JP3324056B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置に係
り、特に、中性点クランプ方式のコンバータあるいは中
性点クランプ方式のインバータとして用いるに好適な電
力変換装置に関する。
り、特に、中性点クランプ方式のコンバータあるいは中
性点クランプ方式のインバータとして用いるに好適な電
力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電力変換装置として、スイッチン
グ素子を４個直列に接続し、これら４個のスイッチング
素子のうち内側の２個のスイッチング素子と並列にクラ
ンプダイオードを逆並列接続した中性点クランプ方式に
よるコンバータあるいはインバータが知られている。こ
の種の電力変換装置において、スイッチング素子の誤動
作・破損により直流電源（平滑コンデンサ）の両端が短
絡することがある。例えば、内側の２個のスイッチング
素子がオン状態にあるときに、外側の一方のスイッチン
グ素子（電源の正端子側のスイッチング素子）が誤動作
したり、ブレークダウンしたりすると、３個のスイッチ
ング素子が同時にオンとなり、一方の直流電源の両端が
短絡された状態となる。また内側の２個のスイッチング
素子がオン状態にあるときに、外側の他方のスイッチン
グ素子（電源の負端子側のスイッチング素子）が誤動作
したり、ブレークダウンしたりすると、他方の直流電源
の両端が短絡された状態になる。そして、中性点クラン
プ方式によるコンバータあるいはインバータにおいて
は、スイッチング素子の誤動作・破損により、直流電源
が短絡するルートとして二通りあるため、短絡電流を検
出する短絡電流検出器を、直列接続された二つの直流電
源の正側端子側と負側端子側にそれぞれ直列に挿入する
必要がある。
グ素子を４個直列に接続し、これら４個のスイッチング
素子のうち内側の２個のスイッチング素子と並列にクラ
ンプダイオードを逆並列接続した中性点クランプ方式に
よるコンバータあるいはインバータが知られている。こ
の種の電力変換装置において、スイッチング素子の誤動
作・破損により直流電源（平滑コンデンサ）の両端が短
絡することがある。例えば、内側の２個のスイッチング
素子がオン状態にあるときに、外側の一方のスイッチン
グ素子（電源の正端子側のスイッチング素子）が誤動作
したり、ブレークダウンしたりすると、３個のスイッチ
ング素子が同時にオンとなり、一方の直流電源の両端が
短絡された状態となる。また内側の２個のスイッチング
素子がオン状態にあるときに、外側の他方のスイッチン
グ素子（電源の負端子側のスイッチング素子）が誤動作
したり、ブレークダウンしたりすると、他方の直流電源
の両端が短絡された状態になる。そして、中性点クラン
プ方式によるコンバータあるいはインバータにおいて
は、スイッチング素子の誤動作・破損により、直流電源
が短絡するルートとして二通りあるため、短絡電流を検
出する短絡電流検出器を、直列接続された二つの直流電
源の正側端子側と負側端子側にそれぞれ直列に挿入する
必要がある。
【０００３】一方、中性点クランプ方式のコンバータに
おいては、出力電圧を一定に保つために、出力電圧を検
出する電圧検出器を設け、この電圧検出器の検出出力を
制御装置へフィードバックする構成が採用されている。
すなわち直流電圧検出器の検出出力と設定電圧との偏差
が０になるようにフィードバック制御することで、コン
バータの出力電圧を一定に保つようになっている。この
場合、直流電圧検出器が正常なときには、直流電圧検出
器を制御用電圧検出器として用いることで、保護用電圧
検出器を兼用することもできる。しかし、直流電圧検出
器が故障したときには、出力電圧を正しく検出できない
ため、制御用の電圧検出器の他に、保護用の電圧検出器
を設け、制御用電圧検出器が故障したときには、保護用
電圧検出器の検出出力を用いて制御することが行なわれ
ている。すなわち電圧検出器を多重化して制御用電圧検
出器の故障によってもコンバータの出力電圧を一定に保
つようにした構成が採用されている。
おいては、出力電圧を一定に保つために、出力電圧を検
出する電圧検出器を設け、この電圧検出器の検出出力を
制御装置へフィードバックする構成が採用されている。
すなわち直流電圧検出器の検出出力と設定電圧との偏差
が０になるようにフィードバック制御することで、コン
バータの出力電圧を一定に保つようになっている。この
場合、直流電圧検出器が正常なときには、直流電圧検出
器を制御用電圧検出器として用いることで、保護用電圧
検出器を兼用することもできる。しかし、直流電圧検出
器が故障したときには、出力電圧を正しく検出できない
ため、制御用の電圧検出器の他に、保護用の電圧検出器
を設け、制御用電圧検出器が故障したときには、保護用
電圧検出器の検出出力を用いて制御することが行なわれ
ている。すなわち電圧検出器を多重化して制御用電圧検
出器の故障によってもコンバータの出力電圧を一定に保
つようにした構成が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術で
は、電力変換装置を構成するに際して、短絡電流検出器
を２台設置したり、制御用の電圧検出器と保護用の電圧
検出器を個別に設置したりしなければならず、装置の故
障率が高くなるとともにコストが高くなり、さらに装置
が大型化する。
は、電力変換装置を構成するに際して、短絡電流検出器
を２台設置したり、制御用の電圧検出器と保護用の電圧
検出器を個別に設置したりしなければならず、装置の故
障率が高くなるとともにコストが高くなり、さらに装置
が大型化する。
【０００５】本発明の第１の目的は、複数の平滑用コン
デンサの両端電圧を監視して直流短絡を検出することが
できる電力変換装置を提供することにある。
デンサの両端電圧を監視して直流短絡を検出することが
できる電力変換装置を提供することにある。
【０００６】本発明の第２の目的は、保護用電圧検出手
段を設けることなく、複数の平滑用コンデンサの両端電
圧を相互に監視することで制御用電圧検出手段の故障を
検出することができる電力変換装置を提供することにあ
る。
段を設けることなく、複数の平滑用コンデンサの両端電
圧を相互に監視することで制御用電圧検出手段の故障を
検出することができる電力変換装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、中性点クランプ方式コンバータとして、
互いに直列接続された複数の平滑コンデンサの正側端子
と交流電源に接続される共通端子との間に挿入されて互
いに直列に接続された正側主スイッチング素子および正
側補助スイッチング素子と、前記平滑コンデンサの負側
端子と前記共通端子との間に挿入されて互いに直列に接
続された負側主スイッチング素子および負側補助スイッ
チング素子と、正側主スイッチング素子と正側補助スイ
ッチング素子との正側接続点と前記各平滑コンデンサが
互いに直列接続された中性点とに接続された正側整流素
子と、負側主スイッチング素子と負側補助スイッチング
素子との負側接続点と前記中性点とに接続された負側整
流素子と、前記各スイッチング素子に逆並列接続された
複数のフリーホイール整流素子と、前記各スイッチング
素子のスイッチング動作を制御して交流電源からの交流
電圧を直流電圧に変換させるスイッチング制御手段とを
備えた電力変換装置において、前記各平滑コンデンサの
両端電圧をそれぞれ検出する複数の電圧検出手段と、前
記各電圧検出手段の検出出力の偏差を算出する偏差算出
手段と、前記偏差算出手段の算出値から一方の平滑コン
デンサの両端に直流短絡現象が生じたことを検出する直
流短絡検出手段とを備え、前記偏差算出手段は、正側端
子と中性点との間に挿入された正側平滑コンデンサの両
端電圧から他方の負側平滑コンデンサの両端電圧を減算
して偏差を算出してなり、前記直流短絡検出手段は、前
記偏差算出手段の算出値が正の異常判定値以上のときに
は負側平滑コンデンサの両端に直流短絡現象が生じたこ
とを検出し、前記偏差算出手段の算出値が負の異常判定
値以下のときには正側平滑コンデンサの両端に直流短絡
現象が生じたことを検出してなることを特徴とする電力
変換装置を構成したものである。
に、本発明は、中性点クランプ方式コンバータとして、
互いに直列接続された複数の平滑コンデンサの正側端子
と交流電源に接続される共通端子との間に挿入されて互
いに直列に接続された正側主スイッチング素子および正
側補助スイッチング素子と、前記平滑コンデンサの負側
端子と前記共通端子との間に挿入されて互いに直列に接
続された負側主スイッチング素子および負側補助スイッ
チング素子と、正側主スイッチング素子と正側補助スイ
ッチング素子との正側接続点と前記各平滑コンデンサが
互いに直列接続された中性点とに接続された正側整流素
子と、負側主スイッチング素子と負側補助スイッチング
素子との負側接続点と前記中性点とに接続された負側整
流素子と、前記各スイッチング素子に逆並列接続された
複数のフリーホイール整流素子と、前記各スイッチング
素子のスイッチング動作を制御して交流電源からの交流
電圧を直流電圧に変換させるスイッチング制御手段とを
備えた電力変換装置において、前記各平滑コンデンサの
