JP2013074724A - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013074724A JP2013074724A JP2011211984A JP2011211984A JP2013074724A JP 2013074724 A JP2013074724 A JP 2013074724A JP 2011211984 A JP2011211984 A JP 2011211984A JP 2011211984 A JP2011211984 A JP 2011211984A JP 2013074724 A JP2013074724 A JP 2013074724A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- intermediate capacitor
- time
- undervoltage
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
この発明は直流電圧を昇圧または降圧した直流電圧に変換する電力変換装置に関し、特にDC/DC電力変換部のスイッチングにより充放電動作を行う中間コンデンサの電圧を検出して装置の異常を検知できるようにしたDC/DC電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device that converts a DC voltage into a DC voltage obtained by stepping up or down a DC voltage, and in particular, can detect an abnormality of the device by detecting the voltage of an intermediate capacitor that performs a charge / discharge operation by switching of a DC / DC power conversion unit. The present invention relates to a DC / DC power conversion apparatus.
従来のDC/DC電力変換装置は、スイッチ素子のオンオフ動作を利用して、リアクトルへのエネルギーの蓄勢と放勢の量をコントロールして直流から直流への電圧変換を行っている。また、このリアクトルは大型で重いという課題があることから、コンデンサの充放電を利用してリアクトルに印加される電圧を低減し、そのリアクトルに必要なインダクタンス値を低減することにより、リアクトルを小型・軽量化する技術が知られている(特許文献1参照)。 A conventional DC / DC power conversion apparatus performs a voltage conversion from direct current to direct current by controlling the amount of energy stored in and discharged from the reactor by using an on / off operation of a switch element. In addition, since this reactor has a problem that it is large and heavy, the voltage applied to the reactor is reduced by using charging and discharging of the capacitor, and the inductance value required for the reactor is reduced, thereby reducing the size of the reactor. A technique for reducing the weight is known (see Patent Document 1).
また、電力変換装置は、太陽電池を使用した発電装置、風力発電装置、燃料電池システム、ハイブリッド自動車など様々の装置に使用されている。
例えば、太陽光発電機やガスエンジン発電機等の分散型電源からの直流電力を商用系統の交流電力に変換するパワーコンディショナ装置においては、分散型電源からの直流電力を昇圧する昇圧回路と、この昇圧回路で昇圧した直流電力を平滑化する電解コンデンサと、この電解コンデンサで平滑化した直流電力を商用系統の交流電力に変換するインバータ回路を備えている。
そして電解コンデンサは使用頻度や使用環境に応じて劣化することで容量抜けが生じ、パワーコンディショナ装置の大きな故障原因に繋がるため、この電解コンデンサの劣化(容量抜け)の有無を事前に認識することが知られている(特許文献2参照)。
In addition, power conversion devices are used in various devices such as power generation devices using solar cells, wind power generation devices, fuel cell systems, and hybrid vehicles.
For example, in a power conditioner device that converts DC power from a distributed power source such as a solar power generator or a gas engine generator into AC power of a commercial system, a booster circuit that boosts DC power from the distributed power source; An electrolytic capacitor that smoothes the DC power boosted by the boost circuit and an inverter circuit that converts the DC power smoothed by the electrolytic capacitor into AC power of a commercial system are provided.
The electrolytic capacitor deteriorates depending on the frequency of use and the usage environment, causing capacity loss and leading to a major failure of the power conditioner device. Therefore, it is necessary to recognize in advance whether this electrolytic capacitor has deteriorated (capacity loss). Is known (see Patent Document 2).
この特許文献2は、昇圧回路が昇圧動作を開始して直流電力を電解コンデンサに順次充電し、昇圧完了レベルに到達すると昇圧動作を停止する。次に電解コンデンサに充電された電圧を放電して、放電開始から基準電圧値以下に低下するまでの放電時間を測定し、放電時間が正常時の基準放電時間以下であると判定されると、電解コンデンサの容量劣化と判断するようにしたものである。 In Patent Document 2, the booster circuit starts the boosting operation and sequentially charges DC power to the electrolytic capacitor. When the boosting completion level is reached, the boosting operation is stopped. Next, discharge the voltage charged in the electrolytic capacitor, measure the discharge time from the start of discharge until it falls below the reference voltage value, and when it is determined that the discharge time is below the normal reference discharge time, It is determined that the capacity of the electrolytic capacitor has deteriorated.
また、太陽電池などの直流電源から入力される直流電圧を昇圧し、一定の電圧に制御して負荷に出力するDC/DCコンバータ装置などの電力変換装置において、入力電圧センサによって検出された電力変換回路の入力電圧と、出力電圧センサによって検出された電力変換回路の出力電圧との相違に基づいて、入力電圧センサ、出力電圧センサ及び電力変換回路を含む回路に異常が発生したか否かを判定することも知られている(特許文献3参照)。 Also, in a power conversion device such as a DC / DC converter device that boosts a DC voltage input from a DC power source such as a solar cell and controls it to a constant voltage and outputs it to a load, power conversion detected by an input voltage sensor Based on the difference between the input voltage of the circuit and the output voltage of the power conversion circuit detected by the output voltage sensor, it is determined whether an abnormality has occurred in the circuit including the input voltage sensor, the output voltage sensor, and the power conversion circuit. It is also known to do (see Patent Document 3).
