JP2006296114A - 電力変換装置の電源周波数異常検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 一相欠相時でも電源周波数異常を瞬停補償時間経過後早く検出することができる電力変換装置の電源周波数異常検出装置および方法を提供する。
【解決手段】 電力変換装置は、主回路とゲートドライバと制御装置と入力電圧検出回路を備え、制御装置は、入力電圧位相計算器と位相検出異常検出器と電源周波数異常検出器とより構成されるものであり、電力変換装置の電源周波数異常検出方法としては、位相検出異常信号でアップダウンするカウンタの山を監視して、瞬停補償時間以降に設定回数の山を検出した時に電源周波数異常と判断するステップ（ステップＳＴ１〜ＳＴ４）と、前記カウンタの山を検出してから設定時間後、ある設定期間カウンタを監視し、ある設定カウント数を越えた時に電源周波数異常と判断するステップ（ステップＳＴ５〜ＳＴ１０）を組み合わせて電源周波数異常を検出するようにしてある。
【選択図】 図４

Description

本発明は、多相電源の電源周波数異常を検出する電力変換装置の電源周波数異常検出装置および方法に関する。

図１は本発明および従来技術に共通する一般の電力変換装置の構成を示すブロック図、図２は図１に示す制御装置の内部構成を説明した図、図６は従来の電源周波数異常検出器内部を説明するための図、図７は従来の電源周波数異常を検出するタイミングを説明するための模式図である。
図１において、電力変換装置は三相交流電源１と、主回路２と、モータ３と、入力電圧検出回路４と、ゲートドライバ５と、制御装置６０から構成されていて、モータ３の制御をおこなっている。
図２において、入力電圧検出回路４の出力である相間電圧を入力電圧位相計算器６１に入力して入力位相を出力し、位相検出異常検出器６２において前記入力位相から電源周波数を計算し定格周波数との差をとり、その差が設定値以上の時に位相検出異常信号を出力し、その後入力電源周波数異常検出器６３に入力され電源周波数異常を判断する。
また、図６において、電源周波数異常検出器に入力された前記位相検出異常信号において、位相検出異常を検出している時は１アップし、検出していない時は２ダウンする位相検出異常カウンタ値が、瞬停補償時間に相当するカウント数に達したとき電源周波数異常と判断する。
このように、従来の電力変換装置の電源周波数異常検出の方法は、位相検出異常カウンタ値が瞬停補償時間に相当するカウンタ値に達した時に電源周波数異常と判断する、という手順がとられていた。
その他、上記の従来技術に関連する例として、例えば、、コンバータ装置の運転中に瞬時停電が発生した場合に、復電後に運転を継続して行うことができるように、三相交流電源からの交流をリアクトルを介して入力して直流に変換するコンバータ装置において、三相交流電源の周波数を検出する周波数検出回路を設けると共に、この周波数検出回路により検出した検出周波数信号が基準周波数信号よりも大きいときに三相交流電源２が停電したと判断して異常検出信号を出力する周波数異常検出回路を設け、そして、この周波数異常検出回路からの異常検出信号を受けてコンバータの変換運転を停止する運転制御回路を設けたものが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平６−１５３５１１６

従来の電源周波数異常の検出方法では、位相検出異常信号でアップダウンする位相検出異常カウンタ値が瞬停補償時間に相当するカウンタ値に達した時に電源周波数異常と判断するという手順をとっているので、回生状態の一相欠相では位相検出異常カウンタ値が図７に示すように瞬停補償時間に相当するカウント数に達するまでに時間がかかる、あるいはカウント数に達しないといった現象が起こり、電源周波数異常では安定して欠相を検出できないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、一相欠相時でも電源周波数異常を瞬停補償時間経過後早く検出することができる電力変換装置の電源周波数異常検出装置および方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は次のような構成にしたものである。
請求項１に記載の発明は、電力変換装置の電源周波数異常検出装置に関わり、多相交流電源と、直接交流から交流に変換する主回路と、前記主回路を制御するためのゲートドライバおよび制御装置と、前記多相交流電源の入力電圧を検出する入力電圧検出回路とを備え、前記制御装置は、前記入力電圧検出回路から得られる相間電圧から入力電圧位相を求める入力電圧位相計算器と、前記入力電圧位相計算器の出力である入力位相から電源周波数を計算して定格周波数との差を求め、その差が設定値以上の時、位相検出異常信号を出力する位相検出異常検出器と、前記位相検出異常検出器で出力される位相検出異常信号を検出している間カウントアップし、前記位相検出異常信号を検出していない間カウントダウンする位相異常検出カウンタを有すると共に該位相異常検出カウンタの値が設定時間に相当するカウント数に達した時に電源周波数異常と判断する機能を備えた電源周波数異常検出器とより構成される電力変換装置の電源周波数異常検出装置において、前記電源周波数異常検出器は、該位相異常検出カウンタの値が前記設定時間に相当するカウント数に達していない場合が存在する時に、該カウンタのアップダウンによる山を監視する手段と、前記山の回数が設定回数に達した場合、電源周波数異常と判断すると共に、また、最初の山を検出してから設定時間経過後、ある設定期間に前記カウンタ値がある設定カウント数を超えた時も電源周波数異常と判断する手段と、より構成される電源周波数異常監視部を設けたものである。