両端電圧をそれぞれ検出する複数の電圧検出手段と、前
記各電圧検出手段の検出出力の偏差を算出する偏差算出
手段と、前記偏差算出手段の算出値から一方の平滑コン
デンサの両端に直流短絡現象が生じたことを検出する直
流短絡検出手段とを備え、前記偏差算出手段は、正側端
子と中性点との間に挿入された正側平滑コンデンサの両
端電圧から他方の負側平滑コンデンサの両端電圧を減算
して偏差を算出してなり、前記直流短絡検出手段は、前
記偏差算出手段の算出値が正の異常判定値以上のときに
は負側平滑コンデンサの両端に直流短絡現象が生じたこ
とを検出し、前記偏差算出手段の算出値が負の異常判定
値以下のときには正側平滑コンデンサの両端に直流短絡
現象が生じたことを検出してなることを特徴とする電力
変換装置を構成したものである。
【０００８】また、本発明は、中性点クランプ方式イン
バータとして、互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と負荷に接続される共通端子との間に挿
入されて互いに直列に接続された正側主スイッチング素
子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コンデ
ンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて互い
に直列に接続された負側主スイッチング素子および負側
補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子と正
側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平滑コ
ンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続された
正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補助ス
イッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接続さ
れた負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆並列
接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記各ス
イッチング素子のスイッチング動作を制御して各平滑コ
ンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換させるスイッ
チング制御手段とを備えた電力変換装置において、前記
各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複数の
電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力の偏差
を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段の算出値
から一方の平滑コンデンサの両端に直流短絡現象が生じ
たことを検出する直流短絡検出手段とを備え、前記偏差
算出手段は、正側端子と中性点との間に挿入された正側
平滑コンデンサの両端電圧から他方の負側平滑コンデン
サの両端電圧を減算して偏差を算出してなり、前記直流
短絡検出手段は、前記偏差算出手段の算出値が正の異常
判定値以上のときには負側平滑コンデンサの両端に直流
短絡現象が生じたことを検出し、前記偏差算出手段の算
出値が負の異常判定値以下のときには正側平滑コンデン
サの両端に直流短絡現象が生じたことを検出してなるこ
とを特徴とする電力変換装置を構成したものである。
バータとして、互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と負荷に接続される共通端子との間に挿
入されて互いに直列に接続された正側主スイッチング素
子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コンデ
ンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて互い
に直列に接続された負側主スイッチング素子および負側
補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子と正
側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平滑コ
ンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続された
正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補助ス
イッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接続さ
れた負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆並列
接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記各ス
イッチング素子のスイッチング動作を制御して各平滑コ
ンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換させるスイッ
チング制御手段とを備えた電力変換装置において、前記
各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複数の
電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力の偏差
を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段の算出値
から一方の平滑コンデンサの両端に直流短絡現象が生じ
たことを検出する直流短絡検出手段とを備え、前記偏差
算出手段は、正側端子と中性点との間に挿入された正側
平滑コンデンサの両端電圧から他方の負側平滑コンデン
サの両端電圧を減算して偏差を算出してなり、前記直流
短絡検出手段は、前記偏差算出手段の算出値が正の異常
判定値以上のときには負側平滑コンデンサの両端に直流
短絡現象が生じたことを検出し、前記偏差算出手段の算
出値が負の異常判定値以下のときには正側平滑コンデン
サの両端に直流短絡現象が生じたことを検出してなるこ
とを特徴とする電力変換装置を構成したものである。
【０００９】前記各電力変換装置を構成するに際して
は、以下の要素を有するものとすることもできる。
は、以下の要素を有するものとすることもできる。
【００１０】（１）各平滑コンデンサの両端電圧をそれ
ぞれ検出する複数の電圧検出手段と、各電圧検出手段の
検出出力の偏差を算出する偏差算出手段と、偏差算出手
段の算出値から一方の電圧検出手段に異常が生じたこと
を検出する異常検出手段とを備えている。
ぞれ検出する複数の電圧検出手段と、各電圧検出手段の
検出出力の偏差を算出する偏差算出手段と、偏差算出手
段の算出値から一方の電圧検出手段に異常が生じたこと
を検出する異常検出手段とを備えている。
【００１１】（２）各平滑コンデンサの両端電圧をそれ
ぞれ検出する複数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手
段の検出出力を加算する加算手段と、加算手段の加算値
を一定時間遅延させる遅延手段と、加算手段の加算値と
遅延手段の出力との偏差を算出する偏差算出手段と、偏
差算出手段の算出値から一方の平滑コンデンサの両端に
直流短絡現象が生じたことを検出する直流短絡検出手段
とを備えている。
ぞれ検出する複数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手
段の検出出力を加算する加算手段と、加算手段の加算値
を一定時間遅延させる遅延手段と、加算手段の加算値と
遅延手段の出力との偏差を算出する偏差算出手段と、偏
差算出手段の算出値から一方の平滑コンデンサの両端に
直流短絡現象が生じたことを検出する直流短絡検出手段
とを備えている。
【００１２】（３）各平滑コンデンサの両端電圧をそれ
ぞれ検出する複数の電圧検出手段と、各電圧検出手段の
検出出力を加算する加算手段と、加算手段の加算値を一
定時間遅延させる遅延手段と、加算手段の加算値と前記
遅延手段の出力との偏差を算出する偏差算出手段と、偏
差算出手段の算出値から一方の電圧検出手段に異常が生
じたことを検出する異常検出手段とを備えている。
ぞれ検出する複数の電圧検出手段と、各電圧検出手段の
検出出力を加算する加算手段と、加算手段の加算値を一
定時間遅延させる遅延手段と、加算手段の加算値と前記
遅延手段の出力との偏差を算出する偏差算出手段と、偏
差算出手段の算出値から一方の電圧検出手段に異常が生
じたことを検出する異常検出手段とを備えている。
【００１３】（４）偏差算出手段が、正側端子と中性点
との間に挿入された正側平滑コンデンサの両端電圧から
他方の負側平滑コンデンサの両端電圧を減算して偏差を
算出したときに、短絡検出手段は、偏差算出手段の算出
値が正の異常判定値以上のときには負側平滑コンデンサ
の両端に直流短絡現象が生じたことを検出し、偏差算出