従来の特許文献2は、電解コンデンサ自体の容量劣化を検出することは可能であるが、
電圧センサの異常などにより電解コンデンサの電圧値が正常に検出できない状態に陥るような故障などは検出できないという問題があった。
また、特許文献3は、入力電圧センサによって検出された入力電圧と、出力電圧センサによって検出された出力電圧との相違に基づいて異常を検出するもので、入力電圧センサ、出力電圧センサ及び電力変換回路のどの箇所に異常が発生したのか、特定が困難であり、また異常を検出する制御回路も複雑であった。
Conventional Patent Document 2 can detect the capacity deterioration of the electrolytic capacitor itself,
There has been a problem that it is not possible to detect a failure such that the voltage value of the electrolytic capacitor cannot be normally detected due to abnormality of the voltage sensor.
Patent Document 3 detects an abnormality based on the difference between the input voltage detected by the input voltage sensor and the output voltage detected by the output voltage sensor. The input voltage sensor, the output voltage sensor, and the power conversion It was difficult to identify the location where the abnormality occurred in the circuit, and the control circuit for detecting the abnormality was complicated.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電圧センサの異常などにより電力変換部の中間コンデンサの電圧値が正常に検出できない状態に陥ったことを検出するようにした電力変換装置を得ることにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and detects that the voltage value of the intermediate capacitor of the power conversion unit has fallen into a state where it cannot be normally detected due to an abnormality of the voltage sensor or the like. It is in obtaining the power converter device.
この発明の電力変換装置は、入力電源からの直流電圧を昇圧し、所定の直流電圧に制御して負荷に出力するDC/DC電力変換部を有し、DC/DC電力変換部のスイッチングにより充放電動作を行う中間コンデンサの電圧を電圧センサで検出するようにした電力変換装置において、中間コンデンサに蓄電される電圧の不足電圧を検出するための検出開始電圧値を設定する電圧設定手段と所定の判定時間を設定する時間設定手段とを有した設定部、DC/DC電力変換部の運転開始後に中間コンデンサの充電が可能となった時点から時間計測するタイマを有し、このタイマで計測された時間が時間設定手段で設定された所定の判定時間以上経過しても、中間コンデンサに蓄電される電圧が電圧設定手段で設定された検出開始電圧値以上に上昇しない場合に、中間コンデンサの不足電圧として検出する異常検出部を備え、異常検出部が中間コンデンサの不足電圧を検出した場合にDC/DC電力変換部の制御を停止するようにしたものである。 The power conversion device of the present invention includes a DC / DC power conversion unit that boosts a DC voltage from an input power source, controls the DC voltage to a predetermined DC voltage, and outputs the voltage to a load. The power conversion device is charged by switching the DC / DC power conversion unit. In a power converter configured to detect a voltage of an intermediate capacitor that performs a discharging operation with a voltage sensor, a voltage setting unit that sets a detection start voltage value for detecting an undervoltage of a voltage stored in the intermediate capacitor and a predetermined value A setting unit having a time setting means for setting a determination time, and a timer for measuring time from the time when the intermediate capacitor can be charged after the operation of the DC / DC power conversion unit is started. Even if the time exceeds the predetermined judgment time set by the time setting means, the voltage stored in the intermediate capacitor rises above the detection start voltage value set by the voltage setting means If no, comprising an abnormality detector for detecting the undervoltage of the intermediate capacitor, in which so as to stop the control of the DC / DC power converting unit when the abnormality detector detects the undervoltage of intermediate capacitor.
この発明によれば、太陽光発電パワーコンディショナなどの電力変換装置において、電圧センサの異常等により中間コンデンサの電圧値が正常に検出できない状態に陥った場合、コンデンサの発熱や過電圧にいたる異常制御状態を防止することができる。
また、運転開始の初動動作時に異常を検出することにより、部品故障や装置破損の影響範囲を抑える効果がある。
According to the present invention, in a power conversion device such as a photovoltaic power conditioner, when the voltage value of the intermediate capacitor cannot be normally detected due to an abnormality of the voltage sensor or the like, abnormal control leading to heat generation or overvoltage of the capacitor A state can be prevented.
In addition, by detecting an abnormality at the time of initial operation at the start of operation, there is an effect of suppressing the influence range of component failure and device damage.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置を図1〜図5に基づいて説明する。なお、この実施形態では電力変換装置として、マルチレベルチョッパ回路を有する太陽光発電パワーコンディショナのDC/DC電力変換装置について説明するが、この発明はこれに限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a power converter according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, although this embodiment demonstrates the DC / DC power converter device of the solar power generation power conditioner which has a multilevel chopper circuit as a power converter device, this invention is not limited to this.
