JP5898306B2 - 直流電圧検出器およびそれを用いた電力変換装置 - Google Patents

直流電圧検出器およびそれを用いた電力変換装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5898306B2
JP5898306B2 JP2014514328A JP2014514328A JP5898306B2 JP 5898306 B2 JP5898306 B2 JP 5898306B2 JP 2014514328 A JP2014514328 A JP 2014514328A JP 2014514328 A JP2014514328 A JP 2014514328A JP 5898306 B2 JP5898306 B2 JP 5898306B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
converter
power
inverter
detector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014514328A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2013168282A1 (ja
Inventor
宏之 荻野
宏之 荻野
彰修 安藤
彰修 安藤
靖彦 細川
靖彦 細川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp filed Critical Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Publication of JPWO2013168282A1 publication Critical patent/JPWO2013168282A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5898306B2 publication Critical patent/JP5898306B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M5/4505—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G01R31/42—AC power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/34—Modelling or simulation for control purposes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Description

この発明は直流電圧検出器およびそれを用いた電力変換装置に関し、特に、直流電圧を検出する直流電圧検出器と、それを用いた電力変換装置に関する。
サイリスタ起動装置は、第１の三相交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電流を平滑化させる直流リアクトルと、コンバータから直流リアクトルを介して与えられた直流電力を第２の三相交流電力に変換して同期電動機に与えるインバータとを備える。また、サイリスタ起動装置は、コンバータに入力される第１の三相交流電圧とインバータから出力される第２の交流電圧とを検出する交流電圧検出器と、交流電圧検出器の検出結果に基づいてコンバータおよびインバータを制御する制御回路とを備える。第２の三相交流電力を制御することにより、停止状態の同期電動機を起動させて所定の回転速度で回転駆動させることができる（たとえば、特開２００３−６１３８０号公報（特許文献１）参照）。
特開２００３−６１３８０号公報
このようなサイリスタ起動装置においては、インバータに与えられる直流電圧が過大になってインバータなどが破壊されるのを防止したり、直流電圧のリップルを観測するため、直流電圧を検出する直流電圧検出器を設けることが好ましい。しかし、直流電圧検出器を別途設けると、装置の大型化、高価格化を招く。
それゆえに、この発明の主たる目的は、小型で低価格の直流電圧検出器と、それを用いた電力変換装置を提供することである。
