JP6641501B2 - コンバータ制御装置およびコンバータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、力率調整回路を備えたコンバータ回路を制御するコンバータ制御装置およびコンバータ制御方法に関する。

従来のコンバータ制御装置は、コンバータ回路のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、直流母線の電圧値を制御する。コンバータ制御装置は、直流母線電流検出器により検出した直流母線の電流値と直流母線電圧検出器により検出した直流母線の電圧値とを用いて直流母線の電圧値が一定となるようにフィードバック制御を行う。フィードバック制御では、過去に検出した直流母線の電圧値、たとえば前回または前々回に検出した直流母線の電圧値を用いて目標とする直流母線の電圧値（以下、「直流母線の目標電圧値」という。）を決定する。直流母線の電圧値が急激に変動した場合においても、過去に検出した直流母線の電圧値を用いて直流母線の目標電圧値を決定している。この場合、直流母線の目標電圧値が高くなるため、直流母線の電圧値を急激に上昇させる制御を行い、直流母線が急激に昇圧してしまうことがある。直流母線が急激に昇圧すると、コンバータ回路に接続されている周辺回路の電子部品に不具合を生じさせてしまう可能性がある。

特許文献１では、出力電圧検出回路から出力される出力電圧換算電圧値に基づき出力電圧の過電圧を検出してスイッチ素子の駆動を停止させる信号を出力し、スイッチ素子の駆動を停止させることにより、負荷を過電圧から保護している。

特開２０１１−１５５８１３号公報

従来のコンバータ制御装置では、直流母線の急激な昇圧を検知するために、コンバータ回路に接続されている周辺回路の電子部品を保護することが可能な上限の電圧値（以下、「保護電圧値」という。）を設定している。コンバータ制御装置は、直流母線の電圧値が保護電圧値を超えた場合には、コンバータ回路の制御を停止し、その後に直流母線の電圧値が保護電圧値を下回った場合には、コンバータ回路の制御を再開している。コンバータ制御装置は、コンバータ回路の制御を再開する場合においても、過去に検出した直流母線の電圧値を用いて直流母線の目標電圧値を決定している。この場合、徐々に直流母線の電圧値を上昇させるフィードバック制御の場合と比較して直流母線の目標電圧値が高くなるため、直流母線の電圧値を急激に上昇させる制御を行い、直流母線が急激に昇圧してしまうことがある。この場合、再度直流母線の電圧値が保護電圧値を超えてしまう場合があり、直流母線の電圧値を安定して制御することができないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、直流母線の電圧値を安定して制御することができるコンバータ制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる、コンバータ制御装置は、力率調整回路を備えたコンバータ回路を制御する。コンバータ制御装置は、コンバータ回路の直流母線の電圧値を検出する電圧検出部を備える。コンバータ制御装置は、直流母線の電流値を検出する電流検出部を備える。コンバータ制御装置は、力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値であって直流母線の電圧値を徐々に上昇させるための電圧値である第１の電圧値と、現在の制御周期の前の制御周期に電圧検出部によって検出された電圧値である第２の電圧値を記憶する記憶部と、力率調整制御を開始する制御周期である第１の制御周期では、第１の電圧値を用いて算出された直流母線の目標電圧値である第１の目標電圧値に基づいて力率調整回路を駆動させるための駆動信号を生成する第１の制御を実行し、かつ第１の制御周期の後の制御周期である第２の制御周期では、第２の電圧値を用いて算出された前記直流母線の目標電圧値である第２の目標電圧値に基づいて力率調整回路を駆動させるための駆動信号を生成する第２の制御を実行する駆動信号生成部と、駆動信号生成部により生成された駆動信号を力率調整回路に出力する駆動信号出力部とをさらに備える。第２の制御の実行中に、直流母線の電圧値が一定の電圧値である保護電圧値よりも大きい場合、駆動信号出力部は、直流母線の電圧値を低下させるための駆動信号の出力を行い、直流母線の電圧値を低下させるための駆動信号の出力を行った後に直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さくなった場合、駆動信号生成部は、第１の制御を行った後に第２の制御を実行する。

