JP4423949B2 - 交流交流直接変換装置の制御装置 - Google Patents
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Description
まず、各相電源電圧の大きさを判別し、電源電圧の最大相と中間相との間の転流か、中間相と最小相との間の転流かを判別する。次に、それぞれのモードに応じて、半導体スイッチに対するスイッチングパターン(転流パターン)を生成する。
上述した各スイッチのオンオフによる転流を行うために、各相電源電圧の大小関係を判別する必要があり、図9の従来技術では、R,S,T相の電源電圧を最大最小判別手段10に取り込んで判別している。
従って、最大最小判別回路に異常が発生した場合は、マトリクスコンバータ1の運転を速やかに停止する必要がある。また、冗長化を意図して同一の最大最小判別回路を予備的に設けることは、フォトカプラ等の部品コストの上昇を招き、設置スペースが余分に必要になるという問題を生じさせる。
電源電圧の位相を検出する位相検出手段と、
この位相検出手段により検出した位相から各相電源電圧の大小関係を判別する第1の大小判別手段と、
第1の大小判別手段に対し並列的に設けられ、かつ、各相電源電圧の大小に応じて流れる電流を絶縁検出して各相電源電圧の大小関係を判別する第2の大小判別手段と、
第1、第2の大小判別手段による判別信号を切り替える切替手段と、
この切替手段により切り替えた第1または第2の大小判別手段の判別信号に従って前記交流スイッチのスイッチングパターンを決定する転流パターン生成手段と、を備えたものである。
この実施形態では、交流交流直接変換装置としてのマトリクスコンバータ1のR,S,T相電源電圧を位相検出手段2に入力し、その出力に基づいて第1の大小判別手段3が各相電源電圧の大小関係を判別する。
次に、ソフトウェアによって大小判別を実現する場合は演算周期の遅れ時間が発生するため、その影響を補償するために遅れ時間補償を行う(ステップST2)。具体的には、電源電圧の角周波数をωi、検出遅れ及びソフトウェア演算遅れ時間をTdとすると、検出された位相θから、数式1により補正位相角θ1を求める。
[数1]
θ1=Tdωi+θ
次いで、図1の転流パターン生成手段4により、最大相、最小相、中間層の情報に従ってスイッチングパターンを生成し、実際の転流処理を行う(ステップST5)
この実施形態は、図1の実施形態と図9の公知の最大最小判別手段10とを組み合わせて最大相、最小相の判別を行うようにしたものである。
図2に示した位相検出手段2及び第1の大小判別手段3では、起動時にPLLが収束するまでに誤差が発生する。この誤差は数式1のθに現れる誤差であるため、ソフトウェアでは補正することができない。そこで、公知の最大最小判別手段10を第2の大小判別手段とし、これを第1の大小判別手段3と併用することで、高精度に最大最小判別を行うことができる。
更に、最大最小判別手段10による判別信号がチャタリング等によって不規則に変化する場合には、チャタリングによる転流への悪影響を防止するために、位相検出手段2による位相情報に基づいて最大最小判別信号をロックしてもよい。
この実施形態では、第2の大小判別手段としての最大最小判別手段10を主に用いることとし、フォトカプラ等に故障が発生した場合に、その故障検出信号に基づいて位相検出手段2及び第1の大小判別手段3による判別信号に切り替えるようにしたものである。
切替手段13は、この故障検出信号が入力されたときに大小判別手段3による判別信号に切り替え、その判別信号を転流パターン生成手段4に出力する。
マトリクスコンバータでは、負荷端開放が発生すると交流スイッチに多大なサージ電圧が発生するため、この実施形態では、図7に示す素子保護手段30(スナバ回路)を設けている。このスナバ回路の構成は公知であるため詳細は省略するが、図7の実施形態では、ダイオード31とアームオン検出回路32との並列回路を三相ブリッジ接続し、その交流入力側を三相交流電源側の入力フィルタ40の各相出力側に接続すると共に、上記三相ブリッジの直流側に放電抵抗やコンデンサ等からなるエネルギー処理手段34を接続して構成されている。なお、前述した各実施形態においても、図示されていないが同様に入力フィルタが設けられている。
また、33は、負荷側の各相に交流側が接続され、直流側がエネルギー処理手段34の両端に接続されたダイオードブリッジである。
すなわち、素子保護手段30は第2の大小判別手段としての機能を持つ。この場合、図7におけるエネルギー処理手段34は、図6における負荷(抵抗)12と動作上、等価になる。
この種のアームオン検出回路32については、例えば特開2001−25265号公報に開示されていて公知であるため、ここでは説明を省略する。
図8はこの点を考慮した第4実施形態の変形例であり、エネルギー処理手段34の両端の電圧Vsnを素子保護手段30の負荷12の両端電圧Vsn2より大きくするために、負荷電圧(マトリクスコンバータ1の負荷電圧)を昇圧してエネルギー処理手段34の両端に充電しておく充電手段36を設けている。
2:位相検出手段
3:大小判別手段(第1の大小判別手段)
4:転流パターン生成手段
5:PWMパルス生成手段
10:最大最小判別手段(第2の大小判別手段)
11:ダイオード
12:負荷(抵抗)
13:切替手段
14:故障検出手段
30:素子保護手段(第2の大小判別手段)
31,35:ダイオード
32:アームオン検出回路
33:ダイオードブリッジ
34:エネルギー処理手段
36:充電手段
40:入力フィルタ
S1〜S9:交流スイッチ
Claims (4)
- 多相交流電源に接続された交流スイッチをスイッチングして任意の大きさ及び周波数を有する多相交流電圧を出力する交流交流直接変換装置において、
電源電圧の位相を検出する位相検出手段と、
この位相検出手段により検出した位相から各相電源電圧の大小関係を判別する第1の大小判別手段と、
第1の大小判別手段に対し並列的に設けられ、かつ、各相電源電圧の大小に応じて流れる電流を絶縁検出して各相電源電圧の大小関係を判別する第2の大小判別手段と、
第1、第2の大小判別手段による判別信号を切り替える切替手段と、
この切替手段により切り替えた第1または第2の大小判別手段の判別信号に従って前記交流スイッチのスイッチングパターンを決定する転流パターン生成手段と、
を備えたことを特徴とする交流交流直接変換装置の制御装置。 - 請求項1に記載した交流交流直接変換装置の制御装置において、
第2の大小判別手段の故障を検出する故障検出手段を設け、この故障検出手段による故障検出時に、前記切替手段を介して第1の大小判別手段による判別信号を前記転流パターン生成手段に出力することを特徴とする交流交流直接変換装置の制御装置。 - 請求項1または2に記載した交流交流直接変換装置の制御装置において、
第2の大小判別手段は、前記交流スイッチを過電圧または過電流から保護する機能を兼ね備えていることを特徴とする交流交流直接変換装置の制御装置。 - 請求項3に記載した交流交流直接変換装置の制御装置において、
第2の大小判別手段に、前記交流スイッチの全オフ時に発生するエネルギーを消費させるエネルギー処理手段を設けたことを特徴とする交流交流直接変換装置の制御装置。
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