この発明に係る直流電圧検出器は、第１の交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧を第２の交流電圧に変換して負荷に供給する電力変換装置において直流電圧を検出する直流電圧検出器であって、第１または第２の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、交流電圧検出器によって検出された第１または第２の交流電圧に基づいて直流電圧を求める演算回路とを備えたものである。負荷は同期電動機である。電力変換装置は、同期電動機を起動させるサイリスタ起動装置であって、第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電流を平滑化させる直流リアクトルと、コンバータから直流リアクトルを介して与えられた直流電力を第２の交流電力に変換して同期電動機に供給するインバータとを備える。コンバータおよびインバータの各々は複数のサイリスタを含む。第１および第２の交流電圧の各々は三相交流電圧である。第１の交流電圧はコンバータに入力される電圧であり、第２の交流電圧はインバータから出力される電圧であり、第２の交流電圧の周波数は変更可能になっている。演算回路は、交流電圧検出器によって検出された第１または第２の交流電圧と、コンバータまたはインバータに含まれる複数のサイリスタを制御する複数の制御信号とに基づいて、コンバータから出力される直流電圧またはインバータに入力される直流電圧を求める。
また、この発明に係る電力変換装置は、第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電流を平滑化させる直流リアクトルと、コンバータから直流リアクトルを介して与えられた直流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、コンバータに入力される第１の交流電圧およびインバータから出力される第２の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、交流電圧検出器の検出結果に基づいてコンバータまたはインバータを制御する制御回路とを備えたものである。第１および第２の交流電圧の各々は三相交流電圧であり、第２の交流電圧の周波数は変更可能になっている。負荷は同期電動機であり、電力変換装置は同期電動機を起動させるサイリスタ起動装置であり、コンバータおよびインバータの各々は複数のサイリスタを含む。制御回路は、交流電圧検出器によって検出された第２の交流電圧に基づいてインバータに含まれる複数のサイリスタを制御する複数の制御信号を生成し、さらに、複数の制御信号と交流電圧検出器によって検出された第２の交流電圧とに基づいて、インバータに入力される直流電圧を求める。
また、この発明に係る他の電力変換装置は、第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電流を平滑化させる直流リアクトルと、コンバータから直流リアクトルを介して与えられた直流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、コンバータに入力される第１の交流電圧およびインバータから出力される第２の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、交流電圧検出器の検出結果に基づいてコンバータまたはインバータを制御する制御回路とを備えたものである。第１および第２の交流電圧の各々は三相交流電圧であり、第２の交流電圧の周波数は変更可能になっている。負荷は同期電動機であり、電力変換装置は同期電動機を起動させるサイリスタ起動装置であり、コンバータおよびインバータの各々は複数のサイリスタを含む。制御回路は、交流電圧検出器によって検出された第１の交流電圧に基づいてコンバータに含まれる複数のサイリスタを制御する複数の制御信号を生成し、さらに、複数の制御信号と交流電圧検出器によって検出された第１の交流電圧とに基づいて、コンバータから出力される直流電圧を求める。
また好ましくは、サイリスタ起動装置は、発電所の同期発電機を同期電動機として起動させる。
この発明に係る直流電圧検出器では、電力変換装置に既に設けられている交流電圧検出器で検出された第１または第２の交流電圧に基づいて直流電圧を求める。したがって、装置の小型化、低価格化を図ることができる。
また、この発明に係る電力変換装置では、既設の制御回路が、既設の交流電圧検出器によって検出された第１または第２の交流電圧に基づいて直流リアクトルの一方端子または他方端子の直流電圧を求める。したがって、直流電圧検出器を別途設ける必要がないので、装置の小型化、低価格化を図ることができる。
この発明の一実施の形態によるサイリスタ起動装置の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示した同期電動機の要部を示す回路図である。 図１に示した制御回路に含まれる演算回路の構成を示す回路図である。 図３に示した演算回路の動作を示すタイムチャートである。 図３に示した演算回路の動作を示す他のタイムチャートである。
