JP2009044781A - 電源回生インバータ装置の停電検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源回生インバータと負荷間の電圧を検出し、検出電圧をもとに回生動作中に停電を検出する場合、摺動式の給電装置が使われている装置においては停電を確実に検出することは困難である。
【解決手段】２つの信号を切替える切換部を設ける。切換部の一方の端子には電源回生インバータと負荷間の検出電圧を入力する。切換部の他方の端子にはインバータの電流制御部の出力側で生成された電圧指令値を入力する。インバータの停止時には切換部の一方の端子側の信号を比較部に入力し、インバータの運転時には、切換部の他方の端子側の信号を比較部に入力して停電検出を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明はモータを駆動又は回生運転するインバータ装置の停電検出装置に関するものである。

負荷であるモータを駆動又は回生運転するインバータ装置において、図２で示すように入力相電流波形を正弦波で、且つ電源相電圧と同相（力率１）にし、回生運転時や減速時に発生したエネルギーを電源に戻すことが行われている。
このようなインバータ装置で、図示省略のモータが回生状態となったときインバータ１は回生運転を行うが、その回生運転中に停電が発生すると交流電源（モータ）からの回生エネルギーの戻り先がなくなってコンデンサＣの端子電圧が上昇し、直流回路電圧の上昇による過電圧状態となってインバータ装置の故障原因となる。

対策としては、速やかに停電を検出して回生エネルギーが低減するようモータの減速動作を遅くしたり、回生モードでの運転を中止する必要がある。停電には様々な状態があり、例えば、落雷等が原因で電源系統の上位で遮断器が開放されるような場合には、同じ電源系統内に回生電力を消費してくれる負荷があれば運転を継続できる可能性がある。
しかし、ホイストや電気車のように摺動式の給電装置が使われていて、その接触が断たれたような状態では回生電力の消費は期待できず、装置を停止させなければならない。

停電の検出方法としては、特許文献１や特許文献２等を含めて幾つかの方法が公知となっており、一般的には、図２で示すように電源電圧検出部３を介して検出された相電圧検出値を絶対値演算回路４で演算し、その絶対値はフィルタ回路５において処理された後、比較部６で停電検出レベルと比較され、停電検出レベル以下となったときに停電検出信号として出力される。
特許第３１４４８４８号 特開平７−３２２６２６

上記特許文献は、停電時において、受電点に電源周波数以外のＰＷＭキャリア周波数成分が現れることに着目し、その大きさが予め設定したレベルを超えたときに停電と判定している。しかし、実際の電源回生インバータ装置では電源系統にＰＷＭキャリア周波数成分のリップル電流を流出させないために、特別な場合を除きＬＣフィルタ２が設置されている。したがって、停電が発生しても受電点にＰＷＭキャリア周波数成分は現れにくく、停電を検出することが困難となっている。

本発明が目的とするとこは、例え、ＬＣフィルタ２が設置されていても確実に停電を検出することの出来る電源回生インバータ装置の停電検出装置を提供することにある。

本発明の請求項１は、電源回生インバータと負荷間の電圧を検出し、この検出電圧値と予め設定された停電検出レベル値を比較部に入力して停電を検出するものにおいて、
前記比較部に入力される信号の切換部を設け、電源回生インバータの運転停止時には前記検出電圧値を切換部の一方の端子を介して比較部に入力すると共に、電源回生インバータの運転時には、インバータの電流制御部の出力側で生成された電圧指令値を前記切換部の他方の端子を介して比較部に入力するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の請求項２は、前記切換部の２つの端子に入力される信号は、それぞれ３相電圧の絶対値とし、且つ切換部の入力端子の切換は電源回生インバータの運転信号であることを特徴とした

以上のとおり、本発明によれば、特に、摺動式の給電装置が使われていても、インバータ装置の回生運転中に停電が発生した場合、停電検出を行う比較部への検出信号は電流制御部の出力である電圧指令の絶対値であるため、確実に停電を検出することができる。

