JP6541622B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、負荷であるモータを駆動する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter that drives a motor that is a load.

電力変換装置は、例えば直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路を備える。インバータ回路は、負荷であるモータを例えばPWM(Pulse Width Modulation)方式で駆動する。PWM方式でモータを駆動する場合、インバータ回路は、矩形の電圧をモータに印加する。以下、インバータ回路が生成する矩形電圧とモータに印加される電圧とを区別するため、インバータ回路が生成する矩形電圧を「インバータ出力電圧」と称し、モータに印加される電圧を「モータ印加電圧」と称する。   The power converter includes, for example, an inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage. The inverter circuit drives a motor which is a load, for example, by PWM (Pulse Width Modulation). When driving the motor by the PWM method, the inverter circuit applies a rectangular voltage to the motor. Hereinafter, in order to distinguish between the rectangular voltage generated by the inverter circuit and the voltage applied to the motor, the rectangular voltage generated by the inverter circuit is referred to as “inverter output voltage” and the voltage applied to the motor is “motor applied voltage”. It is called.

インバータ出力電圧は、インバータ回路の出力端子とモータ端子とを接続するための出力配線であるケーブルを介してモータ端子に伝わる。このとき、ケーブルによってLC共振が発生するため、モータ印加電圧の波形は過大なピークを有する振動波形となる。このような振動波形は、ある程度の時間を経て減衰する。しかしながら、先のモータ印加電圧が減衰しきる前に、新たなモータ印加電圧が印加されると、元の振動に新たな振動が重なって強め合い、モータ端子に過大な電圧が印加されることがあった。なお、このようにして生ずる過大電圧は、マイクロサージ電圧と称されている。   The inverter output voltage is transmitted to the motor terminal through a cable which is an output wiring for connecting the output terminal of the inverter circuit and the motor terminal. At this time, since LC resonance is generated by the cable, the waveform of the voltage applied to the motor becomes a vibration waveform having an excessive peak. Such a vibration waveform attenuates after a certain amount of time. However, if a new motor applied voltage is applied before the previous motor applied voltage is completely damped, the original vibration is overlapped with a new vibration and the two are reinforced to cause an excessive voltage to be applied to the motor terminal. The The excessive voltage generated in this manner is referred to as a microsurge voltage.

下記特許文献1には、負荷に印加される過電圧の低減を目的とし、ケーブルの長さであるケーブル長を推定することが記載されている。   Patent Document 1 below describes the estimation of the cable length, which is the length of the cable, for the purpose of reducing the overvoltage applied to the load.

特開2007−252190号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-252190

しかしながら、上記特許文献1の手法では、電流センサで得た電流値を基に、2つの電圧パルスを印加する時間間隔である最適遅延時間を決定しておく必要がある。特許文献1では、予め決定した最適遅延時間を用いてケーブルを伝搬する電圧の伝播時間及びケーブル長を推定する。このため、特許文献1の手法では、最適遅延時間を算出する処理が別途必要となり、ケーブル長の推定を簡易且つ迅速に行うことができなかった。ケーブル長は、客先の仕様によって大きく異なり、また、客先でのレイアウトの変更にも迅速に応える必要がある。このため、ケーブル長の推定を簡易且つ迅速に行うことが求められていた。   However, in the method of Patent Document 1, it is necessary to determine the optimum delay time which is the time interval for applying two voltage pulses based on the current value obtained by the current sensor. In Patent Document 1, a propagation time and a cable length of a voltage propagating in a cable are estimated using a predetermined optimal delay time. For this reason, in the method of patent document 1, the process which calculates optimal delay time is needed separately, and it was not able to estimate cable length simply and rapidly. Cable lengths vary greatly depending on the specifications of the customer, and it is also necessary to respond quickly to changes in the layout at the customer. Therefore, it has been required to simply and quickly estimate the cable length.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ケーブル長の推定を簡易且つ迅速に行うことができる電力変換装置を得ることを目的とする。   This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the power converter device which can estimate cable length simply and rapidly.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る電力変換装置は、電力変換回路、電力変換回路とモータとを接続するケーブルに流れるサージ電流を測定する測定部、及び測定部が測定したサージ電流の立ち上がり時刻とサージ電流の立ち下がり時刻との時間差からケーブルのケーブル長を演算する第1の演算部を備える。   In order to solve the problems described above and achieve the object, a power conversion device according to the present invention includes a power conversion circuit, a measurement unit that measures a surge current flowing in a cable connecting the power conversion circuit and a motor, and a measurement unit A first operation unit is provided to calculate the cable length of the cable from the time difference between the measured rise time of the surge current and the fall time of the surge current.

本発明によれば、ケーブル長の推定を簡易且つ迅速に行うことができる、という効果を奏する。   According to the present invention, the cable length can be easily and quickly estimated.

実施の形態1に係る電力変換装置の要部構成を示すブロック図Block diagram showing the main configuration of the power conversion device according to the first embodiment ステップ電圧印加時のマイクロサージ電圧の波形例を示す図Diagram showing example of microsurge voltage waveform when applying step voltage 単一パルス及びステップ電圧印加時のマイクロサージ電圧の波形例を示す図Diagram showing an example of microsurge voltage waveform at single pulse and step voltage application マイクロサージ電圧の発生を招くPWM制御の例を示す図Diagram showing an example of PWM control that causes generation of microsurge voltage マイクロサージ電圧の低減例を示す図Figure showing an example of microsurge voltage reduction ケーブル長の算出処理の概念を示す図Diagram showing the concept of cable length calculation processing ケーブル長の算出処理に係る実施の形態1のフローチャートFlow chart of the first embodiment according to cable length calculation processing ケーブル長を考慮したPWM制御の概念を示す図Diagram showing the concept of PWM control considering the cable length 特性インピーダンスの算出処理の概念を示す図Diagram showing the concept of characteristic impedance calculation processing 特性インピーダンスの算出処理に係る実施の形態1のフローチャートFlow chart of the first embodiment according to the characteristic impedance calculation process PWM駆動中におけるケーブル長の演算処理に係る実施の形態2のフローチャートFlowchart of Embodiment 2 relating to cable length calculation processing during PWM driving 実施の形態3に係る電力変換装置の要部構成を示すブロック図Block diagram showing a main configuration of a power conversion device according to a third embodiment 実施の形態4に係る電力変換装置の要部構成を示すブロック図Block diagram showing a main configuration of a power conversion apparatus according to a fourth embodiment 実施の形態5に係る電力変換装置の要部構成を示すブロック図Block diagram showing a main configuration of a power conversion apparatus according to a fifth embodiment 実施の形態1〜5におけるモータ制御演算部及びケーブル特性演算部の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図A block diagram showing an example of a hardware configuration for realizing the functions of a motor control operation unit and a cable characteristic operation unit according to first to fifth embodiments 実施の形態1〜5におけるモータ制御演算部及びケーブル特性演算部の機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図A block diagram showing another example of the hardware configuration for realizing the functions of the motor control calculation unit and the cable characteristic calculation unit in the first to fifth embodiments

以下に、本発明の実施の形態に係る電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。   Below, the power converter concerning the embodiment of the present invention is explained in detail based on a drawing. The present invention is not limited by the following embodiments.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置の要部構成を示すブロック図である。実施の形態1に係る電力変換装置1は、図1に示すように、電力変換装置1の主回路であり、直流電源40から印加される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路2と、測定部であるサージ電流波形測定部4と、第1の演算部であるケーブル特性演算部5と、第2の演算部であるモータ制御演算部3と、表示部であるケーブル特性表示部6とを備える。電力変換装置1と、負荷であるモータ50は、ケーブル7を介して接続されている。電力変換装置1は、負荷であるモータ50をPWM駆動する。
Embodiment 1
FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of the power conversion device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 according to the first embodiment is a main circuit of the power conversion device 1 and measures an inverter circuit 2 which converts a DC voltage applied from a DC power supply 40 into an AC voltage, and A surge current waveform measurement unit 4 which is a second unit, a cable characteristic calculation unit 5 which is a first calculation unit, a motor control calculation unit 3 which is a second calculation unit, and a cable characteristic display unit 6 which is a display unit. Prepare. The power conversion device 1 and the motor 50 which is a load are connected via a cable 7. The power conversion device 1 PWM drives the motor 50 which is a load.

