JP2006204001A - 電力変換システム - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数が低減されるとともに、三相交流電力生成用の電力変換デバイスを有効利用し得る単相交流用の電力変換システムを提供する。
【解決手段】 ＩＰＭ２００の３つの出力端子のうちの１つの出力端子Ｗｏにバックアップ用回路３００が接続されている。マイクロコンピュータ１０００は、交流電源Ｇが遮断された場合に、リニアモータＭへの単相交流電力の供給を停止するとともに、コンデンサＣｄ１に蓄積されている直流電力がＩＰＭ２００およびバックアップ用回路３００を介してマイクロコンピュータ１０００に供給されるように、ＩＰＭ２００およびトランジスタＱｓ１を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直流電力を単相交流電力に変換する電力変換システムに関するものである。

従来から、直流電力を単相交流電力に変換するとともに、その単相交流電力の周波数を制御することが可能な電力変換システムが用いられている。この電力変換システムは、たとえば、３つの出力端子を有する三相交流電力生成用の電力変換デバイスとしてのＩＰＭ（Intelligent Power Module）とそれを制御するマイクロコンピュータとを含んでいる。このような電力変換システムを用いて単相交流電力を生成する場合には、ＩＰＭの３つの出力端子のうち１つの出力端子は使用されない。また、前述のような電力変換システムにおいては、マイクロコンピュータに供給される交流電源Ｇが瞬間的に遮断され、マイクロコンピュータに直流電力を供給できなくなったときに、所定時間マイクロコンピュータに直流電力を供給するためのバックアップ用回路が設けられている。
特開平４−１７５３２号公報 特開２００１−５４２９７号公報

しかしながら、上記従来の電力変換システムにおいて、バックアップ用回路が三相交流電力生成用のＩＰＭとは別に設けられるため、電力変換システム全体の部品点数が増加してしまう。また、三相交流電力生成用のＩＰＭの３つの出力端子のうちの１つは使用されないため、電力変換システムは有効利用されていない。

本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、部品点数が低減されるとともに、三相交流電力生成用の電力変換デバイスを有効利用し得る単相交流用の電力変換システムを提供することである。

本発明の電力変換システムは、直流電力を三相交流電力に変換可能であって、３つの出力端子を有する電力変換デバイスと、交流電源を直流化するとともに直流電力の電位を安定させる電圧安定化回路と、３つの出力端子のうちの２つの出力端子に接続され、２つの出力端子から単相交流電力が供給される負荷とを備えている。また、電力変換システムは、電力変換デバイスを制御することによって単相交流電力の態様を変化させるマイクロコンピュータと、交流電源を直流化してマイクロコンピュータへ直流電力を供給する制御電源と、３つの出力端子のうちの残りの１つの出力端子に接続され、制御電源が供給する直流電力の代替用の直流電力を供給可能なバックアップ用回路とを備えている。さらに、マイクロコンピュータは、交流電源が低下または停電した場合には、電圧安定化回路に蓄積されている直流電力が電力変換デバイスおよびバックアップ用回路を介して当該マイクロコンピュータに供給されるように、電力変換デバイスを制御する。

上記の構成によれば、交流電源が低下または停電した場合に、電力変換デバイスおよび電圧安定化回路が、バックアップ用回路とともに、制御電源の代替機能を果たす。そのため、バックアップ用回路のための部品点数が低減される。また、通常使用されていない残りの１つの出力端子に接続された電力変換デバイス内の回路が用いられるため、電力変換デバイスの有効利用を図ることができる。

また、マイクロコンピュータは、交流電源が低下または停電した場合には、負荷への単相交流電力の供給が停止されるように、電力変換デバイスを制御するものであってもよい。

通常、交流電源が低下または停電したことに起因してマイクロコンピュータが不安定な状態になる。その結果、負荷への単相交流電力の供給のための制御において電力変換デバイスの誤動作が生じることがある。この誤動作によって電力変換デバイスが損傷するおそれがある。しかしながら、上記の構成によれば、負荷への単相交流電力の供給のための制御が停止されるため、電力変換デバイスが損傷するおそれが低減される。