本発明の一実施の形態によるサイリスタ起動装置は、図１に示すように、商用交流電源（電力系統）１からの三相交流電力を受けて同期電動機１１を起動させるものであり、交流電圧検出器２，７、交流電流検出器３，８、コンバータ４、直流リアクトル５、インバータ６、回転子位置検出器９、および制御回路１０を備える。また、このサイリスタ起動装置は、商用交流電源１とコンバータ４の間に接続されたＵ相ラインＵＬ、Ｖ相ラインＶＬ、およびＷ相ラインＷＬと、インバータ６と同期電動機１１の間に接続されたＲ相ラインＲＬ、Ｓ相ラインＳＬ、およびＴ相ラインＴＬとを備える。
商用交流電源１で生成された商用周波数の三相交流電圧は、Ｕ相ラインＵＬ、Ｖ相ラインＶＬ、およびＷ相ラインＷＬを介してコンバータ４に与えられる。交流電圧検出器２は、Ｕ相ラインＵＬとＶ相ラインＶＬの線間電圧Ｖｕｖと、Ｖ相ラインＶＬとＷ相ラインＷＬの線間電圧Ｖｖｗとを検出し、それらの検出値を示す信号を制御回路１０に与える。交流電流検出器３は、Ｕ相ラインＵＬに流れる電流Ｉｕと、Ｖ相ラインＶＬに流れる電流Ｉｖと、Ｗ相ラインＷＬに流れる電流Ｉｗとを検出し、それらの検出値を示す信号を制御回路１０に与える。
コンバータ４は、商用交流電源１からの三相交流電力を直流電力に変換する。すなわち、コンバータ４は、サイリスタ２１〜２６を含む。サイリスタ２１〜２３のアノードはそれぞれＵ相ラインＵＬ、Ｖ相ラインＶＬ、およびＷ相ラインＷＬに接続され、それらのカソードはともに高電圧側出力端子４ａに接続される。サイリスタ２４〜２６のカソードはそれぞれＵ相ラインＵＬ、Ｖ相ラインＶＬ、およびＷ相ラインＷＬに接続され、それらのアノードはともに低電圧側出力端子４ｂに接続される。
サイリスタ２１〜２６のゲートは、それぞれ制御回路１０からの制御信号φ２１〜φ２６を受ける。制御信号φ２１〜φ２６が「Ｈ」レベルにされると、それぞれサイリスタ２１〜２６がオンする。サイリスタ２１〜２６を所定のタイミングでオンさせることにより、三相交流電力を直流電力に変換することができる。
直流リアクトル５は、コンバータ４の高電圧側出力端子４ａとインバータ６の高電圧側入力端子６ａとの間に接続され、直流電流を平滑化させる。コンバータ４の低電圧側出力端子４ｂとインバータ６の低電圧側入力端子６ｂとは直接接続される。
インバータ６は、コンバータ４から直流リアクトル５を介して与えられた直流電力を所望の周波数の三相交流電力に変換する。すなわち、インバータ６は、サイリスタ３１〜３６を含む。サイリスタ３１〜３３のアノードはともに高電圧側入力端子６ａに接続され、それらのカソードはそれぞれＲ相ラインＲＬ、Ｓ相ラインＳＬ、およびＴ相ラインＴＬに接続される。サイリスタ３４〜３６のアノードはそれぞれＲ相ラインＲＬ、Ｓ相ラインＳＬ、およびＴ相ラインＴＬに接続され、それらのカソードはともに低電圧側入力端子６ｂに接続される。
サイリスタ３１〜３６のゲートは、それぞれ制御回路１０からの制御信号φ３１〜φ３６を受ける。制御信号φ３１〜φ３６が「Ｈ」レベルにされると、それぞれサイリスタ３１〜３６がオンする。サイリスタ３１〜３６を所定のタイミングでオンさせることにより、直流電力を所望の周波数の三相交流電力に変換することができる。
インバータ６で生成された三相交流電力は、Ｒ相ラインＲＬ、Ｓ相ラインＳＬ、およびＴ相ラインＴＬを介して同期電動機１１に与えられる。同期電動機１１は、図２に示すように、Ｒ相コイルＣｒ、Ｓ相コイルＣｓ、およびＴ相コイルＣｔを含む。コイルＣｒ，Ｃｓ，Ｃｔの一方端子は、それぞれＲ相ラインＲＬ、Ｓ相ラインＳＬ、およびＴ相ラインＴＬに接続される。コイルＣｒ，Ｃｓ，Ｃｔの他方端子は、ともに中性点に接続される。コイルＣｒ，Ｃｓ，Ｃｔに三相交流電力を供給すると、回転磁界が発生し、ロータ（図示せず）が回転する。
図１に戻って、交流電圧検出器７は、Ｒ相ラインＲＬとＳ相ラインＳＬの線間電圧Ｖｓｔと、Ｓ相ラインＳＬとＴ相ラインＴＬの線間電圧Ｖｓｔとを検出し、それらの検出値を示す信号を制御回路１０に与える。交流電流検出器８は、Ｒ相ラインＲＬに流れる電流Ｉｒと、Ｓ相ラインＳＬに流れる電流Ｉｓと、Ｔ相ラインＴＬに流れる電流Ｉｔとを検出し、それらの検出値を示す信号を制御回路１０に与える。回転子位置検出器９は、同期電動機１１の回転子位置を検出し、その検出値を示す信号を制御回路１０に与える。