サージ電流波形測定部4は、インバータ回路2の出力側に配置される。図1に示すモータ50は、3相モータの例示であり、ケーブル7はU相、V相及びW相用の3本からなる。サージ電流波形測定部4は、インバータ回路2とモータ50とを接続するケーブル7の各相に流れる電流を検出する。   The surge current waveform measurement unit 4 is disposed on the output side of the inverter circuit 2. The motor 50 shown in FIG. 1 is an example of a three-phase motor, and the cable 7 consists of three for the U phase, the V phase and the W phase. The surge current waveform measurement unit 4 detects the current flowing in each phase of the cable 7 connecting the inverter circuit 2 and the motor 50.

本実施の形態のサージ電流波形測定部4は、マイクロサージ電圧によって引き起こされるサージ電流を正確に捕捉する能力が求められる。後述するように、サージ電流は、例えば1us以下の短時間で変動する。このため、サージ電流波形測定部4としては、シャント方式を採用するのが好ましい。また、サージ電流波形測定部4の検出器には高精度の低抵抗体を用いることが好ましい。   The surge current waveform measurement unit 4 of the present embodiment is required to have an ability to accurately capture the surge current caused by the microsurge voltage. As described later, the surge current fluctuates in a short time of, for example, 1 us or less. For this reason, it is preferable to use a shunt method as the surge current waveform measurement unit 4. In addition, it is preferable to use a high-accuracy low resistance body for the detector of the surge current waveform measurement unit 4.

ケーブル特性演算部5は、サージ電流波形測定部4が測定したサージ電流波形を基に、ケーブル7のケーブル長を演算する。   The cable characteristic calculation unit 5 calculates the cable length of the cable 7 based on the surge current waveform measured by the surge current waveform measurement unit 4.

ケーブル特性表示部6は、ケーブル特性演算部5が演算したケーブル長を表示する。なお、一般的なインバータ製品には、液晶表示部が設けられている。このため、新たな表示部を設けることなく、既存の表示機能を利用し、パラメータ操作によって、ケーブル長の情報を表示してもよい。   The cable characteristic display unit 6 displays the cable length calculated by the cable characteristic calculation unit 5. In addition, a liquid crystal display unit is provided in a general inverter product. For this reason, the cable length information may be displayed by parameter operation using an existing display function without providing a new display unit.

モータ制御演算部3は、ケーブル特性演算部5がケーブル長を演算する際にモータ50における任意の相、すなわち3相のうちの1つの相に出力電圧を印加する。また、モータ制御演算部3は、モータ50をPWM駆動するための制御演算を行う。具体的には、ケーブル特性演算部5が演算したケーブル長の情報をPWM制御に反映させた制御演算を行い、当該制御演算に基づく指令信号を生成してインバータ回路2に出力する。   When the cable characteristic calculation unit 5 calculates the cable length, the motor control calculation unit 3 applies an output voltage to an arbitrary phase of the motor 50, that is, one of three phases. Further, the motor control calculation unit 3 performs control calculation for PWM driving the motor 50. Specifically, control calculation is performed by reflecting the information of the cable length calculated by the cable characteristic calculation unit 5 in PWM control, and a command signal based on the control calculation is generated and output to the inverter circuit 2.

なお、図1では、インバータ回路2の出力側、すなわち外部にサージ電流波形測定部4を示しているが、インバータ回路2の内部に構成してもよい。具体例を挙げると、検出器として用いる低抵抗体を、インバータ回路2を構成するパワーモジュールの内部に実装する形態が考えられる。なお、パワーモジュールが接続されたプリント基板に実装する形態としてもよい。   In FIG. 1, the surge current waveform measurement unit 4 is shown on the output side of the inverter circuit 2, that is, outside, but may be configured inside the inverter circuit 2. If a specific example is given, the form which mounts the low resistance body used as a detector in the inside of the power module which comprises the inverter circuit 2 can be considered. In addition, it is good also as a form mounted in the printed circuit board to which the power module was connected.

また、インバータ回路2とモータ50との間のケーブル7には、インバータ回路2のスイッチング動作に伴う高周波のコモンモードノイズ電流が流れる。このため、コモンモードノイズ電流の影響を受けないようにコモンモードノイズ低減用のフィルタをサージ電流波形測定部4の前段に備えていてもよい。   A high frequency common mode noise current accompanying the switching operation of the inverter circuit 2 flows through the cable 7 between the inverter circuit 2 and the motor 50. Therefore, a filter for common mode noise reduction may be provided on the front stage of the surge current waveform measurement unit 4 so as not to be affected by the common mode noise current.

また、インバータ製品の制御電源回路及び制御基板といった制御回路は、インバータ回路2よりも高速でスイッチング動作する回路を有している。このため、当該制御回路で高周波ノイズが発生し易く、インバータ回路2及びサージ電流波形測定部4にノイズの影響を与える可能性がある。よって、サージ電流波形測定部4、及び、サージ電流波形測定部4と電気的な接続関係がある回路部については、ノイズ発生因子から空間的又は磁気的に隔離するような構造を備えていてもよい。なお、磁気的隔離構造の具体例として、ノイズの影響を防ぎたい回路部分の周囲を、磁気遮蔽性能を有する金属構造体で覆うといった手法が挙げられる。   Further, a control circuit such as a control power supply circuit of the inverter product and a control board has a circuit which performs switching operation at a higher speed than the inverter circuit 2. Therefore, high frequency noise is easily generated in the control circuit, and the inverter circuit 2 and the surge current waveform measurement unit 4 may be affected by the noise. Therefore, the surge current waveform measurement unit 4 and the circuit unit electrically connected to the surge current waveform measurement unit 4 have a structure to spatially or magnetically isolate from noise generation factors. Good. In addition, the method of covering the circumference | surroundings of the circuit part which wants to prevent the influence of noise as a specific example of a magnetic isolation structure with the metal structure which has a magnetic shielding performance is mentioned.

次に、モータ50に印加されるマイクロサージ電圧について、図2及び図3を参照して説明する。図2は、ステップ電圧印加時のマイクロサージ電圧の波形例を示す図である。図3は、単一パルス及びステップ電圧印加時のマイクロサージ電圧の波形例を示す図である。なお、図中のVdcは電源電圧、すなわち直流電源40の電圧である。   Next, the microsurge voltage applied to the motor 50 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a diagram showing an example of a microsurge voltage waveform when a step voltage is applied. FIG. 3 is a diagram showing a waveform example of a microsurge voltage when a single pulse and a step voltage are applied. Note that Vdc in the figure is the power supply voltage, that is, the voltage of the DC power supply 40.

背景技術の項でも説明したように、マイクロサージ電圧は、ケーブル7のLC共振が原因で発生する。ケーブル7のLC共振が原因であるため、図2に示されるように、単一パルスの印加によってもマイクロサージ電圧は発生する。図2では、300Vのインバータ出力電圧が印加されたときに、モータ印加電圧における第1波の波形のピークが576Vに跳ね上がっていることが示されている。   As described in the background art section, the microsurge voltage is generated due to the LC resonance of the cable 7. Since the LC resonance of the cable 7 is the cause, as shown in FIG. 2, the microsurge voltage is also generated by the application of a single pulse. FIG. 2 shows that when the inverter output voltage of 300 V is applied, the peak of the waveform of the first wave in the motor applied voltage jumps to 576 V.

