JP2009044810A - コンバータ装置 - Google Patents
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Abstract
電圧位相センサと相電流センサを用いずに、コンバータ装置を制御するために必要な交流電圧位相初期値を検出する手段を実現し、安定した起動が出来るコンバータ装置及びモジュールを提供する。
【解決手段】
コンバータ装置のスイッチング素子群のうち上アームの素子群もしくは下アームの素子群にオン・オフ制御信号を順番に与え、与えた素子のオンあるいはオフの状態時に母線直流電流を検出し、検出した母線直流電流と前記オン・オフ制御信号の順番から各相の検出電流信号を作成し、前記各相の検出電流信号より電圧位相,周波数及び、相順を推定することにより、安定した起動が達成できる。
【選択図】図1
Description
条件2:前回値より今回値が小さく、今回値が0値
ここで、0値とは検出電流値が0の値(理想値)を示しているが、実際には、A/D変換器の変換精度やノイズの影響で完全には0にならないので、所定の設定値以下を0値とする必要がある。
ここで、N:現時点(時刻t3)のカウンタ値、Δθ:キャリア1周期の位相増分量(Δθ=360°×電源周波数/キャリア周波数)である。
N1u<N1v<N1w或いはN1w<N1u<N1v或いはN1v<N1w<N1uの場合、電源電圧はU,V,Wの順(正順)に対応する。
=fc/(3×|N1v−N1u|)
ここで、fs:電源周波数、fc:キャリア周波数、N1u:U相電流起点のカウンタ値、N1v:V相電流終点のカウンタ値。
(1)相順判定処理
電流最大値に対応のカウンタ値Nu,Nv,Nwを用いて、図13(表1)に示す大きさ関係により、相順とθ0及びΔNを決める。
(2)電源周波数の演算
図13のΔNに対応の位相は240°なので、次式により、電源周波数fsを求められる。
ここで、fs:電源周波数,fc:キャリア周波数。
(3)電源位相演算
電源位相演算は、相順によって、下式のように求められる。正順の場合:
θdc=θ0+(N−(Nu+Nv+Nw)/3)×Δθ[°]
逆順の場合:
θdc=θ0−(N−(Nu+Nv+Nw)/3)×Δθ[°]
ここで、N:現時点(時刻t4)のカウンタ値、Δθ:キャリア1周期の位相増分量(Δθ=360°×電源周波数/キャリア周波数)である。
セットし、センサレス制御へ移行する。
2 リップルフィルタ
3 リアクトル
4 コンバータ回路
4a インバータ回路
5 平滑コンデンサ
6 コンバータ制御部
6a コンバータ/インバータ制御部
7 母線直流電流検出回路
7a 母線直流電流検出回路
8 直流電圧検出回路
9 負荷
10 直流電圧波形
11 U相電流波形
12 オン・オフ制御信号
13 U相指令値
14 キャリア
15 Qxの制御信号
16 分解した電流波形(U相に対応)
17 分解した電流波形(V相に対応)
18 分解した電流波形(W相に対応)
19 マイコン内部カウンタ値
20 移動平均処理後のU相電流波形
21 制御基板
22 パワー素子(モジュール)
Claims (13)
- 交流電源により与えられる交流を直流に変換するコンバータ回路と、前記コンバータ回路の直流側の母線直流電流を検出する母線直流電流検出回路と、前記母線直流電流検出値を用いてコンバータを制御する制御手段を備えたコンバータ装置において、
前記コンバータ回路を構成するスイッチング素子群の上アームもしくは下アームのスイッチング素子の一方のアームの三相のスイッチング素子の全てをオフにし、
もう一方のアームの三相のスイッチング素子のうち二相にオン信号を与え、前記オン信号を与える相を順次変化させることにより母線直流電流を検出し、
検出した母線直流電流検出値により前記交流電源の電圧位相,周波数及び、相順の少なくとも一つを推定することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
前記コンバータ装置が停止状態で、検出した母線直流電流より前記コンバータ装置の直流負荷状態を推定し、直流負荷状態が設定値より大きい場合、前記コンバータ装置を起動し、直流負荷状態が設定値より小さい場合、前記コンバータ装置を停止することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項2において、
前記コンバータ装置の直流負荷状態は、前記母線直流電流をローパスフィルタ、もしくは一定時間の平均処理すること又は双方により推定することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
前記母線直流電流から各相電流を再現し、その電流情報から前記電圧位相を検出することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
前記母線直流電流から各相電流を再現し、その電流の流れ出す点と流れ終わる点の中心から前記電圧位相を推定することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
前記母線直流電流が流れなくなる時間又は所定値未満以下となる時間、及び、前記母線直流電流が流れ出す時間又は所定値以上となる時間を検出し、その時間から前記電圧位相を推定することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
検出した母線直流電流とオン・オフ制御信号を与えた素子の関係を用いて、前記母線直流電流の検出信号を各相毎に分離し、分離した各相の電流信号の電流値が所定値未満となる時間、或いは電流値が所定値以上となる時間、或いは前記所定値未満となる時間と前記所定値以上となる時間の平均値時間の各相の時間差から前記交流電源の電圧位相,周波数及び、相順の少なくとも一つを推定することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
検出した母線直流電流とオン・オフ制御信号を与えた素子の関係を用いて、前記母線直流電流の検出信号を各相毎に分離し、分離した相のうちの1相の電流信号の電流値が所定値未満となる時間、或いは電流値が所定値以上となる時間、或いは前記所定値未満となる時間と前記所定値以上となる時間の平均値時間を少なくとも2点検出し、その時間差から前記交流電源の電圧位相,周波数及び、相順の少なくとも一つを推定することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
検出した母線直流電流とオン・オフ制御信号を与えた素子の関係を用いて、前記母線直流電流の検出信号を各相毎に分離し、分離した相のうちの2相の電流信号の電流値が所定値未満となる時間、或いは電流値が所定値以上となる時間、或いは前記所定値未満となる時間と前記所定値以上となる時間の平均値時間を検出し、その時間差から前記交流電源の周波数を推定することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
検出した母線直流電流と前記オン・オフ制御信号を与えた素子の関係を用いて、前記母線直流電流の検出信号を各相毎に分離し、分離した電流信号を移動平均処理し、移動平均処理後の信号の最大値を利用して前記交流電源の電圧位相,周波数及び、相順の少なくとも一つを推定することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
三相のスイッチング素子のうち二相に与えるオン信号は、前記スイッチング素子を動作させるスイッチング周期の整数倍の周期分ずらして順番に出力することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
三相のスイッチング素子のうち二相に与えるオン信号のパルス幅は、前記直流端子間の直流電圧値が所定値になるように調整することを特徴とするコンバータ装置。 - 請求項1において、
前記コンバータ装置が起動前に、前記コンバータ回路を構成するスイッチング素子群のうち、上アームのスイッチング素子群もしくは下アームのスイッチング素子群にオン・オフ信号制御信号を順番に与え、前記オン・オフ信号の幅を調整することにより、前記平滑コンデンサの直流電圧を所定値まで昇圧することを特徴とするコンバータ装置。
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