JP5464981B2 - AC / DC converter - Google Patents

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Description

本発明は、AC/DCコンバータに関し、特に、ゼロクロスを検出してゲート信号を生成する技術に関する。   The present invention relates to an AC / DC converter, and more particularly to a technique for detecting a zero cross and generating a gate signal.

AC/DCコンバータは、ブリッジ状に構成された複数の整流素子からなり、複数の整流素子のうちのサイリスタのゲートを、入力した交流電力における線間電圧の位相に合わせて制御することにより、交流電力を直流電力へエネルギー変換する機器である。この位相を得るために、AC/DCコンバータの制御部は、入力した交流電力の線間電圧から、0Vをクロスするポイント(以下、ゼロクロスという。)を検出し、そのゼロクロスの時間間隔を入力電圧周期とし、サイリスタのゲートをオンするゲート信号の位相を計算し、ゲート信号をサイリスタへ出力する。このようにして、R相のゲート信号、S相のゲート信号及びT相のゲート信号の位相が計算され、これらのゲート信号によってそれぞれのサイリスタが点弧してオン/オフ制御され、交流電力が直流電力に変換される。   The AC / DC converter is composed of a plurality of rectifier elements configured in a bridge shape, and controls the thyristor gate of the plurality of rectifier elements in accordance with the phase of the line voltage in the input AC power. It is a device that converts power into DC power. In order to obtain this phase, the control unit of the AC / DC converter detects a point where 0 V is crossed (hereinafter referred to as zero cross) from the line voltage of the input AC power, and the time interval of the zero cross is determined as the input voltage. The phase of the gate signal for turning on the gate of the thyristor is calculated, and the gate signal is output to the thyristor. In this way, the phases of the R-phase gate signal, the S-phase gate signal, and the T-phase gate signal are calculated, and each of the thyristors is ignited and controlled on / off by these gate signals. Converted to DC power.

このようなAC/DCコンバータには、高調波ノイズを除去するためにローパスフィルタが設けられている。しかしながら、ローパスフィルタでは、配線が長い等の原因でインピーダンスが高くなって、低次高周波の影響を無視することができず、ゼロクロスを正確に検出することができない場合がある。そこで、ローパスフィルタの代わりにノッチフィルタを設けたAC/DCコンバータが知られている(特許文献1を参照)。このAC/DCコンバータによれば、ノッチフィルタによって、特定次数の高調波が除去された基本波のみの入力交流電圧に基づいて、ゼロクロスを検出することができる。したがって、低次高周波の影響を受けることなく、ゲート信号の位相を正確に計算することができ、適切な位相のゲート信号をサイリスタへ出力することができる。   Such an AC / DC converter is provided with a low-pass filter to remove harmonic noise. However, in the low-pass filter, the impedance becomes high due to a long wiring or the like, the influence of the low-order high frequency cannot be ignored, and the zero cross may not be detected accurately. Therefore, an AC / DC converter provided with a notch filter instead of a low-pass filter is known (see Patent Document 1). According to this AC / DC converter, it is possible to detect the zero cross based on the input AC voltage of only the fundamental wave from which the harmonic of the specific order is removed by the notch filter. Therefore, the phase of the gate signal can be accurately calculated without being affected by the low-order high frequency, and the gate signal having an appropriate phase can be output to the thyristor.

特開平11−32483号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-32483

しかしながら、ローパスフィルタが設けられたAC/DCコンバータ、及び、特許文献1のノッチフィルタが設けられたAC/DCコンバータであっても、ノイズ、瞬時停電等の外的要因により外乱が発生し、入力交流電圧が影響を受けた場合には、これらのフィルタでは外乱を除去することができない。このため、AC/DCコンバータの制御部は、ゼロクロスを誤って検出し、不正確な入力電圧周期を計算してしまう。この結果、ゲート信号の位相を正しく計算することができず、意図と反した誤った位相でサイリスタをオン/オフ制御してしまうという問題があった。これは、制御部が、ゼロクロスを誤って検出したか否かを判定しておらず、入力側の線間電圧とは関係なく、外乱によって誤検出したゼロクロスの時点を基準にゲート信号の位相が計算されてしまうからである。   However, even in the AC / DC converter provided with the low-pass filter and the AC / DC converter provided with the notch filter of Patent Document 1, disturbance is generated due to external factors such as noise and instantaneous power failure, and the input When the AC voltage is affected, these filters cannot remove the disturbance. For this reason, the control unit of the AC / DC converter erroneously detects a zero cross and calculates an inaccurate input voltage cycle. As a result, there has been a problem that the phase of the gate signal cannot be calculated correctly, and the thyristor is controlled to be turned on / off with an incorrect phase contrary to the intention. This is because the control unit does not determine whether or not the zero cross has been erroneously detected, and the phase of the gate signal is determined based on the time of the zero cross that is erroneously detected due to a disturbance, regardless of the line voltage on the input side. It is because it is calculated.

このような外乱がプリチャージ動作時に発生すると、ヒューズが溶断し、整流素子が破損する可能性がある。また、このような外乱が定常動作時(フルファイア動作時:高負荷時)に発生すると、AC/DCコンバータの出力バス電圧が低くなり、瞬時停電を誤って検出してしまい、後段にインバータが設けられている場合はそのインバータの運転が停止する可能性がある。ここで、プリチャージ動作とは、AC/DCコンバータの出力バス電圧を0Vの値から所定の電圧値まで引き上げるときの動作をいう。定常動作(フルファイア動作)とは、プリチャージ動作後の動作、すなわち、出力バス電圧が所定の電圧値まで上がった後の動作をいう。   If such a disturbance occurs during the precharge operation, the fuse may be blown and the rectifying element may be damaged. Also, when such disturbances occur during steady operation (full fire operation: high load), the output bus voltage of the AC / DC converter becomes low, and an instantaneous power failure is erroneously detected. If it is provided, the inverter may stop operating. Here, the precharge operation refers to an operation for raising the output bus voltage of the AC / DC converter from a value of 0 V to a predetermined voltage value. The steady operation (full fire operation) is an operation after the precharge operation, that is, an operation after the output bus voltage has increased to a predetermined voltage value.

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ノイズ、瞬時停電等による外乱の影響を直接受けることのないように、ゲート信号の位相を計算し、サイリスタをオン/オフ制御可能なAC/DCコンバータを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to calculate the phase of the gate signal so as not to be directly affected by disturbances due to noise, instantaneous power failure, etc. An object of the present invention is to provide an AC / DC converter capable of on / off control.

上記目的を達成するために、本発明によるAC/DCコンバータは、AC電源の電圧から0Vをクロスするポイントのゼロクロスを検出し、前記ゼロクロスを検出したタイミングを示すゼロクロス検出信号から前記ゼロクロス検出信号の周期を算出し、前記周期に基づいてゲート信号を生成し、前記ゲート信号によりサイリスタをオン/オフ制御し、前記AC電源の交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータにおいて、AC電源の相電圧を入力し、前記相電圧を線間電圧に変換する相電圧/線間電圧変換部と、前記相電圧/線間電圧変換部により変換された線間電圧に基づいて、ゼロクロスを検出し、ゼロクロス検出信号を生成するゼロクロス検出部と、前記ゼロクロス検出部により生成されたゼロクロス検出信号に基づいて、前記入力した相電圧の周期を示す入力電圧周期を算出する入力電圧周期算出部と、前記入力電圧周期算出部により算出された入力電圧周期に基づいて、周期上限値及び周期下限値を設定する周期上下限値設定部と、0の値からインクリメントするモデル位相を生成し、前記入力電圧周期算出部により算出された入力電圧周期が前記周期上下限値設定部により設定された周期下限値よりも大きいときに前記ゼロクロス検出部からゼロクロス検出信号を入力した場合、または、前記ゼロクロス検出信号を入力していない状態で前記モデル位相が前記周期上下限値設定部により設定された周期上限値よりも大きくなった場合、前記モデル位相を0の値にリセットしてモデル位相ゼロクロス検出信号を生成するモデル位相ゼロクロス検出部と、前記モデル位相ゼロクロス検出部により生成されたモデル位相ゼロクロス検出信号に基づいて、前記モデル位相の周期を示すモデル位相周期を算出するモデル位相周期算出部と、前記モデル位相周期算出部により算出されたモデル位相周期に基づいて、ゲート信号を生成するゲート信号生成部と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an AC / DC converter according to the present invention detects a zero cross at a point where 0V is crossed from the voltage of an AC power supply, and detects a zero cross detection signal from a zero cross detection signal indicating a timing at which the zero cross is detected. In an AC / DC converter that calculates a period, generates a gate signal based on the period, controls on / off of a thyristor based on the gate signal, and converts AC power of the AC power source into DC power, Based on the line voltage converted by the phase voltage / line voltage conversion unit and the phase voltage / line voltage conversion unit for inputting the voltage and converting the phase voltage to the line voltage, Based on the zero-cross detection unit that generates the zero-cross detection signal and the zero-cross detection signal generated by the zero-cross detection unit, An input voltage cycle calculation unit for calculating an input voltage cycle indicating the cycle of the input phase voltage, and a cycle upper limit value and a cycle lower limit value are set based on the input voltage cycle calculated by the input voltage cycle calculation unit. A model phase that increments from a lower limit value setting unit and a value of 0 is generated, and the input voltage cycle calculated by the input voltage cycle calculation unit is greater than the cycle lower limit value set by the cycle upper and lower limit value setting unit When the zero-cross detection signal is input from the zero-cross detection unit, or when the zero-cross detection signal is not input, the model phase is larger than the cycle upper limit set by the cycle upper / lower limit setting unit If the model phase zero-cross detector for generating a model phase zero-cross detection signal resets the model phase to a value of 0, the model Based on the model phase zero cross detection signal generated by the phase zero cross detection unit, a model phase period calculation unit that calculates a model phase period indicating the period of the model phase, and a model phase period calculated by the model phase period calculation unit And a gate signal generation unit that generates a gate signal.