また、図3では、300Vのインバータ出力電圧を、1μs程度の期間印加した後に、1μs程度の休止時間を設け、その後に再度印加した場合の波形が示されている。背景技術の項でも説明したが、先に印加されたモータ印加電圧が減衰する前に、新たなモータ印加電圧が印加されると、双方の電圧が重なって強め合い、モータ印加電圧が過大になる状況が示されている。具体的に、図3では、後から印加されたインバータ出力電圧の波形の直後において、モータ印加電圧のピークが978Vに跳ね上がっている状況が示されている。   Further, FIG. 3 shows a waveform in the case where after applying an inverter output voltage of 300 V for a period of about 1 μs, a rest time of about 1 μs is provided and then reapplied. As described in the background art section, when a new motor application voltage is applied before the motor application voltage applied earlier attenuates, both voltages overlap and strengthen each other, and the motor application voltage becomes excessive. The situation is shown. Specifically, FIG. 3 shows a state in which the peak of the motor applied voltage jumps up to 978 V immediately after the waveform of the inverter output voltage applied later.

このマイクロサージ電圧は、インバータ回路をPWM制御する際に、インバータ回路を構成するスイッチング素子を制御するPWMパルスの間隔(以下「スイッチング間隔」と称する)及びケーブル長に起因して発生する。   The microsurge voltage is generated due to an interval of PWM pulses (hereinafter referred to as "switching interval") and a cable length which control switching elements constituting the inverter circuit when performing PWM control of the inverter circuit.

マイクロサージ電圧の低減方策の1つは、各相のスイッチング間隔を十分に広くとることである。図3では、単一パルス電圧が立ち下がる時刻と、ステップ電圧が立ち上がる時刻との時間をtとして示している。この時間tを長くとれば、モータ端子における電圧振動が減衰した後に、次の電圧が印加されることになり、マイクロサージ電圧が発生しにくくなる。よって、時間tの区間、つまり、インバータ出力電圧がゼロとなる区間を十分に広くとれば、マイクロサージ電圧を低減することができる。   One of the measures to reduce the microsurge voltage is to make the switching intervals of each phase sufficiently wide. In FIG. 3, the time between the time when the single pulse voltage falls and the time when the step voltage rises is shown as t. If the time t is increased, the next voltage is applied after the voltage oscillation at the motor terminal is attenuated, and the microsurge voltage is less likely to occur. Therefore, the microsurge voltage can be reduced by widening the section of time t, that is, the section in which the inverter output voltage is zero.

次に、上記時間tがPWM動作に及ぼす影響について説明する。図4は、マイクロサージ電圧の発生を招くPWM制御の例を示す図である。図5は、マイクロサージ電圧の低減例を示す図である。   Next, the influence of the time t on the PWM operation will be described. FIG. 4 is a diagram showing an example of PWM control that causes generation of a microsurge voltage. FIG. 5 is a diagram showing an example of reduction of the microsurge voltage.

図4の上段部には、W相が全オフでU相及びV相がスイッチング動作する区間が示され、また、V相の電圧指令がキャリア波である三角波のピーク付近で交差する様子が示されている。このとき、線間電圧U−V及び線間電圧V−Wは、細幅のパルス状電圧となる。この細幅のパルス状電圧が、図4に示したスイッチング間隔の時間が短くなる要因である。以下、ここで言う細幅のパルス状電圧を、「細幅パルス」と略す。   The upper part of FIG. 4 shows a section in which the W phase is all off and the U phase and the V phase perform switching operation, and the V phase voltage command shows a crossing at the peak of the triangular wave which is the carrier wave. It is done. At this time, the line voltage U-V and the line voltage V-W become narrow pulse-like voltages. This narrow pulse-like voltage is a factor which shortens the time of the switching interval shown in FIG. Hereinafter, the narrow pulse-like voltage referred to here is abbreviated as "thin pulse".

上述のように、マイクロサージ電圧の発生は、PWM制御の際に細幅パルスが生成されることが要因である。このため、細幅パルスを無くすような制御を行えばよいことが分かる。具体的には、図5においてハッチングで示したように、PWM制御における三角波のピーク部分を禁止領域とすることが行われる。禁止領域は、インバータ回路2のスイッチング動作が許可されない領域、別言すればスイッチング動作が禁止される領域である。このような禁止領域を設定することで、図4に示すような、細幅パルスが生成されるのを回避することができる。   As described above, the generation of the microsurge voltage is caused by the generation of narrow pulses during PWM control. For this reason, it is understood that control may be performed to eliminate the narrow pulse. Specifically, as shown by hatching in FIG. 5, the peak portion of the triangular wave in the PWM control is made to be a prohibited area. The prohibited area is an area where the switching operation of the inverter circuit 2 is not permitted, in other words, an area where the switching operation is prohibited. By setting such a prohibited area, generation of a narrow pulse as shown in FIG. 4 can be avoided.

しかしながら、図5に示されるような、マイクロサージ電圧低減のPWM制御を行う場合、許容されるパルス幅の大きさ、すなわちパルス幅の下限値を定める必要がある。一方、パルス幅の下限値の設定には、設置環境でのケーブル長の把握が必要となる。ところが、一般的に、電力変換装置からモータまでのケーブルは、工場内の複雑な経路で敷設されている。このため、ケーブル長を正確に把握することは困難であった。   However, when performing PWM control of microsurge voltage reduction as shown in FIG. 5, it is necessary to determine the magnitude of the allowable pulse width, that is, the lower limit value of the pulse width. On the other hand, to set the lower limit value of the pulse width, it is necessary to grasp the cable length in the installation environment. However, in general, the cables from the power conversion device to the motor are laid along complicated routes in the factory. For this reason, it was difficult to accurately grasp the cable length.

上記のような事情により、従来は、ケーブル長仕様の最大値(例えば500m長)でも問題とならないパルス幅の下限が設定されていた。しかしながら、このことは、電圧レベルがゼロの区間を必要以上に大きくとることを意味している。その結果として、モータ端子への印加電圧もゼロとなる区間が大きくなり、モータが回転ムラを引き起こすといった問題があった。   Under the circumstances as described above, conventionally, the lower limit of the pulse width which causes no problem even with the maximum value (for example, 500 m long) of the cable length specification has been set. However, this means that the zero voltage level section is made larger than necessary. As a result, there is a problem that the section in which the voltage applied to the motor terminal is also zero becomes large and the motor causes uneven rotation.

次に、実施の形態1に係る電力変換装置の要部動作について、図7のフローチャートに基づき、図6及び図8の図面を適宜参照して説明する。図6は、ケーブル長の算出処理の概念を示す図である。図6では、モータへの印加電圧を破線の波形で示し、ケーブルに流れるサージ電流を実線の波形で示している。また、図7は、ケーブル長の算出処理に係る処理フローを示すフローチャートである。図8は、ケーブル長を考慮したPWM制御の概念を示す図である。   Next, the operation of the main part of the power conversion device according to the first embodiment will be described based on the flowchart of FIG. 7 with reference to the drawings of FIGS. 6 and 8 as appropriate. FIG. 6 is a diagram showing the concept of cable length calculation processing. In FIG. 6, the voltage applied to the motor is indicated by a broken line waveform, and the surge current flowing in the cable is indicated by a solid line waveform. Moreover, FIG. 7 is a flowchart which shows the processing flow which concerns on the calculation process of cable length. FIG. 8 is a diagram showing the concept of PWM control in consideration of the cable length.

まず、図7のステップS101において、モータ制御演算部3は、モータ50における任意の相に電圧を印加する。モータ50に印加する電圧は、図6の一点鎖線で示すようなステップ電圧でよい。このとき、図6の実線で示すように、印加電圧の立ち上がりに同期して立ち上がるサージ電流波形が観測される。このため、電圧の印加時間は、最初に立ち上がる第1波の立ち上がり波形と、同じ第1波の立ち下がり波形とが生起される程の短時間でよい。   First, in step S101 of FIG. 7, the motor control calculation unit 3 applies a voltage to an arbitrary phase in the motor 50. The voltage applied to the motor 50 may be a step voltage as indicated by an alternate long and short dash line in FIG. At this time, as shown by the solid line in FIG. 6, a surge current waveform that rises in synchronization with the rising of the applied voltage is observed. For this reason, the application time of the voltage may be as short as the rise waveform of the first wave that rises first and the fall waveform of the same first wave are generated.