図1はこの発明が適用される電力変換装置の全体構成図を示し、図1において、電力変換装置10は、太陽光発電機などで得られる直流電源の入力電源20と、直流を交流に変
換するインバータと組み合わせて工場などの系統に接続される負荷30との間に接続されている。電力変換装置10はDC/DC電力変換部11とその制御回路12で構成され、DC/DC電力変換部11と制御回路12の間には、DC/DC電力変換部11内の後述するコンデンサに蓄電される電圧を検出する電圧センサ(図示省略)からの信号をそれぞれ入力する差動アンプ回路13a、13b、13cが接続されている。
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a power conversion device to which the present invention is applied. In FIG. 1, a
DC/DC電力変換部11は、入力電源20からの直流の入力電圧Vinを平準化する平滑用の入力コンデンサCinと、昇圧動作のためのリアクトルLと、制御回路12からの信号によりON、OFF動作をする、互いに直列に接続されたIGBT(Insulated Gate Bipolar transistor)などの第1、第2のスイッチング素子S1、S2と、第1、第2のスイッチング素子S1、S2のON、OFF動作により充放電動作を行う中間コンデンサCfと、出力からの逆流を防止する直列接続された第1、第2のダイオードD1、D2と、出力側に接続された平滑用の出力コンデンサCoutとを備えている。
The DC / DC power converter 11 is turned ON / OFF by a smoothing input capacitor Cin for leveling the DC input voltage Vin from the
そして、入力電源20とリアクトルLと第1、第2のスイッチング素子S1、S2は互いに直列に接続されている。また、第1、第2のスイッチング素子S1、S2と第1、第2のダイオードD1、D2は互いに直列に接続され、その全体は平滑用の出力コンデンサCoutに並列に接続されている。中間コンデンサCfは第1のダイオードD1と第2のスイッチング素子S2に並列に接続されている。
The
このような構成のDC/DC電力変換装置10の動作について説明する。
1)入力電圧Vinの2倍より小さい直流の出力電圧Voutに変換する場合
まず、第1のスイッチング素子S1をON、第2のスイッチング素子S2をOFFにする。この時、入力電源20の入力電圧Vin(入力コンデンサCinは容量が大きいとして所定の時間内の動作では直流電源と見做してもよい)は、入力コンデンサCin→リアクトルL→第1のダイオードD1→中間コンデンサCf→第1のスイッチング素子S1→入力コンデンサCinという経路で通電し、入力コンデンサCinの直流電圧のエネルギーがリアクトルLと中間コンデンサCfに移行する。
The operation of the DC / DC
1) When converting to a DC output voltage Vout smaller than twice the input voltage Vin First, the first switching element S1 is turned on and the second switching element S2 is turned off. At this time, the input voltage Vin of the input power source 20 (the input capacitor Cin may be regarded as a DC power source in an operation within a predetermined time since the capacitance is large) is input capacitor Cin → reactor L → first diode D1. The current is passed through the path of the intermediate capacitor Cf → the first switching element S1 → the input capacitor Cin, and the DC voltage energy of the input capacitor Cin is transferred to the reactor L and the intermediate capacitor Cf.
次に、第1のスイッチング素子S1と第2のスイッチング素子S2が共にOFFの時、リアクトルLに蓄積されたエネルギーが、リアクトルL→第1のダイオードD1→第2のダイオードD2→出力コンデンサCout→入力コンデンサCin→リアクトルLという経路で通電し、出力コンデンサCoutに移行する。
次に、第1のスイッチング素子S1をOFF、第2のスイッチング素子S2をONにする。この時、中間コンデンサCfに蓄積されたエネルギーが、中間コンデンサCf→第2のダイオードD2→出力コンデンサCout→入力コンデンサCin→リアクトルL→第2のスイッチング素子S2→中間コンデンサCfという経路で通電し、出力コンデンサCoutに移行すると共に、リアクトルLにエネルギーを蓄積する。
Next, when both the first switching element S1 and the second switching element S2 are OFF, the energy accumulated in the reactor L is changed from the reactor L → the first diode D1 → the second diode D2 → the output capacitor Cout → The current is passed through the path of the input capacitor Cin → reactor L, and the output capacitor Cout is transferred.
Next, the first switching element S1 is turned off and the second switching element S2 is turned on. At this time, the energy accumulated in the intermediate capacitor Cf is energized through the path of the intermediate capacitor Cf → second diode D2 → output capacitor Cout → input capacitor Cin → reactor L → second switching element S2 → intermediate capacitor Cf, While shifting to the output capacitor Cout, energy is stored in the reactor L.
次に、第1のスイッチング素子S1と第2のスイッチング素子S2が共にOFFの時、リアクトルLに蓄積されたエネルギーが、リアクトルL→第1のダイオードD1→第2のダイオードD2→出力コンデンサCout→入力コンデンサCin→リアクトルLという経路で通電し、出力コンデンサCoutに移行する。
この一連の動作の繰り返しにより、Vin≦Vout<2×Vinの範囲で、入力された電圧Vinを昇圧調整して、出力電圧Voutとして出力する。
Next, when both the first switching element S1 and the second switching element S2 are OFF, the energy accumulated in the reactor L is changed from the reactor L → the first diode D1 → the second diode D2 → the output capacitor Cout → The current is passed through the path of the input capacitor Cin → reactor L, and the output capacitor Cout is transferred.
