JP7127584B2 - Inverter system and inverter control method - Google Patents

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本発明は、インバータシステムおよびインバータ制御方法の技術に関するものであって、例えば力行運転および回生運転が可能な電動機の駆動制御に係るものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to technology of an inverter system and an inverter control method, and more particularly to drive control of an electric motor capable of power running and regenerative operation, for example.

電力系統の電力を駆動源としている電動機の力行運転および回生運転を制御するインバータシステムにおいては、例えば電力系統とインバータ回路(後述の図1では第1インバータ回路4)との間に、電力系統側からの交流電圧を直流電圧に変換する整流器を設けたり、バッファ機能を有した直流リンクコンデンサが設けられる。また、例えば前記インバータ回路と電動機との間には、アクティブフィルタが変圧器を介して設けられる(例えば非特許文献1の図12等参照)。 In an inverter system that controls the power running operation and regenerative operation of an electric motor that uses electric power of a power system as a drive source, for example, between the power system and an inverter circuit (a first inverter circuit 4 in FIG. 1 described later), the power system side A rectifier is provided to convert the AC voltage from the source into a DC voltage, and a DC link capacitor with a buffer function is provided. Further, for example, an active filter is provided via a transformer between the inverter circuit and the electric motor (see, for example, FIG. 12 of Non-Patent Document 1).

アクティブフィルタは、インバータ回路(後述の図1では第2インバータ回路61)や、当該インバータ回路の直流側に接続されたコンデンサ等を有し、当該インバータ回路のスイッチング制御により、高調波成分(後述の図1では第1インバータ回路4の交流電圧源動作に起因する高調波成分)の影響を抑制できるように所望の補償電圧を出力する構成が挙げられる。 The active filter has an inverter circuit (a second inverter circuit 61 in FIG. 1 to be described later), a capacitor connected to the DC side of the inverter circuit, and the like. In FIG. 1, there is a configuration for outputting a desired compensation voltage so as to suppress the influence of harmonic components caused by the operation of the AC voltage source of the first inverter circuit 4 .

電動機の回生運転によって生じる回生電力は、例えば直流リンクコンデンサに蓄電したり、当該回生電力を電力系統側に回生する等により、省エネルギー対策を図ることが可能となる。また、電力系統側が停電の場合には、当該直流リンクコンデンサを非常用電源として適用することにより、電動機を力行運転させることも可能となる。 Energy saving measures can be taken by, for example, storing the regenerated power generated by the regenerative operation of the motor in a DC link capacitor or regenerating the regenerated power to the power system side. In addition, in the event of a power failure on the power system side, by applying the DC link capacitor as an emergency power supply, it is possible to power the motor.

しかしながら、例えば直流リンクコンデンサ電圧が定格電圧等を超えた場合であって、電力系統側が停電状態の場合には、回生電力は、電力系統側へ回生することができなくなる。このような場合には、回生運転が妨げられる事態(回生失効等)や、直流リンクコンデンサの過電圧損傷等が起こり得る事態になることが考えられる。 However, for example, when the DC link capacitor voltage exceeds the rated voltage or the like and the power system side is in a power failure state, the regenerated power cannot be regenerated to the power system side. In such a case, it is conceivable that regenerative operation may be hindered (regeneration invalidation, etc.), or that overvoltage damage to the DC link capacitor may occur.

このような事態を抑制する構成としては、例えば直流リンクコンデンサとインバータとの間に、電力消費用の抵抗器や切り替えスイッチ等のデバイス(以下、単に電力消費用デバイスと適宜称する)を備え、回生電力を適宜消費(例えば抵抗器により熱的に消費)できるようにした構成が知られている(例えば特許文献1の図1,図2等参照)。 As a configuration to suppress such a situation, for example, a device such as a power consumption resistor or a changeover switch (hereinafter simply referred to as a power consumption device) is provided between the DC link capacitor and the inverter. A configuration is known in which power can be appropriately consumed (for example, thermally consumed by a resistor) (see, for example, FIGS. 1 and 2 of Patent Document 1).

彭方正,木幡雅一,赤木泰文,「並列形アクティブフィルタと直列形アクティブフィルタの補償特性の検討」,電学論D,113巻1号,1993年,pp33-40.Fangzheng Peng, Masakazu Kohata, and Yasufumi Akagi, "Study of Compensation Characteristics of Parallel Active Filters and Series Active Filters", Theory of Electrical Engineering, Vol. 113, No. 1, 1993, pp.33-40.