本発明にかかるコンバータ制御装置は、直流母線の電圧値を安定して制御することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御装置を備えた電源装置の一例を示す構成図 図１における制御装置の機能構成の一例を示すブロック図 図２における力率調整回路駆動信号生成部の一例を示す構成図 図１における制御装置の制御回路のハードウェア構成の一例を示す図 図１における制御装置が実行する力率調整制御のための処理のフローチャート 図５の力率調整制御のための処理を実行した場合における直流母線の電圧値の変動状況を説明するための図 従来のコンバータ回路における直流母線の電圧値の変動状況を説明するための図

以下に、本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御装置を備えた電源装置、および本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
まず、本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御装置を備えた電源装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御装置を備えた電源装置の一例を示す構成図である。

本発明の実施の形態にかかるコンバータ制御装置を備えた電源装置１００は、インターリーブ方式の力率調整回路を備えたコンバータ回路３を備える。当該力率調整回路は、リアクタ部６、スイッチング素子部７および逆阻止ダイオード部８を備える。リアクタ部６のリアクタＬ１と、スイッチング素子部７のスイッチング素子ＳＷ１およびダイオードＤ４と、逆阻止ダイオード部８の逆阻止ダイオードＤ１とは昇圧部を構成する。リアクタ部６のリアクタＬ２と、スイッチング素子部７のスイッチング素子ＳＷ２およびダイオードＤ５と、逆阻止ダイオード部８の逆阻止ダイオードＤ２とは昇圧部を構成する。リアクタ部６のリアクタＬ３と、スイッチング素子部７のスイッチング素子ＳＷ３およびダイオードＤ６と、逆阻止ダイオード部８の逆阻止ダイオードＤ３とは昇圧部を構成する。コンバータ回路３は、昇圧部を複数個備え、各々の昇圧部のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を順番にスイッチングさせる制御を行うことで高調波電流を抑制することを可能とした回路である。図１では３つの昇圧部を並列に接続した３段インターリーブ回路が例示されているが、電源装置１００に適用されるインターリーブ回路は、３段インターリーブ回路に限定されるものではなく、２段以上の段数のインターリーブ回路であればよい。

電源装置１００は、ノイズが外部へ伝播することを防止するノイズフィルタ１と、突入電流を防止する突入防止回路２と、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路３と、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路４とを備える。電源装置１００は、電源電圧検出器９と、直流母線電流検出器１０と、直流母線電圧検出器１１と、コンバータ回路３を制御する制御装置１２とを備える。電源装置１００の負荷としてはモータＭを例示することができる。

コンバータ回路３は、単相の交流電源１３から入力される直流電力に対して全波整流を行う整流回路であるダイオードブリッジ５と、リアクタ部６と、スイッチング素子部７と、逆阻止ダイオード部８と、平滑コンデンサＣ１と、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２とを備える。

ダイオードブリッジ５は、４つのダイオードｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４を組み合わせて構成される全波整流回路であるが、ダイオードブリッジ５の構成はこれに限定されるものではなく、金属酸化膜半導体電界効果型トランジスタであるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を組み合わせて構成されてもよい。

ダイオードブリッジ５の正側端にリアクタＬ１の一端が接続される。リアクタＬ１の他端がスイッチング素子ＳＷ１と逆阻止ダイオードＤ１のアノード側との接続点に接続される。逆阻止ダイオードＤ１のカソード側は平滑コンデンサＣ１の正側端に接続される。このように接続されたリアクタＬ１、スイッチング素子ＳＷ１および逆阻止ダイオードＤ１により昇圧部が構成される。

ダイオードブリッジ５の正側端にリアクタＬ２の一端が接続される。リアクタＬ２の他端がスイッチング素子ＳＷ２と逆阻止ダイオードＤ２のアノード側との接続点に接続される。逆阻止ダイオードＤ２のカソード側は平滑コンデンサＣ１の正側端に接続される。このように接続されたリアクタＬ２、スイッチング素子ＳＷ２および逆阻止ダイオードＤ２により昇圧部が構成される。

ダイオードブリッジ５の正側端にリアクタＬ３の一端が接続される。リアクタＬ３の他端がスイッチング素子ＳＷ３と逆阻止ダイオードＤ３のアノード側との接続点に接続される。逆阻止ダイオードＤ３のカソード側は平滑コンデンサＣ１の正側端に接続される。このように接続されたリアクタＬ３、スイッチング素子ＳＷ３および逆阻止ダイオードＤ３により昇圧部が構成される。

３つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のそれぞれのリアクタＬ１，Ｌ２，Ｌ３に接続されていない側の端部は、平滑コンデンサＣ１の負側端と直流母線電流検出器１０の一端とに接続される。

スイッチング素子部７のダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６はそれぞれスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３へ逆流電流が流れることを防止する。

平滑コンデンサＣ１の正側端は正極側直流母線Ｐに接続され、平滑コンデンサＣ１の負側端は負極側直流母線Ｎに接続される。平滑コンデンサＣ１の両端にはインバータ回路４が接続される。平滑コンデンサＣ１は力率調整回路の出力電圧を平滑してインバータ回路４に出力する。

分圧抵抗Ｒ１の一端は正極側直流母線Ｐに接続され、分圧抵抗Ｒ１の他端は分圧抵抗Ｒ２の一端に接続される。分圧抵抗Ｒ２の一端は分圧抵抗Ｒ１の他端に接続され、分圧抵抗Ｒ２の他端は負極側直流母線Ｎに接続される。分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２は正極側直流母線Ｐと負極側直流母線Ｎとの間の電圧である直流母線の電圧を分圧し、分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との接続点の電圧を直流母線電圧検出器１１で検出可能な電圧範囲に制限する。

電源電圧検出器９は、交流電源１３の一方の端子の電圧である電源電圧Ｖｉｎ１および交流電源１３の他方の端子の電圧である電源電圧Ｖｉｎ２を検出し、検出した電源電圧Ｖｉｎ１および電源電圧Ｖｉｎ２の情報を制御装置１２に対して出力する。直流母線電流検出器１０は、ダイオードブリッジ５とインバータ回路４との間に流れる電流である直流母線の電流値Ｉｄｃを検出し、検出した直流母線の電流値Ｉｄｃの情報を制御装置１２に対して出力する。直流母線電圧検出器１１は、直流母線の電圧の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧された分圧電圧を検出し、検出した分圧電圧から直流母線の電圧値Ｖｏを算出し、算出した直流母線の電圧値Ｖｏの情報を制御装置１２に対して出力する。

制御装置１２は、電源電圧検出器９、直流母線電流検出器１０および直流母線電圧検出器１１から出力された情報を用いて、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を駆動させるための駆動信号Ｘ，Ｙ，Ｚを出力して、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３のオンオフを制御する。これにより力率調整制御が実現される。なお、制御装置１２にはこれら以外の他の情報が入力されてもよく、力率調整制御にその他の情報が用いられてもよい。

図２は、図１における制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

図２において、制御装置１２は、制御部２０と、記憶部２１と、通信部２２とを備える。制御部２０は、目標電圧値算出部２３と、力率調整回路駆動信号生成部２４と、力率調整回路駆動信号出力部２５と、判別部２６と、検出制御部２７とを備える。

目標電圧値算出部２３は、制御装置１２によるコンバータ回路３の力率調整制御を開始する際は、記憶部２１に記憶されている力率調整制御の開始時に用いる固定値のデータを用いて、直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊を算出する。固定値のデータは、たとえば固定値の電圧値であり、力率調整制御の開始時に直流母線の電圧値を徐々に上昇させるためのデータである。目標電圧値算出部２３は、制御装置１２によるコンバータ回路３の力率調整制御を開始する際に、記憶部２１に記憶されている力率調整制御の開始時に用いる固定値のデータ、検出された直流母線の電圧値Ｖｏおよび検出された直流母線の電流値Ｉｄｃを用いて、直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊を算出してもよい。目標電圧値算出部２３は、制御装置１２によるコンバータ回路３の力率調整制御のフィードバック制御を行っている間は、記憶部２１に記憶されている固定値のデータまたは過去に検出した直流母線のデータを用いて、直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊を算出する。過去に検出した直流母線のデータは、たとえば前回の直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊の算出の際または前々回の直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊の算出の際に検出した直流母線の電圧値Ｖｏである。前回とは、現在の制御周期の前制御周期をいう。前々回とは、現在の制御周期の前々制御周期をいう。過去に検出した直流母線のデータは、たとえば前回の直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊の算出の際または前々回の直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊の算出の際に検出した直流母線の電圧値Ｖｏおよび前回の直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊の算出の際または前々回の直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊の算出の際に検出した直流母線の電流値Ｉｄｃであってもよい。

