JP3817814B2 - 主回路接続判定方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相PMWコンバータの相回転方向の計測における主回路接続判定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
コンデンサインプット型の整流回路の入力電流を電源相電圧と同位相の正弦波状とし、力率をほぼ1にできる三相正弦波PWMコンバータについての主回路構成及び制御回路の一例を図7に示す。
主回路構成としては、三相交流電源1に接続されたIGBT等のスイッチング素子で構成される整流回路2、コンデンサ3、負荷を有しており、三相交流電源1と整流回路2との間には、入力フィルタ4、この入力フィルタ4の電源側に備えられる電圧検出端につながる電源相電圧検出回路5、入力フィルタの整流回路側に備えられる電流検出器につながる二相分の電流検出回路6を有する。
また、整流回路2の出力側には、電圧検出端を有して直流電圧検出回路7が備えられている。
【0003】
整流回路2のゲートドライブ回路8の駆動に当っては、上述の電源相電圧検出回路5による電圧Vr ,Vs ,Vt 、電流検出回路6による電流IR ,IT 、及び直流電圧検出回路7による直流電圧Vdcが参照される。すなわち、直流電圧設定器9による設定値に直流電圧Vdcを加味し、電圧調整器10にて出力される値と電源電圧Vr ,Vs ,Vt とを掛算器11に入力し、得られた出力に検出電流IR ,IT を加え、電流調整器12、PWMロジック回路13を介して整流回路2の各スイッチング素子の通電状態を制御し所望の直流電圧値を得るものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述の図7の構成において判明するように、電源相電圧の検出は、整流回路2と三相交流電源1との間に備えられてリアクトルからなる入力フィルタ4の電源側にて行なわれる。
この場合、整流回路2側と入力フィルタ4とを同一ケースに納められない場合も生じ、このため電源相電圧検出回路5の検出端の接続をユーザ側にて行なう場合も生じる。
このとき、例えば主回路配線(RST)と電源相電圧検出信号線(rst)とが対応して接続されない場合には、整流回路であるコンバータ動作は正常に行なわれず、場合によってはスイッチング素子が破損することも生ずる。
【0005】
本発明は、上述の問題に鑑み、主回路配線と電源相電圧検出回路の検出端との接続の正誤すなわち、主回路配線の接続の正常・異常を判断するようにした主回路接続判定方法の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する本発明は、次の発明特定事項を有する。
(1) コンデンサインプット型の整流回路と三相交流電源との間に三相分の電源相電圧検出回路及び二相分の電流検出回路を備えた三相PWMコンバータの主回路接続判定方法において、上記電流検出回路で検出する二相分(例えばR相とT相)を除く上記電源相電圧検出回路で検出する他の一相分(例えばS相)の電圧が負から正に切り替わる変極点を検出したときの上記電源相電圧検出回路で検出する残りの二相分のうちの一方の相(例えばR相)の電圧値と他方の相(例えばT相)の電圧値を比較して、前記一方の相の電圧値>前記他方の相の電圧値にて、相回転方向を正と判定し、前記一方の相の電圧値<前記他方の相の電圧値にて、相回転方向を逆と判定すること、ついで、上記整流回路をダイオード整流器として通電し、上記電源相電圧検出回路で検出する上記他の一相分(例えばS相)の電圧が負から正に切り替わる変極点を検出したときの上記電流検出回路で検出する上記二相分のうちの一方の相(例えばR相)の電流値と他方の相(例えばT相)の電流値とを比較して、上記相回転方向を正と判定したときには、上記一方の相の電流値>上記他方の相の電流値で上記一方の相の電流値>0かつ上記他方の相の電流値<0にて、接続正常と判定し、それ以外の場合に接続異常と判定すること、上記相回転方向を逆と判定したときには、上記一方の相の電流値<上記他方の相の電流値で上記一方の相の電流値<0かつ上記他方の相の電流値>0にて、接続正常と判定し、それ以外の場合に接続異常と判定すること、を特徴とする。
(2) コンデンサインプット型の整流回路と三相交流電源との間に三相分の電源相電圧検出回路及び二相分の電流検出回路を備えた三相PWMコンバータの主回路接続判定方法において、上記電流検出回路で検出する二相分(例えばR相とT相)を除く上記電源相電圧検出回路で検出する他の一相分(例えばS相)の電圧が負から正に切り替わる変極点を検出したときの上記電源相電圧検出回路で検出する残りの二相分のうちの一方の相(例えばR相)の電圧値と他方の相(例えばT相)の電圧値を比較して、前記一方の相の電圧値>前記他方の相の電圧値にて、相回転方向を正と判定し、前記一方の相の電圧値<前記他方の相の電圧値にて、相回転方向を逆と判定すること、ついで、上記電源相電圧検出回路で検出する上記他の一相分(例えばS相)の電圧が負から正に切り替わる変極点を検出したとき上記整流回路の上アーム及び下アームの少なくとも一方のスイッチング素子を一括してオンし、一定時間経過後に上記電流検出回路で検出する上記二相分のうちの一方の相(例えばR相)の電流値と他方の相(例えばT相)の電流値とを比較して、上記相回転方向を正と判定したときには、上記一方の相の電流値>上記他方の相の電流値で上記一方の相の電流値>0かつ上記他方の相の電流値<0にて、接続正常と判定し、それ以外の場合に接続異常と判定すること、上記相回転方向を逆と判定したときには、上記一方の相の電流値<上記他方の相の電流値で上記一方の相の電流値<0かつ上記他方の相の電流値>0にて、接続正常と判定し、それ以外の場合に接続異常と判定すること、を特徴とする。