制御回路１０は、検出器２，３，７〜９からの信号に基いてコンバータ４およびインバータ６を制御する。たとえば、制御回路１０は、交流電圧検出器２、交流電流検出器３、および回転子位置検出器９の検出結果に基づいて、コンバータ４に含まれるサイリスタ２１〜２６の制御信号φ２１〜φ２６を生成する。また、制御回路１０は、交流電流検出器３，８、交流電圧検出器７、および回転子位置検出器９の検出結果に基づいて、インバータ６に含まれるサイリスタ３１〜３６の制御信号φ３１〜φ３６を生成する。
また、制御回路１０は、停止状態にある同期電動機１１を起動させる場合は、インバータ６の出力を徐々に増大させるとともに、同期電動機１１の回転に同期して三相交流電力の周波数を上昇させることにより、同期電動機１１の回転速度を０から所定値まで増大させる。
また、制御回路１０は、制御信号φ３１〜φ３６と交流電圧検出器７の検出結果とに基づいて、インバータ６の入力端子６ａ，６ｂ間の直流電圧ＶＤＣを求める。直流電圧ＶＤＣの検出結果は、たとえば、直流電圧ＶＤＣが過大になってインバータ６などが破壊されるのを防止するため（過電圧保護）や、直流電圧ＶＤＣのリップルをモニタするために使用される。
このようなサイリスタ起動装置は、たとえば発電所において、停止状態の同期発電機を同期電動機として起動させるために使用される。同期発電機を同期電動機として所定の回転数で回転駆動させた状態で、サイリスタ起動装置を同期発電機から切り離すとともに、ガスタービンなどによって同期発電機を回転駆動させて交流電力を生成する。
図３は、制御回路１０に含まれる演算回路４０の構成を示す回路図である。図３において、演算回路４０は、ＡＮＤゲート４１〜４６、スイッチ５１〜５６、減算器６１，６３，６６、および加算器６２，６４，６５を含む。
ＡＮＤゲート４１は、制御信号φ３１，φ３５の論理積信号を出力する。ＡＮＤゲート４２は、制御信号φ３２，φ３４の論理積信号を出力する。ＡＮＤゲート４３は、制御信号φ３２，φ３５の論理積信号を出力する。ＡＮＤゲート４４は、制御信号φ３３，φ３５の論理積信号を出力する。ＡＮＤゲート４５は、制御信号φ３３，φ３４の論理積信号を出力する。ＡＮＤゲート４６は、制御信号φ３１，φ３６の論理積信号を出力する。
スイッチ５１の一方端子は交流電圧Ｖｒｓを受ける。スイッチ５１は、ＡＮＤゲート４１の出力信号が「Ｈ」レベルである期間にオンし、ＡＮＤゲート４１の出力信号が「Ｌ」レベルである期間にオフする。スイッチ５２の一方端子は交流電圧Ｖｒｓを受ける。スイッチ５２は、ＡＮＤゲート４２の出力信号が「Ｈ」レベルである期間にオンし、ＡＮＤゲート４２の出力信号が「Ｌ」レベルである期間にオフする。減算器６１は、スイッチ５１の他方端子の電圧Ｖ５１からスイッチ５２の他方端子の電圧Ｖ５２を減算する。
スイッチ５３の一方端子は交流電圧Ｖｓｔを受ける。スイッチ５３は、ＡＮＤゲート４３の出力信号が「Ｈ」レベルである期間にオンし、ＡＮＤゲート４３の出力信号が「Ｌ」レベルである期間にオフする。スイッチ５４の一方端子は交流電圧Ｖｓｔを受ける。スイッチ５４は、ＡＮＤゲート４４の出力信号が「Ｈ」レベルである期間にオンし、ＡＮＤゲート４４の出力信号が「Ｌ」レベルである期間にオフする。減算器６３は、スイッチ５３の他方端子の電圧からスイッチ５４の他方端子の電圧を減算する。
加算器６５は、交流電圧Ｖｒｓの位相を１８０度遅延させた交流電圧と、交流電圧Ｖｓｔの位相を１８０度遅延させた交流電圧とを加算して交流電圧Ｖｔｒを生成する（Ｖｔｒ＝−Ｖｒｓ−Ｖｓｔ）。スイッチ５５の一方端子は交流電圧Ｖｔｒを受ける。スイッチ５５は、ＡＮＤゲート４５の出力信号が「Ｈ」レベルである期間にオンし、ＡＮＤゲート４５の出力信号が「Ｌ」レベルである期間にオフする。スイッチ５６の一方端子は交流電圧Ｖｔｒを受ける。スイッチ５６は、ＡＮＤゲート４６の出力信号が「Ｈ」レベルである期間にオンし、ＡＮＤゲート４６の出力信号が「Ｌ」レベルである期間にオフする。減算器６６は、スイッチ５５の他方端子の電圧からスイッチ５６の他方端子の電圧を減算する。加算器６２，６４は、減算器６１，６３，６６の出力電圧Ｖ６１，Ｖ６３，Ｖ６４を加算して直流電圧Ｖ６２を生成する。
図４（ａ）〜（ｉ）および図５（ａ）〜（ｅ）は、図３に示した演算回路４０の動作を示すタイムチャートである。制御信号φ３１〜φ３６は、図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、所定の周期のクロック信号である。１周期を０〜２πで表わすと、制御信号φ３１は１周期のうちの０〜２π／３で「Ｈ」レベルになる。制御信号φ３２は、１周期のうちの２π／３〜４π／３で「Ｈ」レベルになる。制御信号φ３３は、１周期のうちの４π／３〜２πで「Ｈ」レベルになる。
