電源異常検出器が異常を検出した
際は、即座に前記電源位相選択器を前記瞬時電源位相検
出器で求められる電源位相を入力電源位相とし、前記電
源異常検出器が異常検出から正常検出へ切り替わった際
は、設定時間Ｔ１後に前記通常電源位相検出器で求めら
れる電源位相を入力電源位相とする手段からなる。ま
た、前記電源異常検出器が異常を検出した際は、即座に
前記通常電源位相選択器を前記瞬時電源位相検出器で求
められる電源位相を入力電源位相とするとともに、前記
ＰＷＭサイクロコンバータの前記双方向半導体スイッチ
素子を開き、ゲートブロック状態とし、前記電源異常検
出器が異常検出から正常検出へ切り替わった際は、設定
時間Ｔ２（Ｔ１≧Ｔ２とする）後に、前記半導体スイッ
チ素子を通常運転し、前記設定時間Ｔ１後に前記電源位
相選択器を前記電源位相検出器で求められる電源位相を
入力電源位相とする手段からなる。また、三相交流電源
の各相と三相出力の電力変換器の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を２個組み合わせた構
成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方
向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷ
Ｍサイクロコンバータの制御方法において、電源異常検
出器で入力電源の異常を検出し、通常電源位相検出器で
入力電圧の位相を検出し、瞬時電源位相検出器で前記入
力電圧の瞬時値の大小関係から電源位相を計算し、電源
位相選択器で前記入力位相として前記通常電源位相検出
器の出力と前記瞬時電源位相検出器の出力のうちどちら
か一方を選択し、前記電源異常検出器が異常を検出しな
い場合は、前記電源位相選択器は前記通常電源位相検出
器で求められる電源位相を入力電源位相とし、前記電源
異常検出器が異常を検出した場合は、前記電源位相選択
器は前記瞬時電源位相検出器で求められる電源位相を入
力電源位相とする。また、前記電源異常検出器が異常を
検出した際は、即座に前記電源位相選択器を前記瞬時電
源位相検出器で求められる電源位相を入力電源位相と
し、前記電源異常検出器が異常検出から正常検出へ切り
替わった際は、設定時間Ｔ１後に前記通常電源位相検出
器で求められる電源位相を入力電源位相とする。また、
前記電源異常検出器が異常を検出した際は、即座に前記
通常電源位相選択器を前記瞬時電源位相検出器で求めら
れる電源位相を入力電源位相とするとともに、前記ＰＷ
Ｍサイクロコンバータの前記双方向半導体スイッチ素子
を開き、ゲートブロック状態とし、前記電源異常検出器
が異常検出から正常検出へ切り替わった際は、設定時間
Ｔ２（Ｔ１≧Ｔ２とする）後に、前記半導体スイッチ素
子を通常運転し、前記設定時間Ｔ１後に前記電源位相選
択器を前記電源位相検出器で求められる電源位相を入力
電源位相とすることを特徴とする。上記手段により、Ｐ
ＷＭサイクロコンバータ運転時、電源異常、特に瞬停が
発生し復電した時、すみやかに運転が継続できる。
め本発明は、三相交流電源の各相と三相出力の電力変換
器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体スイ
ッチを２個組み合わせた構成で、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で直接接続
する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにおい
て、入力電源の異常を検出する電源異常検出器と、入力
電圧の位相を検出する通常電源位相検出器と、前記入力
電圧の瞬時値の大小関係から電源位相を計算する瞬時電
源位相検出器と、前記入力位相として前記通常電源位相
検出器の出力と前記瞬時電源位相検出器の出力のうちど
ちらか一方を選択する電源位相選択器とからなり、前記
電源異常検出器が異常を検出しない場合は、前記電源位
相選択器は前記通常電源位相検出器で求められる電源位
相を入力電源位相とし、前記電源異常検出器が異常を検
出した場合は、前記電源位相選択器は前記瞬時電源位相
検出器で求められる電源位相を入力電源位相とする手段
を備える。また、前記電源異常検出器が異常を検出した
際は、即座に前記電源位相選択器を前記瞬時電源位相検
出器で求められる電源位相を入力電源位相とし、前記電
源異常検出器が異常検出から正常検出へ切り替わった際
は、設定時間Ｔ１後に前記通常電源位相検出器で求めら
れる電源位相を入力電源位相とする手段からなる。ま