力率調整回路駆動信号生成部２４は、目標電圧値算出部２３が算出した直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊を用いて、コンバータ回路３の力率調整回路を駆動させるための駆動信号Ｘ，Ｙ，Ｚを生成する。力率調整回路駆動信号生成部２４の詳細については後述する。

力率調整回路駆動信号出力部２５は、力率調整回路駆動信号生成部２４が生成した力率調整回路の駆動信号を出力する。力率調整回路駆動信号出力部２５は、直流母線の電圧値Ｖｏが一定の電圧値である保護電圧値よりも大きいときは、直流母線の電圧値Ｖｏを低下させるための力率調整回路の駆動信号を出力する。直流母線の電圧値Ｖｏを低下させるための力率調整回路の駆動信号は、たとえば出力の値を０とした、すなわちスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３をオフにさせる力率調整回路の駆動信号である。

判別部２６は、直流母線の電圧値Ｖｏが保護電圧値よりも大きいか否か、および小さいか否かを判別する。

検出制御部２７は、制御装置１２によるコンバータ回路３の力率調整制御を開始する際は、直流母線電圧検出器１１が直流母線の電圧値Ｖｏを検出するように制御するとともに、直流母線電流検出器１０が直流母線の電流値Ｉｄｃを検出するように制御する。検出制御部２７は、制御装置１２によるコンバータ回路３の力率調整制御のフィードバック制御を行っている間は、直流母線電圧検出器１１が直流母線の電圧値Ｖｏを検出するように制御するとともに、直流母線電流検出器１０が直流母線の電流値Ｉｄｃを検出するように制御する。検出制御部２７は、力率調整回路駆動信号出力部２５が出力を０とした力率調整回路の駆動信号の出力を行っている間においても、直流母線電圧検出器１１による直流母線の電圧値Ｖｏの検出を継続させるように制御するとともに、直流母線電流検出器１０による直流母線の電流値Ｉｄｃの検出を継続させるように制御する。

記憶部２１は、力率調整制御の開始時に用いる固定値のデータを記憶する。記憶部２１は、過去に検出した直流母線のデータを記憶する。

図３は、図２における力率調整回路駆動信号生成部２４の一例を示す構成図である。

図３において、力率調整回路駆動信号生成部２４は、比較部５０と、電源位相演算部５１と、減算部５２と、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）演算部５３と、電流目標値演算部５４と、減算部５５と、ＰＩ演算部５６と、駆動信号生成部５７とを備える。

比較部５０は、電源電圧検出器９で検出された電源電圧Ｖｉｎ１および電源電圧Ｖｉｎ２を比較し、交流電源１３の電圧のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点を示すゼロクロス信号Ｖｚｃを出力する。電源位相演算部５１は、ゼロクロス信号Ｖｚｃに基づき、電源位相θを演算する。減算部５２は、直流母線電圧検出器１１の出力信号である直流母線の電圧値Ｖｏと、目標電圧値算出部２３により算出された直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊との偏差を求める。ＰＩ演算部５３は、直流母線の電圧値Ｖｏと直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊との間の偏差を無くすように比例積分制御を行い、制御結果を電流目標値演算部５４に出力する。

電流目標値演算部５４は、電源位相演算部５１で演算された電源位相θとＰＩ演算部５３の比例積分制御結果とに基づき、直流母線の目標電流値Ｉｄｃ＊を演算する。直流母線の目標電流値Ｉｄｃ＊は、比例積分制御結果を振幅とし、電源位相θを位相とした半波整流の目標電流値である。

減算部５５は、直流母線の目標電流値Ｉｄｃ＊と、直流母線電流検出器１０の出力信号である直流母線の電流値Ｉｄｃとの間の偏差を求める。ＰＩ演算部５６は、直流母線の目標電流値Ｉｄｃ＊と直流母線の電流値Ｉｄｃとの間の偏差を比例積分制御し、駆動信号のオンデューティ（Ｏｎ−ｄｕｔｙ）を演算する。駆動信号生成部５７は、駆動信号のオンデューティ（Ｏｎ−ｄｕｔｙ）と、１２０度ずつずれた３つの三角波のそれぞれとを、三角波比較することで、駆動信号Ｘ，Ｙ，Ｚを生成する。

