JP2010124664A - Ac output unstable state detector and power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は交流出力不安定状態検知回路及び電力変換装置に関する。 The present invention relates to an AC output unstable state detection circuit and a power conversion device.
電力変換装置において交流出力の不安定(欠相状態)を検出する場合、従来は電力変換装置の出力電圧の正側/負側の電圧値のアンバランスを検出し、交流出力の欠相の有無を判断している。しかし出力容量の増加に伴い、電力変換装置に用いている絶縁トランスも大型化し、低負荷時の電流ではトランスが飽和せずに、欠相検知レベルまで出力電圧がアンバランスにならない。 When detecting AC output instability (phase loss state) in a power converter, conventionally, it detects the imbalance between the positive and negative voltage values of the output voltage of the power converter, and checks whether there is an AC output phase loss. Judging. However, as the output capacity increases, the insulation transformer used in the power conversion device also becomes larger, so that the transformer does not saturate at low load current, and the output voltage does not become unbalanced until the phase loss detection level.
単相交流出力状態において、低負荷時に欠相検知ができない状態で運転を続けた場合、交流出力側に設置した絶縁トランスの温度が上昇し続け、焦損に至る可能性が考えられる。そのため、交流出力が低負荷時でも、欠相を検知する必要が生じている。欠相を検出する装置として特許文献1に記載された技術がある。しかしこの技術においても交流出力が低負荷時にも欠相を検出するには不安があった。
そこでこの発明では、電流値の正負アンバランスを検知するようにし、交流出力が低負荷時でも交流出力の不安定状態を検知できるようにした交流出力不安定状態検知回路及び電力変換装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an AC output unstable state detection circuit and a power conversion device that detect positive / negative imbalance of current values, and can detect an unstable state of AC output even when the AC output is low in load. For the purpose.
この発明の一面はインバータブリッジ回路の電流検出器の出力のプラス側に流れる電流の所定時間内の最大値を検出する第1の最大値検出回路と、前記電流検出器の出力のマイナス側に流れる電流を反転した反転電流の所定時間内の最大値を検出する第2の最大値検出回路と、前記第1の最大値検出回路の検出電流値が第1の設定値より小さいことを確認する比較器と、前記第2の最大値検出回路の検出電流値が第2の設定値より大きいことを確認する比較器と、前記第1の最大値検出回路の検出電流値が第2の設定値より大きいことを確認する比較器と、前記第2の最大値検出回路の検出電流値が第1の設定値より小さいことを確認する比較器と、前記比較器の出力を用いて、プラス側に流れる電流が前記第1の設定値以下で、マイナス側に流れる電流が前記第2の設定値以上の状態とき、及びプラス側に流れる電流が前記第2の設定値以上で、マイナス側に流れる電流が前記第1の設定値以下の状態ときを論理判断し不安定(欠相)状態検出出力を得る論理回路と、を有したことを特徴とする。 One aspect of the present invention is a first maximum value detection circuit for detecting a maximum value within a predetermined time of a current flowing on the plus side of the output of the current detector of the inverter bridge circuit, and a minus side of the output of the current detector. A second maximum value detection circuit that detects a maximum value of a reversal current obtained by inverting the current within a predetermined time, and a comparison that confirms that the detected current value of the first maximum value detection circuit is smaller than the first set value A comparator for confirming that the detected current value of the second maximum value detecting circuit is larger than a second set value, and the detected current value of the first maximum value detecting circuit is more than the second set value. A comparator that confirms that it is large, a comparator that confirms that the detected current value of the second maximum value detecting circuit is smaller than the first set value, and the output of the comparator that flows to the plus side Current is less than the first set value, minus side Logically determine when the current flowing is greater than or equal to the second set value and when the current flowing to the plus side is greater than or equal to the second set value and the current flowing to the minus side is less than or equal to the first set value. And a logic circuit that obtains an unstable (phase loss) state detection output.