制御信号φ３４〜φ３６は、それぞれ制御信号φ３１〜φ３３をπだけ遅延させた信号である。すなわち、制御信号φ３４は、１周期のうちのπ〜５π／３で「Ｈ」レベルになる。制御信号φ３５は、１周期のうちの０〜π／３，５π／３〜２πで「Ｈ」レベルになる。制御信号φ３６は、１周期のうちのπ／３〜πで「Ｈ」レベルになる。
また図４（ｇ）に示すように、交流電圧Ｖｒｓは、正弦波状に変化し、０〜πで正電圧となり、π〜２πで負電圧となる。交流電圧Ｖｓｔは、交流電圧Ｖｒｓを２π／３だけ遅延させた電圧である。交流電圧Ｖｔｒは、交流電圧Ｖｓｔを２π／３だけ遅延させた電圧である。
０〜π／３の期間では、φ３１，φ３５がともに「Ｈ」レベルになり、図１のサイリスタ３１，３５がオンし、図２のコイルＣｒ，Ｃｓに直流電圧ＶＤＣが印加されている。また、図３のＡＮＤゲート４１の出力信号が「Ｈ」レベルになり、スイッチ５１がオンする。したがって、０〜π／３の期間では図４（ａ）（ｅ）（ｇ）（ｈ）に示すように、Ｖｒｓ＝Ｖ５１＝ＶＤＣである。
また、π〜４π／３の期間では、φ３２，φ３４がともに「Ｈ」レベルになり、図１のサイリスタ３２，３４がオンし、図２のコイルＣｓ，Ｃｒに直流電圧ＶＤＣが印加されている。また、図３のＡＮＤゲート４２の出力信号が「Ｈ」レベルになり、スイッチ５２がオンする。したがって、π〜４π／３の期間では図４（ｂ）（ｄ）（ｇ）（ｉ）に示すように、Ｖｒｓ＝Ｖ５２＝−ＶＤＣである。
したがって、減算器６１の出力電圧Ｖ６１は、図５（ａ）に示すように、１周期のうちの０〜π／３，π〜４π／３で直流電圧ＶＤＣに等しくなる。同様に、図５（ｂ）に示すように、１周期のうちの２π／３〜π，５π／３〜２πで減算器６３の出力電圧Ｖ６３は直流電圧ＶＤＣに等しくなる。また図５（ｃ）に示すように、１周期のうちのπ／３〜２π／３，４π／３〜５π／３で減算器６６の出力電圧Ｖ６６は直流電圧ＶＤＣに等しくなる。したがって、加算器６２の出力電圧Ｖ６２は、図５（ｄ）（ｅ）に示すように、０〜２πの全域で直流電圧ＶＤＣに等しくなる。なお、図５（ｅ）の直流電圧ＶＤＣは、図１のインバータ６の入力端子６ａ，６ｂ間に直流電圧検出器を接続して実測したものである。
以上のように、本実施の形態では、制御回路１０内の演算回路４０が、既設の交流電圧検出器７によって検出された交流電圧Ｖｒｓ，Ｖｓｔに基づいて、インバータ６の入力電圧ＶＤＣを求める。したがって、直流電圧検出器を別途設ける必要がないので、装置の小型化、低価格化を図ることができる。
なお、この実施の形態では、加算器６５によって交流電圧Ｖｒｓ，Ｖｓｔから交流電圧Ｖｔｒを求めたが、交流電圧検出器によってＴ相ラインＴＬとＲ相ラインＲＬの線間電圧Ｖｔｒを検出してもよい。この場合は、加算器６５を除去し、交流電圧検出器によって検出した交流電圧Ｖｔｒをスイッチ５５，５６の一方端子に与えるとよい。
また、この実施の形態では、サイリスタ３１〜３６の制御信号φ３１〜φ３６と交流電圧検出器７の検出値とに基づいて、インバータ６の入力端子６ａ，６ｂ間の直流電圧ＶＤＣを求めた。同様にして、サイリスタ２１〜２６の制御信号φ２１〜φ２６と交流電圧検出器２の検出値とに基づいて、コンバータ４の出力端子４ａ，４ｂ間の直流電圧を求めることが可能であることは言うまでもない。
また、この実施の形態では、インバータ６が６個のサイリスタ３１〜３６を含む６相変換器である場合について説明したが、これに限るものではなく、インバータ６が６個以外の数のサイリスタで構成されていてもよいことは言うまでもない。たとえば、インバータ６が１２個のサイリスタを含む１２相変換器である場合や、インバータ６が２４個のサイリスタを含む２４相変換器である場合でも、実施の形態と同様にして直流電圧ＶＤＣを検出することができる。
同様に、この実施の形態では、コンバータ４が６個のサイリスタ２１〜２６を含む６相変換器である場合について説明したが、これに限るものではなく、コンバータ４が６個以外の数のサイリスタで構成されていてもよいことは言うまでもない。たとえば、コンバータ４が１２個のサイリスタを含む１２相変換器である場合や、コンバータ４が２４個のサイリスタを含む２４相変換器である場合でも、実施の形態と同様にして直流電圧を検出することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明でなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 商用交流電源、２，７ 交流電圧検出器、３，８ 交流電流検出器、４ コンバータ、４ａ 高電圧側出力端子、４ｂ 低電圧側出力端子、５ 直流リアクトル、６ インバータ、６ａ 高電圧側入力端子、６ｂ 低電圧側入力端子、９ 回転子位置検出器、１０ 制御回路、１１ 同期電動機、２１〜２６，３１〜３６ サイリスタ、４０ 演算回路、４１〜４６ ＡＮＤゲート、５１〜５６ スイッチ、６１，６３，６６ 減算器、６２，６４，６５ 加算器、Ｃｒ Ｒ相コイル、Ｃｓ Ｓ相コイル、Ｃｔ Ｔ相コイル、ＲＬ Ｒ相ライン、ＳＬ Ｓ相ライン、ＴＬ Ｔ相ライン、ＵＬ Ｕ相ライン、ＶＬ Ｖ相ライン、ＷＬ Ｗ相ライン。