【0007】
三相PWMコンバータにあって運転を開始する前に、三相の電源相電圧検出信号Vr Vs Vt の接続に伴う相回転方向の計測を実施し、そのVs の0クロス点である正負極が変わる変極点にあって他の相r,tの大小を比較して正常な接続か否かの確認ができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
ここで、図1ないし図6を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1はPWMコンバータの主回路構成を取り出して例示したものであり、電源を投入してPWMコンバータとして運転開始前に主回路配線の接続を判定することを行なう。なお、制御に当ってはマイクロコンピュータを用い、検出される電源相電圧値Vr Vs Vt と二相分の電流値IR IT はA/Dコンバータを用いて取り込まれるようになっている。
【0009】
図1において、電源相電圧の検出を絶線トランスを介して行なうに当り、まず、電源相電圧相回転方向の計測を行なう。すなわち、三相分の電圧検出信号Vr ,Vs ,Vt について、まず、検出信号Vs の検出レベルが図2に示すように負から正に切替わる0クロス点(変極点)を検出する。ついで、信号Vs が0クロス状態にて他の二相分の検出信号Vr ,Vt を計測し、次の判定を行なう。
すなわち、
(a)Vr >Vt にて相回転方向を正(図2(a))
(b)Vr <Vt にて相回転方向を逆(図2(b))
と判定する。
【0010】
ついで、主回路配線の正常・異常判定を行なう。直流側に接続される負荷、例えば電動機駆動インバータ、を動作させるべく、単なるダイオード整流器としての電流を主回路に流す。
ついで、電源相電圧検出信号Vs (電流検出が行なわれない相)の検出レベルが負から正に切替わる零クロス点を待つ。
そして、検出信号Vs の零クロス状態にてR相及びT相の電流IRITを検出し、前に計測した電源相電圧検出信号の相回転が正(Vr >Vt )の場合、IR>ITでIR>0かつIT<0にて接続正常と判定し、それ以外の場合には接続異常と判定する。
【0011】
また、前述の零クロス状態にてR相及びT相の電流を検出した結果、前に計測した電源相電圧検出信号の相回転が逆(Vr <Vt )の場合、IR<ITでIR<0かつIT>0にて接続正常と判定し、それ以外の場合には接続異常と判定する。
【0012】
上述の使用状態は、コンデンサインプット型ダイオード整流回路であって、交流入力電流波形IR,ITと相電圧Vs ,Vr ,Vt との関係は、相回転方向が正の場合図3に示す波形となり、相回転方向が逆の場合図4に示す波形となる。この結果、電流検出器が接続されていないS相の相電圧が負から正へと零クロス状態にある場合、S相に電流は流れず、R相とT相には絶対値が等しく符号の異なる電流が流れることになる。このため、電源相電圧検出信号の相回転方向の確認が済んでいれば、電流IRとITを含めた大小比較により、主回路配線への電源の接続状態を判定することができる。
【0013】
次に、図5、図6にて他の判定方法を示す。
前述と同様の相回転検出を行ない電源相電圧Vs の零クロス点にて負から正に切り替る点を待つ。そして、この零クロス状態にて図1の整流回路2のスイッチング素子下側アームSX,SY,SZ(上側アームSU,SV,SWでもよい)を後述のTZOの時間だけオンする。
そして、時間TZO経過後にR相及びT相の電流IR,IT検出を行ない、次の判定を行なう。すなわち、電源相電圧検出信号の相回転方向が正の場合、IR>ITでIR>0かつIT<0にて接続正常、それ以外は接続異常と判定し、電源相電圧検出信号の相回転方向が逆の場合、IR<ITでIR<0かつIT>0にて接続正常、それ以外は接続異常と判定する。
【0014】
電流検出器の接続されていないS相の相電圧が負から正への零クロス状態にある場合、相電圧のピーク値をVp とすればR相の相電圧は√3/2・Vp 、T相の相電圧は−√3/2・Vp となる(図5)。従って、Tzoの期間3つの下側アーム又は3つの上側アームをON状態とすることは、リアクトルを通じて電源を短絡することを意味しており(図6)、Tzo時間経過後の各相電流は、リアクトルのインダクタンスをLとすれば、IR≒(√3/2・Vp )/L・Tzo、IT≒−(√3/2・Vp )/L・Tzoとなり、電流値が相電圧の大きさに比例した値となる。従って、電流値を計測すれば、主回路配線への電源の接続の状態を判断することが可能となる。