上記の手段により、交流出力が低負荷時でも交流出力の不安定状態を検知でき装置の安全性を維持できる。 By the above means, the unstable state of the AC output can be detected even when the AC output is at a low load, and the safety of the apparatus can be maintained.
以下この発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1はこの発明の一実施の形態である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
1は直流電源であり、この直流電源1はインバータブリッジ回路2に接続されている。インバータブリッジ回路1は、例えば、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(以下IGBTと略称)を用いてフルブリッジ回路を構成している。即ち、IGBT31,32が直列接続され、IGBT33,34が直列接続される。そしてこの直列回路が並列接続され、IGBT31、33のコレクタが直流電源1のプラス端子に接続され、IGBT32,34のエミッタが直流電源1のマイナス端子に接続される。そしてIGBT31−34の各ゲート電極には、ゲート回路41−44がそれぞれ接続され、各トランジスタのターンオン、ターンオフタイミングを制御することができる。
上記インバータブリッジ回路2は、IGBT31、34がオン、IGBT33、32がオフとなる第1の状態、IGBT31、34がオフ、IGBT33、32がオンとなる第2の状態を交互に繰り返すことで直流−交流変換出力を得ることができる。
In the
上記インバータブリッジ回路2の一方の出力端子は、IGBT31,IGBT32の接続点から導出され、リアクトル6を介して絶縁トランス8の1次巻線81の一方の端子に接続されている。またインバータブリッジ回路2の他方の出力端子は、IGBT33,IGBT34の接続点から導出され、絶縁トランス8の1次巻線81の他方の端子に接続されている。1次巻線81と並列にフィルタコンデンサ7が接続されている。
One output terminal of the
上記構成により、インバータブリッジ回路2の出力に含まれる不要な高調波は、リアクトル6及びフィルタコンデンサ7のフィルタリング機能により抑制される。絶縁トランス8の2次巻線82の両端子が変換出力端子OUT1,OU2として導出されている。
With the above configuration, unnecessary harmonics included in the output of the
ここで、インバータブリッジ回路2に流れる電流は、検出コイル50を有する電流検出器101により検出されている。電流検出器101から電流検出出力は、第1の最大値検出回路102に入力されるとともに、反転回路203で反転されて、第2の最大値検出回路104に入力されている。
Here, the current flowing through the
第1、第2の最大値検出回路101、104は、電流検出出力を予め定めている所定時間内の最大値を検出する回路である。
The first and second maximum
次に第1の最大値検出回路102の検出電流値は、比較器111に入力される。この比較111は、第1の最大値検出回路102の検出電流値が第1の設定値より小さいことを確認する回路である。比較器111は、第1の最大値検出回路102の検出電流値が第1の設定値より小さい場合にハイレベルを出力し、それ以外はローベルを出力する。
Next, the detected current value of the first maximum
また第2の最大値検出回路104の検出電流値は、比較器112に入力される。この比較器112は、第2の最大値検出回路104の検出電流値が第2の設定値より大きいことを確認する回路である。比較器112は、第2の最大値検出回路104の検出電流値が第2の設定値より大きい場合にハイレベルを出力し、それ以外はローレベルを出力する。
The detected current value of the second maximum
また第1の最大値検出回路102の検出電流値は、比較器113に入力される。この比較113は、第1の最大値検出回路102の検出電流値が第2の設定値より大きいことを確認する回路である。比較器113は、第1の最大値検出回路102の検出電流値が第2の設定値より大きい場合にハイレベルを出力し、それ以外はローベルを出力する。
The detected current value of the first maximum
さらにまた、第2の最大値検出回路102の検出電流値は、比較器114に入力される。この比較114は、第2の最大値検出回路104の検出電流値が第1の設定値より小さいことを確認する回路である。比較器114は、第2の最大値検出回路104の検出電流値が第1の設定値より小さい場合にハイレベルを出力し、それ以外はローレベルを出力する。
Furthermore, the detected current value of the second maximum
上記した比較器111−114の出力は、論理回路120に入力される。この論理回路120は、比較器111−114の出力を用いて、プラス側に流れる電流が第1の設定値以下で、マイナス側に流れる電流が第2の設定値以上の状態のとき、及びプラス側に流れる電流が第2の設定値以上で、マイナス側に流れる電流が第1の設定値以下の状態のときを論理判断し不安定(欠相)状態検出出力を得る。論理回路120は、比較器111,112の出力の論理積を得るアンド回路115と、比較器113、114の出力の論理積を得るアンド回路116と、アンド回路115,116の出力の論理和を得るオア回路117を有する。オア回路117の出力は、例えば5秒遅延回路118を介して、インバータブリッジ回路2を制御する制御回路(図示せず)に入力される。制御回路は、不安定状態が検出された場合、一時的に変換装置のインバータ動作を停止する。遅延回路118は、一定時間不安定状態が続いたことを確定する回路として設けられている。