手段の算出値が負の異常判定値以下のときには正側平滑
コンデンサの両端に直流短絡現象が生じたことを検出し
てなる。
との間に挿入された正側平滑コンデンサの両端電圧から
他方の負側平滑コンデンサの両端電圧を減算して偏差を
算出したときに、短絡検出手段は、偏差算出手段の算出
値が正の異常判定値以上のときには負側平滑コンデンサ
の両端に直流短絡現象が生じたことを検出し、偏差算出
手段の算出値が負の異常判定値以下のときには正側平滑
コンデンサの両端に直流短絡現象が生じたことを検出し
てなる。
【００１４】前記した手段によれば、複数の平滑コンデ
ンサの電圧は、正常時にはほぼ同一電圧であり、両者の
電圧の偏差は０になっている。このため各平滑コンデン
サの両端電圧の偏差が正の異常判定値以上または負の異
常判定値以下のときには直流電源に短絡現象が生じたか
あるいは電圧検出手段そのものが故障したとみなすこと
ができる。すなわち複数の平滑コンデンサの両端電圧の
偏差を監視することで、直流電源（平滑コンデンサ）の
直流短絡現象を検出したり、電圧検出手段の故障を検出
したりすることができる。
ンサの電圧は、正常時にはほぼ同一電圧であり、両者の
電圧の偏差は０になっている。このため各平滑コンデン
サの両端電圧の偏差が正の異常判定値以上または負の異
常判定値以下のときには直流電源に短絡現象が生じたか
あるいは電圧検出手段そのものが故障したとみなすこと
ができる。すなわち複数の平滑コンデンサの両端電圧の
偏差を監視することで、直流電源（平滑コンデンサ）の
直流短絡現象を検出したり、電圧検出手段の故障を検出
したりすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１６】図１は、本発明の一実施形態を示す直列多
重電力変換装置の全体構成図である。図１において、直
列多重電力変換装置は、中性点クランプ方式のコンバー
タ１４、中性点クランプ方式のインバータ２４を備えて
おり、コンバータ１４が３相交流電源１０に接続され、
インバータ２４が３相交流電動機２８に接続されてい
る。コンバータ１４とインバータ２４はそれぞれライン
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介して接続されており、ラインＬ
１、Ｌ２間に平滑コンデンサ２０が挿入され、ラインＬ
２、Ｌ３間に平滑コンデンサ２２が挿入されている。コ
ンデンサ２０とラインＬ１との接続点が正側端子Ｔ１と
して、コンデンサ２０とコンデンサ２２との接続点が中
性点Ｔ２として、コンデンサ２２とラインＬ３との接続
点が負側端子Ｔ３として設定されており、各コンデンサ
２０、２２には各コンデンサの両端電圧を検出する電圧
検出器１６、１８が設置されている。
重電力変換装置の全体構成図である。図１において、直
列多重電力変換装置は、中性点クランプ方式のコンバー
タ１４、中性点クランプ方式のインバータ２４を備えて
おり、コンバータ１４が３相交流電源１０に接続され、
インバータ２４が３相交流電動機２８に接続されてい
る。コンバータ１４とインバータ２４はそれぞれライン
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を介して接続されており、ラインＬ
１、Ｌ２間に平滑コンデンサ２０が挿入され、ラインＬ
２、Ｌ３間に平滑コンデンサ２２が挿入されている。コ
ンデンサ２０とラインＬ１との接続点が正側端子Ｔ１と
して、コンデンサ２０とコンデンサ２２との接続点が中
性点Ｔ２として、コンデンサ２２とラインＬ３との接続
点が負側端子Ｔ３として設定されており、各コンデンサ
２０、２２には各コンデンサの両端電圧を検出する電圧
検出器１６、１８が設置されている。
【００１７】コンバータ１４の制御系は、電流検出器１
２、パルス幅変調器３２、電流制御演算器３４、加減算
器３６、電圧制御演算器３８、加減算器４０、４２、電
圧指令設定器４４を備えて構成されている。電圧指令設
定器４４は、コンバータ１４の出力電圧に関する設定値
を指令するようになっており、この電圧指令が加減算器
４２に入力されている。加減算器４０には、直流電圧検
出器１６、１８によって検出された検出電圧の和を示す
電圧（コンバータ１４の出力電圧）が加減算器４２から
入力されている。すなわち加減算器４０は、電圧検出器
１６、１８によって検出されたコンバータ１４の出力電
圧の検出値と電圧指令との偏差に応じた電圧を電圧制御
演算器３８に出力するようになっている。電圧制御演算
器１８は、加減算器４０から入力された電圧偏差を０に
抑制するための電流を生成し、生成した電流を加減算器
３６に出力する。加減算器３６は、交流電源１０からコ
ンバータ１４に供給される３相交流電流の検出電流を電
流検出器１２から取り込み、この検出電流と電圧制御演
算器３８によって生成された電流との偏差を算出し、算
出値を電流制御演算器３４に出力する。電流制御演算器
３４は加減算器３６から入力された電流偏差を零に抑制
するための演算を行ない、この演算結果に応じた制御信
号をパルス幅変調器３２に出力する。パルス幅変調器３
２は、電流制御演算器３４からの制御信号に応答してコ
ンバータ１４の出力電圧を指定の電圧に維持するための
パルス幅変調信号を生成し、このパルス幅変調信号をコ
ンバータ１４の各スイッチング素子に供給するようにな
っている。
２、パルス幅変調器３２、電流制御演算器３４、加減算
器３６、電圧制御演算器３８、加減算器４０、４２、電
圧指令設定器４４を備えて構成されている。電圧指令設
定器４４は、コンバータ１４の出力電圧に関する設定値
を指令するようになっており、この電圧指令が加減算器
４２に入力されている。加減算器４０には、直流電圧検
出器１６、１８によって検出された検出電圧の和を示す
電圧（コンバータ１４の出力電圧）が加減算器４２から
入力されている。すなわち加減算器４０は、電圧検出器
１６、１８によって検出されたコンバータ１４の出力電
圧の検出値と電圧指令との偏差に応じた電圧を電圧制御
演算器３８に出力するようになっている。電圧制御演算
器１８は、加減算器４０から入力された電圧偏差を０に
抑制するための電流を生成し、生成した電流を加減算器
３６に出力する。加減算器３６は、交流電源１０からコ
ンバータ１４に供給される３相交流電流の検出電流を電
流検出器１２から取り込み、この検出電流と電圧制御演
算器３８によって生成された電流との偏差を算出し、算
出値を電流制御演算器３４に出力する。電流制御演算器
３４は加減算器３６から入力された電流偏差を零に抑制
するための演算を行ない、この演算結果に応じた制御信
号をパルス幅変調器３２に出力する。パルス幅変調器３
２は、電流制御演算器３４からの制御信号に応答してコ
ンバータ１４の出力電圧を指定の電圧に維持するための
パルス幅変調信号を生成し、このパルス幅変調信号をコ
ンバータ１４の各スイッチング素子に供給するようにな
っている。
【００１８】一方、インバータ２４の制御系は、インバ
ータ２４から交流電動機２８に供給される３相交流電流
を検出する電流検出器２６、交流電動機２８の速度を検
出する速度検出器３０、パルス幅変調器４８、電流制御
演算器５０、加減算器５２、速度制御演算器５４、加減
算器５６、速度指令設定器５８を備えて構成されてい
る。速度指令設定器５８は交流電動機２８に対する速度
を指令するための信号を加減算器５６に出力する。加減
算器５６は速度指令と速度検出器３０の検出出力との偏
差に応じた信号を速度制御演算器５４に出力する。速度
制御演算器５４は、加減算器５６の算出による偏差を零
に抑制するための演算を行ない、この演算値を電流の値
で加減算器５２に出力する。加減算器５２は速度制御演
算器５４の演算による電流と電流検出器２６の検出電流
との偏差に応じた信号を電流制御演算器５０に出力す
る。電流制御演算器５０は加減算器５２の生成による電
流偏差を零に抑制するための演算を行ない、この演算結
果に応じた制御信号をパルス幅変調器４８に出力する。
パルス幅変調器４８は、電流制御演算器５０から出力さ
れた制御信号に応答してインバータ２４の出力電圧の周
波数を指定の周波数にするためのパルス幅変調信号を生
成し、生成したパルス幅変調信号をインバータ２４の各
スイッチング素子に供給するようになっている。
ータ２４から交流電動機２８に供給される３相交流電流
を検出する電流検出器２６、交流電動機２８の速度を検
出する速度検出器３０、パルス幅変調器４８、電流制御
演算器５０、加減算器５２、速度制御演算器５４、加減
算器５６、速度指令設定器５８を備えて構成されてい
る。速度指令設定器５８は交流電動機２８に対する速度
を指令するための信号を加減算器５６に出力する。加減
算器５６は速度指令と速度検出器３０の検出出力との偏
差に応じた信号を速度制御演算器５４に出力する。速度
制御演算器５４は、加減算器５６の算出による偏差を零
に抑制するための演算を行ない、この演算値を電流の値
で加減算器５２に出力する。加減算器５２は速度制御演
算器５４の演算による電流と電流検出器２６の検出電流
との偏差に応じた信号を電流制御演算器５０に出力す
る。電流制御演算器５０は加減算器５２の生成による電
流偏差を零に抑制するための演算を行ない、この演算結
果に応じた制御信号をパルス幅変調器４８に出力する。