By repeating this series of operations, the input voltage Vin is boosted and adjusted in the range of Vin ≦ Vout <2 × Vin and output as the output voltage Vout.
2)入力電圧Vinの2倍より大きい直流の出力電圧Voutに変換する場合
まず、第1のスイッチング素子S1と第2のスイッチング素子S2を共にONにする。この時、入力電源20の入力電圧Vinは、入力コンデンサCin→リアクトルL→第2のスイッチング素子S2→第1のスイッチング素子S1→入力コンデンサCinという経
路で通電し、入力コンデンサCinの直流電圧のエネルギーがリアクトルLに移行する。
次に、第1のスイッチング素子S1をON、第2のスイッチング素子S2をOFFにする。この時、リアクトルLに蓄積されたエネルギーが、リアクトルL→第1のダイオードD1→中間コンデンサCf→第1のスイッチング素子S1→入力コンデンサCin→リアクトルLという経路で通電し、中間コンデンサCfに移行する。
2) When converting to a DC output voltage Vout larger than twice the input voltage Vin First, both the first switching element S1 and the second switching element S2 are turned ON. At this time, the input voltage Vin of the
Next, the first switching element S1 is turned on and the second switching element S2 is turned off. At this time, the energy accumulated in the reactor L is energized through the path of the reactor L → the first diode D1 → the intermediate capacitor Cf → the first switching element S1 → the input capacitor Cin → the reactor L, and shifts to the intermediate capacitor Cf. .
次に、第1のスイッチング素子S1と第2のスイッチング素子S2を共にONにする。この時、入力コンデンサCinの直流電圧Vinは、入力コンデンサCin→リアクトルL→第2のスイッチング素子S2→第1のスイッチング素子S1→入力コンデンサCinという経路で通電し、入力コンデンサCinの直流電圧のエネルギーがリアクトルLに移行する。 Next, both the first switching element S1 and the second switching element S2 are turned on. At this time, the DC voltage Vin of the input capacitor Cin is energized through the path of input capacitor Cin → reactor L → second switching element S2 → first switching element S1 → input capacitor Cin, and the energy of the DC voltage of the input capacitor Cin. Moves to reactor L.
次に、第1のスイッチング素子S1をOFF、第2のスイッチング素子S2をONにする。この時、リアクトルLに蓄積されたエネルギーと中間コンデンサCfに蓄積されたエネルギーが、リアクトルL→第2のスイッチング素子S2→中間コンデンサCf→第2のダイオードD2→出力コンデンサCout→入力コンデンサCin→リアクトルLという経路で通電し、出力コンデンサCoutに移行する。
この一連の動作の繰り返しにより、Vout>2×Vinの範囲で、入力された電圧Vinを昇圧調整して、出力電圧Voutとして出力する。
Next, the first switching element S1 is turned off and the second switching element S2 is turned on. At this time, the energy accumulated in the reactor L and the energy accumulated in the intermediate capacitor Cf are the reactor L → second switching element S2 → intermediate capacitor Cf → second diode D2 → output capacitor Cout → input capacitor Cin → reactor. Electricity is passed through the path L and the output capacitor Cout is transferred.
By repeating this series of operations, the input voltage Vin is boosted and adjusted in the range of Vout> 2 × Vin and output as the output voltage Vout.
昇圧に限らず降圧の場合も、第1、第2のスイッチング素子S1、S2をON、OFF制御して得ることができ、こうして電力変換装置はマルチレベルチョッパ回路として機能するが、この発明は電力変換装置の昇圧または降圧動作に特徴がある訳でないので、これ以上の説明については省略する。 In the case of step-down as well as step-up, the first and second switching elements S1 and S2 can be obtained by ON / OFF control, and thus the power converter functions as a multi-level chopper circuit. Since there is no feature in the step-up or step-down operation of the converter, further explanation is omitted.
次に、この発明の電力変換装置の制御回路について図2に基づき説明する。
図2において、電圧センサ入力部41は、DC/DC電力変換部11の入力コンデンサCinと中間コンデンサCfと出力コンデンサCoutに蓄電される電圧を検出する電圧センサ(図示省略)からの信号を入力する。制御演算部42は、電圧センサ入力部41から入力される入力コンデンサCinの入力電圧Vinと出力コンデンサCoutの出力電圧Voutを比較して、比較結果を基に出力電圧Voutが所定値になるようスイッチング素子S1、S2のON、OFF時間のデューティ比を演算する。ゲートパルス出力部43は、制御演算部42からの信号により、スイッチング素子S1、S2のゲートに入力する信号パルスを生成する。
Next, the control circuit of the power converter according to the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, the voltage
ここで、図1に示す電力変換装置において、中間コンデンサCfに蓄えられる電圧Vcfが正常値に保たれていなければ、安定した出力電圧Voutが得られないため、中間コンデンサCfの過電圧・不足電圧を検出する必要がある。
そこで、中間コンデンサCfの不足電圧を検出する手段として、制御回路12内に設定部44と、電力変換部11の運転状態に応じた信号を出力する状態信号出力部45と、不足電圧を検出する異常検出部46とを備えている。また異常検出部46が中間コンデンサCfの不足電圧を検出した場合にDC/DC電力変換部11の制御を停止する運転停止制御部47を備えている。
Here, in the power conversion device shown in FIG. 1, since the stable output voltage Vout cannot be obtained unless the voltage Vcf stored in the intermediate capacitor Cf is maintained at a normal value, the overvoltage / undervoltage of the intermediate capacitor Cf is reduced. It needs to be detected.