また、本発明によるAC/DCコンバータは、前記周期上下限値設定部が、当該AC/DCコンバータが交流電力を直流電力に変換する処理を行っていない運転オフ時に算出された入力電圧周期の平均値を算出し、前記平均値に基づいて周期上限値及び周期下限値を設定し、前記モデル位相周期算出部が、前記モデル位相ゼロクロス検出部により生成されたモデル位相ゼロクロス検出信号に基づいて、前記モデル位相の周期を示すモデル位相周期を算出し、前記モデル位相周期の平均値を算出し、前記ゲート信号生成部が、前記モデル位相周期算出部により算出されたモデル位相周期の平均値に基づいてゲート信号を生成する、ことを特徴とする。   In the AC / DC converter according to the present invention, the period upper and lower limit value setting unit is an average of input voltage periods calculated when the AC / DC converter is not operating when the AC / DC converter does not perform processing for converting AC power to DC power. Calculate a value, set a cycle upper limit value and a cycle lower limit value based on the average value, the model phase cycle calculation unit, based on the model phase zero cross detection signal generated by the model phase zero cross detection unit, A model phase period indicating a model phase period is calculated, an average value of the model phase period is calculated, and the gate signal generation unit is based on the average value of the model phase period calculated by the model phase period calculation unit. A gate signal is generated.

また、本発明によるAC/DCコンバータは、前記ゼロクロス検出部、入力電圧周期算出部、周期上下限値設定部、モデル位相ゼロクロス検出部、モデル位相周期算出部及びゲート信号生成部が、前記AC電源のR相、S相及びT相用に設けられ、前記ゲート信号生成部により生成されたそれぞれのゲート信号にて、R相、S相及びT相のサイリスタをそれぞれオン/オフ制御する、ことを特徴とする。   In the AC / DC converter according to the present invention, the zero cross detection unit, the input voltage cycle calculation unit, the cycle upper and lower limit value setting unit, the model phase zero cross detection unit, the model phase cycle calculation unit, and the gate signal generation unit include the AC power source. The R-phase, S-phase, and T-phase thyristors are respectively turned on / off by the respective gate signals generated by the gate signal generator. Features.

以上説明したように、本発明によれば、線間電圧における入力電圧周期の周期下限値及び周期上限値を設定し、周期下限値と周期上限値との間の時間間隔を有するモデル位相ゼロクロス検出信号を生成し、モデル位相ゼロクロス検出信号の時間間隔であるモデル位相周期を算出し、モデル位相周期に基づいて、サイリスタをオン/オフ制御するゲート信号を生成するようにした。これにより、モデル位相ゼロクロス検出信号及びモデル位相周期は、ノイズ、瞬時停電等による外乱の影響を直接受けることがない。したがって、このような外乱の影響を直接受けることのないように、ゲート信号の位相を計算することができ、サイリスタをオン/オフ制御することができる。この結果、安定したAC/DCコンバータの運転を実現することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the model phase zero cross detection is performed in which the cycle lower limit value and cycle upper limit value of the input voltage cycle in the line voltage are set and the time interval between the cycle lower limit value and the cycle upper limit value is set. A signal is generated, a model phase period which is a time interval of the model phase zero-cross detection signal is calculated, and a gate signal for on / off control of the thyristor is generated based on the model phase period. As a result, the model phase zero cross detection signal and the model phase period are not directly affected by disturbance due to noise, instantaneous power failure, or the like. Therefore, the phase of the gate signal can be calculated and the thyristor can be controlled on / off so as not to be directly affected by such disturbance. As a result, stable operation of the AC / DC converter can be realized.

本発明の実施形態によるAC/DCコンバータが用いられる電源装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the power supply device with which the AC / DC converter by embodiment of this invention is used. 本発明の実施形態によるAC/DCコンバータに備えた制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part with which the AC / DC converter by embodiment of this invention was equipped. 相電圧と線間電圧との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between a phase voltage and a line voltage. ゲート信号処理部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a gate signal processing part. ゼロクロス検出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a zero cross detection part. 入力電圧周期算出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an input voltage period calculation part. 周期上下限値設定部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a period upper / lower limit value setting part. モデル位相ゼロクロス検出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a model phase zero cross detection part. モデル位相周期算出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a model phase period calculation part. ゲート信号生成部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a gate signal production | generation part. モデル位相ゼロクロス検出部の処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of a model phase zero cross detection part. モデル位相ゼロクロス検出部の動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining operation | movement of a model phase zero cross detection part. ゲート信号生成部の動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining operation | movement of a gate signal production | generation part.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
本発明によるAC/DCコンバータの特徴は、入力した交流電力の線間電圧からゼロクロスを検出して入力電圧周期を算出することにより、ゲート信号の位相を計算するのではなく、実際に検出したゼロクロスから入力電圧周期の上下限値を算出し、実際に検出したゼロクロスを用いて、この上下限値内に収まるようにモデル位相ゼロクロスを検出し、モデル位相周期を算出することにより、ゲート信号の位相を計算することにある。これにより、AC/DCコンバータがノイズ、瞬時停電等による外乱の影響を受けて、誤ったタイミングでゼロクロスが検出され入力電圧周期が大きく変動したとしても、モデル位相ゼロクロスは、所定の上下限値内に収まって大きく変動することがない。したがって、外乱の影響を直接受けることのないゲート信号の位相を計算することができ、サイリスタをオン/オフ制御することができる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
The AC / DC converter according to the present invention is characterized in that the zero cross is detected from the line voltage of the input AC power and the input voltage cycle is calculated, so that the phase of the gate signal is not calculated, but the actually detected zero cross. The upper and lower limit values of the input voltage cycle are calculated from the model, the model phase zero cross is detected so that it falls within this upper and lower limit value using the actually detected zero cross, and the phase of the gate signal is calculated by calculating the model phase cycle. Is to calculate. As a result, even if the AC / DC converter is affected by disturbance due to noise, instantaneous power failure, etc., the zero-crossing is detected at an incorrect timing and the input voltage cycle fluctuates greatly, the model phase zero-crossing is within the predetermined upper and lower limit values. It does not fluctuate greatly. Therefore, the phase of the gate signal that is not directly affected by the disturbance can be calculated, and the thyristor can be controlled on / off.

〔電源装置〕
図1は、本発明の実施形態によるAC/DCコンバータが用いられる電源装置の全体構成を示すブロック図である。この電源装置は、リアクタ2、AC/DCコンバータ5及びインバータ6を備えて構成され、AC電源1から入力した商用交流電力を一旦直流電力に変換し、直流電力を所定周波数の交流電力に変換し、交流電力を駆動電力としてモータ7へ供給する。
[Power supply unit]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a power supply device in which an AC / DC converter according to an embodiment of the present invention is used. This power supply device includes a reactor 2, an AC / DC converter 5, and an inverter 6, and once converts commercial AC power input from the AC power source 1 into DC power, and converts DC power into AC power having a predetermined frequency. Then, AC power is supplied to the motor 7 as drive power.

リアクタ2は、電源装置のエネルギー制御用として、AC電源1とAC/DCコンバータ5との間においてRST各相の配線に直列接続される。AC/DCコンバータ5は、制御部3及びパワー素子4を備えている。制御部3は、リアクタ2の出力側の相電圧VR,VSを入力し、ゼロクロスを検出して入力電圧周期を算出し、ゲート信号の位相を計算してGR信号、GS信号及びGT信号の各ゲート信号を生成し、パワー素子4に出力する。制御部3の詳細については後述する。パワー素子4は、ブリッジ状に構成された6個の整流素子からなり、出力側であるP側のDCバスに接続された3個の整流素子がサイリスタである。これらの3個のサイリスタ(R相のサイリスタ、S相のサイリスタ、T相のサイリスタ)のゲートには、制御部3からGR信号、GS信号及びGT信号の各ゲート信号が入力され、オン/オフ制御によって、直流電力がパワー素子4から出力される。   The reactor 2 is connected in series to the wiring of each RST phase between the AC power source 1 and the AC / DC converter 5 for energy control of the power supply device. The AC / DC converter 5 includes a control unit 3 and a power element 4. The control unit 3 inputs the phase voltages VR and VS on the output side of the reactor 2, detects the zero cross, calculates the input voltage cycle, calculates the phase of the gate signal, and calculates each of the GR signal, the GS signal, and the GT signal. A gate signal is generated and output to the power element 4. Details of the control unit 3 will be described later. The power element 4 includes six rectifier elements configured in a bridge shape, and the three rectifier elements connected to the DC bus on the P side which is the output side are thyristors. The gates of these three thyristors (R-phase thyristor, S-phase thyristor, and T-phase thyristor) are supplied with the gate signals of the GR signal, the GS signal, and the GT signal from the control unit 3, and are turned on / off. DC power is output from the power element 4 by the control.

ここで、相電圧VRはR相の電圧であり、相電圧VSはS相の電圧である。また、GR信号は、R相のサイリスタのゲートをオン/オフするためのゲート信号であり、GS信号は、S相のサイリスタのゲートをオン/オフするためのゲート信号であり、GT信号は、T相のサイリスタのゲートをオン/オフするためのゲート信号である。また、後述する相電圧VTはT相の電圧であり、線間電圧Vrs,Vsrは相電圧VRと相電圧VSとの間の電圧であり、線間電圧Vrt,Vtrは相電圧VRと相電圧VTとの間の電圧であり、線間電圧Vst,Vtsは相電圧VSと相電圧VTとの間の電圧である。   Here, the phase voltage VR is an R-phase voltage, and the phase voltage VS is an S-phase voltage. The GR signal is a gate signal for turning on / off the gate of the R-phase thyristor, the GS signal is a gate signal for turning on / off the gate of the S-phase thyristor, and the GT signal is This is a gate signal for turning on / off the gate of the T-phase thyristor. A phase voltage VT described later is a T-phase voltage, line voltages Vrs and Vsr are voltages between the phase voltage VR and the phase voltage VS, and line voltages Vrt and Vtr are the phase voltage VR and the phase voltage. The line voltages Vst and Vts are voltages between the phase voltage VS and the phase voltage VT.

インバータ6は、AC/DCコンバータ5から直流電力を入力し、所定周波数の交流電力に変換し、駆動電力としてモータ7へ供給する。ここで、インバータ6は、相対向する2対の整流素子、例えばIGBTの対が、そのゲートに入力される制御信号によりコレクタ−エミッタ間の導通/遮断が制御され、整流素子のオン/オフ動作を繰り返すことにより、入力した直流電力を、矩形波交流波形の電圧を有する交流電力に変換する。   The inverter 6 receives DC power from the AC / DC converter 5, converts it to AC power having a predetermined frequency, and supplies it to the motor 7 as drive power. Here, the inverter 6 has two pairs of rectifying elements facing each other, for example, a pair of IGBTs, whose conduction / shutoff between the collector and the emitter is controlled by a control signal input to the gate thereof, and the on / off operation of the rectifying element By repeating the above, the input DC power is converted into AC power having a rectangular wave AC waveform voltage.