次のステップS102,103のそれぞれにおいて、サージ電流波形測定部4は、第1波の立ち上がり時刻t1と、第1波の立ち下がり時刻t2とを測定する。さらに、次のステップS104において、サージ電流波形測定部4は、第1波の立ち下がり時刻t2と、第1波の立ち上がり時刻t1との差、すなわち図6に示すサージ電流波形における時間差T1を演算する。ここで演算された時間差T1の情報は、ケーブル特性演算部5に伝達される。   In each of the next steps S102 and S103, the surge current waveform measurement unit 4 measures the rise time t1 of the first wave and the fall time t2 of the first wave. Furthermore, in the next step S104, the surge current waveform measurement unit 4 calculates the difference between the falling time t2 of the first wave and the rising time t1 of the first wave, that is, the time difference T1 in the surge current waveform shown in FIG. Do. The information on the time difference T1 calculated here is transmitted to the cable characteristic calculation unit 5.

ここで、サージ電流の第1波は、図6に示すような台形波となるため、サージ電流がピーク値となる開始時と終了時をそれぞれ立ち上がり時刻t1と立ち下がり時刻t2とすればよい。ただし、立ち上がり時刻t1は印加電圧の立ち上がり時としてもよい。また、立ち下がり時刻t2は、印加電圧の立ち上がり時を立ち上がり時刻t1としたときのt1における電流値と同等の電流値まで立ち下がるときの時刻としてもよい。また、立ち下がり時刻t2は、サージ電流が0となる時刻またはサージ電流が正値から負値に変化したときの時刻としてもよい。また、立ち上がり時刻t1及び立ち下がり時刻t2は、電流ピーク値の例えば90%の電流値となるときの時刻としてもよい。   Here, since the first wave of the surge current is a trapezoidal wave as shown in FIG. 6, the start and end times at which the surge current reaches the peak value may be set as the rise time t1 and the fall time t2, respectively. However, the rise time t1 may be the rise time of the applied voltage. The falling time t2 may be a time when the applied voltage rises and falls to a current value equivalent to the current value at t1 when the rising time is t1. Further, the falling time t2 may be a time when the surge current becomes zero or a time when the surge current changes from a positive value to a negative value. Further, the rise time t1 and the fall time t2 may be set to times at which the current value is, for example, 90% of the current peak value.

上記のように、立ち上がり時刻と立ち下がり時刻は、サージ電流波形や電流のサンプリング周期等を考慮の上、決定すればよい。立ち上がり時刻と立ち下がり時刻の定義は、式(1)から求まるケーブル長の誤差に影響するため、ケーブル長の誤差が許容できる範囲において決定すればよい。   As described above, the rise time and the fall time may be determined in consideration of the surge current waveform, the sampling period of the current, and the like. The definition of the rise time and the fall time affects the error of the cable length obtained from the equation (1), and therefore, may be determined in the range in which the error of the cable length is acceptable.

次のステップS105において、ケーブル特性演算部5は、時間差T1からケーブル長を演算する。ここで、ケーブル長の算出式は、以下の通りである。   In the next step S105, the cable characteristic calculation unit 5 calculates the cable length from the time difference T1. Here, the equation for calculating the cable length is as follows.

ケーブル長=時間差T1×伝搬速度/2 …(1)   Cable length = time difference T1 × propagation speed / 2 (1)

上記(1)式における伝搬速度は、ケーブル内をサージ電流が伝わる速度である。この伝搬速度は下記の式で表される。
伝搬速度=光速度/√(伝送線路媒質の実効比誘電率)
=光速度/√(伝送線路媒質の比透磁率×比誘電率)
The propagation speed in the above equation (1) is the speed at which the surge current is transmitted in the cable. This propagation speed is expressed by the following equation.
Propagation speed = light speed / ((effective relative permittivity of transmission line medium)
= Speed of light / ((relative permeability of transmission line medium × relative permittivity)

本実施の形態においては、サージ電流の伝搬速度を実測した結果、光速度の約半分と求められたため、(1)式として下記(1a)式を用いることができる。   In this embodiment, since the propagation velocity of the surge current is measured to be about half of the light velocity, the following equation (1a) can be used as the equation (1).

ケーブル長=時間差T1×(光速度/2)/2 …(1a)   Cable length = time difference T1 × (speed of light / 2) / 2 (1a)

本実施の形態においては、上記(1a)式のように、伝搬速度を光の速さの約1/2を基準にして計算すればよい。また、予め、ケーブルメーカや電線サイズに応じたケーブル絶縁材質の比透磁率と比誘電率を記憶したテーブルを作成して、この比透磁率と比誘電率を選択して(1)式を計算すると、ケーブル長の算出精度が更に向上する。   In the present embodiment, the propagation velocity may be calculated on the basis of about one half of the velocity of light as in the above equation (1a). Also, create a table in which the relative permeability and dielectric constant of the cable insulation material are stored beforehand according to the cable manufacturer and the wire size, select this relative permeability and relative permittivity, and calculate equation (1) Then, the calculation accuracy of the cable length is further improved.

さらに、次のステップS106において、ケーブル特性表示部6は、ケーブル特性演算部5が演算したケーブル長を表示する。   Furthermore, in the next step S106, the cable characteristic display unit 6 displays the cable length calculated by the cable characteristic calculation unit 5.

上記(1)式から明らかなように、本実施の形態を用いた場合のケーブル長の算出にあたっては、サージ電流波形における第1波の時間差T1が分かればよく、上記特許文献1のように複数の電圧パルスを印加する必要はない。このため、実施の形態1の手法は、ケーブル長の推定を簡易且つ迅速に行うことができる。   As apparent from the above equation (1), in calculating the cable length in the case of using the present embodiment, it is only necessary to know the time difference T1 of the first wave in the surge current waveform, There is no need to apply a voltage pulse of For this reason, according to the method of the first embodiment, the cable length can be easily and quickly estimated.

モータ制御演算部3は、ケーブル特性演算部5が演算したケーブル長の情報を用いてPWM制御のための指令信号を生成する。前述したように、マイクロサージ電圧は、PWM制御で生成されるスイッチング指令信号が時間軸上で細幅なパルス形状となる場合に発生し易くなる。このため、モータ制御演算部3では、ケーブル長を禁止領域に反映させて、細幅パルスが生成されないようにする。   The motor control calculating unit 3 generates a command signal for PWM control using the information of the cable length calculated by the cable characteristic calculating unit 5. As described above, the microsurge voltage is easily generated when the switching command signal generated by the PWM control has a narrow pulse shape on the time axis. For this reason, in the motor control calculation unit 3, the cable length is reflected in the prohibited area so that the narrow pulse is not generated.

具体的には、図8に示すようにケーブル長に応じて三角波のピーク周辺における禁止領域の幅を変更する。なお、ここで言う「禁止領域の幅」とは、図8ではハッチングで示した、ハッチング部における縦軸方向の幅である。この「禁止領域の幅」は、「スイッチング動作が許可されない電圧指令値の範囲」と言い替えてもよい。   Specifically, as shown in FIG. 8, the width of the prohibited area around the peak of the triangular wave is changed according to the cable length. Here, the “width of the prohibited area” referred to here is the width in the vertical axis direction in the hatched portion shown by hatching in FIG. The “width of the prohibited area” may be replaced with “the range of the voltage command value in which the switching operation is not permitted”.

