JP4687869B2 - 電力変換装置の欠相検出方法および電力変換装置 - Google Patents
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Description
また、特開平5−103496公報(特許文献2)の空気調和器の保護装置では、電圧位相検出回路と電流位相検出回路の出力から得られた電圧と電流の位相差と電流検出器と電流基準値出力回路の出力を比較器で比較した電流値の大きさから欠相を検出するが、電圧位相検出回路など特別な回路が必要となる。
また、特許文献2において開示された回路では、電流基準値出力回路、電流比較回路、電流位相検出回路、電圧位相検出回路、力率検出回路など特別な回路が必要となりコストアップとなる問題点がある。また、特別な回路が必要なことから、欠相検出機能を追加する場合、ハードウェアの改造が必要となり、設計変更が必要という問題点がある。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、コストアップ、ハードウェア設計変更なしに欠相検出を行う電力変換装置の欠相検出方法および電力変換装置を提供することを目的とする。
電力変換器の出力電流を検出する電流検出器から出力される二相の検出電流Iα、Iβから出力電流の位相角θ2をtan−1(Iβ/Iα)で計算し、制御軸位相演算部で周波数指令f1とサンプリング時間Δtに基づき演算した制御軸の位相角θ1と前記出力電流の位相角θ2との差分Δθを欠相検出部で計算し、前記差分Δθが予め設定した閾値より大ならば欠相と判断するものである。
前記電流検出器から出力される二相の検出電流Iα、Iβから出力電流の位相角θ2をtan−1(Iβ/Iα)で計算する出力電流位相演算部と、前記制御軸の位相角θ1と前記出力電流の位相角θ2との差分Δθを欠相検出部で計算し、前記差分Δθが予め設定した閾値より大ならば欠相と判断する欠相検出部からなるものである。
速度指令値f1から制御軸の位相角θ1に変換するには、
θ1=∫(2π×f1)dt・・・(6)
Δtをサンプリング時間として、この式を離散化すると(7)式となる。
θ(k+1)=θ(k)+2π×f1×Δt・・・(7)
図1において制御軸位相演算部1は、速度指令値f1から制御軸の位相角θ1に変換し、ベクトル制御部5へ出力し、電力変換器6で交流電動機2を駆動する。出力電流位相演算部3はIα、Iβから出力電流の位相角θ2を演算し出力する。欠相検出部4でθ1とθ2から欠相を検出した場合、異常停止信号を電力変換器6へ出力する。7はスイッチで欠相検出部4へ入力する信号をθ1と電圧指令の位相角を切り替える。
スイッチ7は定数の設定で任意に切り替え可能としている。例えば、設定値0の場合はθ1、設定値1の場合はθ3に切り替えるようにする。
まず、電流検出器から出力されたIα、Iβから出力電流の位相角θ2を出力電流の位相角演算部で次式のように計算する(ステップF11)。
次に、欠相検出部において制御軸の位相角θ1と出力電流の位相角θ2の差分Δθを次式のように計算する(ステップF12)。
以上の(2)式の位相角の差分の差分Δθとしきい値を比較する(ステップF13)。
Δθ1=θ1n−θ1 ・・・・・(3)
Δθ2=θ2n−θ2 ・・・・・(4)
以上の(3)式と(4)式の2つの位相角の差分の差分Δθを次式のように計算する(ステップF24)。
Δθ=|Δθ1−Δθ2| ・・・・・(5)
以上の(5)式のΔθとしきい値を比較する(ステップF25)。もし、Δθ>しきい値が成り立つならば、欠相が生じていると判断し、電力変換器を異常停止させる(ステップF26)。もし、成り立たないならば欠相は生じていないと判断し処理を抜ける。電力変換器を異常停止させる場合は、電力変換器中の主回路パワースイッチング素子のベース信号(ゲート信号)を遮断することで停止できる。電動機駆動中常に本処理を実施することによって欠相を検出することができる。
2 交流電動機
3 出力電流位相演算部
4 欠相検出部
5 ベクトル制御部
6 電力変換器
7 スイッチ
8 電流検出器
Claims (5)
- 交流電動機を駆動するための電流検出器を備えた電力変換装置の欠相検出方法において、
電力変換器の出力電流を検出する電流検出器から出力される二相の検出電流Iα、Iβから出力電流の位相角θ2をtan−1(Iβ/Iα)で計算し、
制御軸位相演算部で周波数指令f1とサンプリング時間Δtに基づき演算した制御軸の位相角θ1と前記出力電流の位相角θ2との差分Δθを欠相検出部で計算し、前記差分Δθが予め設定した閾値より大ならば欠相と判断することを特徴とする電力変換装置の欠相検出方法。 - 周波数指令から演算した前記制御軸の前記位相角θ1をベクトル制御の電圧指令の位相角に置き換えたものである請求項1記載の電力変換装置の欠相検出方法。
- 前記差分Δθを、前記制御軸の位相角θ1の前回値θ1nと今回値θ1の差をΔθ1とし、出力電流の位相角θ2の前回値θ2nと今回値θ2の差をΔθ2とし、前記Δθ1と前記Δθ2の位相角の差の絶対値Δθを|Δθ1−Δθ2|で求め、前記Δθ1と前記Δθ2の位相角の差の前記絶対値Δθが予め設定した閾値より大ならば欠相と判断することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の欠相検出方法。
- 欠相と判断すると電力変換器中の主回路パワースイッチング素子のベース信号またはゲート信号を遮断するものである請求項1乃至3のいずれかに記載の電力変換装置の欠相検出方法。
- 制御軸の位相角θ1を周波数指令f1とサンプリング時間Δtに基づき演算する制御軸位相演算部と、電圧指令V 1 と前記制御軸の位相角θ1を入力し電力変換器へ電圧指令Vα、Vβを出力するベクトル制御部と、前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出器を備えた電力変換装置において、
前記電流検出器から出力される二相の検出電流Iα、Iβから出力電流の位相角θ2をtan−1(Iβ/Iα)で計算する出力電流位相演算部と、
前記制御軸の位相角θ1と前記出力電流の位相角θ2との差分Δθを欠相検出部で計算し、前記差分Δθが予め設定した閾値より大ならば欠相と判断する欠相検出部を備えたことを特徴とする電力変換装置。
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