〔AC/DCコンバータの制御部〕
次に、本発明の実施形態によるAC/DCコンバータ5について詳細に説明する。図2は、図1に示したAC/DCコンバータ5に備えた制御部3の構成を示すブロック図である。この制御部3は、A/D変換部11、フィルタ12、相電圧/線間電圧変換部13、ゲート信号処理部14−1,14−2,14−3を備えており、AC電源1からリアクタ2を介して相電圧VR,VSを入力し、パワー素子4のサイリスタをオン/オフさせるためのゲート信号であるGR信号、GS信号及びGT信号を生成し、パワー素子4に出力する。
[AC / DC converter controller]
Next, the AC / DC converter 5 according to the embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the control unit 3 provided in the AC / DC converter 5 shown in FIG. The control unit 3 includes an A / D conversion unit 11, a filter 12, a phase voltage / line voltage conversion unit 13, and gate signal processing units 14-1, 14-2, 14-3. The phase voltages VR and VS are input via the reactor 2, and a GR signal, a GS signal, and a GT signal, which are gate signals for turning on / off the thyristor of the power element 4, are generated and output to the power element 4.

A/D変換部11は、相電圧VR,VSを入力し、アナログ信号の相電圧VR,VSをデジタル信号に変換し、デジタル信号の相電圧VR,VSをフィルタ12に出力する。フィルタ12は、A/D変換部11からデジタル信号の相電圧VR,VSを入力し、高周波ノイズを除去する。   The A / D converter 11 receives the phase voltages VR and VS, converts the analog signal phase voltages VR and VS into digital signals, and outputs the digital signal phase voltages VR and VS to the filter 12. The filter 12 receives the phase voltages VR and VS of the digital signal from the A / D converter 11 and removes high frequency noise.

相電圧/線間電圧変換部13は、フィルタ12から高周波が除去された相電圧VR,VSを入力し、相電圧VR,VSを線間電圧Vrs,Vrt,Vsr,Vst,Vts,Vtrに変換し、線間電圧Vrs,Vrtをゲート信号処理部14−1に出力し、線間電圧Vsr,Vstをゲート信号処理部14−2に出力し、線間電圧Vts,Vtrをゲート信号処理部14−3に出力する。具体的には、相電圧/線間電圧変換部13は、以下の式により変換を行う。
Vrs=VR−VS、Vrt=VR−VT、Vsr=VS−VR、Vst=VS−VT、Vts=VT−VS、Vtr=VT−VR
The phase voltage / line voltage converter 13 receives the phase voltages VR and VS from which the high frequency has been removed from the filter 12, and converts the phase voltages VR and VS into line voltages Vrs, Vrt, Vsr, Vst, Vts, and Vtr. The line voltages Vrs, Vrt are output to the gate signal processing unit 14-1, the line voltages Vsr, Vst are output to the gate signal processing unit 14-2, and the line voltages Vts, Vtr are output to the gate signal processing unit 14. To -3. Specifically, the phase voltage / line voltage converter 13 performs conversion according to the following equation.
Vrs = VR-VS, Vrt = VR-VT, Vsr = VS-VR, Vst = VS-VT, Vts = VT-VS, Vtr = VT-VR

図3は、相電圧VR,VS,VTと線間電圧Vrs,Vrt,Vsr,Vst,Vts,Vtrとの関係を説明する図である。図3に示すように、相電圧VR,VS,VTは3相電圧であるから、位相がそれぞれ120度ずれている。また、線間電圧Vrs,Vsr、線間電圧Vrt,Vtr、線間電圧Vst,Vtsは位相がそれぞれ180度ずれており、線間電圧Vrs,Vrt,Vst,Vsr,Vtr,Vtsは、この順番に位相がそれぞれ60度ずれている。   FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the phase voltages VR, VS, and VT and the line voltages Vrs, Vrt, Vsr, Vst, Vts, and Vtr. As shown in FIG. 3, since the phase voltages VR, VS, and VT are three-phase voltages, the phases are shifted by 120 degrees. The line voltages Vrs, Vsr, line voltages Vrt, Vtr, line voltages Vst, Vts are 180 degrees out of phase, and the line voltages Vrs, Vrt, Vst, Vsr, Vtr, Vts are in this order. Are out of phase by 60 degrees.

図2に戻って、ゲート信号処理部14−1は、相電圧/線間電圧変換部13から線間電圧Vrs,Vrtを入力し、AC/DCコンバータ5が交流電力を直流電力に変換する処理を行っていない運転オフ時に、線間電圧Vrs,Vrtに基づいて、R相における電圧のゼロクロス(R相のゼロクロス)を検出し、R相の入力電圧周期を算出し、入力電圧周期の上下限値を算出する。そして、AC/DCコンバータ5が交流電力を直流電力に変換する処理を行っている運転オン時に、線間電圧Vrs,Vrtに基づいてR相のゼロクロスを検出し、検出したR相のゼロクロスを用いて、算出した上下限値内に収まるようにモデル位相ゼロクロスを検出し、モデル位相周期を算出し、ゲート信号であるGR信号を生成してパワー素子4に出力する。ゲート信号処理部14−1の詳細については後述する。   Returning to FIG. 2, the gate signal processing unit 14-1 receives the line voltages Vrs and Vrt from the phase voltage / line voltage conversion unit 13, and the AC / DC converter 5 converts AC power into DC power. When the operation is not performed, the zero phase crossing of the R phase voltage (R phase zero crossing) is detected based on the line voltages Vrs and Vrt, the R phase input voltage cycle is calculated, and the input voltage cycle upper and lower limits Calculate the value. Then, when the AC / DC converter 5 performs processing for converting AC power into DC power, the R phase zero cross is detected based on the line voltages Vrs and Vrt, and the detected R phase zero cross is used. Then, the model phase zero cross is detected so as to be within the calculated upper and lower limit values, the model phase period is calculated, and the GR signal which is a gate signal is generated and output to the power element 4. Details of the gate signal processing unit 14-1 will be described later.

ゲート信号処理部14−2は、相電圧/線間電圧変換部13から線間電圧Vsr,Vstを入力し、ゲート信号処理部14−1と同様の処理を行い、ゲート信号であるGS信号を生成してパワー素子4に出力する。ゲート信号処理部14−3は、相電圧/線間電圧変換部13から線間電圧Vts,Vtrを入力し、ゲート信号処理部14−1,14−2と同様の処理を行い、ゲート信号であるGT信号を生成してパワー素子4に出力する。   The gate signal processing unit 14-2 receives the line voltages Vsr and Vst from the phase voltage / line voltage conversion unit 13, performs the same processing as the gate signal processing unit 14-1, and outputs a GS signal which is a gate signal. Generated and output to the power element 4. The gate signal processing unit 14-3 receives the line voltages Vts and Vtr from the phase voltage / line voltage conversion unit 13, performs the same processing as the gate signal processing units 14-1 and 14-2, and generates a gate signal. A certain GT signal is generated and output to the power element 4.

〔ゲート信号処理部〕
次に、図2に示した制御部3のゲート信号処理部14−1,14−2,14−3について詳細に説明する。図4は、ゲート信号処理部14−1の構成を示すブロック図である。ゲート信号処理部14−2,14−3の構成も、図4に示すゲート信号処理部14−1と同様である。このゲート信号処理部14−1は、ゼロクロス検出部21、入力電圧周期算出部22、周期上下限値設定部23、モデル位相ゼロクロス検出部24、モデル位相周期算出部25及びゲート信号生成部26を備えている。
[Gate signal processor]
Next, the gate signal processing units 14-1, 14-2, 14-3 of the control unit 3 shown in FIG. 2 will be described in detail. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the gate signal processing unit 14-1. The configuration of the gate signal processing units 14-2 and 14-3 is the same as that of the gate signal processing unit 14-1 shown in FIG. The gate signal processing unit 14-1 includes a zero-cross detection unit 21, an input voltage cycle calculation unit 22, a cycle upper and lower limit setting unit 23, a model phase zero-cross detection unit 24, a model phase cycle calculation unit 25, and a gate signal generation unit 26. I have.

(ゼロクロス検出部)
ゼロクロス検出部21は、相電圧/線間電圧変換部13から線間電圧Vrs,Vrtを入力し、線間電圧Vrs,Vrtに基づいて、R相のゼロクロスを検出し、検出したタイミングでゼロクロス検出信号を入力電圧周期算出部22及びモデル位相ゼロクロス検出部24に出力する。
(Zero cross detector)
The zero cross detector 21 receives the line voltages Vrs and Vrt from the phase voltage / line voltage converter 13, detects the R phase zero cross based on the line voltages Vrs and Vrt, and detects the zero cross at the detected timing. The signal is output to the input voltage period calculation unit 22 and the model phase zero cross detection unit 24.

図5は、ゼロクロス検出部21の構成を示すブロック図である。このゼロクロス検出部21は、選択回路31及び検出回路32を備えている。選択回路31は、相電圧/線間電圧変換部13から線間電圧Vrs,Vrtを入力し、R相からS相へ電流が流れた場合を正の電圧信号とする線間電圧Vrsと、R相からT相へ電流が流れた場合を正の電圧信号とする線間電圧Vrtとを比較し、大きい線間電圧を選択して検出回路32に出力する。これにより、選択回路31により選択される線間電圧は、相順に左右されることのない、R相のゼロクロスを検出するための電圧となる。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the zero cross detection unit 21. The zero cross detection unit 21 includes a selection circuit 31 and a detection circuit 32. The selection circuit 31 receives the line voltages Vrs and Vrt from the phase voltage / line voltage converter 13 and sets the line voltage Vrs as a positive voltage signal when current flows from the R phase to the S phase, and R The line voltage Vrt, which is a positive voltage signal when a current flows from the phase to the T phase, is compared, and a large line voltage is selected and output to the detection circuit 32. As a result, the line voltage selected by the selection circuit 31 is a voltage for detecting the zero-cross of the R phase that is not influenced by the phase order.