【0015】
ここで、スイッチング素子のオン時間Tzoについて述べる。通常、PWMコンバータのリアクトルのインダクタンスL[H]の絶対値は適応する装置容量に応じて異なるが装置容量に対するパーセントインピーダンスで表現すると全ての装置容量に対して同一の値となるように決定している。従って、このリアクトルをパーセントインピーダンスにて表現し、Tzo時間経過後の電流値をパーセントインピーダンスにて表現すると次式[数1]となる。
【0016】
【数1】
ここで、確認のための電流値(|IR|=|IT|、ピーク値)を定格電流でのピーク値の10%程度とするためのTzoを求めると下式[数2]のようになる。
【0017】
【数2】
この結果、%Z=10%f=55HZではTzo≒33.4μsとなる。
【0018】
【発明の効果】
コンデンサインプット型の整流回路の入力電流を電源相電圧と同位相の正弦波状とし、力率をほぼ1にできる3相正弦波PWMコンバータにおいて、運転開始前に電源相電圧検出信号線の接続と主回路配線の接続が正常に行われているかの判定を行うことが可能になり、PWMコンバータの異常な動作やスイッチング素子の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】PWMコンバータの主回路構成の接続図。
【図2】電源相電圧相回転の計測説明のための波形図。
【図3】相回転方向「正」の波形図。
【図4】相回転方向「逆」の波形図。
【図5】他の例の説明のためのVs 零クロスの相電圧波形図。
【図6】下又は上アームを短絡した等価回路図。
【図7】全体の回路図。
【符号の説明】
1 三相交流電源
2 整流回路
5 電源相電圧検出回路
6 電流検出回路
Claims (2)
- コンデンサインプット型の整流回路と三相交流電源との間に三相分の電源相電圧検出回路及び二相分の電流検出回路を備えた三相PWMコンバータの主回路接続判定方法において、
上記電流検出回路で検出する二相分(例えばR相とT相)を除く上記電源相電圧検出回路で検出する他の一相分(例えばS相)の電圧が負から正に切り替わる変極点を検出したときの上記電源相電圧検出回路で検出する残りの二相分のうちの一方の相(例えばR相)の電圧値と他方の相(例えばT相)の電圧値を比較して、
前記一方の相の電圧値>前記他方の相の電圧値にて、相回転方向を正と判定し、
前記一方の相の電圧値<前記他方の相の電圧値にて、相回転方向を逆と判定すること、
ついで、上記整流回路をダイオード整流器として通電し、上記電源相電圧検出回路で検出する上記他の一相分(例えばS相)の電圧が負から正に切り替わる変極点を検出したときの上記電流検出回路で検出する上記二相分のうちの一方の相(例えばR相)の電流値と他方の相(例えばT相)の電流値とを比較して、
上記相回転方向を正と判定したときには、上記一方の相の電流値>上記他方の相の電流値で上記一方の相の電流値>0かつ上記他方の相の電流値<0にて、接続正常と判定し、それ以外の場合に接続異常と判定すること、
上記相回転方向を逆と判定したときには、上記一方の相の電流値<上記他方の相の電流値で上記一方の相の電流値<0かつ上記他方の相の電流値>0にて、接続正常と判定し、それ以外の場合に接続異常と判定すること、
を特徴とする主回路接続判定方法。 - コンデンサインプット型の整流回路と三相交流電源との間に三相分の電源相電圧検出回路及び二相分の電流検出回路を備えた三相PWMコンバータの主回路接続判定方法において、
上記電流検出回路で検出する二相分(例えばR相とT相)を除く上記電源相電圧検出回路で検出する他の一相分(例えばS相)の電圧が負から正に切り替わる変極点を検出したときの上記電源相電圧検出回路で検出する残りの二相分のうちの一方の相(例えばR相)の電圧値と他方の相(例えばT相)の電圧値を比較して、
前記一方の相の電圧値>前記他方の相の電圧値にて、相回転方向を正と判定し、
前記一方の相の電圧値<前記他方の相の電圧値にて、相回転方向を逆と判定すること、
ついで、上記電源相電圧検出回路で検出する上記他の一相分(例えばS相)の電圧が負から正に切り替わる変極点を検出したとき上記整流回路の上アーム及び下アームの少なくとも一方のスイッチング素子を一括してオンし、一定時間経過後に上記電流検出回路で検出する上記二相分のうちの一方の相(例えばR相)の電流値と他方の相(例えばT相)の電流値とを比較して、
上記相回転方向を正と判定したときには、上記一方の相の電流値>上記他方の相の電流値で上記一方の相の電流値>0かつ上記他方の相の電流値<0にて、接続正常と判定し、それ以外の場合に接続異常と判定すること、
上記相回転方向を逆と判定したときには、上記一方の相の電流値<上記他方の相の電流値で上記一方の相の電流値<0かつ上記他方の相の電流値>0にて、接続正常と判定し、それ以外の場合に接続異常と判定すること、
を特徴とする主回路接続判定方法。
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