また、マイクロコンピュータは、残りの１つの出力端子から出力される電力の電圧を調整するために、残りの１つの出力端子に接続されている電力変換デバイス内のスイッチング素子のオン／オフ制御を実行して、残りの１つの出力端子から出力されるパルスを変化させるものであってもよい。

上記の構成によれば、電力変換デバイス内のスイッチング素子を有効に利用してバックアップ用電力の電圧を調整することができる。

また、バックアップ用回路は、マイクロコンピュータから出力される制御信号によりオンするスイッチング素子を含んでいてもよい。この場合、マイクロコンピュータは、交流電源が低下または停電したときのみ、スイッチング素子をオンさせ、バックアップ用回路を介してマイクロコンピュータに直流電力が供給されるように、電力変換デバイスを制御することが望ましい。

上記の構成によれば、バックアップ用回路を介してマイクロコンピュータに直流電力が誤って供給されてしまうことがより確実に防止される。

本発明によれば、部品点数が低減されるとともに、三相交流電力生成用の電力変換デバイスを有効利用し得る単相交流用の電力変換システムが得られる。

以下、図を用いて、本発明の実施の形態の電力変換システムを説明する。

実施の形態の電力変換システムは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、ＩＰＭから単相交流電力を出力する。ＩＰＭは、三相交流電力生成用の電力変換デバイスである。このＩＰＭによって、単相交流モータの一例のリニアモータＭが制御される。

図１に示すように、本実施の形態のＩＰＭ２００には、インバータ回路１００が内蔵されている。インバータ回路１００は、６つのスイッチング素子を有し、図１に示すような態様で、リニアモータＭに接続されている。６つのスイッチング素子は、トランジスタＧｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、Ｇｙ、Ｇｗ、およびＧｚであり、それぞれには、ソース電極とドレイン電極との間にフライホイールダイオードが接続されている。ただし、リニアモータＭの制御においては、６つのトランジスタのうちトランジスタＧｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、およびＧｙからなる４つのトランジスタのみが用いられる。

図１から分かるように、トランジスタＧｕとトランジスタＧｘとは直列に接続されているとともに、トランジスタＧｖとトランジスタＧｙとは直列に接続されている。さらに、トランジスタＧｗとトランジスタＧｚとは直列に接続されている。また、トランジスタＧｕおよびＧｘとトランジスタＧｖおよびＧｙとは、この順番で、互いに並列に接続されている。さらに、図１においては、トランジスタＧｕおよびＧｘに対して、トランジスタＧｗおよびＧｚがこの順番で並列に接続されている。

なお、トランジスタＧｗおよびＧｚは、リニアモータＭ、すなわち単相モータの制御には用いられないトランジスタである。このように、ＩＰＭ２００のインバータ回路１００にはリニアモータＭの制御に用いられないトランジスタが含まれている。

また、リニアモータＭは、一方の端子がトランジスタＧｕとトランジスタＧｘとの間のノードに接続され、かつ、他方の端子がトランジスタＧｖとトランジスタＧｙとの間のノードに接続されている。

また、マイクロコンピュータ１０００のＵ相コントロール回路（図２参照）とトランジスタＧｕのゲート電極とは、配線Ｕによって接続されている。また、マイクロコンピュータ１０００のＸ相コントロール回路とトランジスタＧｘのゲート電極とは、配線Ｘによって接続されている。また、マイクロコンピュータ１０００のＶ相コントロール回路（図２参照）とトランジスタＧｖのゲート電極とは、配線Ｖによって接続されている。また、マイクロコンピュータ１０００のＹ相コントロール回路とトランジスタＧｙのゲート電極とは、配線Ｙによって接続されている。さらに、本実施の形態のＩＰＭ２００は、マイクロコンピュータ１０００のＷ相コントロール回路（図２参照）とトランジスタＧｗのゲート電極とは、配線Ｗによって接続されている。また、マイクロコンピュータ１０００のＺ相コントロール回路とトランジスタＧｚのゲート電極とは、配線Ｚによって接続されている。