検出回路32は、選択回路31から線間電圧Vrs,Vrtのうちの大きい方の線間電圧を入力し、その線間電圧がマイナスの値から0以上の値に移行するアップショットを検出し、検出したタイミングでエッジ状のゼロクロス検出信号を入力電圧周期算出部22及びモデル位相ゼロクロス検出部24に出力する。このアップショットがR相のゼロクロスである。   The detection circuit 32 receives the larger line voltage of the line voltages Vrs and Vrt from the selection circuit 31, detects an upshot in which the line voltage shifts from a negative value to a value of 0 or more, An edge-shaped zero cross detection signal is output to the input voltage period calculation unit 22 and the model phase zero cross detection unit 24 at the detected timing. This up shot is the R phase zero cross.

(入力電圧周期算出部)
入力電圧周期算出部22は、ゼロクロス検出部21から、ゼロクロスを検出したタイミングでゼロクロス検出信号を入力し、1スキャンの実行周期毎に所定値が加算されるカウンタ値に基づいて、入力したゼロクロス検出信号間の時間差を算出し、その時間差をR相の入力電圧周期として周期上下限値設定部23及びモデル位相ゼロクロス検出部24に出力する。この入力電圧周期は、AC電源1におけるR相の周期であり、ゼロクロス検出信号を入力する毎に更新される。
(Input voltage cycle calculator)
The input voltage cycle calculation unit 22 inputs a zero cross detection signal from the zero cross detection unit 21 at the timing when the zero cross is detected, and inputs the zero cross detection based on a counter value to which a predetermined value is added every execution cycle of one scan. The time difference between the signals is calculated, and the time difference is output to the period upper / lower limit setting unit 23 and the model phase zero-cross detection unit 24 as an R-phase input voltage period. This input voltage cycle is a cycle of the R phase in the AC power source 1 and is updated every time a zero-cross detection signal is input.

図6は、入力電圧周期算出部22の構成を示すブロック図である。この入力電圧周期算出部22は、カウンタ41、転送回路42−1,42−2及び差分回路43を備えている。カウンタ41は、入力電圧周期算出部22における1スキャンの実行周期である50μ秒毎にカウント値に1を加算し、加算結果のカウント値を転送回路42−1及び差分回路43に出力する。転送回路42−1は、カウンタ41からカウント値を入力し、ゼロクロス検出部21からゼロクロス検出信号を入力し、ゼロクロス検出信号を入力したタイミングで、そのときに入力していたカウント値を入力電圧周期として差分回路43に出力する。この入力電圧周期は、前回スキャンにて算出した周期であり、今回スキャンの入力電圧周期を算出するために用いられる。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the input voltage cycle calculation unit 22. The input voltage cycle calculation unit 22 includes a counter 41, transfer circuits 42-1, 42-2, and a difference circuit 43. The counter 41 adds 1 to the count value every 50 μs that is the execution period of one scan in the input voltage period calculation unit 22, and outputs the count value of the addition result to the transfer circuit 42-1 and the difference circuit 43. The transfer circuit 42-1 receives the count value from the counter 41, the zero-cross detection signal from the zero-cross detection unit 21, and the timing at which the zero-cross detection signal is input at the input voltage cycle. To the difference circuit 43. This input voltage cycle is a cycle calculated in the previous scan, and is used to calculate the input voltage cycle of the current scan.

差分回路43は、カウンタ41からカウント値を入力し、転送回路42−1から前回スキャンにて算出した入力電圧周期を入力し、カウント値から前回スキャンにて算出した入力電圧周期を減算し、減算結果(前回スキャンにて入力したゼロクロス検出信号のタイミング時点からの経過時間)を転送回路42−2に出力する。転送回路42−2は、差分回路43から減算結果である経過時間を入力し、ゼロクロス検出部21からゼロクロス検出信号を入力し、ゼロクロス検出信号を入力したタイミングで、そのときに入力していた経過時間を今回スキャンの入力電圧周期として周期上下限値設定部23に出力する。このようにして、AC電源1におけるR相の周期が入力電圧周期として算出される。   The difference circuit 43 inputs the count value from the counter 41, inputs the input voltage cycle calculated in the previous scan from the transfer circuit 42-1, subtracts the input voltage cycle calculated in the previous scan from the count value, and subtracts it. The result (the elapsed time from the timing of the zero cross detection signal input in the previous scan) is output to the transfer circuit 42-2. The transfer circuit 42-2 receives an elapsed time as a subtraction result from the difference circuit 43, inputs a zero-cross detection signal from the zero-cross detection unit 21, and inputs the zero-cross detection signal at the timing input at that time. The time is output to the period upper and lower limit setting unit 23 as the input voltage period of the current scan. In this way, the R phase period in the AC power supply 1 is calculated as the input voltage period.

(周期上下限値設定部)
周期上下限値設定部23は、AC/DCコンバータ5の運転オフ時において、入力電圧周期算出部22から入力電圧周期を入力し、入力した複数の入力電圧周期の平均値を算出して所定の係数を乗算し、周期下限値L_LMT及び周期上限値P_LMTを設定し、モデル位相ゼロクロス検出部24に出力する。周期下限値L_LMT及び周期上限値P_LMTは、モデル位相ゼロクロス検出部24において、モデル位相ゼロクロスを検出するための条件として用いられる。また、周期下限値L_LMT及び周期上限値P_LMTは、AC/DCコンバータ5が運転していない運転オフ時に設定され、運転オン時には設定されない。運転オン時は、相電圧VR,VSがノイズ、瞬時停電等による外乱の影響を受ける可能性があるのに対し、運転オフ時は、このような影響を受けていない相電圧VR,VSが制御部3に入力され、正確なタイミングのゼロクロスが検出され、正確な入力電圧周期によって周期下限値L_LMT及び周期上限値P_LMTが設定されるからである。これにより、ノイズ、瞬時停電等による外乱の影響を受けていない周期下限値L_LMT及び周期上限値P_LMTを設定することができる。
(Cycle upper / lower limit setting part)
The cycle upper / lower limit setting unit 23 receives an input voltage cycle from the input voltage cycle calculation unit 22 when the AC / DC converter 5 is turned off, calculates an average value of a plurality of input voltage cycles, and outputs a predetermined value. The coefficient is multiplied to set a cycle lower limit value L_LMT and a cycle upper limit value P_LMT, which are output to the model phase zero cross detector 24. The cycle lower limit value L_LMT and the cycle upper limit value P_LMT are used as conditions for detecting the model phase zero cross in the model phase zero cross detection unit 24. Further, the cycle lower limit value L_LMT and the cycle upper limit value P_LMT are set when the AC / DC converter 5 is not operating and are not set when the operation is on. When the operation is turned on, the phase voltages VR and VS may be affected by disturbances due to noise, instantaneous power failure, etc., but when the operation is turned off, the phase voltages VR and VS which are not affected by such influence are controlled. This is because the zero cross at the correct timing is detected by being input to the unit 3, and the cycle lower limit value L_LMT and the cycle upper limit value P_LMT are set by the correct input voltage cycle. Thereby, the cycle lower limit L_LMT and the cycle upper limit P_LMT that are not affected by disturbance due to noise, instantaneous power failure, or the like can be set.

図7は、周期上下限値設定部23の構成を示すブロック図である。この周期上下限値設定部23は、平均演算回路51及び乗算回路52,53を備えている。平均演算回路51は、入力電圧周期算出部22から入力電圧周期を入力し、入力電圧周期をシフトレジスタに記憶し、シフトレジスタに記憶した最新のN個の入力電圧周期を加算してNで除算し、入力電圧周期平均値を求め、乗算回路52,53に出力する。   FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the cycle upper / lower limit value setting unit 23. The cycle upper / lower limit setting unit 23 includes an average calculation circuit 51 and multiplication circuits 52 and 53. The average calculation circuit 51 receives the input voltage cycle from the input voltage cycle calculation unit 22, stores the input voltage cycle in the shift register, adds the latest N input voltage cycles stored in the shift register, and divides by N Then, the average value of the input voltage period is obtained and output to the multiplication circuits 52 and 53.

乗算回路52は、平均演算回路51から入力電圧周期平均値を入力し、その値の90%を算出するために入力電圧周期平均値に0.9を乗算し、周期下限値L_LMTをモデル位相ゼロクロス検出部24に出力する。乗算回路53は、平均演算回路51から入力電圧周期平均値を入力し、その値の110%を算出するために入力電圧周期平均値に1.1を乗算し、周期上限値P_LMTをモデル位相ゼロクロス検出部24に出力する。   The multiplication circuit 52 receives the input voltage cycle average value from the average calculation circuit 51, multiplies the input voltage cycle average value by 0.9 to calculate 90% of the value, and sets the cycle lower limit value L_LMT to the model phase zero cross. Output to the detector 24. The multiplier circuit 53 receives the input voltage cycle average value from the average calculation circuit 51, multiplies the input voltage cycle average value by 1.1 to calculate 110% of the value, and sets the cycle upper limit value P_LMT to the model phase zero cross. Output to the detector 24.

(モデル位相ゼロクロス検出部)
モデル位相ゼロクロス検出部24は、ゼロクロス検出部21からゼロクロス検出信号を、入力電圧周期算出部22から入力電圧周期を、周期上下限値設定部23から周期下限値L_LMT及び周期上限値P_LMTをそれぞれ入力し、1スキャンの実行周期毎に所定値を加算するカウンタ値(モデル位相)を生成し、所定の条件にてカウンタ値をリセットしてR相のモデル位相ゼロクロスを検出し、検出したモデル位相ゼロクロスのタイミングでモデル位相ゼロクロス検出信号をモデル位相周期算出部25及びゲート信号生成部26に出力する。ここで、モデル位相ゼロクロス検出部24は、入力電圧周期が周期下限値L_LMT以下のときにゼロクロス検出信号を入力しても、モデル位相をリセットしない。また、入力電圧周期が周期下限値L_LMTよりも大きくかつ周期上限値P_LMTよりも小さいときにゼロクロス検出信号を入力すると、モデル位相をリセットする。また、入力電圧周期が周期上限値P_LMTになったとき(モデル位相が周期上限値P_LMTになったとき)、モデル位相をリセットする。
(Model phase zero cross detector)
The model phase zero-cross detection unit 24 receives a zero-cross detection signal from the zero-cross detection unit 21, an input voltage cycle from the input voltage cycle calculation unit 22, and a cycle lower limit value L_LMT and a cycle upper limit value P_LMT from the cycle upper and lower limit setting unit 23, respectively. A counter value (model phase) that adds a predetermined value for each execution period of one scan is generated, the counter value is reset under a predetermined condition to detect an R-phase model phase zero cross, and the detected model phase zero cross At this timing, the model phase zero cross detection signal is output to the model phase period calculation unit 25 and the gate signal generation unit 26. Here, the model phase zero-cross detection unit 24 does not reset the model phase even if the zero-cross detection signal is input when the input voltage cycle is equal to or lower than the cycle lower limit value L_LMT. Further, when the zero cross detection signal is input when the input voltage cycle is larger than the cycle lower limit value L_LMT and smaller than the cycle upper limit value P_LMT, the model phase is reset. Further, when the input voltage cycle becomes the cycle upper limit value P_LMT (when the model phase becomes the cycle upper limit value P_LMT), the model phase is reset.