次に、制御装置１２のハードウェア構成について説明する。図４は、図１における制御装置１２の制御回路２００のハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置１２は、制御部２０、記憶部２１および通信部２２を実現するハードウェアである制御回路２００を備える。制御装置１２は、制御部２０、記憶部２１および通信部２２を実現する専用回路を備えてもよい。

制御回路２００は、制御回路２００の外部からの情報が入力される入力回路および情報を制御回路２００の外部へ出力する出力回路を含む入出力インターフェース回路２０１と、プロセッサ２０２と、メモリ２０３とを備える。入出力インターフェース回路２０１は、外部から受信した情報をメモリ２０３に送る。メモリ２０３は、入出力インターフェース回路２０１から受け取った情報を記憶する。また、メモリ２０３にはコンピュータプログラムが記憶されている。プロセッサ２０２は、メモリ２０３に記憶されているコンピュータプログラムを読み出し、メモリ２０３に記憶されている情報に基づいて演算処理を行う。プロセッサ２０２による演算結果を示す演算結果情報は、メモリ２０３に送られる。入出力インターフェース回路２０１は、メモリ２０３に記憶されている情報を外部に送る。

入出力インターフェース回路２０１は、通信部２２を実現する。プロセッサ２０２は、制御部２０を実現する。メモリ２０３は、記憶部２１を実現する。

次に、図１における制御装置が実行する力率調整制御のための処理について説明する。図５は、図１における制御装置が実行する力率調整制御のための処理のフローチャートである。

図５において、まず、制御装置１２の目標電圧値算出部２３は、記憶部２１に記憶されている力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値を用いて、直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊を算出する（ステップＳ１０１）。

次いで、制御装置１２の力率調整回路駆動信号生成部２４は、ステップＳ１０１で算出された直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊を用いて、力率調整回路を駆動させるための駆動信号Ｘ，Ｙ，Ｚを生成する（ステップＳ１０２）。

次いで、制御装置１２の力率調整回路駆動信号出力部２５は、ステップＳ１０２で生成された駆動信号Ｘ，Ｙ，Ｚを出力する（ステップＳ１０３）。これにより、制御装置１２によるコンバータ回路３の力率調整制御が開始される。

次いで、制御装置１２の目標電圧値算出部２３は、記憶部２１に記憶されている過去に検出した直流母線の電圧値Ｖｏを用いて、直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊を算出する（ステップＳ１０４）。

次いで、制御装置１２の力率調整回路駆動信号生成部２４は、ステップＳ１０４で算出された直流母線の目標電圧値Ｖｏ＊を用いて、力率調整回路を駆動させるための駆動信号Ｘ，Ｙ，Ｚを生成する（ステップＳ１０５）。

次いで、制御装置１２の力率調整回路駆動信号出力部２５は、ステップＳ１０４で生成された駆動信号Ｘ，Ｙ，Ｚを出力する（ステップＳ１０６）。これにより、制御装置１２によるコンバータ回路３の力率調整制御のフィードバック制御が実現される。

次いで、制御装置１２の判別部２６は、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０７での判別の結果、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きくないときは（ステップＳ１０７でＮｏ）、ステップＳ１０４の処理に戻る。

ステップＳ１０７での判別の結果、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きいときは（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、制御装置１２の力率調整回路駆動信号出力部２５は、直流母線の電圧値を低下させるために、出力の値を０とした力率調整回路の駆動信号を出力する（ステップＳ１０８）。

次いで、制御装置１２の検出制御部２７は、力率調整回路駆動信号出力部２５が出力の値を０とした力率調整回路の駆動信号の出力を行っている間においても、直流母線電圧検出器１１による直流母線の電圧値の検出を継続させるように制御するとともに、直流母線電流検出器１０による直流母線の電流値の検出を継続させるように制御する（ステップＳ１０９）。

次いで、制御装置１２の判別部２６は、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さいか否かを判別する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０での判別の結果、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さくないときは（ステップＳ１１０でＮｏ）、ステップＳ１０８の処理に戻る。

ステップＳ１１０での判別の結果、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さいときは（ステップＳ１１０でＹｅｓ）、ステップＳ１０１の処理に戻る。