た、前記電源異常検出器が異常を検出した際は、即座に
前記通常電源位相選択器を前記瞬時電源位相検出器で求
められる電源位相を入力電源位相とするとともに、前記
ＰＷＭサイクロコンバータの前記双方向半導体スイッチ
素子を開き、ゲートブロック状態とし、前記電源異常検
出器が異常検出から正常検出へ切り替わった際は、設定
時間Ｔ２（Ｔ１≧Ｔ２とする）後に、前記半導体スイッ
チ素子を通常運転し、前記設定時間Ｔ１後に前記電源位
相選択器を前記電源位相検出器で求められる電源位相を
入力電源位相とする手段からなる。また、三相交流電源
の各相と三相出力の電力変換器の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を２個組み合わせた構
成で、かつ各々が独立にオンオフできる構成とする双方
向半導体スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷ
Ｍサイクロコンバータの制御方法において、電源異常検
出器で入力電源の異常を検出し、通常電源位相検出器で
入力電圧の位相を検出し、瞬時電源位相検出器で前記入
力電圧の瞬時値の大小関係から電源位相を計算し、電源
位相選択器で前記入力位相として前記通常電源位相検出
器の出力と前記瞬時電源位相検出器の出力のうちどちら
か一方を選択し、前記電源異常検出器が異常を検出しな
い場合は、前記電源位相選択器は前記通常電源位相検出
器で求められる電源位相を入力電源位相とし、前記電源
異常検出器が異常を検出した場合は、前記電源位相選択
器は前記瞬時電源位相検出器で求められる電源位相を入
力電源位相とする。また、前記電源異常検出器が異常を
検出した際は、即座に前記電源位相選択器を前記瞬時電
源位相検出器で求められる電源位相を入力電源位相と
し、前記電源異常検出器が異常検出から正常検出へ切り
替わった際は、設定時間Ｔ１後に前記通常電源位相検出
器で求められる電源位相を入力電源位相とする。また、
前記電源異常検出器が異常を検出した際は、即座に前記
通常電源位相選択器を前記瞬時電源位相検出器で求めら
れる電源位相を入力電源位相とするとともに、前記ＰＷ
Ｍサイクロコンバータの前記双方向半導体スイッチ素子
を開き、ゲートブロック状態とし、前記電源異常検出器
が異常検出から正常検出へ切り替わった際は、設定時間
Ｔ２（Ｔ１≧Ｔ２とする）後に、前記半導体スイッチ素
子を通常運転し、前記設定時間Ｔ１後に前記電源位相選
択器を前記電源位相検出器で求められる電源位相を入力
電源位相とすることを特徴とする。上記手段により、Ｐ
ＷＭサイクロコンバータ運転時、電源異常、特に瞬停が
発生し復電した時、すみやかに運転が継続できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１に本発明のＰＷＭサイクロコンバータの回
路構成図を示す。本発明の構成（図１）が従来の構成
（図２）と異なる部分は、瞬時電源位相検出器６、電源
位相選択器７、タイマＴ１とタイマＴ２からなるタイマ
手段の部分である。従来と同じ名称には同一符号を付け
重複説明を省略する。三相電源１に接続されその異常を
検出する電源異常検出器４から出される異常検出信号
は、タイマＴ１、Ｔ２を通過し電源位相選択器７に入力
される。タイマーＴ１、Ｔ２は電源異常状態から正常状
態に戻った場合に動作する。また、タイマーＴ１、Ｔ２
はＴ１≧Ｔ２となるようにあらかじめ設定する。
明する。図１に本発明のＰＷＭサイクロコンバータの回
路構成図を示す。本発明の構成（図１）が従来の構成
（図２）と異なる部分は、瞬時電源位相検出器６、電源
位相選択器７、タイマＴ１とタイマＴ２からなるタイマ
手段の部分である。従来と同じ名称には同一符号を付け
重複説明を省略する。三相電源１に接続されその異常を
検出する電源異常検出器４から出される異常検出信号
は、タイマＴ１、Ｔ２を通過し電源位相選択器７に入力
される。タイマーＴ１、Ｔ２は電源異常状態から正常状
態に戻った場合に動作する。また、タイマーＴ１、Ｔ２
はＴ１≧Ｔ２となるようにあらかじめ設定する。
【０００６】電源異常検出器４が異常を検出した場合
は、タイマーＴ１、Ｔ２通過信号もそれぞれ即座に異常
検出するが、電源異常検出器４が正常検出に戻った場合
は、まずタイマーＴ２通過信号が正常となり、次にタイ
マーＴ１通過信号が正常となる。瞬時電源位相検出器６
では、入力電圧の瞬時値から入力電圧の位相を計算す
る。計算結果は電源１周期を１２分割した区間（３０度
の範囲）として計算される。計算フローを図９に示す。