電源回生インバータ装置は常に力率１の状態で運転しているため、インバータの出力電圧は電源電圧と略つりあっている。本発明はこの点に着目し、制御装置の電流制御部の出力である電圧指令の絶対値と停電レベルとを比較し、その差信号の大小で停電の有無を判断するものである。以下実施例に基づいて詳述する。

図１は、本発明の実施例を示す構成図で、１は電源回生機能を有するインバータで、通常は整流器などよりなる直流電源１１を電源として交流電圧に変換し、図示省略のモータへ電力を供給する。２はリップル電流除去用のＬＣフィルタ、３は電源電圧検出部で、入力電流波形を正弦波にするために必要とする相電圧を検出し、零クロス検出回路７を通して理想正弦波発生回路８に出力する。理想正弦波発生回路８によって生成されたＵ相用SINθ信号とW相用 SIN(θ＋１２０°)信号は電流制御部９の乗算部にそれぞれ出力される。

電源電圧検出部３により検出された検出値は絶対値演算回路４にも出力されて絶対値演算が実行され、フィルタ回路５により処理された後、検出値Vabsとして切換部１３の一方の端子ａに出力される。１４はインバータ１の直流電圧を検出する絶縁アンプで、その出力Vdcは減算部１５に出力される。減算部１５では設定値Vdc^*との差演算が実行され、差信号は電流制御部９に出力されて差信号に基づく電流制御信号の演算が行われる。演算された２相の電流制御信号は２相／３相変換部１０において３相の電圧指令値Ｖu^*、Ｖv^*、Ｖw^*に変換され、PWM増幅部１２を経てインバータ１の各スイッチング素子を制御する。

また、電圧指令値は第２の絶対値演算回路１６にも出力されて絶対値演算が実行され、その値Vabs^*は切換部１３の他方の端子ｂに出力される。切換部１３は、インバータ装置の停止から始動までの電圧指令Ｖu^*、Ｖv^*、Ｖw^*が０の期間中は端子ａ側の信号、すなわち、検出値Vabsを比較部１７に出力して停電検出レベルと比較するよう切換えられ、また、インバータ装置が運転されて電圧指令Ｖu^*、Ｖv^*、Ｖw^*が発生した後は、端子をｂ側に切換えて絶対値Vabs^*と停電検出レベルと比較するよう切換制御される。

運転前での電圧指令は０であり、端子ａ側への接続のままでは停電と判定されて運転開始ができなくなる。このため、本発明ではインバータ装置の運転信号により切換部１３の端子をａ側からｂ側に切替えることによって比較部１３への検出信号の切替えを実行し、始動時でも停電検出を可能としている。
以上のように、本発明によれば、インバータ１が電源回生のためのコンバータとなり、回生運転中に停電が発生しても、比較部１７への検出信号は電流制御部９の出力である電圧指令の絶対値であるため、比較部１７は確実に停電を検出することが可能となる。

本発明の実施形態を示す構成図。 従来の電源回生インバータ装置の停電検出装置の構成図。

符号の説明

１… インバータ
２… ＬＣフィルタ
３… 電源電圧検出部
４、１６… 絶対値演算回路
５… フィルタ回路
６、１７… 比較部
９… 電流制御部
１０… ２相／３相変換部
１３… 切換部

Claims (2)

1. 電源回生インバータと負荷間の電圧を検出し、この検出電圧値と予め設定された停電検出レベル値を比較部に入力して停電を検出するものにおいて、
   前記比較部へ入力する信号の切換部を設け、電源回生インバータの運転停止時には前記検出電圧値を切換部の一方の端子を介して比較部に入力すると共に、電源回生インバータの運転時には、インバータの電流制御部の出力側で生成された電圧指令値を前記切換部の他方の端子を介して比較部に入力するよう構成したことを特徴とした電源回生インバータ装置の停電検出装置。
2. 前記切換部の２つの端子に入力される信号は、それぞれ３相電圧の絶対値とし、且つ切換部の入力端子の切換は電源回生インバータの運転信号であることを特徴とした請求項１記載の電源回生インバータ装置の停電検出装置。
   
   

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