Therefore, as means for detecting an undervoltage of the intermediate capacitor Cf, a
設定部44は、中間コンデンサCfに蓄電される電圧の不足電圧を検出するために、検出開始電圧値V1を設定する電圧設定手段441と、電圧設定手段441で設定した検出開始電圧値V1よりも小さい値の不足電圧判定値V2を設定する判定値設定手段442と、充電開始後の時間監視を行うために所定の判定時間T1を設定する時間設定手段443とを有している。
The setting
状態信号出力部45は、DC/DC電力変換部11が停止の時は「0」で、運転状態になった時に「1」の信号を出力する運転状態部451と、DC/DC電力変換部11が運転後に中間コンデンサCfが充電を開始した時に「1」(またはON)の信号を出力し、充電が開始されていない時は「0」(またはOFF)の信号を出力する充電開始部452を有している。
The state
異常検出部46は、DC/DC電力変換部11の運転開始後に中間コンデンサCfの充電が可能となった時点から時間計測するタイマ461と、中間コンデンサCfに蓄電された電圧が不足電圧判定値V2以下になった時間を計測するカウンタ462と、タイマ461で計測された時間が時間設定手段443で設定された所定の判定時間T1以上経過しても、中間コンデンサCfに蓄電される電圧が電圧設定手段441で設定された検出開始電圧値V1以上に上昇しない場合に、中間コンデンサCfの不足電圧と判定する第1の判定部463と、中間コンデンサCfに蓄電された電圧が検出開始電圧値V1以上に上昇した後、カウンタ462によるカウント値(中間コンデンサCfの電圧が不足電圧判定値V2以下になった継続時間)が所定値(例えば3カウント=3ms)以上になった時に、中間コンデンサCfの不足電圧と判定する第2の判定部464と、中間コンデンサCfに蓄電される電圧が、電圧設定手段441で設定された検出開始電圧値V1未満の時は不足電圧検出を「無効」とし、電圧設定手段441で設定された検出開始電圧値V1以上に上昇した時に不足電圧検出を「有効」とするフラグを出力する検出フラグ発生器465とを備えている。
The
なお、異常検出部46のカウンタ462はタイマに代えてもよい。また、制御回路12内の異常検出部46は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよいが、制御回路12内にメモリ及びCPU等を設けソフトウェアにより、それぞれの機能を実現してもよい。
The
次に図2の制御回路による、中間コンデンサCfの不足電圧検出の方法を図3および図4に基づいて説明する。
まず図3に示すように、電力変換装置10の運転開始後に、充電開始条件成立(ON)後、中間コンデンサCfの電圧Vcfが上昇し、検出開始電圧値V1を超えることで不足電圧検出のフラグが「有効」となった場合について説明する。
Next, a method of detecting an undervoltage of the intermediate capacitor Cf by the control circuit of FIG. 2 will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 3, after the operation of the
状態信号出力部45の運転状態部451から、電力変換装置10が運転状態になったことを示す「1」の信号が図3(e)のように出力され、さらに充電開始部452から中間コンデンサCfの充電開始を示す「ON」の信号が図3(c)のように出力される。
中間コンデンサCfに充電される電圧Vcfは、図3(b)のように順次上昇して行き、その電圧Vcfが電圧設定手段441で設定された図3(a)に示す検出開始電圧値V1を超えると、検出フラグ発生器465は不足電圧検出フラグを図3(d)に示すように「有効」とする。
The
The voltage Vcf charged in the intermediate capacitor Cf rises sequentially as shown in FIG. 3B, and the voltage Vcf is set to the detection start voltage value V1 shown in FIG. If exceeded, the
不足電圧検出フラグが有効期間中に、中間コンデンサCfの電圧Vcfが判定値設定手段442で設定された図3(a)に示す不足電圧判定値V2(V2<V1)以下となった時から、カウンタ462がカウントを始め、カウンタ462によるカウンタ値が所定値(例えば3カウント)以上になった時に、第2の判定部464が中間コンデンサCfの不足電圧と判定する。そして第2の判定部464は運転停止制御部47にエラー信号を送り、電力変換装置10の制御を停止する。
なお、カウンタ462をタイマに代えた場合は、中間コンデンサCfの電圧Vcfが不足電圧判定値V2以下となる時間が、整定時間(一例として3ms)以上継続した場合に、第2の判定部464は中間コンデンサCfの不足電圧と判定し、電力変換装置10の制御を停止する。
From the time when the voltage Vcf of the intermediate capacitor Cf becomes equal to or lower than the undervoltage determination value V2 (V2 <V1) shown in FIG. When the
When the
この中間コンデンサCfの不足電圧検出方法では、電力変換装置10の運転を開始し、一旦中間コンデンサCfの充電が完了した後に電圧低下を監視するものであり、電圧センサの入力が正常で、中間コンデンサCfの電圧値が正常に読み取れている状態でのみ可能である。中間コンデンサCfの電圧値を検出する電圧センサの入力の断線など、電圧値を読み取れない場合には、中間コンデンサCfの充電状態が監視できず、中間コンデンサCfの過充電や発熱など異常制御状態に陥るという問題がある。
In this method of detecting an undervoltage of the intermediate capacitor Cf, the operation of the
そこで、この発明は電圧センサの入力断線などで中間コンデンサCfの電圧値を読み取れない場合でも、不足電圧として検出する機能を備えている。以下、この中間コンデンサCfの不足電圧検出の方法について説明する。
図4に示すように、電力変換装置10の運転開始後に、充電可能となった(ON)後、中間コンデンサCfの電圧Vcfが所定値まで上昇しないで不足電圧検出のフラグがまだ「無効」の場合について説明する。
Therefore, the present invention has a function of detecting an undervoltage even when the voltage value of the intermediate capacitor Cf cannot be read due to an input disconnection of the voltage sensor. Hereinafter, a method for detecting an undervoltage of the intermediate capacitor Cf will be described.