マイクロコンピュータ１０００は、配線Ｕ、Ｘ、Ｖ、およびＹを介して、トランジスタＧｕ、Ｇｖ、Ｇｘ、およびＧｙのそれぞれのゲート電極にＰＷＭ制御信号を送信し、それらのトランジスタのそれぞれの開閉動作を制御する。それにより、ＩＰＭの３つの出力端子のうち２つの出力端子から出力される単相交流電力がリニアモータＭに供給される。つまり、トランジスタＧｕ、Ｇｖ、Ｇｘ、およびＧｙは直流電力を単相交流電力に変換するインバータ回路１００を構成している。したがって、前述のＰＷＭ制御信号により、リニアモータＭのピストンの往復運動の振幅および周期が制御される。なお、通常、トランジスタＧｗおよびＧｚはオフされている。

本実施の形態のＩＰＭ２００は、図１に示すように、トランジスタＧｕとトランジスタＧｘとの間のノードと第１出力端子とが接続され、トランジスタＧｖとトランジスタＧｙとの間のノードと第２出力端子とが接続され、トランジスタＧｗとトランジスタＧｚとの間のノードと第３出力端子Ｗｏとが接続されている。第１出力端子と第２出力端子とがリニアモータＭの両端子に接続される。また、第３出力端子は、後述するバックアップ用回路３００に接続されている。

また、マイクロコンピュータ１０００は、配線Ｗおよび配線Ｚを介して、トランジスタＧｗおよびＧｚのそれぞれのゲート電極へ制御信号を出力し、バックアップ用回路３００を介してマイクロコンピュータ１０００自身に電力を供給することが可能である。ただし、バックアップ用回路３００を介して直流電力がマイクロコンピュータ１０００に供給されるときには、トランジスタＧｕ、Ｇｖ、Ｇｘ、およびＧｙは全てＯＦＦされる。したがって、交流電源Ｇが遮断されたときに生じるマイクロコンピュータ１０００の混乱によって、トランジスタＧｕおよびＧｖならびにトランジスタＧｘおよびＧｙが導通してＩＰＭ２００が損傷することが防止される。

バックアップ用回路３００は、ＩＰＭ２００の３つの出力端子のうちのリニアモータＭに接続されていない残りの１つの出力端子Ｗｏに接続されると共にマイクロコンピュータ１０００の駆動用の電力供給配線に接続されている。電力供給配線は、マイクロコンピュータ１０００と後述する制御電源ＧＤＣとに接続され、制御電源ＧＤＣからマイクロコンピュータ１０００へ直流電力を供給するためのものである。

バックアップ用回路３００においては、出力端子Ｗｏと接地電極との間に出力端子Ｗｏの出力電圧を分圧するための抵抗器Ｒｓ１およびＲｓ２が直列に接続されている。また、抵抗器Ｒｓ２に対して並列に電位安定用のコンデンサＣｓ１が接続されている。また、コンデンサＣｓ１に対して並列にダイオードＤｓ１が接続されている。ダイオードＤｓ１は、抵抗器Ｒｓ１と抵抗器Ｒｓ２との間のノードの電位が高くなり過ぎた場合に、そのノードから接地電極へ電流を流し、マイクコンピュータ１０００等の損傷を防止するためのものである。