図５の力率調整制御のための処理によれば、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きいときは、力率調整回路駆動信号出力部２５が直流母線の電圧値を低下させるための駆動信号である出力の値を０とした駆動信号の出力を行い、その後に直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さくなった際は、目標電圧値算出部２３は、力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値を用いて、目標電圧値の算出を行う。過去に検出された直流母線の電圧値を用いないため、目標電圧値の算出速度を向上させることができる。これにより、直流母線の電圧値を保護電圧値よりも小さくなってから速やかに上昇させることができる。また、当該目標電圧値を用いて生成された力率調整回路の駆動信号は、力率調整制御の開始時の駆動信号であるため、直流母線の電圧値を徐々に上昇させるものである。これにより、直流母線の電圧値は徐々に上昇するため、再度直流母線の電圧値が急激に上昇して保護電圧値を超えてしまうことを防止することができ、直流母線の電圧値を安定して制御することができる。

図６は、図５の力率調整制御のための処理を実行した場合における直流母線の電圧値の変動状況を説明するための図である。領域３０は、たとえば負荷変動が生じて直流母線の電圧値が保護電圧値を超えてしまう領域である。領域３１は、力率調整回路駆動信号出力部２５が直流母線の電圧値を低下させるための駆動信号の出力を行っている領域である。領域３２は、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも小さくなった際に、目標電圧値算出部２３が力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値を用いて目標電圧値の算出を行って力率調整制御を行っている領域である。図６に示すように、直流母線の電圧値は保護電圧値よりも小さくなってから徐々に上昇するため、直流母線の電圧値を安定して制御することができる。

図７は、従来のコンバータ回路における直流母線の電圧値の変動状況を説明するための図である。領域４０は、たとえば負荷変動が生じて直流母線の電圧値が保護電圧値を超えてしまう領域である。領域４１は、コンバータ回路の制御を停止し、その後に直流母線の電圧値が保護電圧値を下回った場合に、コンバータ回路の制御を再開している領域である。図７に示すように、従来のコンバータ制御装置は、コンバータ回路の制御を再開する場合においても、過去に検出した直流母線の電圧値を用いて直流母線の目標電圧値を決定しているため、直流母線の電圧値を急激に上昇させる制御を行って、直流母線が急激に昇圧してしまう。この場合、再度直流母線の電圧値が保護電圧値を超えてしまい、直流母線の電圧値を安定して制御することができない。

上述した図５の力率調整制御のための処理によれば、直流母線の電圧値が保護電圧値よりも大きいときは、力率調整回路駆動信号出力部２５が出力を０とした力率調整回路の駆動信号を出力する。これにより、コンバータ回路３の制御を停止させないで直流母線の電圧値を低下させることができる。

上述した図５の力率調整制御のための処理によれば、検出制御部２７は、力率調整回路駆動信号出力部２５が出力の値を０とした力率調整回路の駆動信号の出力を行っている間においても、直流母線電圧検出器１１による直流母線の電圧値の検出を継続させるように制御するとともに、直流母線電流検出器１０による直流母線の電流値の検出を継続させるように制御する。これにより、直流母線の電圧値を低下させる間においても、コンバータ回路３の状態を監視することができる。

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、構成の一部を省略および変更することも可能である。

１ ノイズフィルタ、２ 突入防止回路、３ コンバータ回路、４ インバータ回路、５ ダイオードブリッジ、６ リアクタ部、７ スイッチング素子部、８ 逆阻止ダイオード部、９ 電源電圧検出器、１０ 直流母線電流検出器、１１ 直流母線電圧検出器、１２ 制御装置、１３ 交流電源、２０ 制御部、２１ 記憶部、２２ 通信部、２３ 目標電圧値算出部、２４ 力率調整回路駆動信号生成部、２５ 力率調整回路駆動信号出力部、２６ 判別部、２７ 検出制御部、５０ 比較部、５１ 電源位相演算部、５２ 減算部、５３ ＰＩ演算部、５４ 電流目標値演算部、５５ 減算部、５６ ＰＩ演算部、５７ 駆動信号生成部、１００ 電源装置、２００ 制御回路、２０１ 入出力インターフェース回路、２０２ プロセッサ、２０３ メモリ、Ｃ１ 平滑コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 逆阻止ダイオード、Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ リアクタ、Ｍ モータ、Ｎ 負極側直流母線、Ｐ 正極側直流母線、Ｒ１，Ｒ２ 分圧抵抗、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ スイッチング素子。