図8の説明に戻り、演算されたケーブル長が長い場合には、紙面左側に示されるように、禁止領域の幅を相対的に大きくする。一方、演算されたケーブル長が短い場合には、紙面右側に示されるように、禁止領域の幅を相対的に小さくする。図8に示すように、ケーブル長が短い場合には、禁止領域の幅を狭くする分、パルス幅の下限値を小さくできる。禁止領域の幅をケーブル長に応じて調整することにより、例えば500m長といった従来における配線長仕様の最大値でもスイッチング間隔を必要以上に大きく設定する必要がなくなり、PWM制御において使用できる電圧範囲を拡大することができる。このため、電力変換装置における電圧制御率を改善することができる。また、モータ端子への印加電圧がゼロとなる区間を小さくできるので、モータの回転ムラを抑制することができる。   Returning to the explanation of FIG. 8, when the calculated cable length is long, as shown on the left side of the drawing, the width of the prohibited area is relatively enlarged. On the other hand, when the calculated cable length is short, as shown on the right side of the drawing, the width of the prohibited area is made relatively small. As shown in FIG. 8, when the cable length is short, the lower limit value of the pulse width can be reduced by narrowing the width of the prohibited area. By adjusting the width of the prohibited area according to the cable length, it is not necessary to set the switching interval larger than necessary even at the maximum value of the conventional wiring length specification such as 500 m, for example, and the voltage range usable in PWM control is expanded can do. Therefore, the voltage control rate in the power converter can be improved. In addition, since the section in which the voltage applied to the motor terminal is zero can be reduced, it is possible to suppress uneven rotation of the motor.

なお、上記(1)の算出式からも明らかなように、実施の形態1の手法では、ケーブルの太さの情報は使用せず、時間差T1及び光速度の情報からケーブル長を算出できるので、ケーブルの太さが変わっても一律に適用することが可能である。   As is apparent from the calculation formula of (1) above, in the method of the first embodiment, the cable length can be calculated from the information on the time difference T1 and the light velocity without using the information on the cable thickness. Even if the thickness of the cable changes, it is possible to apply uniformly.

図7のフローではケーブル長を求めたが、ケーブル長の算出と共に、特性インピーダンスを求めてもよい。以下、特性インピーダンスの算出処理について、図9及び図10を参照して説明する。図9は、特性インピーダンスの算出処理の概念を示す図である。図10は、特性インピーダンスの算出処理に係る処理フローを示すフローチャートである。   Although the cable length is determined in the flow of FIG. 7, the characteristic impedance may be determined together with the calculation of the cable length. The process of calculating the characteristic impedance will be described below with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a diagram showing the concept of characteristic impedance calculation processing. FIG. 10 is a flowchart showing a process flow relating to the process of calculating the characteristic impedance.

まず、図10のステップS201において、モータ制御演算部3は、モータ50における任意の相に電圧を印加する。モータ50に印加する電圧は、図9の一点鎖線で示すようなステップ電圧でよい。このとき、図9の実線で示すように、印加電圧の立ち上がりに同期して立ち上がるサージ電流波形が観測される。このため、電圧の印加時間は、最初に立ち上がる第1波の立ち上がり波形と、同じ第1波の立ち下がり波形とが生起される程の短時間でよい。   First, in step S201 of FIG. 10, the motor control calculation unit 3 applies a voltage to any phase in the motor 50. The voltage applied to the motor 50 may be a step voltage as indicated by an alternate long and short dash line in FIG. At this time, as shown by the solid line in FIG. 9, a surge current waveform that rises in synchronization with the rising of the applied voltage is observed. For this reason, the application time of the voltage may be as short as the rise waveform of the first wave that rises first and the fall waveform of the same first wave are generated.

次のステップS202において、サージ電流波形測定部4は、第1波の電流ピークI1を測定する。また、次のステップS203では、電流ピークI1が生じたときの出力電圧波形の振幅値V1が測定される。出力電圧波形の振幅値V1は、インバータ回路2における直流母線電圧に相当する電圧値であるため、インバータ回路2に元々備わっている電圧測定機能を用いて把握することができる。ここで測定された電流ピークI1及び振幅値V1の情報は、ケーブル特性演算部5に伝達される。   In the next step S202, the surge current waveform measurement unit 4 measures the current peak I1 of the first wave. In the next step S203, the amplitude value V1 of the output voltage waveform when the current peak I1 occurs is measured. Since the amplitude value V1 of the output voltage waveform is a voltage value corresponding to the DC bus voltage in the inverter circuit 2, it can be grasped using the voltage measurement function originally provided in the inverter circuit 2. Information on the current peak I1 and the amplitude value V1 measured here is transmitted to the cable characteristic calculation unit 5.

次のステップS204において、ケーブル特性演算部5は、次式を用いて特性インピーダンスZを演算する。   In the next step S204, the cable characteristic calculation unit 5 calculates the characteristic impedance Z using the following equation.

特性インピーダンスZ=振幅値V1/電流ピークI1 …(2)   Characteristic impedance Z = amplitude value V1 / current peak I1 (2)

そして、次のステップS205において、ケーブル特性表示部6は、ケーブル特性演算部5が演算した特性インピーダンスZの値を表示する。   Then, in the next step S205, the cable characteristic display unit 6 displays the value of the characteristic impedance Z calculated by the cable characteristic calculation unit 5.

なお、求めた特性インピーダンスZの情報は、ケーブルの特定に有用な情報となる。特性インピーダンスZの情報をケーブル長の情報と共に管理するようにすれば、ケーブルの保守管理が容易となる。   In addition, the information of the calculated | required characteristic impedance Z turns into useful information for specification of a cable. If the information on the characteristic impedance Z is managed together with the information on the cable length, maintenance and management of the cable can be facilitated.

以上説明したように、実施の形態1に係る電力変換装置によれば、サージ電流波形測定部4で測定した時間差T1と光速度のみを使用して、ケーブル長を算出できるので、ケーブル長の推定を簡易且つ迅速に行うことが可能となる。   As described above, according to the power conversion device according to the first embodiment, the cable length can be calculated using only the time difference T1 measured by the surge current waveform measurement unit 4 and the light speed. Can be done simply and quickly.

また、実施の形態1の手法では、従来では不明又は把握困難であったケーブル長を電気的な手段で容易に算出することができ、算出したケーブル長をインバータのPWM制御に適用するようにした。これにより、インバータ回路をPWM制御する際のスイッチング間隔を、ケーブル長に応じた必要最小限の間隔とすることができ、マイクロサージ電圧の抑制、及び、電圧制御率の改善の効果を高めることが可能となる。すなわち、PWM制御する際のスイッチング間隔を従来よりも小さくすることができ、マイクロサージ電圧の抑制、及び、電圧制御率の改善を実現できる。   Further, in the method of the first embodiment, the cable length which has conventionally been unknown or difficult to grasp can be easily calculated by electrical means, and the calculated cable length is applied to PWM control of the inverter. . Thereby, the switching interval at the time of PWM control of the inverter circuit can be made the necessary minimum interval according to the cable length, and the effects of suppression of the microsurge voltage and improvement of the voltage control rate can be enhanced. It becomes possible. That is, the switching interval at the time of performing PWM control can be made smaller than before, and the suppression of the microsurge voltage and the improvement of the voltage control rate can be realized.

従来、ケーブル長に関しては、既述の通り、ケーブル長の最大仕様に対応できるようなパルス幅の下限値などのパラメータを設定する方法や、長いケーブルに対応したインバータ運転モードである長配線モードをユーザによって任意に設定する方法が用いられていた。本実施の形態1によれば、長配線モードをユーザが設定する必要がなく、ケーブル長に対応したパラメータの設定が可能となる。   Conventionally, as for the cable length, as described above, a method of setting parameters such as the lower limit value of the pulse width which can correspond to the maximum specification of the cable length, and a long wiring mode which is an inverter operation mode corresponding to a long cable A method was arbitrarily used by the user. According to the first embodiment, it is not necessary for the user to set the long wiring mode, and it becomes possible to set parameters corresponding to the cable length.

また、実施の形態1に係る電力変換装置によれば、ケーブル長の情報を記憶することができるので、任意のタイミングで表示装置に表示することが可能となる。これにより、的確なタイミングで、メーカの保守担当者又は現場の管理者に必要な情報の提供が可能となる。なお、ケーブル長の情報を設備ごと又は機種ごとに管理しておけば、ケーブルの保守管理が容易となる。これにより、必要な長さのケーブルを必要な分だけストックしておくことができるので、余分な配線を購入する必要が無く、保守コストの低減が可能となる。   Further, according to the power conversion device according to the first embodiment, since the information of the cable length can be stored, it is possible to display on the display device at an arbitrary timing. This makes it possible to provide the necessary information to the maintenance personnel at the manufacturer or the site manager at an appropriate timing. In addition, if the information of cable length is managed for every installation or every model, maintenance management of a cable becomes easy. As a result, it is possible to stock a necessary length of cable, and it is not necessary to purchase extra wiring, and maintenance costs can be reduced.