また、抵抗器Ｒｓ１と抵抗器Ｒｓ２との間のノードには、トランジスタＱｓ１のコレクタ電極が接続されている。また、トランジスタＱｓ１のベース電極にはマイクロコンピュータ１０００から出力された制御信号が入力される。トランジスタＱｓ１は、マイクロコンピュータ１０００が制御信号を出力したときのみオンし、コンデンサＣｄ１に蓄積されている直流電力をマイクロコンピュータ１０００に供給させるためのものである。トランジスタＱｓ１のエミッタ電極は、制御電源ＧＤＣとマイクロコンピュータ１０００との間の電力供給配線に接続されている。前述のエミッタ電極と接地電極との間にダイオードＤｓ２および電位安定用のコンデンサＣｓ２が互いに並列に接続されている。ダイオードＤｓ２は、トランジスタＱｓ１のエミッタ電極の電位が高くなり過ぎた場合に、トランジスタＱｓ１のエミッタ電極から接地電極へ電流を流すためのものである。

なお、トランジスタＱｓ１が設けられておらず、後述するＷ相のトランジスタＧｗのオン／オフ制御のみによってマイクロコンピュータ１０００への電力の供給が行なわれても、本発明の目的を達成することは可能である。ただし、トランジスタＱｓ１が設けられている場合には、交流電源Ｇが遮断されたときにのみ、トランジスタＱｓ１をオンする。それにより、トランジスタＧｗが誤動作することによりマイクロコンピュータ１０００へバックアップ用回路３００を介して不必要な直流電力が供給されてしまう不都合がより確実に防止される。

また、ＩＰＭ２００に対して並列に整流・平滑回路Ｐが設けられている。さらに、整流・平滑回路Ｐに対して並列に交流電源Ｇが設けられている。また、整流・平滑回路ＰとＩＰＭ２００との間にはコンデンサＣｄ１が設けられている。コンデンサＣｄ１は、整流・平滑回路Ｐから出力される直流電力を蓄えるとともに、ＩＰＭ２００に入力される直流電力の電位を安定させるためのものである。このコンデンサＣｄ１に蓄えられた直流電力が停電時にマイクロコンピュータ１０００へ供給される。

また、交流電源Ｇとマイクロコンピュータ１０００との間には、制御電源ＧＤＣが接続されている。制御電源ＧＤＣは、交流電源Ｇから供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をマイクロコンピュータ１０００に供給する。制御電源ＧＤＣとマイクロコンピュータ１０００とは２本の電力供給配線によって接続されている。２本の電力供給線の一方は、接地電極に接続されている。また、２本の電力供給線同士は、コンデンサＣｄ２を介して接続されている。コンデンサＣｄ２は、２本の電力供給線の電位を安定させるためのものである。また、制御電源ＧＤＣとバックアップ用回路３００との間には、ダイオードＤｄ１が接続されている。ダイオードＤｄ１は、バックアップ用回路３００から出力される直流電力が制御電源ＧＤＣに供給されないようにするためのものである。したがって、バックアップ用回路３００から出力される直流電力は常にマイクロコンピュータ１０００にのみ供給される。

また、交流電源Ｇとマイクロコンピュータ１０００との間には、ＡＣ（Alternative Current）電圧検出回路ＶＡＣが接続されている。ＡＣ電圧検出回路ＶＡＣは、交流電力が交流電源Ｇから供給されている場合には何ら信号をマイクロコンピュータ１０００へ出力せず、交流電力が交流電源Ｇから供給されなくなった場合に所定の信号をマイクロコンピュータ１０００へ出力する。したがって、マイクロコンピュータ１０００は、ＡＣ電圧検出回路ＶＡＣから出力された所定の信号が入力されたか否かによって、制御電源ＧＤＣに交流電力が供給されているか否かを判別することができる。その結果、マイクロコンピュータ１０００は、制御電源ＧＤＣから直流電力が完全に供給されなくなる前に、以後に説明する停電時の処理を実行することが可能である。

また、整流・平滑回路ＰとＩＰＭ２００との間には、接地電極およびＤＣ(Direct Current）電圧検出回路ＶＣＤが設けられている。ＤＣ電圧検出回路ＶＣＤは、ＩＰＭ２００に供給される直流電力の電圧の大きさを示す信号をマイクロコンピュータ１０００に与える。それにより、マイクロコンピュータ１０００は、ＩＰＭ２００に供給される直流電力の電圧の大きさに応じて、前述のバックアップ用回路３００を介してマイクロコンピュータ１０００に供給される直流電力の電圧の大きさを調整する制御が可能である。