Claims (4)

1. 力率調整回路を備えたコンバータ回路を制御するコンバータ制御装置であって、
   前記コンバータ回路の直流母線の電圧値を検出する電圧検出部と、
   前記直流母線の電流値を検出する電流検出部と、
   力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値であって前記直流母線の電圧値を徐々に上昇させるための電圧値である第１の電圧値と、現在の制御周期の前の制御周期に前記電圧検出部によって検出された電圧値である第２の電圧値を記憶する記憶部と、
   力率調整制御を開始する制御周期である第１の制御周期では、前記第１の電圧値を用いて算出された前記直流母線の目標電圧値である第１の目標電圧値に基づいて前記力率調整回路を駆動させるための駆動信号を生成する第１の制御を実行し、かつ前記第１の制御周期の後の制御周期である第２の制御周期では、前記第２の電圧値を用いて算出された前記直流母線の目標電圧値である第２の目標電圧値に基づいて前記力率調整回路を駆動させるための駆動信号を生成する第２の制御を実行する駆動信号生成部と、
   前記駆動信号生成部により生成された前記駆動信号を前記力率調整回路に出力する駆動信号出力部と、を備え、
   前記第２の制御の実行中に、前記直流母線の電圧値が一定の電圧値である保護電圧値よりも大きい場合、前記駆動信号出力部は、前記直流母線の電圧値を低下させるための前記駆動信号の出力を行い、前記直流母線の電圧値を低下させるための前記駆動信号の出力を行った後に前記直流母線の電圧値が前記保護電圧値よりも小さくなった場合、前記駆動信号生成部は、前記第１の制御を行った後に前記第２の制御を実行することを特徴とするコンバータ制御装置。
2. 前記直流母線の電圧値が前記保護電圧値よりも大きい場合、前記駆動信号出力部は、出力の値を０とした前記駆動信号の出力を行うことを特徴とする請求項１に記載のコンバータ制御装置。
3. 前記駆動信号出力部が出力の値を０とした前記駆動信号の出力を行っている間においても、前記電圧検出部による前記直流母線の電圧値の検出、および前記電流検出部による前記直流母線の電流値の検出を継続させるように制御する検出制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載のコンバータ制御装置。
4. 力率調整回路を備えたコンバータ回路を制御するコンバータ制御方法であって、
   前記コンバータ回路の直流母線の電圧値を検出する電圧検出ステップと、
   前記直流母線の電流値を検出する電流検出ステップと、
   力率調整制御の開始時に用いる固定値の電圧値であって前記直流母線の電圧値を徐々に上昇させるための電圧値である第１の電圧値を記憶する第１の電圧値記憶ステップと、
   現在の制御周期の前の制御周期に前記電圧検出ステップで検出された電圧値である第２の電圧値を記憶する第２の電圧値記憶ステップと、
   力率調整制御を開始する制御周期である第１の制御周期では、前記第１の電圧値を用いて算出された前記直流母線の目標電圧値である第１の目標電圧値に基づいて前記力率調整回路を駆動させるための駆動信号を生成する第１の制御を実行し、かつ前記第１の制御周期の後の制御周期である第２の制御周期では、前記第２の電圧値を用いて算出された前記直流母線の目標電圧値である第２の目標電圧値に基づいて前記力率調整回路を駆動させるための駆動信号を生成する第２の制御を実行する駆動信号生成ステップと、
   前記駆動信号生成ステップにより生成された前記駆動信号を前記力率調整回路に出力する駆動信号出力ステップと、
   前記第２の制御の実行中に、前記直流母線の電圧値が一定の電圧値である保護電圧値よりも大きい場合、前記直流母線の電圧値を低下させるための前記駆動信号の出力を行い、前記直流母線の電圧値を低下させるための前記駆動信号の出力を行った後に前記直流母線の電圧値が前記保護電圧値よりも小さくなった場合、前記第１の制御を行った後に前記第２の制御を実行するステップと、
   を備えることを特徴とするコンバータ制御方法。

Images