As shown in FIG. 4, after the operation of the
状態信号出力部45の運転状態部451から、電力変換装置10が運転状態になったことを示す「1」の信号が図4(e)のように出力され、さらに充電開始部452から中間コンデンサCfの充電開始を示す「ON」の信号が図4(c)のように出力される。タイマ461はこの時点から時間計測する。
中間コンデンサCfに充電される電圧Vcfは、図4(b)のように微かに上昇して行くが、タイマ461による時間計測が時間設定手段443で設定された判定時間T1以上経過しても、中間コンデンサCfの電圧Vcfが、電圧設定手段441で設定された図4(a)に示す検出開始電圧値V1以上に上昇しない場合、第1の判定部463は中間コンデンサCfの不足電圧と判定する。そして第1の判定部463は運転停止制御部47にエラー信号を送り、電力変換装置10の制御を停止する。
The
The voltage Vcf charged in the intermediate capacitor Cf slightly increases as shown in FIG. 4B, but even if the time measurement by the
これの動作を図5に示す制御回路12のプログラムフローチャートに基づいて説明する。
まずステップS1は、電力変換装置10が運転中かどうか判断する。ステップS1において電力変換装置10が運転中の場合(YES)はステップS2に進み、電力変換装置10が運転中でない場合(NO)はステップS3に進む。ステップS3では中間コンデンサCfの不足電圧の検出を「無効」とする。
This operation will be described based on the program flowchart of the
First, in step S1, it is determined whether or not the
ステップS2では、中間コンデンサCfの電圧Vcfが検出開始電圧値V1以上になったかどうか判断する。ステップS2において、中間コンデンサCfの電圧Vcfが検出開始電圧値V1以上の場合(YES)はステップS4に進み、中間コンデンサCfの電圧Vcfが検出開始電圧値V1未満の場合(NO)はステップS5に進む。ステップS4では、中間コンデンサCfの不足電圧の検出を「有効」とし、ステップS5に進む。 In step S2, it is determined whether or not the voltage Vcf of the intermediate capacitor Cf is equal to or higher than the detection start voltage value V1. In step S2, if the voltage Vcf of the intermediate capacitor Cf is equal to or higher than the detection start voltage value V1 (YES), the process proceeds to step S4. If the voltage Vcf of the intermediate capacitor Cf is less than the detection start voltage value V1 (NO), the process proceeds to step S5. move on. In step S4, the detection of the undervoltage of the intermediate capacitor Cf is set to “valid”, and the process proceeds to step S5.
ステップS5では、中間コンデンサCfの不足電圧の検出が有効であるか否か判断する。ステップS5において、不足電圧の検出が有効である場合(YES)はステップS6に進み、不足電圧の検出が無効である場合(NO)はステップS12に進む。
ステップS6において、中間コンデンサCfの電圧Vcfが不足電圧判定値V2以下になったかどうか判断する。ステップS6において、中間コンデンサCfの電圧Vcfが不足電圧判定値V2以下になった場合(YES)はステップS7に進み、中間コンデンサCfの電圧Vcfが不足電圧判定値V2以下でない場合(NO)はステップS8に進む。
In step S5, it is determined whether or not the detection of the undervoltage of the intermediate capacitor Cf is effective. In step S5, if the undervoltage detection is valid (YES), the process proceeds to step S6. If the undervoltage detection is invalid (NO), the process proceeds to step S12.
In step S6, it is determined whether or not the voltage Vcf of the intermediate capacitor Cf has become the undervoltage determination value V2 or less. In step S6, if the voltage Vcf of the intermediate capacitor Cf becomes less than the undervoltage determination value V2 (YES), the process proceeds to step S7, and if the voltage Vcf of the intermediate capacitor Cf is not less than the undervoltage determination value V2 (NO), step S7 is performed. Proceed to S8.