The outputs of the above-described
比較器111−114において、第1の設定値を40A、第2の設定値を80Aとしているが、この値は一例であり、各電力変換装置の規格や要望に応じて任意に設定される。
In the
図2は、上記の装置の動作例を簡単化して説明するための図である。図2には、電流検出器101の電流検出出力、最大値検出回路101、104の検出出力と、比較器111−114の判定出力を示している。期間t2、t3では論理回路120が不安定を判断している。つまり比較器111−114、論理回路120は、最大値検出回路101、104の検出した電流のプラス側とマイナス側の最大値のアンバランスを表す比が所定値範囲X(1>X>0)で所定時間続いた場合、不安定状態の検出出力を得る。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation example of the above apparatus in a simplified manner. FIG. 2 shows the current detection output of the
この発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態では、インバータブリッジ回路2内の電流を検出したが、さらに装置の出力側の電流も合わせて検出してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. In the above embodiment, the current in the
図3にはこの発明のさらに他の実施の形態を示している。図1の実施形態と異なる部分を説明する。絶縁トランス8の出力側の電流を検出コイル52を介して検出する電流検出器121が追加されている。そして、この電流検出器121の検出出力は、比較器122に入力される。この比較器122は電流値が40A以下であるか否かを検出し、40A以下のときはハイレベルを出力する。この判定出力は、アンド回路115、116に入力されている。他の部分は、図1に示した実施形態と同じ構成である。上記の実施形態によると、不安定状態をさらに装置の出力側で確認するので、正確に不安定状態の検出を得ることができる。
FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention. Different parts from the embodiment of FIG. 1 will be described. A
図4にはさらにこの発明の他の実施の形態を示している。図1及び図3の実施形態と異なる部分を説明する。この実施形態では、システム制御部300の制御機能を示している。システム制御部300には、遅延回路118の不安定検出出力が入力されている。不安定状態が発生したときは、停止制御部301が、インバータブリッジ回路2のゲート回路を制御することで、装置の動作を停止することができる。停止制御部301は、さらに装置の動作を停止したとき警告を出力するようにしてもよい。また一定時間が経過したとき再起動する機能を設けてもよい。
FIG. 4 further shows another embodiment of the present invention. A different part from embodiment of FIG.1 and FIG.3 is demonstrated. In this embodiment, the control function of the
さらにシステム制御部300は、比較値調整部302を有する。この比較値調整部302は、比較器111−114,122の被比較値を可変することができる。この可変は、利用者の操作入力に応じて実行される。この被比較値の可変が行われると、インバータブリッジ回路に流れる電流の正負アンバランス量に対する不安定検出感度が変化する。
Further, the
さらにまた、システム制御部300は遅延時間調整部303を有し、この遅延時間調整部303は遅延回路118の遅延時間を可変する。この可変は、利用者の操作入力に応じて実行される。この遅延時間の可変が行われると、不安定検出時点から装置が停止されるまでの時間が変化する。
Furthermore, the
上記の遅延時間の調整、被比較値の調整を利用者が行うとしたが、インバータブリッジ回路に流れる電流の正負アンバランスの比率を測定し、その測定結果に応じて、予め設定したテーブルのデータを用いて、遅延時間及び被比較値の値を自動的に制御してもよい。 The user adjusts the delay time and the value to be compared, but measures the ratio of the positive / negative imbalance of the current flowing through the inverter bridge circuit, and sets the table data according to the measurement result. May be used to automatically control the delay time and the value to be compared.