パルス幅変調器４８は、電流制御演算器５０から出力さ
れた制御信号に応答してインバータ２４の出力電圧の周
波数を指定の周波数にするためのパルス幅変調信号を生
成し、生成したパルス幅変調信号をインバータ２４の各
スイッチング素子に供給するようになっている。
【００１９】また本実施形態においては、コンバータ１
４とインバータ２４共通の回路として、異常検出回路４
６が設けられている。異常検出回路４６は直流電圧検出
器１６、１８の検出出力を取り込み、平滑コンデンサ２
０の両端電圧と平滑コンデンサ２２の両端電圧の偏差を
求め、この偏差から平滑コンデンサ２０または２２の両
端に直流短絡現象が生じたことを検出したり、電圧検出
器１６、１８のいずれかに異常が生じたことを検出し、
各検出時に、コンバータ１４、インバータ２４を停止す
るための停止信号をパルス幅変調器３２、４８にそれぞ
れ出力するようになっている。
４とインバータ２４共通の回路として、異常検出回路４
６が設けられている。異常検出回路４６は直流電圧検出
器１６、１８の検出出力を取り込み、平滑コンデンサ２
０の両端電圧と平滑コンデンサ２２の両端電圧の偏差を
求め、この偏差から平滑コンデンサ２０または２２の両
端に直流短絡現象が生じたことを検出したり、電圧検出
器１６、１８のいずれかに異常が生じたことを検出し、
各検出時に、コンバータ１４、インバータ２４を停止す
るための停止信号をパルス幅変調器３２、４８にそれぞ
れ出力するようになっている。
【００２０】次に、コンバータ１４、インバータ２４の
主回路構成を図２にしたがって説明する。なお、コンバ
ータ１４、インバータ２４の主回路は同一構成で、Ｕ、
Ｖ、Ｗ相も同一構成であるため、インバータ２４のＵ相
のみの主回路構成について説明する。
主回路構成を図２にしたがって説明する。なお、コンバ
ータ１４、インバータ２４の主回路は同一構成で、Ｕ、
Ｖ、Ｗ相も同一構成であるため、インバータ２４のＵ相
のみの主回路構成について説明する。
【００２１】インバータ２４のＵ相の主回路は、自己消
弧可能なスイッチング素子（例えば、ＧＴＯ、ＩＧＢ
Ｔ、トランジスタ等）Ｇｐ、Ｇｐｃ、Ｇｎｃ、Ｇｎを備
えており、４個のスイッチング素子が互いに直列に接続
されている。スイッチング素子Ｇｐはアノードリアクト
ルＬｐを介して正側端子Ｔ１に接続され、スイッチング
素子ＧｎはアノードリアクトルＬｎを介して負側端子Ｔ
３に接続され、スイッチング素子Ｇｐｃ、Ｇｎｃはそれ
ぞれ共通端子（出力端子）Ｔ３に接続されている。また
スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｐｃとの直列接続点である正
側接続点Ｔ４には、中性点Ｔ２にアノードが接続された
クランプダイオードＤｃｐが接続されており、スイッチ
ング素子ＧｎｃとＧｎとの直列接続点である負側接続点
Ｔ６には、中性点Ｔ２にカソードが接続されたクランプ
ダイオードＤｃｎが接続されている。さらに各スイッチ
ング素子Ｇｐ〜Ｇｎにはそれぞれフリーホイール整流素
子としてフリーホイールダイオードＤｆｐ、Ｄｆｐｃ、
Ｄｆｎｃ、Ｄｆｎが逆並列接続されている。
弧可能なスイッチング素子（例えば、ＧＴＯ、ＩＧＢ
Ｔ、トランジスタ等）Ｇｐ、Ｇｐｃ、Ｇｎｃ、Ｇｎを備
えており、４個のスイッチング素子が互いに直列に接続
されている。スイッチング素子Ｇｐはアノードリアクト
ルＬｐを介して正側端子Ｔ１に接続され、スイッチング
素子ＧｎはアノードリアクトルＬｎを介して負側端子Ｔ
３に接続され、スイッチング素子Ｇｐｃ、Ｇｎｃはそれ
ぞれ共通端子（出力端子）Ｔ３に接続されている。また
スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｐｃとの直列接続点である正
側接続点Ｔ４には、中性点Ｔ２にアノードが接続された
クランプダイオードＤｃｐが接続されており、スイッチ
ング素子ＧｎｃとＧｎとの直列接続点である負側接続点
Ｔ６には、中性点Ｔ２にカソードが接続されたクランプ
ダイオードＤｃｎが接続されている。さらに各スイッチ
ング素子Ｇｐ〜Ｇｎにはそれぞれフリーホイール整流素
子としてフリーホイールダイオードＤｆｐ、Ｄｆｐｃ、
Ｄｆｎｃ、Ｄｆｎが逆並列接続されている。
【００２２】各スイッチング素子Ｇｐ〜Ｇｐｎは図３に
示す制御モードにしたがってスイッチング動作されるよ
うになっている。例えば、制御モード１では、図４
（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｐｃが
オンとなり、他のスイッチング素子Ｇｎｃ、Ｇｎがとも
にオフとなり、共通端子Ｔ５の電位は＋Ｅとなる。制御
モード２では、図４（ｂ）に示すように、スイッチング
素子Ｇｐ、Ｇｎがともにオフとなり、スイッチング素子
Ｇｐｃ、Ｇｎｃがオンとなる。このとき中性点Ｔ２と共
通端子Ｔ５とがクランプダイオードＤｃｐ、Ｄｃｎを介
して接続されるため、共通端子Ｔ５の電位は０となる。
示す制御モードにしたがってスイッチング動作されるよ
うになっている。例えば、制御モード１では、図４
（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｐｃが
オンとなり、他のスイッチング素子Ｇｎｃ、Ｇｎがとも
にオフとなり、共通端子Ｔ５の電位は＋Ｅとなる。制御
モード２では、図４（ｂ）に示すように、スイッチング
素子Ｇｐ、Ｇｎがともにオフとなり、スイッチング素子
Ｇｐｃ、Ｇｎｃがオンとなる。このとき中性点Ｔ２と共
通端子Ｔ５とがクランプダイオードＤｃｐ、Ｄｃｎを介
して接続されるため、共通端子Ｔ５の電位は０となる。
【００２３】次に、制御モード３のときには、図４
（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｃがと
もにオフとなり、スイッチング素子Ｇｎｃ、Ｇｎがとも
にオンになり、負荷からの電流がスイッチング素子Ｇｎ
ｃ、Ｇｎを介して負側端子Ｔ３側に流れ、共通端子Ｔ５
の電位は−Ｅとなる。なお、各スイッチング素子Ｇｐ〜
Ｇｎがスイッチング動作するときに、スイッチング素子
の動作遅れによって３素子、例えばＧｐ、Ｇｐｃ、Ｇｎ
ｃまたはＧｐｃ、Ｇｎｃ、Ｇｎが同時に導通するのを防
止するために、図５に示すように、スイッチング素子Ｇ
ｐ、Ｇｎｃまたはスイッチング素子Ｇｐｃ、Ｇｎに印加
されるパルス信号の間には短絡防止期間が設けられてい
る。
（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｃがと
もにオフとなり、スイッチング素子Ｇｎｃ、Ｇｎがとも
にオンになり、負荷からの電流がスイッチング素子Ｇｎ
ｃ、Ｇｎを介して負側端子Ｔ３側に流れ、共通端子Ｔ５
の電位は−Ｅとなる。なお、各スイッチング素子Ｇｐ〜
Ｇｎがスイッチング動作するときに、スイッチング素子
の動作遅れによって３素子、例えばＧｐ、Ｇｐｃ、Ｇｎ
ｃまたはＧｐｃ、Ｇｎｃ、Ｇｎが同時に導通するのを防
止するために、図５に示すように、スイッチング素子Ｇ
ｐ、Ｇｎｃまたはスイッチング素子Ｇｐｃ、Ｇｎに印加
されるパルス信号の間には短絡防止期間が設けられてい
る。
【００２４】すなわち、図６（ａ）に示すように、スイ
ッチング素子Ｇｐ、Ｇｎｃが誤動作またはブレイクダウ
ンしたりすると、スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｐｃ、Ｇｎ
ｃが同時にオンとなって、直流電源としての平滑コンデ
ンサ２０の両端が短絡され、直流短絡現象を生じること
になる。また、図６（ｂ）に示すように、スイッチング
素子Ｇｎｃがオン状態にあるときに、スイッチング素子
Ｇｎ、Ｇｐｃが誤動作またはブレイクダウンして同時に
３個がオンになると、直流電源となる平滑コンデンサ２
２の両端が短絡され、直流短絡現象を生じる。直流短絡
現象が生じると、健全なスイッチング素子が破損する恐
れがある。
ッチング素子Ｇｐ、Ｇｎｃが誤動作またはブレイクダウ
ンしたりすると、スイッチング素子Ｇｐ、Ｇｐｃ、Ｇｎ
ｃが同時にオンとなって、直流電源としての平滑コンデ
ンサ２０の両端が短絡され、直流短絡現象を生じること
になる。また、図６（ｂ）に示すように、スイッチング
素子Ｇｎｃがオン状態にあるときに、スイッチング素子
Ｇｎ、Ｇｐｃが誤動作またはブレイクダウンして同時に
３個がオンになると、直流電源となる平滑コンデンサ２
２の両端が短絡され、直流短絡現象を生じる。直流短絡
現象が生じると、健全なスイッチング素子が破損する恐
れがある。
【００２５】そこで、本実施形態においては、平滑コン
デンサ２０、２２の両端電圧を監視して直流短絡現象を
検出するための異常検出回路４６が以下のように構成さ
れている。
デンサ２０、２２の両端電圧を監視して直流短絡現象を
検出するための異常検出回路４６が以下のように構成さ
れている。
【００２６】異常検出回路４６は、図７に示すように、
差分回路６０、異常状態判定器６２、６４を備えて構成
されている。差分回路６０は、電圧検出手段としての電
圧検出器１６、１８の検出電圧Ｅａ、Ｅｂを取り込み、
両者の偏差を差分電圧ΔＶとして出力する偏差算出手段
として構成されている。正常時には平滑コンデンサ２
０、２２の両端電圧Ｅａ、Ｅｂはほぼ同一であるため、