また、マイクロコンピュータ１０００は、停電直後すなわち交流電源Ｇが遮断された後には、コンデンサＣｄ１に蓄えられている直流電力を図１に示すＩＰＭ２００およびバックアップ用回路３００を介して自身に供給するための制御を実行する。それにより、停電直後のマイクロコンピュータ１０００の誤作動によってＩＰＭ２００が損傷することが防止される。なお、停電直後にマイクロコンピュータ１０００に直流電力を供給し続ける時間を長くするためには、コンデンサＣｄ１の容量を大きくすればよい。

図２は、ＰＷＭインバータ制御用のタイマが１つ（１チャンネル）内蔵されたリニアモータＭを制御するためのマイクロコンピュータ１０００の構成を説明するためのブロック図である。

図２に示すように、本実施の形態のマイクロコンピュータ１０００は、発振器としてのクロック回路と、演算手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、書替え可能
な記憶手段としてのＲＡＭ（Random Access Memory）と、読出専用の記憶手段としてのＲＯＭとを備えている。ＲＯＭ（Read Only Memory）には、６つのスイッチング素子を制御するためのプログラムが格納されている。また、ＲＡＭは、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＣＰＵでの演算処理が行なわれた結果を一時的に記憶するための記憶手段であり、レジスタなどの一時記憶手段も含まれていてもよい。さらに、クロックは、発振器から送信されてきた信号を用いて、後述するタイマを動作させるための基本となるクロックパルスを形成するためのものである。

また、マイクロコンピュータ１０００は、従来においては、三相交流モータの制御に用いられていた三相ＰＷＭインバータタイマを備えている。この三相ＰＷＭインバータタイマは、アップ／ダウンタイマである。アップ／ダウンタイマ１には、Ｕ相、Ｘ相、Ｖ相、Ｙ相、Ｗ相、およびＺ相のそれぞれの相を制御するための信号を出力する回路（Ｕ相、Ｘ相コントロール回路、Ｖ相、Ｙ相コントロール回路、Ｗ相、Ｚ相コントロール回路）が接続されている。但し、本実施の形態においては、リニアモータＭの制御のためには、制御信号出力回路のうちＵ相、Ｘ相コントロール回路およびＶ相、Ｙ相コントロール回路のみが使用される。一方、制御信号出力回路のうちＷ相、Ｚ相コントロール回路は、ＩＰＭ２００およびバックアップ用回路３００を介してマイクロコンピュータ１０００へコンデンサＣｄ１に蓄積されている直流電力を供給するときにのみ用いられる。

また、マイクロコンピュータ１０００には、アップ／ダウンタイマ１の３つの相それぞれに対応した３つのレジスタが設けられている。本実施の形態においては、アップ／ダウンタイマ１のＵ相、Ｘ相、Ｙ相およびＶ相に対応したレジスタのみがリニアモータＭの制御のために使用される。アップ／ダウンタイマ１のＷ相およびＺ相に対応したレジスタは、バックアップ用回路３００を介してマイクロコンピュータ１０００に直流電力を供給するために用いられる。

図３には、交流電源が瞬間的に停電した場合の各デバイスのタイムチャートが示されている。図３に示すように、停電時に交流電源Ｇから出力されていたＡＣ１００Ｖ電力が遮断されると、ＩＰＭ２００に入力されるモータ用ＤＣ電源（直流電力）はその出力が徐々に低下する。また、ＡＣ１００Ｖ電力が遮断された直後に、Ｕ相、Ｖ相、Ｘ相、およびＹ相のそれぞれのＰＷＭ制御信号が全てオフされる。このように、Ｕ相、Ｖ相、Ｘ相、およびＹ相の全てのＰＷＭ制御信号をオフするのは、トランジスタＧｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、およびＧｙのそれぞれをオフすることによって、瞬時停電の間に各トランジスタの状態が不安定になることに起因して生じるＩＰＭ２００の損傷を防止するためである。つまり、トランジスタＧｕおよびＧｘの短絡、ならびに、トランジスタＧｖおよびＧｙの短絡が防止される。