ステップS7では、不足電圧判定値V2以下となる時間が整定時間以上継続するかを検出するカウンタ462を更新し(Cnt)、カウンタ462によるカウントを開始する。
一方、ステップS8は、不足電圧判定値V2以下となる時間が整定時間以上継続するか
を検出するカウンタ462をクリア(Cnt=0)し、カウンタ462によるカウントは行わない。
In step S7, the
On the other hand, in step S8, the
ステップS9においては、カウンタ462によるカウントが所定値(一例として3)以上かどうか判断する。ステップS9において、カウンタ462によるカウントが所定値以上になれば(YES)、ステップS10に進み、カウンタ462によるカウントが所定値以上にならなければステップS11に進む。
ステップS10においては、中間コンデンサCfの電圧Vcfが不足電圧になったと検出し、ステップS11に進むと同時に、電力変換装置10の制御を停止してエンドとなる。なおステップS11の動作については後述する。
In step S9, it is determined whether the count by the
In step S10, it is detected that the voltage Vcf of the intermediate capacitor Cf has become an insufficient voltage, and the process proceeds to step S11. At the same time, the control of the
以上が図3で説明した、電力変換装置10の運転開始後に、充電開始条件成立(ON)後、不足電圧検出のフラグが「有効」(Vcf>V1)の場合における不足電圧検出方法である。
次に、不足電圧検出のフラグが「無効」(Vcf<V1)の場合における不足電圧検出方法を図5のプログラムフローチャートで説明する。
The above is the undervoltage detection method in the case where the undervoltage detection flag is “valid” (Vcf> V1) after the charging start condition is established (ON) after the operation of the
Next, the undervoltage detection method when the undervoltage detection flag is “invalid” (Vcf <V1) will be described with reference to the program flowchart of FIG.
ステップS12は、ステップS5において中間コンデンサCfの不足電圧の検出が「無効」である場合に、中間コンデンサCfへの充電開始の条件を監視する。ステップS12において、充電開始の場合(YES)はステップS13に進み、充電開始が行われていない場合(NO)はステップS14に進む。ステップS13では、判定時間T1を監視するタイマ461を更新し(Timer)、タイマ461による時間を計測する。
一方、ステップS14は、判定時間T1を監視するタイマ461をクリア(Timer=0)し、タイマ461による時間計測は行わない。
In step S12, when the detection of the undervoltage of the intermediate capacitor Cf is “invalid” in step S5, the condition for starting charging the intermediate capacitor Cf is monitored. In step S12, when charging is started (YES), the process proceeds to step S13, and when charging is not started (NO), the process proceeds to step S14. In step S13, the
On the other hand, in step S14, the
ステップS15は、タイマ461による計測時間Timerが判定時間T1を超えているかどうか判断する。ステップS15において、タイマ461による計測時間Timerが判定時間T1を超えていた場合(YES)はステップS16に進み、タイマ461による計測時間Timerが判定時間T1を超えていない場合(NO)はステップS17に進む。
ステップS16では、タイマ461による計測時間Timerが判定時間T1を超えていたため、中間コンデンサCfの電圧Vcfが不足電圧になったと検出し、ステップS17に進むと同時に、電力変換装置10の制御を停止してエンドとなる。
In step S15, it is determined whether or not the measurement time Timer by the
In step S16, since the measurement time Timer by the
なお、ステップS11は、不足電圧検出のフラグが「有効」(Vcf>V1)の場合において、判定時間T1を監視するタイマ461をクリア(Timer=0)しておくもので、一方、ステップS17は、不足電圧検出のフラグが「無効」(Vcf<V1)の場合において、カウンタ462によるカウントをクリア(Cnt=0)しておくものである。
In step S11, when the undervoltage detection flag is “valid” (Vcf> V1), the
また、以上の説明では電圧センサの異常の状態検知をハードウェアにより行うようにしたが、電圧センサの異常の状態検知をソフトウェアで実施することにより、電圧センサの二重化などH/Wによる対策と比較して低コストであり、主回路構造を単純化することができる。
また、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
In the above description, the abnormal state of the voltage sensor is detected by hardware. However, by detecting the abnormal state of the voltage sensor by software, it is compared with the countermeasures by H / W such as duplication of the voltage sensor. Thus, the cost is low and the main circuit structure can be simplified.