差分電圧ΔＶはほぼ０である。しかし、平滑コンデンサ
２０または平滑コンデンサ２２の両端を結ぶ回路に属す
るスイッチング素子、ダイオードの短絡によって電源短
絡が生じると、差分電圧ΔＶは正または負の電圧値を示
す。異常状態判定器６２は、差分電圧ΔＶと正の異常判
定値＋Ｖｒｅｆとを比較し、差分電圧ΔＶが正の異常判
定値以上になったときには（Ｅａ＞Ｅｂのとき）、平滑
コンデンサ２２の両端が短絡されたことを検出する直流
短絡検出手段として構成されている。
差分回路６０、異常状態判定器６２、６４を備えて構成
されている。差分回路６０は、電圧検出手段としての電
圧検出器１６、１８の検出電圧Ｅａ、Ｅｂを取り込み、
両者の偏差を差分電圧ΔＶとして出力する偏差算出手段
として構成されている。正常時には平滑コンデンサ２
０、２２の両端電圧Ｅａ、Ｅｂはほぼ同一であるため、
差分電圧ΔＶはほぼ０である。しかし、平滑コンデンサ
２０または平滑コンデンサ２２の両端を結ぶ回路に属す
るスイッチング素子、ダイオードの短絡によって電源短
絡が生じると、差分電圧ΔＶは正または負の電圧値を示
す。異常状態判定器６２は、差分電圧ΔＶと正の異常判
定値＋Ｖｒｅｆとを比較し、差分電圧ΔＶが正の異常判
定値以上になったときには（Ｅａ＞Ｅｂのとき）、平滑
コンデンサ２２の両端が短絡されたことを検出する直流
短絡検出手段として構成されている。
【００２７】一方、異常状態判定器６４は、差分電圧Δ
Ｖと負の異常判定値−Ｖｒｅｆとを比較し、差分電圧Δ
Ｖが負の異常判定値以下となったときには（Ｅａ＜Ｅｂ
のとき）、平滑コンデンサ２０の両端が短絡したことを
検出する直流短絡検出手段として構成されている。そし
て各異常状態判定器６２、６４の判定結果はパルス幅変
調器３２、４８に入力されるようになっている。
Ｖと負の異常判定値−Ｖｒｅｆとを比較し、差分電圧Δ
Ｖが負の異常判定値以下となったときには（Ｅａ＜Ｅｂ
のとき）、平滑コンデンサ２０の両端が短絡したことを
検出する直流短絡検出手段として構成されている。そし
て各異常状態判定器６２、６４の判定結果はパルス幅変
調器３２、４８に入力されるようになっている。
【００２８】このように、本実施形態によれば、ライン
Ｌ１、Ｌ３中にそれぞれ電流検出器を設けることなく、
電圧検出器１６、１８によってコンデンサ２０、２２の
両端電圧を検出し、各検出電圧の偏差を異常検出回路４
６で判定することで、平滑コンデンサ２０、２２の直流
短絡を検出することができる。このため検出器の数を少
なくすることができ、故障率の低減および装置の低価格
化および小型化に寄与することができる。
Ｌ１、Ｌ３中にそれぞれ電流検出器を設けることなく、
電圧検出器１６、１８によってコンデンサ２０、２２の
両端電圧を検出し、各検出電圧の偏差を異常検出回路４
６で判定することで、平滑コンデンサ２０、２２の直流
短絡を検出することができる。このため検出器の数を少
なくすることができ、故障率の低減および装置の低価格
化および小型化に寄与することができる。
【００２９】また本実施形態においては、各異常状態判
定器６２、６４は、差分電圧ΔＶと正または負の異常判
定値とを比較しているため、電圧検出器１６、１８のい
ずれかが短絡または開放状態となったときでも差分電圧
ΔＶが異常値を示すため、差分電圧ΔＶと正または負の
異常判定値とを比較することで、電圧検出器１６または
１８の故障を検出することができる。すなわち異常状態
判定器６２、６４は電圧検出器１６、１８の検出器本体
の故障あるいは電圧検出器１６、１８の検出電圧を異常
検出回路４６に導く回路を含む電圧検出手段の一方に異
常が生じたことを検出する異常検出手段としても機能す
ることになる。この場合は、電圧検出器１６、１８を制
御用電圧検出手段として用いるだけで、保護用の電圧検
出器を設ける必要はなく、電圧検出器１６、１８に関連
する異常を検出することができる。このため制御用の電
圧検出器の他に保護用の電圧器を設ける必要がなく、故
障率の低減、装置の小型化および低コスト化に寄与する
ことができる。
定器６２、６４は、差分電圧ΔＶと正または負の異常判
定値とを比較しているため、電圧検出器１６、１８のい
ずれかが短絡または開放状態となったときでも差分電圧
ΔＶが異常値を示すため、差分電圧ΔＶと正または負の
異常判定値とを比較することで、電圧検出器１６または
１８の故障を検出することができる。すなわち異常状態
判定器６２、６４は電圧検出器１６、１８の検出器本体
の故障あるいは電圧検出器１６、１８の検出電圧を異常
検出回路４６に導く回路を含む電圧検出手段の一方に異
常が生じたことを検出する異常検出手段としても機能す
ることになる。この場合は、電圧検出器１６、１８を制
御用電圧検出手段として用いるだけで、保護用の電圧検
出器を設ける必要はなく、電圧検出器１６、１８に関連
する異常を検出することができる。このため制御用の電
圧検出器の他に保護用の電圧器を設ける必要がなく、故
障率の低減、装置の小型化および低コスト化に寄与する
ことができる。
【００３０】次に、異常検出回路４６の他の実施形態を
図８にしたがって説明する。
図８にしたがって説明する。
【００３１】本実施形態における異常検出回路４６は、
加算回路６６、データ遅延回路６８、差分回路７０、異
常状態判定器７２、７４を備えて構成されており、加算
回路６６に電圧検出器１６、１８の出力がそれぞれ接続
されている。加算回路６６は電圧検出器１６、１８の検
出電圧Ｅａ、Ｅｂをそれぞれ加算する加算手段として構
成されており、加算回路６６の出力がデータ遅延回路６
８を介して差分回路７０に入力されているとともに加算
回路６６の出力が直接差分回路７０に入力されている。
データ遅延回路６８は、時定数Ｔの遅れを有する一時遅
れ要素として、加算回路６６の加算値（コンバータ１４
の出力電圧に相当する電圧）を時定数Ｔにしたがって一
定時間遅延させる遅延手段として構成されている。差分
回路７０はデータ遅延回路６８の出力と加算回路６６の
出力との偏差ΔＶ２を算出する偏差算出手段として構成
されており、差分電圧ΔＶ２がそれぞれ異常状態判定器
７２、７４に入力されている。異常状態判定器７２は、
差分電圧ΔＶ２と正の異常判定値＋Ｖ２ｒｅｆとを比較
し、差分電圧ΔＶ２が正の異常判定値以上となったとき
には少なくとも一方の平滑コンデンサ２０、２２の両端
が短絡したことを検出し、それ以外のときには正常であ
ると判定する直流短絡検出手段として構成されている。
加算回路６６、データ遅延回路６８、差分回路７０、異
常状態判定器７２、７４を備えて構成されており、加算
回路６６に電圧検出器１６、１８の出力がそれぞれ接続
されている。加算回路６６は電圧検出器１６、１８の検
出電圧Ｅａ、Ｅｂをそれぞれ加算する加算手段として構
成されており、加算回路６６の出力がデータ遅延回路６
８を介して差分回路７０に入力されているとともに加算
回路６６の出力が直接差分回路７０に入力されている。
データ遅延回路６８は、時定数Ｔの遅れを有する一時遅
れ要素として、加算回路６６の加算値（コンバータ１４
の出力電圧に相当する電圧）を時定数Ｔにしたがって一
定時間遅延させる遅延手段として構成されている。差分
回路７０はデータ遅延回路６８の出力と加算回路６６の
出力との偏差ΔＶ２を算出する偏差算出手段として構成
されており、差分電圧ΔＶ２がそれぞれ異常状態判定器
７２、７４に入力されている。異常状態判定器７２は、
差分電圧ΔＶ２と正の異常判定値＋Ｖ２ｒｅｆとを比較
し、差分電圧ΔＶ２が正の異常判定値以上となったとき
には少なくとも一方の平滑コンデンサ２０、２２の両端
が短絡したことを検出し、それ以外のときには正常であ
ると判定する直流短絡検出手段として構成されている。
【００３２】一方、異常状態判定器７４は、差分電圧Δ
Ｖ２と負の異常判定値−Ｖ２ｒｅｆとを比較し、差分電
圧ΔＶ２が負の異常判定値以下のときには平滑コンデン
サ２０、２２のうち少なくとも一方の平滑コンデンサの
両端が短絡したことを検出し、それ以外のときには正常
状態にあることを判定する直流短絡検出手段として構成
されている。
Ｖ２と負の異常判定値−Ｖ２ｒｅｆとを比較し、差分電
圧ΔＶ２が負の異常判定値以下のときには平滑コンデン
サ２０、２２のうち少なくとも一方の平滑コンデンサの
両端が短絡したことを検出し、それ以外のときには正常
状態にあることを判定する直流短絡検出手段として構成
されている。
【００３３】本実施形態においては、コンバータ１４の
出力電圧に相当する電圧の時間的変化を差分電圧ΔＶ２
として求め、差分電圧ΔＶ２が正の異常判定値以上ある
いは負の異常判定値以下になるか否かを判定するように
しているため、ラインＬ１、Ｌ３中にそれぞれ電流検出
器を設けることなく、平滑コンデンサ２０または２２の
両端に接続された素子の短絡に伴う直流短絡現象を検出
することでき、故障率の低減、装置の低コスト化および
小型化に寄与することができる。
出力電圧に相当する電圧の時間的変化を差分電圧ΔＶ２
として求め、差分電圧ΔＶ２が正の異常判定値以上ある
いは負の異常判定値以下になるか否かを判定するように
しているため、ラインＬ１、Ｌ３中にそれぞれ電流検出
器を設けることなく、平滑コンデンサ２０または２２の
両端に接続された素子の短絡に伴う直流短絡現象を検出