また、前述の４つのトランジスタＧｕ、Ｇｘ、Ｇｖ、およびＧｙのそれぞれがオフされている間には、マイクロコンピュータ１０００は、Ｗ相のＰＷＭ制御信号のオン／オフを繰返す。つまり、トランジスタＧｗのオン／オフが繰返される。このとき、Ｚ相のＰＷＭ制御信号はオフのままである。それにより、図３に示すように、出力端子Ｗｏから複数のパルスが連続的に出力される。また、出力端子Ｗｏからパルスが出力されると、マイクロコンピュータ１０００はトランジスタＱｓ１をオンする。したがって、制御電源ＧＤＣとマイクロコンピュータ１０００との間に接続されている電力供給配線には、制御電源ＧＤＣが出力していた電力と同様の電力が供給され続ける。その後、ＡＣ１００Ｖ（交流電源Ｇが復旧するれば、トランジスタＱｓ１はオフされる。

図４には、交流電源Ｇに異常が発生してＡＣ１００Ｖ電力の供給が停止されたために、電力変換システムの各デバイスの運転を停止させるときの各デバイスのタイムチャートが示されている。図４に示すように、ＡＣ１００Ｖ電力が遮断されると、図３と同様に、ＩＰＭ２００に入力されるモータ用ＤＣ電源（直流電力）が徐々に低下する。また、この場合においても、Ｕ相、Ｖ相、Ｘ相、およびＹ相のそれぞれのＰＷＭ制御信号がオフされる。さらに、Ｗ相のＰＷＭ制御信号がオン／オフを繰返し、Ｚ相のＰＷＭ信号はオフのままである。したがって、出力端子Ｗｏから複数のパルスが連続的に出力される。また、トランジスタＱｓ１がオンする。ただし、所定時間が経過しても、交流電源ＧからＡＣ１００Ｖ電力が出力されないため、マイクロコンピュータ１０００はトランジスタＱｓ１のオフと同時に制御電源ＧＤＣをオフする。

図５には、交流電源ＧがＡＣ入力電源（ＡＣ１００Ｖ電力）を出力しなくなったとき、すなわち停電時に、出力端子Ｗｏから出力されるパルスの態様と、コンデンサＣｓ１の両端に印加される電圧の波形およびコンデンサＣｄ２の両端に印加される電圧の波形のそれぞれとの関係が示されている。図５に示すように、コンデンサＣｓ１およびコンデンサＣｄ２によって出力端子Ｗｏから出力されるパルスが段階的に平滑化され、マイクロコンピュータ１０００には、所定の直流電圧Ｖｄが入力される。

次に、図６〜図９を用いて、ＩＰＭ２００に供給される直流電力（以下、「ＤＣ電源」という。）が低下した直後の制御と、ＤＣ電源（直流電力）がさらに低下したときの制御との相違点を説明する。

図６には、ＤＣ電源（直流電力）が低下した直後の制御の方法が示されている。図６に示すように、ＤＣ電源の電圧が１００Ｖ程度である場合には、パルスのオン期間Ｔｗ１とオフ期間Ｔｗ２とがほぼ同程度とすると、図７に示すように、ＤＣ電源がさらに低下して５０Ｖ程度である場合には、マイクロコンピュータ１０００は、パルスのオン期間Ｔｗ１をオフ期間Ｔｗ２よりもかなり大きくする。つまり、出力端子Ｗｏから出力されるパルスのデューティ比を大きくする。

このように、ＤＣ電源の電圧の大きさに応じて、パルスのオン期間とオフ期間との比率が調整される。すなわち、ＤＣ電源の電圧が小さくなった場合には、マイクロコンピュータ１０００は、パルスのデューティ比を大きくする。それにより、常に一定の直流電圧Ｖｄがマイクロコンピュータ１０００にバックアップ用回路２００を介して供給される。