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
1・・・直流電源、2・・・インバータブリッジ回路、6・・・リアクトル、7・・・フィルタコンデンサ、8・・・絶縁トランス、31−34・・・IGBT、41−44・・・ゲート回路、101、121・・・電流検出器、102,104・・・最大値検出回路、203・・・反転回路、111−114,122・・・比較器、115,116・・・アンド回路、117・・・オア回路、118・・・遅延回路。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電流検出器の出力のマイナス側に流れる電流を反転した反転電流の所定時間内の最大値を検出する第2の最大値検出回路と、
前記第1の最大値検出回路の検出電流値が第1の設定値より小さいことを確認する第1の比較器と、
前記第2の最大値検出回路の検出電流値が第2の設定値より大きいことを確認する第2の比較器と、
前記第1の最大値検出回路の検出電流値が第2の設定値より大きいことを確認する第3の比較器と、
前記第2の最大値検出回路の検出電流値が第1の設定値より小さいことを確認する第4の比較器と、
前記比較器の出力を用いて、プラス側に流れる電流が前記第1の設定値以下で、マイナス側に流れる電流が前記第2の設定値以上の第1の状態のとき、及びプラス側に流れる電流が前記第2の設定値以上で、マイナス側に流れる電流が前記第1の設定値以下の第2の状態のときを論理判断し、不安定状態検出出力を得る論理回路と、
を有したことを特徴とする交流出力不安定状態検知回路。 A first maximum value detection circuit for detecting a maximum value within a predetermined time of a current flowing on the plus side of the output of the current detector of the inverter bridge circuit;
A second maximum value detection circuit for detecting a maximum value within a predetermined time of an inversion current obtained by inverting the current flowing on the negative side of the output of the current detector;
A first comparator for confirming that a detected current value of the first maximum value detecting circuit is smaller than a first set value;
A second comparator for confirming that a detected current value of the second maximum value detecting circuit is larger than a second set value;
A third comparator for confirming that a detected current value of the first maximum value detecting circuit is larger than a second set value;
A fourth comparator for confirming that a detection current value of the second maximum value detection circuit is smaller than a first set value;
Using the output of the comparator, when the current flowing on the plus side is equal to or less than the first set value and the current flowing on the minus side is in the first state equal to or greater than the second set value, the current flows to the plus side. A logic circuit for logically determining when the current is equal to or greater than the second set value and the current flowing on the negative side is equal to or less than the first set value to obtain an unstable state detection output;
An AC output unstable state detection circuit characterized by comprising:
前記インバータブリッジ回路に流れる交流電流のプラス側と、マイナス側の最大値を検出する第1第2の最大値検出回路と、
前記プラス側とマイナス側の最大値のアンバランスを表す比が所定値範囲X(1>X>0)で所定時間続いた場合、不安定状態の検出出力を得る比較器及び論理回路による回路部と、
前記不安定状態の検出出力に応答して、前記インターブリッジ回路の動作を停止する制御部と、を有することを特徴とする電力変換装置。 In a power converter having an inverter bridge circuit and an insulating transformer for converting an output voltage of the inverter bridge circuit,
A first and second maximum value detection circuit for detecting a maximum value on the plus side and a minus side of the alternating current flowing in the inverter bridge circuit;
A circuit unit including a comparator and a logic circuit that obtains an unstable state detection output when the ratio representing the unbalance between the maximum value on the plus side and the minus side continues for a predetermined time in a predetermined value range X (1 > X> 0). When,
And a control unit that stops the operation of the interbridge circuit in response to the detection output of the unstable state.
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