特開2005-145687号公報JP 2005-145687 A

前述のような電力消費用デバイスを備えた場合、例えばインバータシステムの構成の大型化や高コスト化等を招くおそれがある。また、回生電力の消費は単なる電力損失となり得るため、省エネルギー対策が不十分となるおそれがある。 If a power consuming device as described above is provided, there is a risk that the size and cost of the configuration of the inverter system will increase, for example. In addition, since the consumption of regenerative power can simply result in power loss, there is a risk that energy saving measures will be inadequate.

本発明は、かかる技術的課題を鑑みてなされたものであって、構成の簡略化や省エネルギー対策に貢献可能な技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such technical problems, and aims to provide a technique that can contribute to simplification of configuration and energy saving measures.

この発明の一態様は、電力系統の交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、整流器直流側と電動機との間に接続されている第1インバータ回路と、整流器直流側と第1インバータ回路直流側との間に接続されている直流リンクコンデンサと、第2インバータ回路および当該第2インバータ回路直流側に接続された充放電部を有している構成であって当該構成が第1インバータ回路交流側と電動機との間に変圧器を介して接続され、第1インバータ回路の交流電圧源動作に起因した高調波成分を抑制するための補償電圧を出力する補償動作が可能な直列型のアクティブフィルタと、整流器,第1インバータ回路,第2インバータ回路をそれぞれ制御する制御部と、を備えたものである。 One aspect of the present invention includes a rectifier that converts an AC voltage of a power system to a DC voltage, a first inverter circuit that is connected between the rectifier DC side and the motor, and a rectifier DC side and the first inverter circuit DC side. and a second inverter circuit and a charge/discharge unit connected to the second inverter circuit DC side, wherein the configuration is the first inverter circuit AC side and the electric motor via a transformer, and a series type active filter capable of compensating operation to output a compensating voltage for suppressing harmonic components caused by the AC voltage source operation of the first inverter circuit; , a control unit for controlling the rectifier, the first inverter circuit, and the second inverter circuit, respectively.

制御部は、電力系統状態を検出し、当該電力系統の停電の有無を判定する停電判定機能部と、直流リンクコンデンサ電圧を検出して、当該直流リンクコンデンサの許容電圧に基づいて設定されている第1閾値電圧と比較、または第1閾値電圧よりも小さく設定されている第2閾値電圧と比較して判定する閾値電圧判定機能部と、電動機の運転状態を検出して、当該電動機が力行運転状態,回生運転状態,回転停止状態のうち何れであるかを判定する運転判定機能部と、充放電部電圧を検出して、アクティブフィルタの前記補償動作時における充放電部の特性に基づいて設定されている規定電圧と比較して判定する規定電圧判定機能部と、整流器のスイッチング素子をスイッチング制御して、当該整流器の整流動作を制御する整流器制御機能部と、第1インバータ回路の上アームに接続されている第1上アーム側スイッチング素子、および下アームに接続されている第1下アーム側スイッチング素子をスイッチング制御して、電動機の力行運転および回生運転を制御する第1回路制御機能部と、第2インバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御して、充放電部の蓄電エネルギーの放電による前記補償電圧出力および充放電部に対する回生電力の回生を制御する第2回路制御機能部と、を備える。 The control unit detects the state of the power system and determines whether or not there is a power failure in the power system, and a power failure determination function unit that detects the DC link capacitor voltage and is set based on the allowable voltage of the DC link capacitor. A threshold voltage determination function unit for determination by comparison with a first threshold voltage or by comparison with a second threshold voltage set lower than the first threshold voltage; state, regenerative operation state, or rotation stop state, and the charge/discharge unit voltage is detected and set based on the characteristics of the charge/discharge unit during the compensation operation of the active filter. a stipulated voltage determination function unit that performs switching control of the switching elements of the rectifier to control the rectification operation of the rectifier; and the upper arm of the first inverter circuit. a first circuit control function unit that switches and controls the connected first upper arm side switching element and the first lower arm side switching element connected to the lower arm to control the power running operation and the regenerative operation of the electric motor; and a second circuit control function unit that controls switching of the switching element of the second inverter circuit to control the output of the compensation voltage due to the discharge of the stored energy in the charging/discharging unit and the regeneration of the regenerative power to the charging/discharging unit. .

そして、停電判定機能部により、電動機が回生運転している間に電力系統が停電していると判定された回生運転中停電状態において、閾値電圧判定機能部により、直流リンクコンデンサ電圧が第1閾値電圧以上であると判定された場合に、整流器制御機能部が、整流器のスイッチング素子をスイッチングオフして整流動作を停止し、第1回路制御機能部が、第1インバータ回路の第1上アーム側スイッチング素子および第1下アーム側スイッチング素子のうち一方をスイッチングオフして他方をスイッチングオンし、第2回路制御機能部が、第2インバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御して、回生運転の回生電力を充放電部に回生する、ことを特徴とするものである。 Then, in a power failure state during regenerative operation in which the power failure determination function unit determines that the electric power system is out of power while the motor is regenerating, the threshold voltage determination function unit determines that the DC link capacitor voltage is the first threshold. When it is determined that the voltage is equal to or higher than the voltage, the rectifier control function unit switches off the switching element of the rectifier to stop the rectification operation, and the first circuit control function unit switches the voltage to the first upper arm side of the first inverter circuit. One of the switching element and the first lower arm side switching element is switched off and the other is switched on, and the second circuit control function unit switches and controls the switching element of the second inverter circuit to generate regenerative power for regenerative operation. is regenerated to the charging/discharging part.