図8は、モデル位相ゼロクロス検出部24の構成を示すブロック図である。このモデル位相ゼロクロス検出部24は、加算回路61、選択回路62、比較回路64−1,64−2,68、AND回路65、OR回路66及び反転回路67を備えている。加算回路61は、選択回路62から前回スキャンのモデル位相を入力し、モデル位相に1を加算し、加算結果のモデル位相を選択回路62に出力する。   FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the model phase zero-cross detection unit 24. The model phase zero-cross detector 24 includes an adder circuit 61, a selector circuit 62, comparison circuits 64-1, 64-2, and 68, an AND circuit 65, an OR circuit 66, and an inverting circuit 67. The addition circuit 61 inputs the model phase of the previous scan from the selection circuit 62, adds 1 to the model phase, and outputs the model phase of the addition result to the selection circuit 62.

選択回路62は、加算回路61からモデル位相を入力し、AND回路65及び比較回路64−2からリセット信号を入力し、反転回路67から制御信号を入力する。選択回路62は、両リセット信号を入力しておらず、制御信号を入力しているときに、入力したモデル位相をそのまま比較回路68に出力すると共に、前回スキャンのモデル位相として加算回路61及び比較回路64−2に出力する。ここで、制御信号は、両リセット信号が0のときに、1の信号として入力される。詳細については後述する。また、選択回路62は、いずれかのリセット信号を入力したタイミングで、モデル位相をリセットし、0の値のモデル位相を比較回路68、加算回路61及び比較回路64−2に出力する。   The selection circuit 62 receives the model phase from the adder circuit 61, receives the reset signal from the AND circuit 65 and the comparison circuit 64-2, and receives the control signal from the inverting circuit 67. When both reset signals are not input and the control signal is input, the selection circuit 62 outputs the input model phase as it is to the comparison circuit 68 and also adds the addition circuit 61 and the comparison as the model phase of the previous scan. Output to the circuit 64-2. Here, the control signal is input as a 1 signal when both reset signals are 0. Details will be described later. The selection circuit 62 resets the model phase at the timing when any one of the reset signals is input, and outputs the model phase having a value of 0 to the comparison circuit 68, the addition circuit 61, and the comparison circuit 64-2.

比較回路64−1は、入力電圧周期算出部22から入力電圧周期を入力し、周期上下限値設定部23から周期下限値L_LMTを入力し、入力電圧周期と周期下限値L_LMTとを比較し、入力電圧周期が周期下限値L_LMTよりも大きい場合、制御信号をAND回路65に出力する。AND回路65は、ゼロクロス検出部21からゼロクロス検出信号を入力し、比較回路64−1から1の制御信号を入力し、AND演算を行い、演算結果が1のときにリセット信号を選択回路62に出力する。これにより、ゼロクロス検出信号は、入力電圧周期が周期下限値L_LMTよりも大きい場合に、リセット信号として選択回路62に出力され、選択回路62においてモデル位相がリセットされる。   The comparison circuit 64-1 receives an input voltage cycle from the input voltage cycle calculation unit 22, inputs a cycle lower limit value L_LMT from the cycle upper and lower limit setting unit 23, compares the input voltage cycle and the cycle lower limit value L_LMT, When the input voltage cycle is larger than the cycle lower limit value L_LMT, a control signal is output to the AND circuit 65. The AND circuit 65 receives a zero-cross detection signal from the zero-cross detection unit 21, inputs a control signal of 1 from the comparison circuit 64-1, performs an AND operation, and outputs a reset signal to the selection circuit 62 when the operation result is 1. Output. As a result, the zero cross detection signal is output as a reset signal to the selection circuit 62 when the input voltage cycle is larger than the cycle lower limit value L_LMT, and the model phase is reset in the selection circuit 62.

比較回路64−2は、周期上下限値設定部23から周期上限値P_LMTを入力し、選択回路62から前回スキャンのモデル位相を入力する。そして、比較回路64−2は、1カウントあたりの時間(加算回路61において1が加算される1スキャンあたりの時間)をモデル位相に乗算して、時間情報のモデル位相に変換し、時間情報のモデル位相と周期上限値P_LMTとを比較し、モデル位相が周期上限値P_LMTよりも大きい場合、リセット信号を選択回路62及びOR回路66に出力する。これにより、リセット信号は、モデル位相が周期上限値P_LMTよりも大きくなった場合、すなわち、モデル位相が周期上限値P_LMTを超えてもゼロクロス検出信号が検出されない場合に、ゼロクロス検出信号が検出されたものとみなして選択回路62に出力され、選択回路62においてモデル位相がリセットされる。   The comparison circuit 64-2 inputs the cycle upper limit value P_LMT from the cycle upper / lower limit value setting unit 23, and receives the model phase of the previous scan from the selection circuit 62. Then, the comparison circuit 64-2 multiplies the model phase by the time per count (the time per scan in which 1 is added in the addition circuit 61), and converts the model phase into the model phase of the time information. The model phase is compared with the period upper limit value P_LMT, and when the model phase is larger than the period upper limit value P_LMT, a reset signal is output to the selection circuit 62 and the OR circuit 66. Thereby, when the model phase becomes larger than the cycle upper limit value P_LMT, that is, when the model phase exceeds the cycle upper limit value P_LMT, the zero cross detection signal is detected as the reset signal. Assuming that the signal is output to the selection circuit 62, the model phase is reset in the selection circuit 62.

OR回路66は、AND回路65からリセット信号を入力し、比較回路64−2からリセット信号を入力し、OR演算を行い、演算結果が1のときに制御信号を反転回路67に出力する。反転回路67は、OR回路66から制御信号を入力し、制御信号を反転して選択回路62に出力する。これにより、反転回路67からの1の制御信号は、AND回路65からのリセット信号及び比較回路64−2からのリセット信号がいずれもないときに、選択回路62に出力され、選択回路62において、入力したモデル位相がそのまま出力される。   The OR circuit 66 receives a reset signal from the AND circuit 65, receives a reset signal from the comparison circuit 64-2, performs an OR operation, and outputs a control signal to the inversion circuit 67 when the operation result is 1. The inverting circuit 67 receives the control signal from the OR circuit 66, inverts the control signal, and outputs it to the selection circuit 62. Thereby, one control signal from the inverting circuit 67 is output to the selection circuit 62 when neither the reset signal from the AND circuit 65 nor the reset signal from the comparison circuit 64-2 is present. The input model phase is output as it is.

比較回路68は、選択回路62からモデル位相を入力し、モデル位相と0とを比較し、モデル位相が0のときに、エッジ状の信号をR相のモデル位相ゼロクロス検出信号としてモデル位相周期算出部25及びゲート信号生成部26に出力する。   The comparison circuit 68 inputs the model phase from the selection circuit 62, compares the model phase with 0, and when the model phase is 0, calculates the model phase period using the edge-like signal as the R-phase model phase zero-cross detection signal. To the unit 25 and the gate signal generator 26.

図11は、モデル位相ゼロクロス検出部24の処理を説明するフローチャートである。モデル位相ゼロクロス検出部24は、ゼロクロス検出信号を入力した場合(ステップS1101:Y)、入力電圧周期が周期下限値L_LMTよりも大きいときに(ステップS1102:Y)、モデル位相をリセットし(ステップS1103)、モデル位相ゼロクロス検出信号を出力する(ステップS1104)。   FIG. 11 is a flowchart for explaining the processing of the model phase zero-cross detection unit 24. When the zero-cross detection signal is input (step S1101: Y), the model phase zero-cross detection unit 24 resets the model phase when the input voltage cycle is larger than the cycle lower limit L_LMT (step S1102: Y) (step S1103). ), A model phase zero cross detection signal is output (step S1104).

また、モデル位相ゼロクロス検出部24は、ゼロクロス検出信号を入力した場合(ステップS1101:Y)、入力電圧周期が周期下限値L_LMTよりも大きくないときに(ステップS1102:N)、次のゼロクロス検出信号の入力を待ち、モデル位相が周期上限値P_LMTを超えるのを待つ。   Further, when a zero-cross detection signal is input (step S1101: Y), the model phase zero-cross detection unit 24 receives the next zero-cross detection signal when the input voltage cycle is not greater than the cycle lower limit L_LMT (step S1102: N). And wait until the model phase exceeds the period upper limit P_LMT.

また、モデル位相ゼロクロス検出部24は、ゼロクロス検出信号を入力していない場合(ステップS1101:N)、モデル位相が周期上限値P_LMTよりも大きくなったときに(ステップS1105:Y)、モデル位相をリセットし(ステップS1103)、モデル位相ゼロクロス検出信号を出力する(ステップS1104)。   Further, when the model phase zero-cross detection unit 24 does not receive a zero-cross detection signal (step S1101: N), when the model phase becomes larger than the cycle upper limit value P_LMT (step S1105: Y), the model phase is detected. Reset (step S1103) and output a model phase zero cross detection signal (step S1104).

また、モデル位相ゼロクロス検出部24は、ゼロクロス検出信号を入力していない場合(ステップS1101:N)、モデル位相が周期上限値P_LMTよりも大きくないときに(ステップS1105:N)、ゼロクロス検出信号の入力を待ち、モデル位相が周期上限値P_LMTを超えるのを待つ。   When the model phase zero-cross detection unit 24 does not receive a zero-cross detection signal (step S1101: N), and the model phase is not greater than the cycle upper limit value P_LMT (step S1105: N), Wait for input and wait for the model phase to exceed the period upper limit P_LMT.