Claims (4)

  1. 第１の交流電圧を直流電圧に変換し、前記直流電圧を第２の交流電圧に変換して負荷に供給する電力変換装置において、前記直流電圧を検出する直流電圧検出器であって、
    前記第１または第２の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、
    前記交流電圧検出器によって検出された前記第１または第２の交流電圧に基づいて前記直流電圧を求める演算回路とを備え、
    前記負荷は同期電動機であり、
    前記電力変換装置は、前記同期電動機を起動させるサイリスタ起動装置であって、第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電流を平滑化させる直流リアクトルと、前記コンバータから前記直流リアクトルを介して与えられた前記直流電力を第２の交流電力に変換して前記同期電動機に供給するインバータとを備え、
    前記コンバータおよび前記インバータの各々は複数のサイリスタを含み、
    前記第１および第２の交流電圧の各々は三相交流電圧であり、
    前記第１の交流電圧は前記コンバータに入力される電圧であり、
    前記第２の交流電圧は前記インバータから出力される電圧であり、
    前記第２の交流電圧の周波数は変更可能になっていて、
    前記演算回路は、前記交流電圧検出器によって検出された前記第１または第２の交流電圧と、前記コンバータまたは前記インバータに含まれる前記複数のサイリスタを制御する複数の制御信号とに基づいて、前記コンバータから出力される前記直流電圧または前記インバータに入力される前記直流電圧を求める、直流電圧検出器。
  2. 第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
    直流電流を平滑化させる直流リアクトルと、
    前記コンバータから前記直流リアクトルを介して与えられた前記直流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、
    前記コンバータに入力される第１の交流電圧および前記インバータから出力される第２の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、
    前記交流電圧検出器の検出結果に基づいて前記コンバータおよび前記インバータを制御する制御回路とを備え、
    前記第１および第２の交流電圧の各々は三相交流電圧であり、
    前記第２の交流電圧の周波数は変更可能になっていて、
    前記負荷は同期電動機であり、
    前記電力変換装置は前記同期電動機を起動させるサイリスタ起動装置であり、
    前記コンバータおよび前記インバータの各々は複数のサイリスタを含み、
    前記制御回路は、
    前記交流電圧検出器によって検出された前記第２の交流電圧に基づいて前記インバータに含まれる前記複数のサイリスタを制御する複数の制御信号を生成し、
    さらに、前記複数の制御信号と前記交流電圧検出器によって検出された前記第２の交流電圧とに基づいて、前記インバータに入力される直流電圧を求める、電力変換装置。
  3. 第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
    直流電流を平滑化させる直流リアクトルと、
    前記コンバータから前記直流リアクトルを介して与えられた前記直流電力を第２の交流電力に変換して負荷に供給するインバータと、
    前記コンバータに入力される第１の交流電圧および前記インバータから出力される第２の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、
    前記交流電圧検出器の検出結果に基づいて前記コンバータおよび前記インバータを制御する制御回路とを備え、
    前記第１および第２の交流電圧の各々は三相交流電圧であり、
    前記第２の交流電圧の周波数は変更可能になっていて、
    前記負荷は同期電動機であり、
    前記電力変換装置は前記同期電動機を起動させるサイリスタ起動装置であり、