区間１と区間２を判別するには、まず入力電圧Ｖｒの正
負を判別する。Ｖｒが０以上である場合、Ｖｓの正負を
判別する。Ｖｓが０以上である場合、Ｖｒ−Ｖｓの正負
を判別する。結果が０以上であれば、区間１となり、負
であれば、区間２となる。同様に残りの区間もＶｒ、Ｖ
ｓ、Ｖｔの大小関係からすべて求めることができる。
は、タイマーＴ１、Ｔ２通過信号もそれぞれ即座に異常
検出するが、電源異常検出器４が正常検出に戻った場合
は、まずタイマーＴ２通過信号が正常となり、次にタイ
マーＴ１通過信号が正常となる。瞬時電源位相検出器６
では、入力電圧の瞬時値から入力電圧の位相を計算す
る。計算結果は電源１周期を１２分割した区間（３０度
の範囲）として計算される。計算フローを図９に示す。
区間１と区間２を判別するには、まず入力電圧Ｖｒの正
負を判別する。Ｖｒが０以上である場合、Ｖｓの正負を
判別する。Ｖｓが０以上である場合、Ｖｒ−Ｖｓの正負
を判別する。結果が０以上であれば、区間１となり、負
であれば、区間２となる。同様に残りの区間もＶｒ、Ｖ
ｓ、Ｖｔの大小関係からすべて求めることができる。
【０００７】（ステップ１）電源異常時、図６に示すよ
うに入力位相を通常電源位相検出器５の出力θ１から、
瞬時電源位相検出器６の出力θ２に切り替える。 （ステップ２）正常状態に戻る際、図７に示すようにＴ
１時間経過するまで瞬時電源位相検出器６の出力θ２を
用いる。この理由は、電源異常検出器４が正常と判断し
ても実際の入力電源電圧の値が不安定な場合があるため
です。PWMサイクロコンバータの入力にはリアクトルと
コンデンサから成るフィルタ回路を有しているため電源
が復電した時に突入電流が流れ電圧・電流に大きなリプ
ル成分が含まれます。そのため通常電源位相検出器５の
出力θ１では、位相を誤検出する場合があるためであ
る。 （ステップ３）異常検出すると、図８に示すように瞬時
電源位相検出器６の出力θ２に切り替えるとともにベー
スブロックし、正常状態に戻った際、Ｔ２時間後に双方
向スイッチ群３を通常運転に戻し（ベースブロック解除
し）、Ｔ１時間経過後に、入力位相として瞬時電源位相
検出器６の出力θ２を用いる。
うに入力位相を通常電源位相検出器５の出力θ１から、
瞬時電源位相検出器６の出力θ２に切り替える。 （ステップ２）正常状態に戻る際、図７に示すようにＴ
１時間経過するまで瞬時電源位相検出器６の出力θ２を
用いる。この理由は、電源異常検出器４が正常と判断し
ても実際の入力電源電圧の値が不安定な場合があるため
です。PWMサイクロコンバータの入力にはリアクトルと
コンデンサから成るフィルタ回路を有しているため電源
が復電した時に突入電流が流れ電圧・電流に大きなリプ
ル成分が含まれます。そのため通常電源位相検出器５の
出力θ１では、位相を誤検出する場合があるためであ
る。 （ステップ３）異常検出すると、図８に示すように瞬時
電源位相検出器６の出力θ２に切り替えるとともにベー
スブロックし、正常状態に戻った際、Ｔ２時間後に双方
向スイッチ群３を通常運転に戻し（ベースブロック解除
し）、Ｔ１時間経過後に、入力位相として瞬時電源位相
検出器６の出力θ２を用いる。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、三相交流電源の各相と
三相出力の電力変換器の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を２個組み合わせた構成で、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
スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイク
ロコンバータにおいて、入力電源の異常を検出する電源
異常検出器と、入力電圧の位相を検出する通常電源位相
検出器と、前記入力電圧の瞬時値の大小関係から電源位
相を計算する瞬時電源位相検出器と、前記入力位相とし
て前記通常電源位相検出器の出力と前記瞬時電源位相検
出器の出力のうちどちらか一方を選択する電源位相選択
器とからなり、前記電源異常検出器が異常を検出しない
場合は、前記電源位相選択器は前記通常電源位相検出器
で求められる電源位相を入力電源位相とし、前記電源異
常検出器が異常を検出した場合は、前記電源位相選択器
は前記瞬時電源位相検出器で求められる電源位相を入力
電源位相とする手段を備えたので、ＰＷＭサイクロコン
バータ運転時、電源異常、特に瞬停が発生し復電した
時、すみやかに運転を継続できる。