図12は、モデル位相ゼロクロス検出部24の動作を説明するタイムチャートである。図12のa,b,f,gに示すように、ゼロクロス検出信号の入力タイミングにおいて、入力電圧周期が周期下限値L_LMTよりも大きい場合に、モデル位相がリセットされ、モデル位相ゼロクロス検出信号が出力される(ステップS1101:Y,ステップS1102:Y,ステップS1103,ステップS1104)。また、c,dに示すように、ゼロクロス検出信号の入力タイミングにおいて、入力電圧周期が周期下限値L_LMTよりも大きくない場合に、ゼロクロス検出信号を無視し、モデル位相をリセットしない(ステップS1101:Y,ステップS1102:N)。また、eに示すように、モデル位相が周期上限値P_LMTよりも大きくなった場合、すなわち、モデル位相が周期上限値P_LMTよりも大きくなってもゼロクロス検出信号が検出されない場合に、モデル位相がリセットされ、モデル位相ゼロクロス検出信号が出力される(ステップS1101:N,ステップS1105:Y,ステップS1103,ステップS1104)。   FIG. 12 is a time chart for explaining the operation of the model phase zero cross detector 24. As shown in a, b, f, and g of FIG. 12, when the input voltage cycle is larger than the cycle lower limit value L_LMT at the input timing of the zero cross detection signal, the model phase is reset and the model phase zero cross detection signal is output. (Step S1101: Y, Step S1102: Y, Step S1103, Step S1104). As shown in c and d, when the input voltage cycle is not larger than the cycle lower limit L_LMT at the input timing of the zero cross detection signal, the zero cross detection signal is ignored and the model phase is not reset (step S1101: Y , Step S1102: N). As shown in e, when the model phase becomes larger than the cycle upper limit value P_LMT, that is, when the zero-cross detection signal is not detected even if the model phase becomes larger than the cycle upper limit value P_LMT, the model phase is reset. Then, a model phase zero cross detection signal is output (step S1101: N, step S1105: Y, step S1103, step S1104).

図12によれば、AC電源1からの入力電圧に基づいて生成したゼロクロス検出信号のタイミングと、モデル位相に基づいて生成したモデル位相ゼロクロス検出信号のタイミングとを比較すると、c,dの時点において、ゼロクロス検出信号は、ノイズ、瞬時停電等による外乱の影響を受けて誤って検出されてしまう。これに対し、モデル位相ゼロクロス検出信号は、外乱の影響を受けることなく、誤って検出されることがない。   According to FIG. 12, when the timing of the zero cross detection signal generated based on the input voltage from the AC power supply 1 is compared with the timing of the model phase zero cross detection signal generated based on the model phase, at the time points c and d. The zero cross detection signal is erroneously detected due to the influence of disturbance due to noise, instantaneous power failure, or the like. On the other hand, the model phase zero cross detection signal is not affected by disturbance and is not detected erroneously.

また、図12によれば、モデル位相ゼロクロス検出信号のタイミングは、周期下限値L_LMTと周期上限値P_LMTとの間の時間間隔でばらつくことになり、Δt2<Δt<Δt1となる。しかし、後述するように、モデル位相周期算出部25はモデル位相周期の平均値を算出するから、モデル位相ゼロクロス検出信号のタイミングのばらつきは、モデル位相周期算出部25の処理において吸収されることになる。尚、Δtは、モデル位相ゼロクロス検出信号のタイミング間の時間であり、各区間において厳密には異なる値である。   Further, according to FIG. 12, the timing of the model phase zero cross detection signal varies at the time interval between the cycle lower limit value L_LMT and the cycle upper limit value P_LMT, and Δt2 <Δt <Δt1. However, as will be described later, since the model phase period calculation unit 25 calculates the average value of the model phase period, the variation in the timing of the model phase zero cross detection signal is absorbed in the processing of the model phase period calculation unit 25. Become. Note that Δt is the time between timings of the model phase zero-cross detection signal, and is strictly different in each section.

(モデル位相周期算出部)
図4に戻って、モデル位相周期算出部25は、モデル位相ゼロクロス検出部24から、モデル位相ゼロクロスを検出したタイミングでモデル位相ゼロクロス検出信号を入力し、1スキャンの実行周期毎に所定値を加算するカウンタ値に基づいて、入力したモデル位相ゼロクロス検出信号間の時間差を算出し、その時間差をR相のモデル位相周期に設定し、複数のモデル位相周期の平均値を算出し、モデル位相周期平均値をゲート信号生成部26に出力する。このモデル位相周期平均値は、モデル位相ゼロクロス検出信号を入力する毎に更新される。
(Model phase period calculator)
Returning to FIG. 4, the model phase cycle calculation unit 25 inputs the model phase zero cross detection signal from the model phase zero cross detection unit 24 at the timing when the model phase zero cross is detected, and adds a predetermined value every execution cycle of one scan. Calculate the time difference between the input model phase zero-cross detection signals based on the counter value to be set, set the time difference to the model phase period of the R phase, calculate the average value of multiple model phase periods, and calculate the model phase period average The value is output to the gate signal generation unit 26. This model phase period average value is updated every time a model phase zero-cross detection signal is input.

図9は、モデル位相周期算出部25の構成を示すブロック図である。このモデル位相周期算出部25は、カウンタ71、転送回路72−1,72−2、差分回路73及び平均演算回路74を備えている。カウンタ71は、モデル位相周期算出部25における1スキャンの実行周期である50μ秒毎にカウント値に1を加算し、加算結果のカウント値を転送回路72−1及び差分回路73に出力する。転送回路72−1は、カウンタ71からカウント値を入力し、モデル位相ゼロクロス検出部24からモデル位相ゼロクロス検出信号を入力し、モデル位相ゼロクロス検出信号を入力したタイミングで、そのときに入力していたカウント値をモデル位相周期として差分回路73に出力する。このモデル位相周期は、前回スキャンにて算出した周期であり、今回スキャンのモデル位相周期を算出するために用いられる。   FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of the model phase period calculation unit 25. The model phase period calculation unit 25 includes a counter 71, transfer circuits 72-1 and 72-2, a difference circuit 73, and an average calculation circuit 74. The counter 71 adds 1 to the count value every 50 μs that is the execution period of one scan in the model phase period calculation unit 25, and outputs the count value of the addition result to the transfer circuit 72-1 and the difference circuit 73. The transfer circuit 72-1 receives the count value from the counter 71, inputs the model phase zero cross detection signal from the model phase zero cross detection unit 24, and inputs the model phase zero cross detection signal at that time. The count value is output to the difference circuit 73 as a model phase period. This model phase period is a period calculated in the previous scan, and is used to calculate the model phase period of the current scan.

差分回路73は、カウンタ71からカウント値を入力し、転送回路72−1から前回スキャンにて算出したモデル位相周期を入力し、カウント値から前回スキャンにて算出したモデル位相周期を減算し、減算結果(前回スキャンにて入力したモデル位相ゼロクロス検出信号のタイミング時点からの経過時間)を転送回路72−2に出力する。転送回路72−2は、差分回路73から減算結果である経過時間を入力し、モデル位相ゼロクロス検出部24からモデル位相ゼロクロス検出信号を入力し、モデル位相ゼロクロス検出信号を入力したタイミングで、そのときに入力していた経過時間を今回スキャンのモデル位相周期として平均演算回路74に出力する。平均演算回路74は、転送回路72−2からモデル位相周期を入力し、モデル位相周期をシフトレジスタに記憶し、シフトレジスタに記憶した最新のN個のモデル位相周期を加算してNで除算し、モデル位相周期平均値を求め、ゲート信号生成部26に出力する。   The difference circuit 73 inputs the count value from the counter 71, inputs the model phase period calculated in the previous scan from the transfer circuit 72-1, subtracts the model phase period calculated in the previous scan from the count value, and subtracts it. The result (the elapsed time from the timing of the model phase zero-cross detection signal input in the previous scan) is output to the transfer circuit 72-2. The transfer circuit 72-2 receives the elapsed time as a subtraction result from the difference circuit 73, inputs the model phase zero cross detection signal from the model phase zero cross detection unit 24, and inputs the model phase zero cross detection signal at that time. The elapsed time input to is output to the average arithmetic circuit 74 as the model phase period of the current scan. The average arithmetic circuit 74 receives the model phase period from the transfer circuit 72-2, stores the model phase period in the shift register, adds the latest N model phase periods stored in the shift register, and divides by N. The model phase period average value is obtained and output to the gate signal generation unit 26.

このように、AC電源1におけるR相の周期は、モデル位相周期平均値として算出され、R相のモデル位相周期平均値は、AC電源1の実際の電圧に基づいて算出された入力電圧周期に代えて、パワー素子4におけるR相のサイリスタをオン/オフ制御するためのゲート信号を生成するために用いられる。また、モデル位相周期算出部25は、モデル位相周期の平均値を算出するから、モデル位相ゼロクロス検出信号のタイミングのばらつきを吸収することができる。   As described above, the R-phase period in the AC power source 1 is calculated as the model phase period average value, and the R-phase model phase period average value is the input voltage period calculated based on the actual voltage of the AC power source 1. Instead, it is used to generate a gate signal for on / off control of the R-phase thyristor in the power element 4. Further, since the model phase period calculation unit 25 calculates the average value of the model phase periods, it can absorb the variation in the timing of the model phase zero-cross detection signal.

(ゲート信号生成部)
ゲート信号生成部26は、モデル位相ゼロクロス検出部24からモデル位相ゼロクロス検出信号を入力すると共に、モデル位相周期算出部25からモデル位相周期平均値を入力し、ゲート信号であるGR信号を生成し、パワー素子4に出力する。
(Gate signal generator)
The gate signal generation unit 26 receives the model phase zero cross detection signal from the model phase zero cross detection unit 24 and also receives the model phase cycle average value from the model phase cycle calculation unit 25 to generate a GR signal that is a gate signal. Output to the power element 4.

図10は、ゲート信号生成部26の構成を示すブロック図である。図13は、ゲート信号生成部26の動作を説明するタイムチャートである。このゲート信号生成部26は、位相60度計算回路81、位相180度計算回路82、位相135度計算回路83、位相240度計算回路84、プリチャージ変化計算回路85及びGR信号生成回路86を備えている。   FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of the gate signal generation unit 26. FIG. 13 is a time chart for explaining the operation of the gate signal generator 26. The gate signal generation unit 26 includes a phase 60 degree calculation circuit 81, a phase 180 degree calculation circuit 82, a phase 135 degree calculation circuit 83, a phase 240 degree calculation circuit 84, a precharge change calculation circuit 85, and a GR signal generation circuit 86. ing.