請求項２の発明は、電力変換装置の電源周波数異常検出方法に関わり、多相交流電源と、直接交流から交流に変換する主回路と、前記主回路を制御するためのゲートドライバおよび制御装置と、前記多相交流電源の入力電圧を検出する入力電圧検出回路とを備え、前記制御装置は、前記入力電圧検出回路から得られる相間電圧から入力電圧位相を求める入力電圧位相計算器と、前記入力電圧位相計算器の出力である入力位相から電源周波数を計算して定格周波数との差を求め、その差が設定値以上の時、位相検出異常信号を出力する位相検出異常検出器と、前記位相検出異常検出器で出力される位相検出異常信号を検出している間カウントアップし、前記位相検出異常信号を検出していない間カウントダウンする位相異常検出カウンタを有すると共に該位相異常検出カウンタの値が設定時間に相当するカウント数に達した時に電源周波数異常と判断する機能を備えた電源周波数異常検出器とより構成される電力変換装置の電源周波数異常検出装置において、前記電源周波数異常検出器の位相異常検出カウンタの値が前記設定時間に相当するカウント数に達していない場合が存在する時に、該カウンタのアップダウンによる山を監視するステップと、前記山の回数が設定回数に達した場合、電源周波数異常と判断すると共に、また、最初の山を検出してから設定時間経過後、ある設定期間に前記カウンタ値がある設定カウント数を超えた時も電源周波数異常と判断するステップと、を有するものである。

請求項１および請求項２に記載の発明によると、位相検出異常信号でアップダウンする位相検出異常カウンタが瞬停補償時間に相当するカウント値に達するまで時間がかかる一相欠相時でも、早く電源周波数異常を検出することができる。

以下、本発明の実施例を、図に基づいて具体的に説明する。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについてはその説明を省略し、異なる点について説明する。

図３は、本発明の第１実施例を示す電力変換装置の電源周波数異常検出器の構成を示す図である。
図において、７０は電源周波数異常監視部である。
本発明が従来技術と異なる点は、電源周波数異常検出器６３の機能のうち、位相検出異常検出器６２で出力される位相検出異常信号を検出している間カウントアップし、位相検出異常信号を検出していない間カウントダウンする位相異常検出カウンタを有して、該位相異常検出カウンタの値が設定時間に相当するカウント数に達した時に電源周波数異常と判断する機能とは別に、（１）位相検出異常信号でアップダウンする位相検出異常カウンタの山を監視して、瞬停補償時間以降に設定回数の山を検出した時に電源周波数異常と判断する手段と、（２）カウンタの山を検出してから設定時間後、ある設定期間カウンタを監視し、ある設定カウント数を越えた時に電源周波数異常と判断する手段を組み合わせた機能を有する点である。なお、上述した点は、図４のフローチャートを用いて具体的に説明するが、上記（１）が図４のステップＳＴ１〜ステップＳＴ４に相当し、上記（２）が同図のステップＳＴ５〜ステップＳＴ１０に相当する。

図４は電力変換装置の７０電源周波数異常検出２において電源周波数異常を検出する処理手順を示すフローチャート、図５は本発明の電源周波数異常を検出するタイミングを説明するための示す模式図である。本発明の方法を図４，図５を用いて説明する。
はじめに、ステップＳＴ１において、位相検出異常カウンタを入力すると、前回値との大小関係を比較することで位相検出異常カウンタの山を検出し、山検出カウンタをカウントアップする。
次に、ステップＳＴ２において、定数にて設定した瞬停補償時間内ならば山検出カウンタを１と固定することで瞬停補償時間内での電源周波数異常検出を無効とする。
次に、ステップＳＴ３において、瞬停復帰時における山検出カウンタの乱れによる電源周波数異常の検出を防ぐため、山検出カウンタがカウントアップしてから定数にて設定した時間の間は山を検出しても山検出カウンタをカウントアップしないようにする。
次に、ステップＳＴ４において、「山検出カウンタがある定数で設定した回数に到達」の条件を判定する。ここで、ステップＳＴ４の条件を満たした場合、次にステップＳＴ５において、電源周波数異常と判断する。また、ステップＳＴ４の条件を満たしていない場合、次にステップＳＴ６において、「瞬停補償時間を経過かつ定数にて設定する位相検出異常カウンタ監視開始時間を経過」の条件を判定する。ステップＳＴ６の条件を満たしていない場合は条件を満たすまで待機する。ステップＳＴ６の条件を満たした場合、ステップＳＴ７で「定数にて設定する位相検出異常カウンタ監視終了時間を経過」の条件を判定する。
ステップＳＴ７の条件を満たした場合、次にステップＳＴ８に進み、電源周波数異常検出の監視を終了する。また、ステップＳＴ７の条件を満たしてしない場合は、ステップＳＴ９に進み、「位相検出異常カウンタ値が定数で設定した値以上」の条件を判定する。ステップＳＴ９の条件を満たした場合、ステップＳＴ１０に進み、電源周波数異常と判断する。またステップＳＴ９の条件を満たしていない場合、ステップＳＴ９の条件の監視を続ける。