三相出力の電力変換器の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を２個組み合わせた構成で、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
スイッチで直接接続する電力変換器であるＰＷＭサイク
ロコンバータにおいて、入力電源の異常を検出する電源
異常検出器と、入力電圧の位相を検出する通常電源位相
検出器と、前記入力電圧の瞬時値の大小関係から電源位
相を計算する瞬時電源位相検出器と、前記入力位相とし
て前記通常電源位相検出器の出力と前記瞬時電源位相検
出器の出力のうちどちらか一方を選択する電源位相選択
器とからなり、前記電源異常検出器が異常を検出しない
場合は、前記電源位相選択器は前記通常電源位相検出器
で求められる電源位相を入力電源位相とし、前記電源異
常検出器が異常を検出した場合は、前記電源位相選択器
は前記瞬時電源位相検出器で求められる電源位相を入力
電源位相とする手段を備えたので、ＰＷＭサイクロコン
バータ運転時、電源異常、特に瞬停が発生し復電した
時、すみやかに運転を継続できる。
【図１】本発明のＰＷＭサイクロコンバータの構成図
【図２】従来のＰＷＭサイクロコンバータの構成図
【図３】双方向半導体スイッチの構成の一例
【図４】通常電源位相検出器の詳細ブロック図
【図５】従来の電源異常時の運転動作図
【図６】本発明の電源異常時の運転動作図（請求項１）
【図７】本発明の電源異常時の運転動作図（請求項２）
【図８】本発明の電源異常時の運転動作図（請求項３）
【図９】瞬時電源位相検出器の詳細フローチャート
１ 三相電源
２ 入力フィルタ
３ 双方向スイッチ群
４ 電源異常検器
５ 通常電源位相検出器
６ 異常電源位相検出器
７ 電源位相選択器
８ 制御コントローラ
９ ゲートドライバ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 負荷
Ｓ１〜Ｓ９ 双方向スイッチ
１００ トランス
１０１ コンパレータ
１０２ ＰＦＤ
１０３ フィルタ
１０４ ＶＣＯ
１０５ カウンタ
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
ＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２ 絶縁ゲート型バイポーラトラ
ンジスタ（ＩＧＢＴ）
ンジスタ（ＩＧＢＴ）
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(72)発明者 渡辺 英司
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 BA06 CC02 CC06 CC14 CC16
DD01 FF05 FF07 GG02 GG03
GG14
Claims (6)
- 【請求項１】 三相交流電源の各相と三相出力の電力変
換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体ス
イッチを２個組み合わせた構成で、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で直接接
続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータにお
いて、 入力電源の異常を検出する電源異常検出器と、入力電圧
の位相を検出する通常電源位相検出器と、前記入力電圧
の瞬時値の大小関係から電源位相を計算する瞬時電源位
相検出器と、前記入力位相として前記通常電源位相検出
器の出力と前記瞬時電源位相検出器の出力のうちどちら
か一方を選択する電源位相選択器とからなり、前記電源
異常検出器が異常を検出しない場合は、前記電源位相選
択器は前記通常電源位相検出器で求められる電源位相を
入力電源位相とし、前記電源異常検出器が異常を検出し
た場合は、前記電源位相選択器は前記瞬時電源位相検出
器で求められる電源位相を入力電源位相とする手段から
なることを特徴とするＰＷＭサイクロコンバータ。 - 【請求項２】 前記電源異常検出器が異常を検出した際
は、即座に前記電源位相選択器を前記瞬時電源位相検出
器で求められる電源位相を入力電源位相とし、前記電源
異常検出器が異常検出から正常検出へ切り替わった際
は、設定時間Ｔ１後に前記通常電源位相検出器で求めら
れる電源位相を入力電源位相とする手段からなることを
特徴とする請求項１記載のＰＷＭサイクロコンバータ。 - 【請求項３】 前記電源異常検出器が異常を検出した際
は、即座に前記通常電源位相選択器を前記瞬時電源位相