位相60度計算回路81は、モデル位相周期算出部25からモデル位相周期平均値を入力し、0からモデル位相周期平均値までの範囲を0度から360度までの範囲に対応させ、60度の位相に対応したモデル位相周期平均値の時間を60度時間として計算し、GR信号生成回路86に出力する。位相180度計算回路82は、180度の位相に対応したモデル位相周期平均値の時間を180度時間として計算し、GR信号生成回路86に出力する。位相135度計算回路83は、135度の位相に対応したモデル位相周期平均値の時間を135度時間として計算し、プリチャージ変化計算回路85及びGR信号生成回路86に出力する。位相240度計算回路84は、240度の位相に対応したモデル位相周期平均値の時間を240度時間として計算し、プリチャージ変化計算回路85及びGR信号生成回路86に出力する。60度時間、180度時間、135度時間及び240度時間は、図13に示すように、モデル位相が0にリセットされるモデル位相ゼロクロス検出信号がオンしたタイミングからそれぞれの位相までの間の時間である。   The phase 60 degree calculation circuit 81 inputs the model phase period average value from the model phase period calculation unit 25, associates the range from 0 to the model phase period average value to the range from 0 degree to 360 degrees, The model phase period average value corresponding to the phase is calculated as 60 degree time, and is output to the GR signal generation circuit 86. The phase 180 degree calculation circuit 82 calculates the time of the model phase period average value corresponding to the phase of 180 degrees as 180 degree time, and outputs it to the GR signal generation circuit 86. The phase 135 degree calculation circuit 83 calculates the time of the model phase period average value corresponding to the phase of 135 degrees as 135 degree time, and outputs the calculated time to the precharge change calculation circuit 85 and the GR signal generation circuit 86. The phase 240 degree calculation circuit 84 calculates the time of the model phase period average value corresponding to the phase of 240 degrees as 240 degree time, and outputs it to the precharge change calculation circuit 85 and the GR signal generation circuit 86. As shown in FIG. 13, 60 degree time, 180 degree time, 135 degree time, and 240 degree time are times from the timing when the model phase zero-cross detection signal at which the model phase is reset to 0 is turned on to each phase. It is.

プリチャージ変化計算回路85は、位相135度計算回路83から135度時間を入力し、位相240度計算回路84から240度時間を入力し、予め設定されたプリチャージ設定時間(プリチャージ動作の開始から完了までの間の時間)を用いて、1サイクルあたりのプリチャージ変化量(1サイクルあたりのプリチャージ時間変化量)を計算し、GR信号生成回路86に出力する。具体的には、AC電源1を50Hzの電源とし、予め設定されたプリチャージ設定時間をtとすると、以下の式により、1サイクルあたりのプリチャージ変化量Sを計算する。
S=(240度時間−135度時間)/(50×t)
The precharge change calculation circuit 85 receives the 135 degree time from the phase 135 degree calculation circuit 83 and the 240 degree time from the phase 240 degree calculation circuit 84, and sets a precharge setting time (start of precharge operation). The amount of precharge change per cycle (the amount of precharge time change per cycle) is calculated using the time from the time until the completion) and output to the GR signal generation circuit 86. Specifically, assuming that the AC power source 1 is a 50 Hz power source and t is a preset precharge setting time, the precharge change amount S per cycle is calculated by the following equation.
S = (240 degree hours−135 degree hours) / (50 × t)

GR信号生成回路86は、ゲート信号であるGR信号を生成するためのコンペアマッチタイマを備え、モデル位相ゼロクロス検出部24からモデル位相ゼロクロス検出信号を、位相60度計算回路81から60度時間を、位相180度計算回路82から180度時間を、位相135度計算回路83から135度時間を、位相240度計算回路84から240度時間を、プリチャージ変化計算回路85からプリチャージ変化量をそれぞれ入力し、GR信号を生成するタイミングを示すコンペアマッチA値及びコンペアマッチB値を設定する。そして、GR信号生成回路86は、モデル位相ゼロクロス検出信号を入力したタイミングで、コンペアマッチタイマをリセットして0からカウントを開始し、コンペアマッチタイマのタイマ値とコンペアマッチA値及びコンペアマッチB値とを比較し、タイマ値がコンペアマッチA値になったときにオンし、タイマ値がコンペアマッチB値になったときにオフするGR信号を生成し、パワー素子4におけるR相のサイリスタへ出力する。   The GR signal generation circuit 86 includes a compare match timer for generating a GR signal that is a gate signal, the model phase zero cross detection unit 24 receives the model phase zero cross detection signal, the phase 60 degree calculation circuit 81 receives the 60 degree time, 180 degree time from phase 180 degree calculation circuit 82, 135 degree time from phase 135 degree calculation circuit 83, 240 degree time from phase 240 degree calculation circuit 84, and precharge change amount from precharge change calculation circuit 85, respectively. Then, a compare match A value and a compare match B value indicating the timing for generating the GR signal are set. The GR signal generation circuit 86 resets the compare match timer at the timing when the model phase zero cross detection signal is input, and starts counting from 0. The timer value of the compare match timer, the compare match A value, and the compare match B value And a GR signal that turns on when the timer value reaches the compare match A value and turns off when the timer value reaches the compare match B value is generated and output to the R-phase thyristor in the power element 4 To do.

ここで、GR信号生成回路86は、図13に示すように、AC/DCコンバータ5がプリチャージ動作する時に、240度時間をコンペアマッチA値に設定し、最初のサイクルにおいて、コンペアマッチA値からプリチャージ変化量を減算した結果をコンペアマッチB値に設定する。そして、プリチャージ動作の開始からのサイクル数をCとすると、GR信号生成回路86は、第Cサイクルにおいて、以下の式の結果をコンペアマッチB値に設定する。
B=240度時間−(プリチャージ変化量×C)
このようにして、GR信号生成回路86は、図13に示すように、サイクルが進む毎に、プリチャージ変化量の時間分増加するコンペアマッチB値によるGR信号を生成して出力する。そして、GR信号生成回路86は、プリチャージ動作が開始して、予め設定されたプリチャージ設定時間になると、前記式に従って135度時間をコンペアマッチB値に設定し、240度時間と135度時間との間でオン状態となるGR信号を生成し、出力する。これにより、プリチャージ動作が終了し、定常動作(フルファイア動作)に入る。
Here, as shown in FIG. 13, when the AC / DC converter 5 performs the precharge operation, the GR signal generation circuit 86 sets the 240-degree time to the compare match A value, and in the first cycle, the compare match A value. The result of subtracting the amount of change in precharge from is set as the compare match B value. Then, assuming that the number of cycles from the start of the precharge operation is C, the GR signal generation circuit 86 sets the result of the following expression as the compare match B value in the Cth cycle.
B = 240 degrees time− (precharge change amount × C)
In this way, as shown in FIG. 13, the GR signal generation circuit 86 generates and outputs a GR signal with a compare match B value that increases by the precharge change amount each time the cycle proceeds. Then, when the precharge operation starts and the precharge setting time set in advance is reached, the GR signal generation circuit 86 sets the 135 degree time to the compare match B value according to the above formula, and the 240 degree time and the 135 degree time. A GR signal that is in an ON state is generated and output. As a result, the precharge operation ends and the steady operation (full fire operation) is started.

GR信号生成回路86は、図13に示すように、AC/DCコンバータ5のプリチャージ動作が終了して定常動作に入ると、180度時間をコンペアマッチA値に設定し、60度時間をコンペアマッチB値に設定し、GR信号を生成して出力する。図13及び図3に示すように、180度時間と60度時間との間でオンとなるGR信号は、R相電圧VRが他のS相電圧VS及びT相電圧VTよりも大きい時間範囲で、R相のサイリスタをオンするゲート信号である。   As shown in FIG. 13, when the precharge operation of the AC / DC converter 5 is finished and the steady operation is started, the GR signal generation circuit 86 sets the 180 ° time to the compare match A value and compares the 60 ° time to the compare time. A match B value is set, and a GR signal is generated and output. As shown in FIGS. 13 and 3, the GR signal that is turned on between 180 degree time and 60 degree time is in a time range in which the R phase voltage VR is larger than the other S phase voltage VS and T phase voltage VT. , A gate signal for turning on the R-phase thyristor.

以上のように、本発明の実施形態によるAC/DCコンバータ5によれば、制御部3は、運転オフ時に、線間電圧Vrs,Vrtからゼロクロスを検出してゼロクロス検出信号を生成し、ゼロクロス検出信号の時間間隔である入力電圧周期を算出し、入力電圧周期の90%に相当する周期下限値L_LMT及び110%に相当する周期上限値P_LMTを設定するようにした。そして、制御部3は、運転オン時に、モデル位相ゼロクロス検出部24において、モデル位相を内部で生成し、入力電圧周期が周期下限値L_LMTよりも大きいときにゼロクロス検出信号を入力した場合、または、ゼロクロス検出信号を入力していない状態でモデル位相が周期上限値P_LMTよりも大きくなった場合、モデル位相をリセットし、周期下限値L_LMTと周期上限値P_LMTとの間の時間間隔を有するモデル位相ゼロクロス検出信号を生成するようにした。そして、制御部3は、モデル位相周期算出部25において、モデル位相ゼロクロス検出信号の時間間隔であるモデル位相周期の平均値を算出し、モデル位相周期平均値及びモデル位相ゼロクロス検出信号に基づいて、パワー素子4のサイリスタをオン/オフ制御するためのゲート信号を生成するようにした。   As described above, according to the AC / DC converter 5 according to the embodiment of the present invention, the control unit 3 detects the zero cross from the line voltages Vrs and Vrt and generates the zero cross detection signal when the operation is turned off. An input voltage period that is a signal time interval is calculated, and a cycle lower limit value L_LMT corresponding to 90% of the input voltage period and a cycle upper limit value P_LMT corresponding to 110% are set. Then, the control unit 3 generates a model phase internally in the model phase zero-cross detection unit 24 when the operation is on, and inputs a zero-cross detection signal when the input voltage cycle is larger than the cycle lower limit value L_LMT, or When the model phase becomes larger than the cycle upper limit value P_LMT without inputting the zero cross detection signal, the model phase is reset, and the model phase zero cross having a time interval between the cycle lower limit value L_LMT and the cycle upper limit value P_LMT A detection signal is generated. Then, in the model phase cycle calculation unit 25, the control unit 3 calculates the average value of the model phase cycle that is the time interval of the model phase zero cross detection signal, and based on the model phase cycle average value and the model phase zero cross detection signal, A gate signal for ON / OFF control of the thyristor of the power element 4 is generated.