Further, in the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
10:電力変換装置 11:DC/DC電力変換部
12:制御回路
20:入力電源 30:負荷
41:電圧センサ入力部 42:制御演算部
43:ゲートパルス出力部 44:設定部
45:状態信号出力部 46:異常検出部
47:運転停止制御部
441:電圧設定手段 442:判定値設定手段
443:時間設定手段
451:運転状態部 452:充電開始部
461:タイマ 462:カウンタ
463:第1の判定部 464:第2の判定部
465:検出フラグ発生器
Cin,Cf,Cout:コンデンサ L:リアクトル
D1,D2:ダイオード S1,S2:スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Power converter 11: DC / DC power converter 12: Control circuit 20: Input power supply 30: Load 41: Voltage sensor input part 42: Control calculating part 43: Gate pulse output part 44: Setting part 45: Status signal output Unit 46: Abnormality detection unit 47: Operation stop control unit 441: Voltage setting unit 442: Determination value setting unit 443: Time setting unit 451: Operation state unit 452: Charging start unit 461: Timer 462: Counter 463: First determination Unit 464: Second determination unit 465: Detection flag generator Cin, Cf, Cout: Capacitor L: Reactor D1, D2: Diode S1, S2: Switching element
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011211984A JP5814056B2 (en) | 2011-09-28 | 2011-09-28 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011211984A JP5814056B2 (en) | 2011-09-28 | 2011-09-28 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013074724A true JP2013074724A (en) | 2013-04-22 |
JP5814056B2 JP5814056B2 (en) | 2015-11-17 |
Family
ID=48478789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011211984A Expired - Fee Related JP5814056B2 (en) | 2011-09-28 | 2011-09-28 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5814056B2 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101550443B1 (en) | 2013-12-23 | 2015-09-08 | 이재진 | Direct current uninterruptible power supply system |
WO2016098160A1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 三菱電機株式会社 | Power converter, compressor, air blower, and air conditioner |
WO2017061011A1 (en) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
WO2017064816A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device and refrigeration cycle device equipped with same |
US9893562B2 (en) | 2015-11-23 | 2018-02-13 | Jae Jin Lee | Direct current uninterruptible power supply system |
JP2018026998A (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-15 | 三菱電機株式会社 | Dc-dc converter |
JP2018133521A (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 三菱電機株式会社 | Power semiconductor device, power conversion device, and method of manufacturing power semiconductor device |
WO2018207224A1 (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-15 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01278228A (en) * | 1988-04-27 | 1989-11-08 | Mitsubishi Electric Corp | Auxiliary power source |
JP2008017613A (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | Charging system with life cycle diagnostic function of power capacitor |
JP2011055612A (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | Dc/dc converter |
-
2011
- 2011-09-28 JP JP2011211984A patent/JP5814056B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01278228A (en) * | 1988-04-27 | 1989-11-08 | Mitsubishi Electric Corp | Auxiliary power source |
JP2008017613A (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-24 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | Charging system with life cycle diagnostic function of power capacitor |
JP2011055612A (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | Dc/dc converter |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101550443B1 (en) | 2013-12-23 | 2015-09-08 | 이재진 | Direct current uninterruptible power supply system |
WO2016098160A1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 三菱電機株式会社 | Power converter, compressor, air blower, and air conditioner |
WO2017061011A1 (en) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
JPWO2017061011A1 (en) * | 2015-10-08 | 2018-04-26 | 三菱電機株式会社 | Power converter |
WO2017064816A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device and refrigeration cycle device equipped with same |
JPWO2017064816A1 (en) * | 2015-10-16 | 2018-04-26 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device and refrigeration cycle device including the same |
US9893562B2 (en) | 2015-11-23 | 2018-02-13 | Jae Jin Lee | Direct current uninterruptible power supply system |
JP2018026998A (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-15 | 三菱電機株式会社 | Dc-dc converter |
JP2018133521A (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 三菱電機株式会社 | Power semiconductor device, power conversion device, and method of manufacturing power semiconductor device |
WO2018207224A1 (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-15 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
US10910950B2 (en) | 2017-05-08 | 2021-02-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5814056B2 (en) | 2015-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5814056B2 (en) | Power converter | |
JP5724959B2 (en) | Power storage system | |
JP5850164B2 (en) | Power storage device | |
KR101201583B1 (en) | Detection method of condenser volume fall out in power conditioner, power conditioner for enforce thereof and photovoltaic generation system having thereof | |
US20140022681A1 (en) | Power supply system, vehicle incorporating the same and method for controlling power supply system | |
US9651603B2 (en) | Method and power converter for determining cell capacitor degradation in a converter cell | |
JP2009247184A (en) | Photovoltaic power system and method of starting the same | |
JP2013042627A (en) | Dc power supply control device and dc power supply control method | |
JP2014075855A (en) | Power control system and photovoltaic power generation system | |
JP2012175864A (en) | Power storage system | |
JP6756454B2 (en) | Power converter | |
JP2020018106A (en) | Power conversion apparatus | |
JP5842099B2 (en) | Power conditioner for photovoltaic power generation | |
CN104158223A (en) | Grid-connected inverter control method and device | |
JP2011024294A (en) | Control circuit of power conversion circuit and power conversion equipment including the control circuit | |
CN105785136B (en) | Direct current link capacitance measurement for electric vehicle drive train | |
JP5569249B2 (en) | Uninterruptible power system | |
JP6839816B2 (en) | Resonant power converter and abnormality determination method | |
CN109804524B (en) | Spare device for vehicle | |
JP2009284559A (en) | Inverter starter to start photovoltaic power generation system inverter, inverter starting method, program to implement inverter starter, and recording medium to record program | |
JP2013088183A (en) | Abnormality detection system of electric power supply, abnormality detection device and abnormality detection method | |
JP5196011B2 (en) | Charge control system | |
JP6642296B2 (en) | Converter error determination method | |
KR102620032B1 (en) | power supply | |
JP2017173306A (en) | Electrolytic capacitor capacity diagnostic device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131218 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141031 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150421 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150617 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150825 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150917 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5814056 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |