JP2004222336A

JP2004222336A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2004222336A
Application number: JP2003002899A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Matsumoto; 本和則松; Masaki Yanagawa; 川昌樹柳
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】装置を停止する場合に、過電流とすることなく運転を停止する。
【解決手段】装置の停止又は保護処理が行われたとき、コンバータ回路の入力電流を所定値から低下し、あらかじめ定められたレベル以下となったとき動作信号を出力させ、装置の停止又は保護処理が行われることを検出していることを条件として、インバータ回路のゲート信号をオフとし、次いでコンバータ回路のゲート信号をオフとする制御回路を具備する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、このコンバータ回路から出力される直流電力を任意周波数の交流電力に変換して負荷に供給するインバータ回路とを備えた電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電力変換装置の一構成例を図７に示す。図７の電力変換装置（例えば、非特許文献１参照）においては、商用電源等から入力された交流電力をコンバータ回路（ＣＯＮ）１により直流電力に変換し、その直流電力を、直流リアクトル２を介してインバータ回路（ＩＮＶ）３に入力する。インバータ回路３は入力された直流電力を任意周波数の交流電力に変換し、その出力交流電力により、負荷として接続される交流電動機（Ｍ）４を可変速駆動する。コンバータ回路１及びインバータ回路３はそれぞれスイッチング素子、例えばサイリスタによって構成される。
【０００３】
変流器５により電力変換装置への入力電流を検出し、計器用変圧器６により電力変換装置の出力電圧（＝インバータ回路３の出力電圧＝交流電動機Ｍ４の入力電圧）を検出する。変流器５及び計器用変圧器６の検出信号は制御回路８に入力される。制御回路８は変流器５によって検出された入力電流５ａ、及び計器用変圧器６によって検出された出力電圧６ａを参照し、交流電動機４が速度設定器７によって設定された速度基準７ａを達成するようにコンバータ回路１及びインバータ回路３をそれぞれゲート信号８ａ及び８ｂにより制御する。基本的制御の詳細な態様は前述の非特許文献１などで公知であり、ここではその詳細な説明は省略する。
【０００４】
【非特許文献１】
上山直彦編著「ニュードライブエレクトロニクス」改訂第１版、電気書院、昭和５９年２月２０日（第１１５頁、第４・１３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、何らかの保護装置が動作することにより装置運転を停止する場合、まずゲート信号８ａ，８ｂをオフとするが、この時、直流リアクトル２の電圧条件（極性および絶対値）によっては回路に過電流が流れることがあった。つまり、直流リアクトル２のコンバータ回路１側の電圧がインバータ３側の電圧より高い場合、電流回路に過電流が流れることがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、過電流とすることなく装置の運転を停止することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の電力変換装置は、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、このコンバータ回路から出力される直流電力を任意周波数の交流電力に変換し負荷に供給するインバータ回路とを備えた電力変換装置において、コンバータ回路の入力電流を検出する電流検出器と、この電流検出器によって検出された入力電流が減少して所定のレベル以下となったとき、それを検出する電流レベル検出器と、装置の停止時に、コンバータを絞り制御し、電流レベル検出器から動作信号が出力されたときインバータ回路のゲート信号をオフとし、次いでコンバータ回路のゲート信号をオフとする制御回路とを具備したことを特徴とする。この請求項に係る発明によれば、インバータ回路のゲート信号をオフとすることにより、モータの誘起電圧がインバータ側直流電圧となり、コンバータ側直流電圧より高くなることにより、入力電流が流れなくなり、この時にコンバータ回路のゲート信号をオフとすることにより、過電流となることなく装置を停止することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電力変換装置において、電流検出器によって検出された入力電流が減少方向にあるときそれを検出する電流減少方向検出器を備え、制御回路は、電流レベル検出器によって検出された入力電流が所定値以下に低下した後、さらに電流減少方向検出器によって入力電流が減少方向にあることが検出された時、インバータ回路のゲート信号をオフとすることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の電力変換装置において、インバータ回路のゲート信号をオフとした後、所定時間経過したとき動作信号を出力する時間検出器を備え、制御回路は、時間検出器から動作信号が出力された後にコンバータ回路のゲート信号をオフとすることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の電力変換装置において、電流レベル検出器の動作出力及び時間検出器の動作出力をＡＮＤ条件としてコンバータ回路のゲート信号をオフとするコンバータゲートオフ回路を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の電力変換装置において、電流検出器によって検出された入力電流が減少方向にあるときそれを検出する電流減少方向検出器を備え、コンバータゲートオフ回路は、電流レベル検出器の動作出力及び時間検出器の動作出力に加えて電流減少方向検出器の動作出力をもＡＮＤ条件としてコンバータ回路のゲート信号をオフとすることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１に記載の電力変換装置において、インバータ回路のゲート信号をオフとした後、コンバータ回路を一度転流させる転流指令回路を備え、制御回路は、コンバータ回路が転流指令回路による転流動作をした後、コンバータ回路のゲート信号をオフとすることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は本発明による電力変換装置の第１の実施形態を示す構成図である。図１に示す主回路の構成は、図７に示した主回路と同一である。図１の装置には、変流器５によって検出された入力電流５ａを監視し、入力電流５ａが大きな値から減少し、一定レベル以下となった時、レベル以下信号９ａを出力する電流レベル検出器９が設けられている。電流レベル検出器９から出力されるレベル以下信号９ａは制御回路８に入力される。
【００１４】
装置運転停止時には、制御回路８からのゲート信号８ａは絞りシフト信号となり、コンバータ回路１は絞り状態となる。制御回路８は、電流レベル検出器９からレベル以下信号９ａが入力されたことを条件としてまずゲート信号８ｂをオフとし、インバータ回路３をオフ状態とする。インバータ回路３のゲート信号８ｂをオフとすることにより、交流電動機４の誘起電圧がインバータ側直流電圧となり、コンバータ側直流電圧より高くなることにより、変換装置には入力電流が流れ得なくなる。入力電流が流れなくなった後にコンバータ回路１用のゲート信号８ａをオフとすることにより、装置を過電流とすることなく完全に停止状態とすることができる。
【００１５】
（第２の実施の形態）
図２は本発明による電力変換装置の第２の実施形態を示す構成図である。図２は図１に示した電流レベル検出器９に、電流減少方向検出器１０を付加的に設けたものである。電流減少方向検出器１０は、変流器５によって検出された入力電流５ａを監視し、入力電流５ａが減少方向にあることを検出したとき、減少方向検出信号１０ａを電流レベル検出器９に送出する。電流レベル検出器９は、電流減少方向検出器１０から減少方向検出信号１０ａを入力している状態で、図１の場合と同様の「電流レベル以下」を検出すると、減少レベル以下信号９ｂを制御回路８に出力する。
【００１６】
装置運転停止時には、制御回路８からのゲート信号８ａは絞り信号となり、コンバータ回路１は絞り状態となる。制御回路８は、電流レベル検出器９から減少レベル以下信号９ｂが入力されるとまずゲート信号８ｂをオフとし、インバータ回路３をオフ状態とする。インバータ回路３のゲート信号８ｂをオフとすることにより、交流電動機４の誘起電圧がインバータ側直流電圧となり、コンバータ側直流電圧より高くなることにより、入力電流が流れ得なくなる。入力電流が流れなくなった後にコンバータ回路１のゲート信号８ａをオフとすることにより、装置は過電流とすることなく完全に停止状態とすることができる。
【００１７】
（第３の実施の形態）
図３は本発明による電力変換装置の第３の実施形態を示す構成図である。図３は図１に示した制御回路８に時間検出器１１を設けたものに相当する。時間検出器１１は制御回路８から出力されるゲート信号８ｂを監視し、ゲート信号８ｂのオフ状態が一定時間継続したとき、それを検出して経過信号１１ａを制御回路８に出力する。
【００１８】
装置運転停止時には、制御回路８からのゲート信号８ａは絞り信号となり、コンバータ回路１は絞り状態となる。制御回路８は、電流レベル検出器９からレベル以下信号９ａが入力されたことを条件としてまずゲート信号８ｂをオフとし、インバータ回路３をオフ状態とする。時間検出器１１は制御回路８からのゲート信号８ｂを監視し、ゲート信号８ｂのオフ状態が一定時間継続した時、経過信号１１ａを制御回路８に出力する。制御回路８は、経過信号１１ａが入力されたら、ゲート信号８ａをオフとする。
【００１９】
これにより、装置を過電流とすることなく完全に停止状態とすることができる。
【００２０】
（第４の実施の形態）
図４は本発明による電力変換装置の第４の実施形態を示す構成図である。図４は図３に示した装置にコンバータゲートオフ回路１２を付加的に設けたものに相当する。コンバータゲートオフ回路１２は、電流レベル検出器９からレベル以下信号９ａを入力するとともに、時間検出器１１から経過信号１１ａを入力し、両入力信号のＡＮＤ条件が成立したとき、コンバータゲートオフ信号１２ａを制御回路８に出力する。それにより制御回路８はコンバータゲートオフ信号８ａを出力してコンバータ回路１をゲートオフとする。
【００２１】
装置運転停止時には、制御回路８からのゲート信号８ａは絞り信号となり、コンバータ回路１は絞り状態となる。制御回路８は、電流レベル検出器９からレベル以下信号９ａが入力されたことを条件としてまずゲート信号８ｂをオフとし、インバータ回路３をオフ状態とする。時間検出器１１は制御回路８からのゲート信号８ｂを監視し、ゲート信号８ｂのオフ状態が一定時間継続した時、経過信号１１ａをコンバータゲートオフ回路１２に入力する。コンバータゲートオフ回路１２には、電流レベル検出器９からレベル以下信号９ａをも入力し、両入力信号のＡＮＤ条件が成立すると、コンバータゲートオフ信号１２ａを制御回路８に出力する。
【００２２】
制御回路８は、コンバータゲートオフ信号１２ａの入力を待ってコンバータ１のゲート信号８ａをオフとする。これにより、過電流とすることなく装置を停止状態とすることができる。
【００２３】
（第５の実施の形態）
図５は本発明による電力変換装置の第５の実施形態を示す構成図である。図５の装置は図４に示した装置に電流減少方向検出器１０を付加したものに相当する。
【００２４】
図５の装置は、図４の装置において、コンバータゲートオフ回路１２が、電流レベル検出器９からのレベル以下信号９ａの代わりに、減少レベル以下信号９ｂを用いるようした点が異なるだけで、他は図４の装置と同様である。
【００２５】
この装置においては、入力電流信号がレベル以下で、かつ入力電流信号が減少方向のとき、減少レベル以下信号９ｂが出力され、これと経過信号１１ａとのＡＮＤ条件を満たすことにより、コンバータゲートオフ回路１２がコンバータゲート信号オフ指令１２ａを制御回路８に出力する。制御回路８は、コンバータゲート信号オフ指令１２ａを受けて、コンバータ回路１のゲート信号８ａをオフとする。これにより、過電流とすることなく装置を停止状態とすることができる。
【００２６】
（第６の実施の形態）
図６は、本発明による電力変換装置の第６の実施形態を示す構成図である。図６の装置は、図１の装置に対し、コンバータ回路１を１回、転流させる転流指令回路１３を追加したものである。転流指令回路１３は、制御回路８からのゲート信号８ｂと電流レベル検出器９からのレベル以下信号９ａとを入力とし、両入力信号をレベル以下信号９ａとゲート信号８ｂのオフとをＡＮＤ条件として転流指令信号１３ａを制御回路８に対し出力する。制御回路８は、転流指令信号１３ａを受けて、コンバータ回路１を１回のみ転流させ、その後オフとする。
【００２７】
この実施の形態によっても、過電流とすることなく装置を停止状態とすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、過電流とすることなく装置の運転を停止し、したがって過電流保護装置が動作してしまうという事態を防止し、電力変換装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電力変換装置の第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明による電力変換装置の第２の実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明による電力変換装置の第３の実施形態を示すブロック図。
【図４】本発明による電力変換装置の第４の実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明による電力変換装置の第５の実施形態を示すブロック図。
【図６】本発明による電力変換装置の第６の実施形態を示すブロック図。
【図７】従来の電力変換装置のブロック図。
【符号の説明】
１コンバータ回路（ＣＯＮ）
２直流リアクトル
３インバータ回路（ＩＮＶ）
４交流電動機（Ｍ）
５変流器
６計器用変圧器
７速度設定器
８制御回路
９電流レベル検出器
１０電流減少方向検出器
１１時間検出器
１２コンバータゲートオフ回路
１３転流指令回路

Claims

入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、このコンバータ回路から出力される直流電力を任意周波数の交流電力に変換し負荷に供給するインバータ回路とを備えた電力変換装置において、前記コンバータ回路の入力電流を検出する電流検出器と、この電流検出器によって検出された入力電流が減少して所定のレベル以下となったとき、それを検出する電流レベル検出器と、装置の停止時に、前記コンバータを絞り制御し、前記電流レベル検出器から動作信号が出力されたとき前記インバータ回路のゲート信号をオフとし、次いで前記コンバータ回路のゲート信号をオフとする制御回路とを具備したことを特徴とする電力変換装置。
前記電流検出器によって検出された入力電流が減少方向にあるときそれを検出する電流減少方向検出器を備え、前記制御回路は、前記電流レベル検出器によって検出された入力電流が所定値以下に低下した後、さらに前記電流減少方向検出器によって前記入力電流が減少方向にあることが検出された時、前記インバータ回路のゲート信号をオフとすることを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
前記インバータ回路のゲート信号をオフとした後、所定時間経過したとき動作信号を出力する時間検出器を備え、前記制御回路は、前記時間検出器から動作信号が出力された後に前記コンバータ回路のゲート信号をオフとすることを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
前記電流レベル検出器の動作出力及び前記時間検出器の動作出力をＡＮＤ条件として前記コンバータ回路のゲート信号をオフとするコンバータゲートオフ回路を備えたことを特徴とする、請求項３に記載の電力変換装置。
前記電流検出器によって検出された入力電流が減少方向にあるときそれを検出する電流減少方向検出器を備え、前記コンバータゲートオフ回路は、前記電流レベル検出器の動作出力及び前記時間検出器の動作出力に加えて前記電流減少方向検出器の動作出力をもＡＮＤ条件として前記コンバータ回路のゲート信号をオフとすることを特徴とする、請求項４に記載の電力変換装置。
前記インバータ回路のゲート信号をオフとした後、前記コンバータ回路を一度転流させる転流指令回路を備え、前記制御回路は、前記コンバータ回路が前記転流指令回路による転流動作をした後、前記コンバータ回路のゲート信号をオフとすることを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。