これにより、モデル位相ゼロクロス検出信号は、AC/DCコンバータ5がノイズ、瞬時停電等による外乱の影響を受けたとしても、周期下限値L_LMTと周期上限値P_LMTとの間の時間間隔を有する信号になり、モデル位相周期も、周期下限値L_LMTと周期上限値P_LMTとの間に収まるようになる。したがって、外乱の影響を直接受けることのないゲート信号の位相を計算することができ、AC電源1の線間電圧のタイミングに一致した位相で、サイリスタをオン/オフ制御することが可能となる。つまり、AC/DCコンバータ5がプリチャージ動作している時に、ノイズ、瞬時停電等による外乱が発生したとしても、ヒューズは溶断することなく、整流素子が破損することもない。また、AC/DCコンバータ5が定常動作(フルファイア動作)している時に、このような外乱が発生したとしても、AC/DCコンバータ5の出力バス電圧が低くなることがないから、瞬時停電を誤って検出することもなく、後段に設けられたインバータ6の運転が停止することがない。この結果、安定したAC/DCコンバータ5の運転を実現することが可能となる。   As a result, the model phase zero cross detection signal is a signal having a time interval between the cycle lower limit value L_LMT and the cycle upper limit value P_LMT even if the AC / DC converter 5 is affected by disturbance due to noise, instantaneous power failure, or the like. Thus, the model phase period also falls within the period lower limit value L_LMT and the period upper limit value P_LMT. Therefore, the phase of the gate signal that is not directly affected by the disturbance can be calculated, and the thyristor can be controlled on / off with a phase that matches the line voltage timing of the AC power supply 1. That is, even when a disturbance due to noise, instantaneous power failure, or the like occurs during the precharge operation of the AC / DC converter 5, the fuse is not blown and the rectifying element is not damaged. In addition, even if such a disturbance occurs when the AC / DC converter 5 is in a steady operation (full fire operation), the output bus voltage of the AC / DC converter 5 does not become low. There is no erroneous detection, and the operation of the inverter 6 provided in the subsequent stage does not stop. As a result, stable operation of the AC / DC converter 5 can be realized.

また、AC/DCコンバータ5の制御部3は、相毎のゲート信号処理部14−1,14−2,14−3により独立したゲート信号を生成し、パワー素子4の相毎のサイリスタをオン/オフ制御するようにしたから、R相、T相及びS相の相順を考慮した複雑な処理を行う必要がない。   The control unit 3 of the AC / DC converter 5 generates independent gate signals by the gate signal processing units 14-1, 14-2, and 14-3 for each phase, and turns on the thyristor for each phase of the power element 4. Since the / off control is performed, it is not necessary to perform complicated processing in consideration of the phase order of the R phase, the T phase, and the S phase.

1 AC電源
2 リアクタ
3 制御部
4 パワー素子
5 AC/DCコンバータ
6 インバータ
7 モータ
11 A/D変換部
12 フィルタ
13 相電圧/線間電圧変換部
14 ゲート信号処理部
21 ゼロクロス検出部
22 入力電圧周期算出部
23 周期上下限値設定部
24 モデル位相ゼロクロス検出部
25 モデル位相周期算出部
26 ゲート信号生成部
31 選択回路
32 検出回路
41 カウンタ
42 転送回路
43 差分回路
51 平均演算回路
52,53 乗算回路
61 加算回路
62 選択回路
64,68 比較回路
65 AND回路
66 OR回路
67 反転回路
71 カウンタ
72 転送回路
73 差分回路
74 平均演算回路
81 位相60度計算回路
82 位相180度計算回路
83 位相135度計算回路
84 位相240度計算回路
85 プリチャージ変化計算回路
86 GR信号生成回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Reactor 3 Control part 4 Power element 5 AC / DC converter 6 Inverter 7 Motor 11 A / D conversion part 12 Filter 13 Phase voltage / line voltage conversion part 14 Gate signal processing part 21 Zero cross detection part 22 Input voltage period Calculation unit 23 Period upper / lower limit setting unit 24 Model phase zero cross detection unit 25 Model phase period calculation unit 26 Gate signal generation unit 31 Selection circuit 32 Detection circuit 41 Counter 42 Transfer circuit 43 Difference circuit 51 Average operation circuit 52, 53 Multiplication circuit 61 Adder circuit 62 Selection circuit 64, 68 Comparison circuit 65 AND circuit 66 OR circuit 67 Inversion circuit 71 Counter 72 Transfer circuit 73 Difference circuit 74 Average operation circuit 81 Phase 60 degree calculation circuit 82 Phase 180 degree calculation circuit 83 Phase 135 degree calculation circuit 84 Phase 240 degree calculation circuit 85 Precharge change calculation times 86 GR signal generating circuit

Claims (3)

AC電源の電圧から0Vをクロスするポイントのゼロクロスを検出し、前記ゼロクロスを検出したタイミングを示すゼロクロス検出信号から前記ゼロクロス検出信号の周期を算出し、前記周期に基づいてゲート信号を生成し、前記ゲート信号によりサイリスタをオン/オフ制御し、前記AC電源の交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータにおいて、
AC電源の相電圧を入力し、前記相電圧を線間電圧に変換する相電圧/線間電圧変換部と、
前記相電圧/線間電圧変換部により変換された線間電圧に基づいて、ゼロクロスを検出し、ゼロクロス検出信号を生成するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部により生成されたゼロクロス検出信号に基づいて、前記入力した相電圧の周期を示す入力電圧周期を算出する入力電圧周期算出部と、
前記入力電圧周期算出部により算出された入力電圧周期に基づいて、周期上限値及び周期下限値を設定する周期上下限値設定部と、
0の値からインクリメントするモデル位相を生成し、前記入力電圧周期算出部により算出された入力電圧周期が前記周期上下限値設定部により設定された周期下限値よりも大きいときに前記ゼロクロス検出部からゼロクロス検出信号を入力した場合、または、前記ゼロクロス検出信号を入力していない状態で前記モデル位相が前記周期上下限値設定部により設定された周期上限値よりも大きくなった場合、前記モデル位相を0の値にリセットしてモデル位相ゼロクロス検出信号を生成するモデル位相ゼロクロス検出部と、
前記モデル位相ゼロクロス検出部により生成されたモデル位相ゼロクロス検出信号に基づいて、前記モデル位相の周期を示すモデル位相周期を算出するモデル位相周期算出部と、
前記モデル位相周期算出部により算出されたモデル位相周期に基づいて、ゲート信号を生成するゲート信号生成部と、を備えたことを特徴とするAC/DCコンバータ。
Detecting a zero cross at a point where 0 V is crossed from the voltage of the AC power supply, calculating a period of the zero cross detection signal from a zero cross detection signal indicating a timing at which the zero cross is detected, generating a gate signal based on the period, In an AC / DC converter that controls on / off of a thyristor by a gate signal and converts AC power of the AC power source into DC power,
A phase voltage / line voltage converter that inputs a phase voltage of an AC power source and converts the phase voltage into a line voltage;
Based on the line voltage converted by the phase voltage / line voltage conversion unit, a zero cross detection unit that detects a zero cross and generates a zero cross detection signal;
An input voltage cycle calculation unit that calculates an input voltage cycle indicating a cycle of the input phase voltage based on a zero cross detection signal generated by the zero cross detection unit;
A cycle upper and lower limit value setting unit that sets a cycle upper limit value and a cycle lower limit value based on the input voltage cycle calculated by the input voltage cycle calculation unit;
A model phase that increments from a value of 0 is generated, and when the input voltage cycle calculated by the input voltage cycle calculation unit is larger than the cycle lower limit value set by the cycle upper and lower limit setting unit, the zero cross detection unit When the zero-cross detection signal is input, or when the model phase is larger than the period upper limit value set by the period upper / lower limit setting unit without the zero-cross detection signal being input, the model phase is A model phase zero-cross detector that resets to a value of 0 and generates a model phase zero-cross detection signal;
Based on the model phase zero-cross detection signal generated by the model phase zero-cross detection unit, a model phase period calculation unit that calculates a model phase period indicating the period of the model phase;
An AC / DC converter comprising: a gate signal generation unit that generates a gate signal based on the model phase period calculated by the model phase period calculation unit.
請求項1に記載のAC/DCコンバータにおいて、
前記周期上下限値設定部は、当該AC/DCコンバータが交流電力を直流電力に変換する処理を行っていない運転オフ時に算出された入力電圧周期の平均値を算出し、前記平均値に基づいて周期上限値及び周期下限値を設定し、
前記モデル位相周期算出部は、前記モデル位相ゼロクロス検出部により生成されたモデル位相ゼロクロス検出信号に基づいて、前記モデル位相の周期を示すモデル位相周期を算出し、前記モデル位相周期の平均値を算出し、
前記ゲート信号生成部は、前記モデル位相周期算出部により算出されたモデル位相周期の平均値に基づいてゲート信号を生成する、ことを特徴とするAC/DCコンバータ。
The AC / DC converter according to claim 1.
The cycle upper and lower limit value setting unit calculates an average value of input voltage cycles calculated when the AC / DC converter does not perform processing for converting AC power to DC power, and is based on the average value. Set the cycle upper limit and cycle lower limit,
The model phase period calculation unit calculates a model phase period indicating the model phase period based on the model phase zero cross detection signal generated by the model phase zero cross detection unit, and calculates an average value of the model phase periods And
The AC / DC converter, wherein the gate signal generation unit generates a gate signal based on an average value of the model phase periods calculated by the model phase period calculation unit.
請求項1または2に記載のAC/DCコンバータにおいて、
前記ゼロクロス検出部、入力電圧周期算出部、周期上下限値設定部、モデル位相ゼロクロス検出部、モデル位相周期算出部及びゲート信号生成部は、前記AC電源のR相、S相及びT相用に設けられ、
前記ゲート信号生成部により生成されたそれぞれのゲート信号にて、R相、S相及びT相のサイリスタをそれぞれオン/オフ制御する、ことを特徴とするAC/DCコンバータ。
The AC / DC converter according to claim 1 or 2 ,
The zero cross detection unit, input voltage cycle calculation unit, cycle upper and lower limit setting unit, model phase zero cross detection unit, model phase cycle calculation unit, and gate signal generation unit are for the R phase, S phase, and T phase of the AC power source. Provided,
An AC / DC converter characterized in that the R-phase, S-phase, and T-phase thyristors are controlled to be turned on / off by the respective gate signals generated by the gate signal generator.
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