従来、マイクロサージ電圧抑制のために、インダクタ及びキャパシタといった受動素子を追加する手法もある。しかしながら、基板サイズ又は筐体サイズの大型化につながり、コスト増加を招くという懸念があった。本実施の形態を用いれば、マイクロサージ電圧を抑制できるので、受動素子の小型化の実現、あるいは受動素子を不要とすることが可能になり、コスト低下につながる。   Conventionally, there is also a method of adding passive elements such as an inductor and a capacitor for microsurge voltage suppression. However, there is a concern that the size of the substrate or the case may be increased, which may lead to an increase in cost. Since the microsurge voltage can be suppressed by using this embodiment, it becomes possible to realize miniaturization of the passive element or to dispense with the passive element, which leads to cost reduction.

本実施の形態では電力変換回路としてインバータ回路を用いたが、コンバータ回路にも適用できる。   Although the inverter circuit is used as the power conversion circuit in the present embodiment, the present invention can also be applied to a converter circuit.

また、本実施の形態ではケーブル長に応じたPWM制御の駆動方法を説明したが、本実施の形態におけるケーブル長の算出により、過電圧や漏れ電流に対するフィルタ(EMCフィルタ、サインフィルタ、dV/dtフィルタ)の選択や固定子抵抗などの所定の負荷のパラメータを調整することも可能である。   Further, although the driving method of PWM control according to the cable length has been described in the present embodiment, the filter (EMC filter, sine filter, dV / dt filter for overvoltage and leakage current is calculated by calculating the cable length in the present embodiment. It is also possible to adjust certain load parameters, such as the choice of) and stator resistance.

実施の形態2.
実施の形態1では、ケーブル長及び特性インピーダンスを算出する際に、算出用の電圧を印加する実施の形態であった。一方、電力変換装置1がモータ50をPWM駆動している最中であっても、ケーブル長及び特性インピーダンスの算出は可能である。実施の形態2では、電力変換装置1がモータ50をPWM駆動しているときの算出手法について説明する。なお、実施の形態2に係る電力変換装置の構成は、図1に示す実施の形態1の構成と同一もしくは同等であり、それらの構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
Second Embodiment
The first embodiment is an embodiment in which a voltage for calculation is applied when calculating the cable length and the characteristic impedance. On the other hand, even while the power conversion device 1 is performing PWM driving of the motor 50, calculation of the cable length and the characteristic impedance is possible. In the second embodiment, a calculation method when the power conversion device 1 PWM-drives the motor 50 will be described. The configuration of the power conversion device according to the second embodiment is the same as or equivalent to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same reference numerals are given to those components, and redundant description will be given. I omit it.

図11は、PWM駆動中におけるケーブル長の演算処理に係る処理フローを示すフローチャートである。なお、図11の処理フローを用いる前提として、インバータ回路2に出力する指令信号、すなわちPWM信号は、図4に示すような細幅パルスとならない程度のスイッチング間隔を有しているものとする。   FIG. 11 is a flowchart showing a processing flow relating to cable length calculation processing during PWM driving. As a premise of using the processing flow of FIG. 11, it is assumed that the command signal to be output to the inverter circuit 2, that is, the PWM signal has a switching interval to such an extent that it does not become a narrow pulse as shown in FIG.

まず、図11のステップS301において、ケーブル特性演算部5は、サージ電流波形測定部4から受領したサージ電流値に対し、単位時間あたりの増加率を演算する。そして、次のステップS302において、ケーブル特性演算部5は、演算した増加率が予め定めた設定値を超えたか否かを判定する。演算した増加率が設定値を超えていなければ(ステップS302、No)、ステップS301の処理を繰り返す。一方、演算した増加率が設定値を超えていれば(ステップS302、Yes)、当該超えた時刻を含む前後の時間に対応する波形部分がサージ電流の立ち上がり部であると判定してステップS303に移行し、当該時刻t3を記憶する。   First, in step S301 in FIG. 11, the cable characteristic calculation unit 5 calculates an increase rate per unit time with respect to the surge current value received from the surge current waveform measurement unit 4. Then, in the next step S302, the cable characteristic calculation unit 5 determines whether or not the calculated increase rate exceeds a predetermined set value. If the calculated increase rate does not exceed the set value (No at step S302), the process at step S301 is repeated. On the other hand, if the calculated increase rate exceeds the set value (Yes at step S302), it is determined that the waveform portion corresponding to the time before and after the time that exceeds the surge is the rising portion of the surge current. It shifts and memorizes the time t3 concerned.

また、次のステップS304において、ケーブル特性演算部5は、サージ電流波形測定部4から受領したサージ電流値に対し、単位時間あたりの減少率を演算する。そして、次のステップS305において、ケーブル特性演算部5は、演算した減少率が予め定めた設定値を超えたか否かを判定する。演算した減少率が設定値を超えていなければ(ステップS305、No)、ステップS304の処理を繰り返す。一方、演算した減少率が設定値を超えていれば(ステップS305、Yes)、当該超えた時刻を含む前後の時間に対応する波形部分がサージ電流の立ち下がり部であると判定してステップS306に移行し、当該時刻t4を記憶する。   Further, in the next step S304, the cable characteristic calculation unit 5 calculates a reduction rate per unit time with respect to the surge current value received from the surge current waveform measurement unit 4. Then, in the next step S305, the cable characteristic calculation unit 5 determines whether or not the calculated decrease rate exceeds a predetermined set value. If the calculated reduction rate does not exceed the set value (No at step S305), the process at step S304 is repeated. On the other hand, if the calculated decrease rate exceeds the set value (Yes at step S305), it is determined that the waveform portion corresponding to the time before and after the time that exceeds the surge current falls and step S306 And store the time t4.

また、次のステップS307において、ケーブル特性演算部5は、記憶した時刻t3,t4を基に、次式を用いて時間差T2を演算する。   In the next step S307, the cable characteristic calculation unit 5 calculates the time difference T2 using the following equation based on the stored times t3 and t4.

時間差T2=時刻t4−時刻t3 …(3)   Time difference T2 = time t4−time t3 (3)

なお、上記(3)式で演算される時間差T2は、実施の形態1において、サージ電流波形測定部4で測定される時間差T1に対応する。   The time difference T2 calculated by the above equation (3) corresponds to the time difference T1 measured by the surge current waveform measurement unit 4 in the first embodiment.

そして、次のステップS308において、ケーブル特性演算部5は、時間差T2からケーブル長を演算する。なお、ケーブル長は、上記(1)式と同様に、次式で演算すればよい。   Then, in the next step S308, the cable characteristic calculation unit 5 calculates the cable length from the time difference T2. The cable length may be calculated by the following equation in the same manner as the above equation (1).

ケーブル長=時間差T2×(光速度/2)/2 …(4)   Cable length = time difference T2 × (speed of light / 2) / 2 (4)

さらに、次のステップS309において、ケーブル特性表示部6は、ケーブル特性演算部5が演算したケーブル長を表示する。   Furthermore, in the next step S309, the cable characteristic display unit 6 displays the cable length calculated by the cable characteristic calculation unit 5.

なお、上記のステップS307の処理において、時間差T2を求めた後は、次の測定に備え、求めた値をリセットしてもよい。   After the time difference T2 is obtained in the process of step S307, the obtained value may be reset for the next measurement.

また、上記のステップS303の処理では、サージ電流値の単位時間あたりの増加率が設定値を超えた時刻をt3として記憶したが、各相のPWM信号を使用し、PWM信号の立ち上がり時刻から一定の時間範囲内で立ち上がったサージ電流の時刻t3’を記憶するようにしてもよい。   Further, in the process of step S303 above, the time when the rate of increase of the surge current value per unit time exceeds the set value is stored as t3, but using the PWM signal of each phase, it is constant from the rise time of the PWM signal. The time t3 'of the surge current that has risen within the time range of (1) may be stored.

また、上記のステップS306の処理では、サージ電流値の単位時間あたりの減少率が設定値を超えた時刻をt4として記憶したが、各相のPWM信号を使用し、PWM信号の立ち下がり時刻から一定の時間範囲内で立ち下がったサージ電流の時刻t4’を記憶するようにしてもよい。   Also, in the process of step S306 above, the time when the rate of decrease of the surge current value per unit time exceeded the set value was stored as t4, but using the PWM signal of each phase, from the fall time of the PWM signal The time t4 'of the surge current falling within a certain time range may be stored.

そして、上記のステップS307の処理では、上記時間差T2を、上記時刻t3',t4'を基に、次式を用いて演算することができる。   And in the process of said step S307, said time difference T2 can be calculated using following Formula based on said time t3 ', t4'.

時間差T2=時刻t4'−時刻t3' …(5)   Time difference T2 = time t4′−time t3 ′ (5)

また、上記の処理フローでは、ステップS301からステップS306の処理を、ケーブル特性演算部5の処理として説明したが、サージ電流波形測定部4の処理としてもよい。サージ電流値における単位時間あたりの増加率又は減少率の判定には、差分回路又は微分回路、及び比較回路といった処理回路を用いて行うことができる。なお、既存のインバータ製品には、一般的に、短絡検出回路が設けられている。このため、サージ電流の立ち上がり時間及び立ち下がり時間の検出については、既存の短絡検出回路を流用してもよい。   Further, in the above processing flow, the processing of step S301 to step S306 has been described as processing of the cable characteristic calculation unit 5, but may be processing of the surge current waveform measurement unit 4. The determination of the rate of increase or decrease per unit time in the surge current value can be performed using processing circuits such as a differential circuit or a differential circuit and a comparison circuit. In addition, generally the short circuit detection circuit is provided in the existing inverter product. Therefore, the existing short circuit detection circuit may be diverted to the detection of the rise time and the fall time of the surge current.

実施の形態3.
図12は、実施の形態3に係る電力変換装置の要部構成を示すブロック図である。図12に示すように、実施の形態3に係る電力変換装置は、図1の構成において、サージ電流ピーク目標値を保持する記憶部8が設けられている。なお、その他の構成は、図1に示す実施の形態1の構成と同一もしくは同等であり、それらの構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
Third Embodiment
FIG. 12 is a block diagram showing the main configuration of a power conversion device according to a third embodiment. As shown in FIG. 12, the power conversion device according to the third embodiment is provided with a storage unit 8 that holds a surge current peak target value in the configuration of FIG. 1. The other configuration is the same as or equivalent to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given to those components, and the redundant description will be omitted.

実施の形態3におけるモータ制御演算部3は、ケーブル長に応じて禁止領域の幅を定めた後、必要に応じて以下の動作を行う。モータ制御演算部3は、サージ電流波形測定部4で測定された電流のピーク値(以下「電流ピーク値」と称する)を受領すると、別途定められて記憶部8に保持されているサージ電流ピーク目標値と比較し、比較結果に基づいて、禁止領域の幅を調整する。具体的に説明すると、電流ピーク値がサージ電流ピーク目標値に達していない場合、モータ制御演算部3は、禁止領域の幅を小さくする制御を行う。制御の方向としては、細幅パルスの生成を許容する方向の制御となる。一方、電流ピーク値がサージ電流ピーク目標値に達しているか、もしくは超えている場合、モータ制御演算部3は、禁止領域の幅を大きくする制御を行う。制御の方向としては、細幅パルスの生成を抑制する方向の制御となる。このような制御を行う制御系を、モータ制御演算部3に構成すれば、サージ電流のピークを自動的に好ましい値に設定することができるので、電圧制御率の改善が可能となる。また、モータ端子への印加電圧がゼロとなる区間を小さくできるので、モータの回転ムラを抑制することが可能となる。   After determining the width of the prohibited area according to the cable length, the motor control operation unit 3 in the third embodiment performs the following operation as necessary. When receiving the peak value of the current measured by surge current waveform measurement unit 4 (hereinafter referred to as “current peak value”), motor control operation unit 3 determines the surge current peak that is separately determined and held in storage unit 8. The width of the prohibited area is adjusted based on the comparison result in comparison with the target value. Specifically, if the current peak value does not reach the surge current peak target value, the motor control calculation unit 3 performs control to reduce the width of the prohibited area. The direction of control is control of a direction that allows generation of a narrow pulse. On the other hand, when the current peak value reaches or exceeds the surge current peak target value, the motor control calculation unit 3 performs control to increase the width of the prohibited area. The direction of control is control of the direction in which the generation of the narrow pulse is suppressed. If a control system that performs such control is configured in the motor control calculation unit 3, the peak of the surge current can be automatically set to a desired value, so that the voltage control rate can be improved. Further, since the section in which the voltage applied to the motor terminal becomes zero can be reduced, it is possible to suppress the uneven rotation of the motor.

実施の形態4.
図13は、実施の形態4に係る電力変換装置の要部構成を示すブロック図である。図13に示すように、実施の形態4に係る電力変換装置は、図1の構成において、サージ電流波形測定部4が測定したサージ電流のピーク値と、サージ電流波形の第1波における時間差T1又は時間差T2を記憶するサージ電流ピーク記憶部9が設けられている。また、サージ電流ピーク記憶部9に保持されたサージ電流ピーク値の履歴と、時間差T1又は時間差T2の履歴とを記憶するサージ印加履歴記憶部10が設けられている。なお、図13では、サージ電流ピーク記憶部9及びサージ印加履歴記憶部10の各記憶領域が別々に設けられるように示しているが、1つの記憶部として構成してもよい。なお、その他の構成は、図1に示す実施の形態1の構成と同一もしくは同等であり、それらの構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
Fourth Embodiment
FIG. 13 is a block diagram showing the main configuration of a power conversion apparatus according to a fourth embodiment. As shown in FIG. 13, the power conversion device according to the fourth embodiment has the configuration shown in FIG. 1 with the time difference T1 between the peak value of the surge current measured by the surge current waveform measurement unit 4 and the first wave of the surge current waveform. Alternatively, a surge current peak storage unit 9 for storing the time difference T2 is provided. Further, a surge application history storage unit 10 is provided which stores the history of the surge current peak value held in the surge current peak storage unit 9 and the history of the time difference T1 or the time difference T2. Although FIG. 13 illustrates that the storage areas of the surge current peak storage unit 9 and the surge application history storage unit 10 are separately provided, they may be configured as one storage unit. The other configuration is the same as or equivalent to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given to those components, and the redundant description will be omitted.

実施の形態4に係る電力変換装置によれば、サージ電流ピーク値の履歴、及び、時間差T1又は時間差T2の履歴を記憶するサージ印加履歴記憶部10が設けられているので、メーカの保守担当者又は現場の管理者に必要な情報を、所望のタイミングで提供することが可能となる。   According to the power conversion device of the fourth embodiment, the surge application history storage unit 10 for storing the history of the surge current peak value and the history of the time difference T1 or the time difference T2 is provided. Or, it becomes possible to provide the manager of the site with necessary information at a desired timing.

実施の形態5.
図14は、実施の形態5に係る電力変換装置の要部構成を示すブロック図である。実施の形態5に係る電力変換装置は、図13に示す実施の形態4の構成において、サージ印加履歴記憶部10のデータを、ネットワークを介して外部の保守用サーバ11に送信できるように構成されている。なお、その他の構成は、図13に示す実施の形態4の構成と同一もしくは同等であり、それらの構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
Embodiment 5
FIG. 14 is a block diagram showing the main configuration of the power conversion device according to the fifth embodiment. The power conversion apparatus according to the fifth embodiment is configured to be able to transmit data of the surge application history storage unit 10 to the external maintenance server 11 via the network in the configuration of the fourth embodiment shown in FIG. ing. The other configuration is the same as or equivalent to the configuration of the fourth embodiment shown in FIG. 13, the same reference numerals are given to those components, and the redundant description will be omitted.