    前記コンバータおよび前記インバータの各々は複数のサイリスタを含み、
    前記制御回路は、
    前記交流電圧検出器によって検出された前記第１の交流電圧に基づいて前記コンバータに含まれる前記複数のサイリスタを制御する複数の制御信号を生成し、
    さらに、前記複数の制御信号と前記交流電圧検出器によって検出された前記第１の交流電圧とに基づいて、前記コンバータから出力される直流電圧を求める、電力変換装置。
  4. 前記サイリスタ起動装置は、発電所の同期発電機を前記同期電動機として起動させる、請求項２または請求項３に記載の電力変換装置。
JP2014514328A 2012-05-11 2012-05-11 直流電圧検出器およびそれを用いた電力変換装置 Active JP5898306B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/062136 WO2013168282A1 (ja) 2012-05-11 2012-05-11 直流電圧検出器およびそれを用いた電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013168282A1 JPWO2013168282A1 (ja) 2015-12-24
JP5898306B2 true JP5898306B2 (ja) 2016-04-06

Family

ID=49550364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014514328A Active JP5898306B2 (ja) 2012-05-11 2012-05-11 直流電圧検出器およびそれを用いた電力変換装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9564842B2 (ja)
EP (2) EP3139488B1 (ja)
JP (1) JP5898306B2 (ja)
WO (1) WO2013168282A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018235188A1 (ja) * 2017-06-21 2018-12-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 サイリスタ起動装置
WO2018235187A1 (ja) * 2017-06-21 2018-12-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 サイリスタ起動装置
CN112710895B (zh) * 2020-12-15 2022-10-04 浙江艾罗网络能源技术股份有限公司 一种光伏逆变器开机光照条件检测方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3840799A (en) * 1973-09-11 1974-10-08 Westinghouse Electric Corp Commutatorless dc motor drive arrangement
CA1224245A (en) * 1984-03-02 1987-07-14 Suzuo Saito Power converter for ac load
JP3234932B2 (ja) * 1993-03-12 2001-12-04 株式会社日立製作所 電力変換システム及び電力変換器の制御装置
JP3322060B2 (ja) * 1995-03-23 2002-09-09 株式会社日立製作所 発電プラント及び発電プラントの制御装置
JPH10313576A (ja) * 1997-05-09 1998-11-24 Matsushita Refrig Co Ltd 空気調和装置におけるインバータ装置
JP2001025292A (ja) * 1999-07-06 2001-01-26 Toshiba Corp 同期機の起動装置
JP2003061380A (ja) 2001-08-10 2003-02-28 Toshiba Corp 同期機のサイリスタ起動装置
JP5170370B2 (ja) * 2007-04-23 2013-03-27 株式会社安川電機 直列多重インバータと過電圧防止方法
JP5205420B2 (ja) * 2010-06-25 2013-06-05 株式会社日立製作所 電動機システム，電力変換装置および電力変換装置の制御方法