することでき、故障率の低減、装置の低コスト化および
小型化に寄与することができる。
【００３４】また差分電圧ΔＶ２は、電圧検出器１６、
１８および各検出器の検出出力を伝送する回路を含む各
電圧検出手段の短絡、開放による故障によっても変化す
るため、差分電圧ΔＶ２の変化を異常状態判定器７２、
７４で判定することで、各電圧検出手段の故障に伴う異
常を検出することができる。すなわち、異常状態判定器
７２、７４を各電圧検出手段の異常を検出する異常検出
手段として用いることもできる。この場合、電圧検出器
１６、１８を制御用電圧検出器として用いればよく、保
護用の電圧検出器を設ける必要がないため、故障率の低
減、装置の小型化および低コスト化に寄与することがで
きる。
１８および各検出器の検出出力を伝送する回路を含む各
電圧検出手段の短絡、開放による故障によっても変化す
るため、差分電圧ΔＶ２の変化を異常状態判定器７２、
７４で判定することで、各電圧検出手段の故障に伴う異
常を検出することができる。すなわち、異常状態判定器
７２、７４を各電圧検出手段の異常を検出する異常検出
手段として用いることもできる。この場合、電圧検出器
１６、１８を制御用電圧検出器として用いればよく、保
護用の電圧検出器を設ける必要がないため、故障率の低
減、装置の小型化および低コスト化に寄与することがで
きる。
【００３５】また前記実施形態においては、異常検出回
路４６によって直流短絡現象あるいは電圧検出手段の異
常が検出されたときには、停止信号によってパルス幅変
調器３２、４８が停止パルスを発生するため、コンバー
タ１４、２４を安全な状態で停止させることができる。
また異常状態判定器６２、６４、７２、７４の判定結果
を表示装置の画面上に画像表示することで、表示内容を
故障原因究明の情報として利用することができる。
路４６によって直流短絡現象あるいは電圧検出手段の異
常が検出されたときには、停止信号によってパルス幅変
調器３２、４８が停止パルスを発生するため、コンバー
タ１４、２４を安全な状態で停止させることができる。
また異常状態判定器６２、６４、７２、７４の判定結果
を表示装置の画面上に画像表示することで、表示内容を
故障原因究明の情報として利用することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の平滑コンデンサの両端電圧を検出し、各検出電圧
と異常判定値とを比較して直流短絡現象の発生を検出し
たり、電圧検出手段の異常を検出したりするようにした
ため、最小限の検出手段によって直流短絡現象を検出し
たり、電圧検出手段の異常を検出したりすることがで
き、故障率の低減、装置の小型化および低価格化に寄与
することができる。
複数の平滑コンデンサの両端電圧を検出し、各検出電圧
と異常判定値とを比較して直流短絡現象の発生を検出し
たり、電圧検出手段の異常を検出したりするようにした
ため、最小限の検出手段によって直流短絡現象を検出し
たり、電圧検出手段の異常を検出したりすることがで
き、故障率の低減、装置の小型化および低価格化に寄与
することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す直列多重電力変換装
置の全体構成図である。
置の全体構成図である。
【図２】変換器の主回路を示す回路構成図である。
【図３】インバータの制御モードを説明するための図で
ある。
ある。
【図４】インバータのスイッチング動作を説明するため
の図である。
の図である。
【図５】パルス信号の短絡防止期間の設定方法を説明す
るための図である。
るための図である。
【図６】スイッチング素子の動作遅れによる電源短絡の
発生状態を説明するための図である。
発生状態を説明するための図である。
【図７】異常検出回路の一実施形態を示すブロック構成
図である。
図である。
【図８】異常検出回路の他の実施形態を示すブロック構
成図である。
成図である。
１０ 交流電源 １２ 電流検出器 １４ コンバータ １６、１８ 直流電圧検出器 ２０、２２ 平滑コンデンサ ２４ インバータ ２６ 電流検出器 ２８ 交流電動機 ３０ 速度検出器 ３２ パルス幅変調器 ３４ 電流制御演算器 ３６ 加減算器 ３８ 電圧制御演算器 ４０、４２ 加減算器 ４４ 電圧指令設定器 ４６ 異常検出回路 ４８ パルス幅変調器 ５０ 電流制御演算器 ５２ 加減算器 ５４ 速度制御演算器 ５６ 加減算器 ５８ 速度指令設定器 ６０ 差分回路 ６２、６４ 異常状態判定器 ６６ 加算回路 ６８ データ遅延回路 ７０ 差分回路 ７２、７４ 異常状態判定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｍ 7/21 Ｈ０２Ｍ 7/21 Ｚ // Ｈ０２Ｈ 11/00 Ｈ０２Ｈ 11/00 Ｊ (72)発明者 渋谷 純一 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社 日立製作所 大みか工場内 (56)参考文献 特開 平７−227086（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−79574（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 - 7/98 H02H 7/00 H02H 7/10 - 7/20 H02M 1/00 - 1/30 H02H 11/00 H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00
Claims (8)
- 【請求項１】 互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と交流電源に接続される共通端子との間
に挿入されて互いに直列に接続された正側主スイッチン
グ素子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コ
ンデンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて
互いに直列に接続された負側主スイッチング素子および
負側補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子
と正側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平
滑コンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続さ
れた正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補
助スイッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接
続された負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆
並列接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記
各スイッチング素子のスイッチング動作を制御して交流
電源からの交流電圧を直流電圧に変換させるスイッチン
グ制御手段とを備えた電力変換装置において、 前記各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複
数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力の
偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段の算
出値から一方の平滑コンデンサの両端に直流短絡現象が
生じたことを検出する直流短絡検出手段とを備え、前記
偏差算出手段は、正側端子と中性点との間に挿入された
正側平滑コンデンサの両端電圧から他方の負側平滑コン
デンサの両端電圧を減算して偏差を算出してなり、前記
直流短絡検出手段は、前記偏差算出手段の算出値が正の
異常判定値以上のときには負側平滑コンデンサの両端に
直流短絡現象が生じたことを検出し、前記偏差算出手段
の算出値が負の異常判定値以下のときには正側平滑コン
デンサの両端に直流短絡現象が生じたことを検出してな
ることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】 互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と交流電源に接続される共通端子との間
に挿入されて互いに直列に接続された正側主スイッチン
グ素子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コ
ンデンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて
互いに直列に接続された負側主スイッチング素子および
負側補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子
と正側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平