実施の形態5に係る電力変換装置によれば、サージ印加履歴記憶部10のデータ、すなわちサージ電流ピーク値の履歴データ、及び、時間差T1又は時間差T2の履歴データを外部の保守用サーバ11に展開することができるので、現場に出向くことなく、また、現場の機器を操作せずに、必要な情報を得ることができる。   According to the power conversion device of the fifth embodiment, the data of the surge application history storage unit 10, that is, the history data of the surge current peak value and the history data of the time difference T1 or the time difference T2 are expanded to the external maintenance server 11. As a result, it is possible to obtain necessary information without going to the site and without operating the on-site equipment.

また、サージ印加履歴の情報を使用してモータの劣化診断を行い、劣化診断の結果を保守用サーバ11に保持しておけば、必要に応じて機器更新の予測を行うことが可能になると共に、機器更新の予測結果をユーザに展開することが可能となる。   In addition, if degradation diagnosis of the motor is performed using information on surge application history and the result of degradation diagnosis is stored in the maintenance server 11, it becomes possible to predict equipment update as needed. It is possible to deploy the device update prediction result to the user.

最後に、本実施の形態におけるモータ制御演算部3及びケーブル特性演算部5の機能を実現するハードウェア構成について、図15を参照して説明する。モータ制御演算部3及びケーブル特性演算部5の機能を実現する場合には、図15に示すように、演算を行うCPU(Central Processing Unit:中央処理装置)200、CPU200によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ202及び信号の入出力を行うインタフェース204を含む構成とすることができる。なお、CPU200は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、又はDSP(Digital Signal Processor)などと称されるものであってもよい。また、メモリ202とは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically EPROM)などの、不揮発性又は揮発性の半導体メモリなどが該当する。   Finally, a hardware configuration for realizing the functions of motor control operation unit 3 and cable characteristic operation unit 5 in the present embodiment will be described with reference to FIG. When the functions of the motor control calculation unit 3 and the cable characteristic calculation unit 5 are realized, as shown in FIG. 15, a CPU (Central Processing Unit: central processing unit) 200 that performs calculation and a program read by the CPU 200 are stored. Memory 202 and an interface 204 for inputting and outputting signals. The CPU 200 may be referred to as an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, or a DSP (Digital Signal Processor). Further, the memory 202 is, for example, a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a flash memory, an EPROM (erasable programmable ROM) or an EEPROM (electrically EPROM). Is the case.

具体的に、メモリ202には、モータ制御演算部3及びケーブル特性演算部5の機能を実行するプログラムが格納されている。CPU200は、インタフェース204を介して、必要な情報の授受を行うことにより、本実施の形態で説明された各種の演算処理を実行する。   Specifically, the memory 202 stores a program for executing the functions of the motor control calculation unit 3 and the cable characteristic calculation unit 5. The CPU 200 performs various kinds of arithmetic processing described in the present embodiment by exchanging necessary information via the interface 204.

なお、図15に示すCPU200及びメモリ202は、図16のように処理回路203に置き換えてもよい。処理回路203は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、又は、これらを組み合わせたものが該当する。   The CPU 200 and the memory 202 shown in FIG. 15 may be replaced with the processing circuit 203 as shown in FIG. The processing circuit 203 may be, for example, a single circuit, a complex circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an application specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA), or a combination thereof. Applicable

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。   The configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present invention, and can be combined with another known technique, and a configuration without departing from the scope of the present invention It is also possible to omit or change part of.

1 電力変換装置、2 インバータ回路、3 モータ制御演算部、4 サージ電流波形測定部、5 ケーブル特性演算部、6 ケーブル特性表示部、7 ケーブル、8 記憶部、9 サージ電流ピーク記憶部、10 サージ印加履歴記憶部、11 保守用サーバ、40 直流電源、50 モータ、200 CPU、202 メモリ、203 処理回路、204 インタフェース。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 power converter, 2 inverter circuit, 3 motor control calculating part, 4 surge current waveform measurement part, 5 cable characteristic calculating part, 6 cable property display part, 7 cable, 8 memory part, 9 surge current peak memory part, 10 surge Application history storage unit, 11 maintenance server, 40 DC power supplies, 50 motors, 200 CPUs, 202 memories, 203 processing circuits, 204 interfaces.

Claims (10)

モータを駆動する電力変換装置であって、
電力変換回路と、
前記電力変換回路と前記モータとを接続するケーブルに流れるサージ電流を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記サージ電流の立ち上がり時刻と前記サージ電流の立ち下がり時刻との時間差から前記ケーブルのケーブル長を演算する第1の演算部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
A power converter for driving a motor,
A power conversion circuit,
A measurement unit that measures a surge current flowing in a cable connecting the power conversion circuit and the motor;
A first operation unit that calculates the cable length of the cable from the time difference between the rise time of the surge current measured by the measurement unit and the fall time of the surge current;
The power converter characterized by being provided.
前記第1の演算部は、ステップ電圧の印加後に観測される前記サージ電流の第1波の立ち上がり時刻と前記第1波の立ち下がり時刻との時間差から前記ケーブル長を演算することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   The first arithmetic unit is characterized in that the cable length is calculated from the time difference between the rise time of the first wave of the surge current and the fall time of the first wave observed after application of the step voltage. The power converter device according to claim 1. 前記第1の演算部は、前記第1波の電流ピークの情報と、前記サージ電流が生じたときの前記電力変換回路への印加電圧の情報とを用いて、前記ケーブルの特性インピーダンスを演算することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。   The first computing unit computes the characteristic impedance of the cable using the information on the current peak of the first wave and the information on the voltage applied to the power conversion circuit when the surge current is generated. The power converter according to claim 2, characterized in that. 前記第1の演算部は、前記電力変換回路のスイッチング動作時に、前記サージ電流の増加率が設定値を超えた時刻を前記立ち上がり時刻とし、前記サージ電流の減少率が設定値を超えた時刻を前記立ち下がり時刻として前記時間差を演算することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。   The first operation unit sets the time when the rate of increase of the surge current exceeds the set value during the switching operation of the power conversion circuit as the rise time, and the time when the rate of decrease of the surge current exceeds the set value The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the time difference is calculated as the falling time. 前記第1の演算部が演算した前記ケーブル長に応じて前記モータをPWM駆動するためのPWM制御演算を行う第2の演算部を備えたことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の電力変換装置。   5. A second operation unit for performing PWM control operation for PWM driving the motor according to the cable length calculated by the first operation unit. The power converter according to the item. 前記第1の演算部が演算した前記ケーブル長に応じて、前記電力変換回路のスイッチング動作が許可されない禁止領域の幅を設定することを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 5, wherein the width of the prohibited area where the switching operation of the power conversion circuit is not permitted is set according to the cable length calculated by the first calculation unit. 前記第2の演算部は、前記測定部で測定された前記サージ電流のピーク値と予め設定されたサージ電流ピーク目標値との比較結果に基づいて、前記禁止領域の幅を調整することを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。   The second computing unit is characterized in that the width of the prohibited area is adjusted based on the comparison result between the peak value of the surge current measured by the measurement unit and the preset surge current peak target value. The power conversion device according to claim 6. 前記測定部が測定した前記サージ電流のピーク値の履歴、及び、前記測定部が測定した前記時間差の情報の履歴を記憶するサージ印加履歴記憶部を備えたことを特徴とする請求項2又は4に記載の電力変換装置。   The surge application history storage unit storing the history of the peak value of the surge current measured by the measurement unit and the history of the information on the time difference measured by the measurement unit is provided. Power converter according to claim 1. 前記電力変換装置は、前記サージ印加履歴記憶部のデータを、ネットワークを介して外部のサーバに送信できるように構成されていることを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 8 , wherein the power conversion device is configured to be able to transmit data of the surge application history storage unit to an external server via a network. 前記第1の演算部が演算した前記ケーブル長の情報を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項1から9の何れか1項に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to any one of claims 1 to 9, further comprising a display unit configured to display information on the cable length calculated by the first calculation unit.
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