また、インバータ回路１００に入力されるＤＣ電源の大きさの程度に応じて、ＩＰＭ２００およびバックアップ用回路２００を介してマイクロコンピュータ１０００に供給される直流電力の大きさを調整する方法としては、図８および図９に示すように、パルスのデューティ比を変えることなく、複数のパルスの単位時間当りの数を変更する方法も考えられる。

図８には、ＤＣ電源が低下した直後の制御の方法が示されている。図８に示すように、ＤＣ電源の電圧が１００Ｖ程度である場合には、単位時間あたりのパルスの数は相対的に少ない。一方、図９に示すように、ＤＣ電源がさらに低下しＤＣ電源の電圧が５０Ｖ程度になった場合には、単位時間あたりのパルスの数は相対的に多い。つまり、マイクロコンピュータ１０００は、ＤＣ電源の電圧の低減に応じて、単位時間あたりのパルスの数を増加させている。

なお、図８と図９との比較においては、パルス１つの幅、すなわちパルスのオン期間ＴＷ１は同じであるが、パルス同士の間隔、すなわちパルスのオフ期間ＴＷ２は異なっている。つまり、図８のパルスのオフ期間ＴＷ２は、図９のパルスのオフ期間ＴＷ２よりも大きい。

次に、図１０を用いて、本発明の実施の形態の電力変換システムのマイクロコンピュータが実行するバックアップ制御処理を説明する。

図１０に示すように、バックアップ制御処理においては、まず、Ｓ１において、リニアモータＭの運転が開始される。次に、Ｓ２において、リニアモータＭの運転を継続する処理が実行される。次に、Ｓ３において、マイクロコンピュータ１０００は、交流電源ＧのＡＣ１００Ｖ電力の電圧の検出を行なう。つまり、マイクロコンピュータ１０００は、ＡＣ電圧検出回路ＶＡＣから送信されてきた信号に基づいて、交流電源Ｇが通電状態であるのか、または、交流電源Ｇが停電状態であるのかを検出する。

その後、Ｓ４において、ＡＣ１００Ｖ電源(交流電源Ｇ）が通電状態か否かが判別される。Ｓ４において、ＡＣ１００Ｖ電源が通電状態であれば、Ｓ２〜Ｓ４の処理が繰返される。一方、Ｓ４において、ＡＣ１００Ｖ電源(交流電源Ｇ）が停電状態であれば、Ｓ５以降の処理が実行される。Ｓ５においては、リニアモータＭの運転が停止される。つまり、マイクロコンピュータ１０００は、Ｕ相、Ｘ相、Ｖ相、およびＹ相の全てのＰＷＭ制御信号をオフする処理を実行する。次に、Ｓ６において、Ｗ相のチョッピング制御が開始される。チョッピング制御とは、図３〜図９に示すＷ相のトランジスタＧｗを所定周期でオン／オフする制御である。このとき、トランジスタＧｚはオフされている。

次に、Ｓ７において、トランジスタＱｓ１がオンされる。それにより、Ｓ８において、所定時間だけ制御電源ＧＤＣのバックアップが行なわれる。つまり、所定時間だけ、コンデンサＣｄ１に蓄積されている直流電力が、ＩＰＭ２００およびバックアップ用回路３００を介してマイクロコンピュータ１０００へ供給される。なお、トランジスタＧｗはこのときのみオンされる。

所定時間が経過すると、Ｓ９において、ＡＣ１００Ｖ(交流電源Ｇ）が通電状態となっているか否かが判別される。Ｓ９において、ＡＣ１００Ｖ電源が通電状態になっていれば、Ｓ１０において、トランジスタＱｓ１がオフされる。また、Ｓ１１において、Ｗ相のチョッピング制御が停止される。つまり、トランジスタＧｚおよびＧｗの双方がオフされる。その後Ｓ１以降の処理が繰返される。