滑コンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続さ
れた正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補
助スイッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接
続された負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆
並列接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記
各スイッチング素子のスイッチング動作を制御して交流
電源からの交流電圧を直流電圧に変換させるスイッチン
グ制御手段とを備えた電力変換装置において、 前記各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複
数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力の
偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段の算
出値からいずれかの電圧検出手段に異常が生じたことを
検出する異常検出手段とを備え、前記偏差算出手段は、
正側端子と中性点との間に挿入された正側平滑コンデン
サの両端電圧から他方の負側平滑コンデンサの両端電圧
を減算して偏差を算出してなり、前記異常検出手段は、
前記偏差算出手段の算出値が正の異常判定値以上のとき
には一方の電圧検出手段に異常が生じたことを検出し、
前記偏差算出手段の算出値が負の異常判定値以下のとき
には他方の電圧検出手段に異常が生じたことを検出して
なることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項３】 互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と交流電源に接続される共通端子との間
に挿入されて互いに直列に接続された正側主スイッチン
グ素子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コ
ンデンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて
互いに直列に接続された負側主スイッチング素子および
負側補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子
と正側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平
滑コンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続さ
れた正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補
助スイッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接
続された負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆
並列接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記
各スイッチング素子のスイッチング動作を制御して交流
電源からの交流電圧を直流電圧に変換させるスイッチン
グ制御手段とを備えた電力変換装置において、 前記各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複
数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力を
加算する加算手段と、前記加算手段の加算値を一定時間
遅延させる遅延手段と、前記加算手段の加算値と前記遅
延手段の出力との偏差を算出する偏差算出手段と、前記
偏差算出手段の算出値が正の異常判定値以上または負の
異常判定値以下のときには一方の平滑コンデンサの両端
に直流短絡現象が生じたことを検出する直流短絡検出手
段とを備えていることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項４】 互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と交流電源に接続される共通端子との間
に挿入されて互いに直列に接続された正側主スイッチン
グ素子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コ
ンデンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて
互いに直列に接続された負側主スイッチング素子および
負側補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子
と正側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平
滑コンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続さ
れた正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補
助スイッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接
続された負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆
並列接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記
各スイッチング素子のスイッチング動作を制御して交流
電源からの交流電圧を直流電圧に変換させるスイッチン
グ制御手段とを備えた電力変換装置において、 前記各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複
数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力を
加算する加算手段と、前記加算手段の加算値を一定時間
遅延させる遅延手段と、前記加算手段の加算値と前記遅
延手段の出力との偏差を算出する偏差算出手段と、前記
偏差算出手段の算出値が正の異常判定値以上または負の
異常判定値以下のときには一方の電圧検出手段に異常が
生じたことを検出する異常検出手段とを備えていること
を特徴とする電力変換装置。 - 【請求項５】 互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と負荷に接続される共通端子との間に挿
入されて互いに直列に接続された正側主スイッチング素
子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コンデ
ンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて互い
に直列に接続された負側主スイッチング素子および負側
補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子と正
側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平滑コ
ンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続された
正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補助ス
イッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接続さ
れた負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆並列
接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記各ス
イッチング素子のスイッチング動作を制御して各平滑コ
ンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換させるスイッ
チング制御手段とを備えた電力変換装置において、 前記各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複
数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力の
偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段の算
出値から一方の平滑コンデンサの両端に直流短絡現象が
生じたことを検出する直流短絡検出手段とを備え、前記
偏差算出手段は、正側端子と中性点との間に挿入された
正側平滑コンデンサの両端電圧から他方の負側平滑コン
デンサの両端電圧を減算して偏差を算出してなり、前記
直流短絡検出手段は、前記偏差算出手段の算出値が正の
異常判定値以上のときには負側平滑コンデンサの両端に
直流短絡現象が生じたことを検出し、前記偏差算出手段