US8816625B2 (en) * 2011-10-27 2014-08-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Integrated regenerative AC drive with solid state precharging

Also Published As

Publication number Publication date
EP2849335B1 (en) 2020-06-10
JPWO2013168282A1 (ja) 2015-12-24
WO2013168282A1 (ja) 2013-11-14
EP3139488A3 (en) 2017-03-15
US20150137722A1 (en) 2015-05-21
EP3139488B1 (en) 2020-06-10
EP2849335A1 (en) 2015-03-18
EP3139488A2 (en) 2017-03-08
US9564842B2 (en) 2017-02-07
EP2849335A4 (en) 2016-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nguyen et al. Fault-tolerant operation of an open-end winding five-phase PMSM drive with short-circuit inverter fault
Pramanick et al. Low-order harmonic suppression for open-end winding IM with dodecagonal space vector using a single DC-link supply
EP3163743B1 (en) Motor drive device
JP5223711B2 (ja) 無停電電源装置
JP2011135764A5 (ja)
JP6072194B2 (ja) インバータ制御装置
JP2011217501A (ja) 中性点昇圧方式の直流−三相変換装置
JP5898306B2 (ja) 直流電圧検出器およびそれを用いた電力変換装置
JP5615671B2 (ja) モータ制御装置およびモータ制御システム
JP2014054036A (ja) 風力発電装置
JP2015080294A (ja) Ｐｗｍコンバータの制御装置及びそのデッドタイム補償方法並びにｐｗｍインバータの制御装置及びそのデッドタイム補償方法
Park et al. A dead time compensation algorithm of independent multi-phase PMSM with three-dimensional space vector control
JP2014027730A (ja) 制御装置
JP2016174444A (ja) 制御装置、制御方法及びプログラム
JP2019068678A (ja) 電力変換装置、その制御装置および制御方法、並びに発電システム
Guo et al. A double-voltage vector based model predictive control method for three phase four-switch fault-tolerant converter
Luo et al. Control of electrolytic capacitor-less single-phase to three-phase converter for IPMSM drive
TW201946369A (zh) 外部調變的與速度無關可變頻率發電機
JPWO2013118318A1 (ja) モータ駆動システム
JP2019030039A (ja) 風力発電装置
Freire et al. Fault-tolerant converter for AC drives using vector-based hysteresis current control
JP2015154612A (ja) 制御装置
WO2015087437A1 (ja) 電力変換装置
JP4553079B2 (ja) 交流／交流直接形電力変換装置
JP4265395B2 (ja) インバータ装置

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160303

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5898306

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250