一方、Ｓ９において、ＡＣ１００Ｖ電源(交流電源Ｇ）が通電状態になっていなければ、Ｓ１２において、電力変換システムを構成する全てのデバイスがＯＦＦされる。次に、Ｓ１３において、ＡＣ電圧検出回路ＶＡＣが出力している信号が取り込まれる。その後、Ｓ１４において、ＡＣ電圧検出回路ＶＡＣが出力している信号に基づいて、ＡＣ１００Ｖ(交流電源Ｇ）が通電状態になっているか否かが判別される。Ｓ１４において、ＡＣ１００Ｖ(交流電源Ｇ）が通電状態になっていなければＳ１３およびＳ１４の処理が繰返される。一方、Ｓ１４において、ＡＣ１００Ｖ電源(交流電源Ｇ）が通電状態になっていればＳ１の処理が実行される。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれていることが意図される。

実施の形態の電力変換システムの構成を示す図である。 実施の形態のＩＰＭのＵ相、Ｘ相、Ｖ相、Ｙ相、Ｗ相、およびＺ相のそれぞれのコントロール回路を説明するための図である。 瞬時停電時の各デバイスのＯＮ／ＯＦＦを示すタイムチャートである。 交流電源に異常が発生したときの各デバイスのＯＮ／ＯＦＦを示すタイムチャートである。 出力端子Ｗｏから出力される複数のパルスとコンデンサＣｓ１およびＣｓ２に印加される電圧との関係を示す図である。 瞬時停電時に出力端子Ｗｏから出力されるパルスとコンデンサＣｓ１およびＣｓ２に印加される電圧との関係の一例を示す図である。 交流電源に異常が発生したときに出力端子Ｗｏから出力されるパルスとコンデンサＣｓ１およびＣｓ２に印加される電圧との関係の一例を示す図である。 瞬時停電時に出力端子Ｗｏから出力されるパルスとコンデンサＣｓ１およびＣｓ２に印加される電圧との関係の他の例を示す図である。 交流電源に異常が発生したときに出力端子Ｗｏから出力されるパルスとコンデンサＣｓ１およびＣｓ２に印加される電圧との関係の他の例を示す図である。 実施の形態のバックアップ制御処理を説明するための図である。

符号の説明

１００ インバータ回路、２００ ＩＰＭ、１０００ マイクロコンピュータ。

Claims (3)

1. 直流電力を三相交流電力に変換可能であって、３つの出力端子を有する電力変換デバイスと、
   交流電源を直流化するとともに前記直流電力の電位を安定させる電圧安定化回路と、
   前記３つの出力端子のうちの２つの出力端子に接続され、前記２つの出力端子から単相交流電力が供給される負荷と、
   前記電力変換デバイスを制御することによって前記単相交流電力の態様を変化させるマイクロコンピュータと、
   交流電源を直流化して前記マイクロコンピュータへ直流電力を供給する制御電源と、
   前記３つの出力端子のうちの残りの１つの出力端子に接続され、前記制御電源が供給する直流電力の代替用の直流電力を供給可能なバックアップ用回路とを備え、
   前記マイクロコンピュータは、前記交流電源が低下または停電した場合には、前記電圧安定化回路に蓄積されている直流電力が前記電力変換デバイスおよび前記バックアップ用回路を介して当該マイクロコンピュータに供給されるように、前記電力変換デバイスを制御する、電力変換システム。
2. 前記マイクロコンピュータは、前記交流電源が低下または停電した場合には、前記負荷への単相交流電力の供給が停止されるように、前記電力変換デバイスを制御する、請求項１に記載の電力変換システム。
3. 前記マイクロコンピュータは、前記残りの１つの出力端子から出力される電力の電圧を調整するために、前記残りの１つの出力端子に接続されている前記電力変換デバイス内のスイッチング素子のオン／オフ制御を実行して、前記残りの１つの出力端子から出力されるパルスを変化させる、請求項１に記載の電力変換システム。

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