の算出値が負の異常判定値以下のときには正側平滑コン
デンサの両端に直流短絡現象が生じたことを検出してな
ることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項６】 互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と負荷に接続される共通端子との間に挿
入されて互いに直列に接続された正側主スイッチング素
子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コンデ
ンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて互い
に直列に接続された負側主スイッチング素子および負側
補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子と正
側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平滑コ
ンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続された
正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補助ス
イッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接続さ
れた負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆並列
接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記各ス
イッチング素子のスイッチング動作を制御して各平滑コ
ンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換させるスイッ
チング制御手段とを備えた電力変換装置において、 前記各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複
数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力の
偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段の算
出値からいずれかの電圧検出手段に異常が生じたことを
検出する異常検出手段とを備え、前記偏差算出手段は、
正側端子と中性点との間に挿入された正側平滑コンデン
サの両端電圧から他方の負側平滑コンデンサの両端電圧
を減算して偏差を算出してなり、前記異常検出手段は、
前記偏差算出手段の算出値が正の異常判定値以上のとき
には一方の電圧検出手段に異常が生じたことを検出し、
前記偏差算出手段の算出値が負の異常判定値以下のとき
には他方の電圧検出手段に異常が生じたことを検出して
なることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項７】 互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と負荷に接続される共通端子との間に挿
入されて互いに直列に接続された正側主スイッチング素
子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コンデ
ンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて互い
に直列に接続された負側主スイッチング素子および負側
補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子と正
側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平滑コ
ンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続された
正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補助ス
イッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接続さ
れた負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆並列
接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記各ス
イッチング素子のスイッチング動作を制御して各平滑コ
ンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換させるスイッ
チング制御手段とを備えた電力変換装置において、 前記各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複
数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力を
加算する加算手段と、前記加算手段の加算値を一定時間
遅延させる遅延手段と、前記加算手段の加算値と前記遅
延手段の出力との偏差を算出する偏差算出手段と、前記
偏差算出手段の算出値が正の異常判定値以上または負の
異常判定値以下のときには一方の平滑コンデンサの両端
に直流短絡現象が生じたことを検出する直流短絡検出手
段とを備えていることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項８】 互いに直列接続された複数の平滑コンデ
ンサの正側端子と負荷に接続される共通端子との間に挿
入されて互いに直列に接続された正側主スイッチング素
子および正側補助スイッチング素子と、前記平滑コンデ
ンサの負側端子と前記共通端子との間に挿入されて互い
に直列に接続された負側主スイッチング素子および負側
補助スイッチング素子と、正側主スイッチング素子と正
側補助スイッチング素子との正側接続点と前記各平滑コ
ンデンサが互いに直列接続された中性点とに接続された
正側整流素子と、負側主スイッチング素子と負側補助ス
イッチング素子との負側接続点と前記中性点とに接続さ
れた負側整流素子と、前記各スイッチング素子に逆並列
接続された複数のフリーホイール整流素子と、前記各ス
イッチング素子のスイッチング動作を制御して各平滑コ
ンデンサからの直流電圧を交流電圧に変換させるスイッ
チング制御手段とを備えた電力変換装置において、 前記各平滑コンデンサの両端電圧をそれぞれ検出する複
数の電圧検出手段と、前記各電圧検出手段の検出出力を
加算する加算手段と、前記加算手段の加算値を一定時間
遅延させる遅延手段と、前記加算手段の加算値と前記遅
延手段の出力との偏差を算出する偏差算出手段と、前記
偏差算出手段の算出値が正の異常判定値以上または負の
異常判定値以下のときには一方の電圧検出手段に異常が
生じたことを検出する異常検出手段とを備えていること
を特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31900296A JP3324056B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31900296A JP3324056B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10164855A JPH10164855A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3324056B2 true JP3324056B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=18105410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31900296A Expired - Fee Related JP3324056B2 (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324056B2 (ja) |
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| JP4869284B2 (ja) * | 2008-04-23 | 2012-02-08 | 三菱電機株式会社 | 交流直流変換装置、並びにこの交流直流変換装置を用いた圧縮機駆動装置、圧縮機及び空気調和機 |
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| JP6335040B2 (ja) * | 2014-06-20 | 2018-05-30 | 株式会社東芝 | 車両用制御装置 |
-
1996
- 1996-11-29 JP JP31900296A patent/JP3324056B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10164855A (ja) | 1998-06-19 |
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