したがって、本発明の第１実施例は、瞬停補償時間を経過してから正常時はカウントしない位相検出異常カウンタの動きを監視することにより、電源周波数異常を判定するので、図５に示すように位相検出異常カウンタが瞬停補償時間に相当するカウンタ値まで達する前に電源周波数異常を検出することができるのである。

本発明によると、一相欠相も電源周波数異常により素早く検出できるため、電源周波数の悪い環境にも適用できる。

従来技術および本発明に共通する一般の電力変換装置の構成を示すブロック図 図１に示す制御装置の内部構成を説明した図 本発明の第１実施例を示す電力変換装置の電源周波数異常検出器の構成を示す図 本発明の第１実施例を示す処理手順を示すフローチャート 本発明の電源周波数異常を検出するタイミングを説明するための示す模式図 従来の電力変換装置の電源周波数異常検出器の構成を示す図 従来の電源周波数異常を検出するタイミングを説明するための模式図

符号の説明

１ 三相交流電源
２ 主回路
３ モータ
４ 入力電圧検出回路
５ ゲートドライバ
６０ 制御コントローラ
６１ 入力電圧位相計算器
６２ 位相検出異常検出器
６３ 電源周波数異常検出器
７０ 電源周波数異常監視部

Claims (2)

1. 多相交流電源（１）と、直接交流から交流に変換する主回路（２）と、前記主回路（２）を制御するためのゲートドライバ（５）および制御装置（６０）と、前記多相交流電源（１）の入力電圧を検出する入力電圧検出回路（４）とを備え、
   前記制御装置（６０）は、前記入力電圧検出回路（４）から得られる相間電圧から入力電圧位相を求める入力電圧位相計算器（６１）と、前記入力電圧位相計算器（６１）の出力である入力位相から電源周波数を計算して定格周波数との差を求め、その差が設定値以上の時、位相検出異常信号を出力する位相検出異常検出器（６２）と、前記位相検出異常検出器（６２）で出力される位相検出異常信号を検出している間カウントアップし、前記位相検出異常信号を検出していない間カウントダウンする位相異常検出カウンタを有すると共に該位相異常検出カウンタの値が設定時間に相当するカウント数に達した時に電源周波数異常と判断する機能を備えた電源周波数異常検出器（６３）とより構成される電力変換装置の電源周波数異常検出装置において、
   前記電源周波数異常検出器（６３）は、
   該位相異常検出カウンタの値が前記設定時間に相当するカウント数に達していない場合が存在するときに、該カウンタのアップダウンによる山を監視する手段と、
   前記山の回数が設定回数に達した場合に電源周波数異常と判断すると共に、また、最初の山を検出してから設定時間経過後、ある設定期間に前記カウンタ値がある設定カウント数を超えた時も電源周波数異常と判断する手段と、
   より構成される電源周波数異常監視部を設けたことを特徴とする電力変換装置の電源周波数異常検出装置。
2. 多相交流電源（１）と、直接交流から交流に変換する主回路（２）と、前記主回路（２）を制御するためのゲートドライバ（５）および制御装置（６０）と、前記多相交流電源（１）の入力電圧を検出する入力電圧検出回路（４）とを備え、
   前記制御装置（６０）は、前記入力電圧検出回路（４）から得られる相間電圧から入力電圧位相を求める入力電圧位相計算器（６１）と、前記入力電圧位相計算器（６１）の出力である入力位相から電源周波数を計算して定格周波数との差を求め、その差が設定値以上の時、位相検出異常信号を出力する位相検出異常検出器（６２）と、前記位相検出異常検出器（６２）で出力される位相検出異常信号を検出している間カウントアップし、前記位相検出異常信号を検出していない間カウントダウンする位相異常検出カウンタを有すると共に該位相異常検出カウンタの値が設定時間に相当するカウント数に達した時に電源周波数異常と判断する機能を備えた電源周波数異常検出器（６３）とより構成される電力変換装置の電源周波数異常検出装置において、
   前記電源周波数異常検出器（６３）の位相異常検出カウンタの値が前記設定時間に相当するカウント数に達していない場合が存在するときに、該カウンタのアップダウンによる山を監視するステップ（ステップＳＴ１〜ＳＴ４）と、
   前記山の回数が設定回数に達した場合に電源周波数異常と判断すると共に、また、最初の山を検出してから設定時間経過後、ある設定期間に前記カウンタ値がある設定カウント数を超えた時も電源周波数異常と判断するステップ（ステップＳＴ５〜ＳＴ１０）と、
   を有することを特徴とする電力変換装置の電源周波数異常検出方法。

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