検出器で求められる電源位相を入力電源位相とするとと
もに、前記ＰＷＭサイクロコンバータの前記双方向半導
体スイッチ素子を開き、ゲートブロック状態とし、前記
電源異常検出器が異常検出から正常検出へ切り替わった
際は、設定時間Ｔ２（Ｔ１≧Ｔ２とする）後に、前記半
導体スイッチ素子を通常運転し、前記設定時間Ｔ１後に
前記電源位相選択器を前記電源位相検出器で求められる
電源位相を入力電源位相とする手段からなることを特徴
とする請求項１記載のＰＷＭサイクロコンバータ。 - 【請求項４】 三相交流電源の各相と三相出力の電力変
換器の各相とを電流が一方向だけ流せる片方向半導体ス
イッチを２個組み合わせた構成で、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で直接接
続する電力変換器であるＰＷＭサイクロコンバータの制
御方法において、 電源異常検出器で入力電源の異常を検出し、通常電源位
相検出器で入力電圧の位相を検出し、瞬時電源位相検出
器で前記入力電圧の瞬時値の大小関係から電源位相を計
算し、電源位相選択器で前記入力位相として前記通常電
源位相検出器の出力と前記瞬時電源位相検出器の出力の
うちどちらか一方を選択し、前記電源異常検出器が異常
を検出しない場合は、前記電源位相選択器は前記通常電
源位相検出器で求められる電源位相を入力電源位相と
し、前記電源異常検出器が異常を検出した場合は、前記
電源位相選択器は前記瞬時電源位相検出器で求められる
電源位相を入力電源位相とすることを特徴とするＰＷＭ
サイクロコンバータの制御方法。 - 【請求項５】 前記電源異常検出器が異常を検出した際
は、即座に前記電源位相選択器を前記瞬時電源位相検出
器で求められる電源位相を入力電源位相とし、前記電源
異常検出器が異常検出から正常検出へ切り替わった際
は、設定時間Ｔ１後に前記通常電源位相検出器で求めら
れる電源位相を入力電源位相とすることを特徴とする請
求項４記載のＰＷＭサイクロコンバータの制御方法。 - 【請求項６】 前記電源異常検出器が異常を検出した際
は、即座に前記通常電源位相選択器を前記瞬時電源位相
検出器で求められる電源位相を入力電源位相とするとと
もに、前記ＰＷＭサイクロコンバータの前記双方向半導
体スイッチ素子を開き、ゲートブロック状態とし、前記
電源異常検出器が異常検出から正常検出へ切り替わった
際は、設定時間Ｔ２（Ｔ１≧Ｔ２とする）後に、前記半
導体スイッチ素子を通常運転し、前記設定時間Ｔ１後に
前記電源位相選択器を前記電源位相検出器で求められる
電源位相を入力電源位相とすることを特徴とする請求項
４記載のＰＷＭサイクロコンバータの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113977A JP4058755B2 (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113977A JP4058755B2 (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309974A true JP2003309974A (ja) | 2003-10-31 |
| JP4058755B2 JP4058755B2 (ja) | 2008-03-12 |
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ID=29395984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002113977A Expired - Lifetime JP4058755B2 (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | Ｐｗｍサイクロコンバータおよびその制御方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP4058755B2 (ja) |
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- 2002-04-16 JP JP2002113977A patent/JP4058755B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP4058755B2 (ja) | 2008-03-12 |
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