また、停電判定機能部により、回生運転中停電状態から電力系統が復電していると判定された回生運転中復電状態において、閾値電圧判定機能部により、直流リンクコンデンサ電圧が第1閾値電圧以上であると判定された場合に、整流器制御機能部が、直流リンクコンデンサ電圧が第2閾値電圧以下に至るまで、整流器のスイッチング素子をスイッチング制御して整流動作させて、直流リンクコンデンサの蓄電エネルギーを電力系統側に放電し、閾値電圧判定機能部により、前記直流リンクコンデンサの蓄電エネルギーの電力系統側への放電によって当該直流リンクコンデンサ電圧が第2閾値電圧以下に至っていると判定された場合に、第1回路制御機能部が、第1インバータ回路をスイッチング制御して、回生運転の回生電力を電力系統側に回生し、規定電圧判定機能部により、充放電部電圧が規定電圧より大きいと判定されている場合に、第2回路制御機能部が、当該充放電部電圧が規定電圧以下に至るまで、第2インバータ回路をスイッチング制御して、当該充放電部の蓄電エネルギーを電力系統側に放電する、ことを特徴とするものでも良い。 Further, in the power recovery state during regenerative operation in which the power failure determination function unit determines that the power system has recovered from the power failure state during regeneration operation, the threshold voltage determination function unit determines that the DC link capacitor voltage is the first threshold voltage. If it is determined that the above is the case, the rectifier control function unit performs switching control of the switching element of the rectifier to perform rectification operation until the DC link capacitor voltage reaches the second threshold voltage or less, thereby storing energy in the DC link capacitor. is discharged to the power system side, and the threshold voltage determination function unit determines that the DC link capacitor voltage has reached the second threshold voltage or less due to the discharge of the stored energy of the DC link capacitor to the power system side , the first circuit control function unit performs switching control of the first inverter circuit to regenerate the regenerated power of the regenerative operation to the power system side, and the specified voltage determination function unit determines that the charge/discharge unit voltage is higher than the specified voltage. the second circuit control function unit performs switching control of the second inverter circuit until the voltage of the charge/discharge unit drops below a specified voltage, and discharges the energy stored in the charge/discharge unit to the power system side. It may be characterized by:

また、停電判定機能部により、回生運転中停電状態から回生運転が停止し電動機の回転停止中に電力系統が復電していると判定された回転停止中復電状態において、閾値電圧判定機能部により、直流リンクコンデンサ電圧が第1閾値電圧以上であると判定され、規定電圧判定機能部により、充放電部電圧が規定電圧より大きいと判定されている場合に、第1回路制御機能部が、第1インバータ回路の第1上アーム側スイッチング素子および第1下アーム側スイッチング素子のうち一方をスイッチングオフして他方をスイッチングオンし、第2回路制御機能部が、充放電部電圧が規定電圧以下に至るまで、第2インバータ回路をスイッチング制御して、充放電部の蓄電エネルギーを放電して電動機の力行運転を制御し、規定電圧判定機能部により、前記充放電部の蓄電エネルギーの放電により充放電部電圧が規定電圧以下に至っていると判定された場合に、整流器制御機能部が、直流リンクコンデンサ電圧が第2閾値電圧以下に至るまで、整流器のスイッチング素子をスイッチングオフして整流動作を停止し、第1回路制御機能部が、直流リンクコンデンサ電圧が第2閾値電圧以下に至るまで、第1インバータ回路をスイッチング制御して、直流リンクコンデンサの蓄電エネルギーを電動機側に放電して当該電動機の力行運転を制御し、第2回路制御機能部が、第2インバータ回路をスイッチング制御して、充放電部の蓄電エネルギーの放電による電圧出力を制御する、ことを特徴とするものでも良い。 In addition, the threshold voltage determination function unit judges that the electric power system is restored while the regenerative operation is stopped from the power failure state during regenerative operation and the electric power system is restored while the rotation of the motor is stopped by the power failure determination function unit. When it is determined that the DC link capacitor voltage is equal to or higher than the first threshold voltage, and the specified voltage determination function unit determines that the charge/discharge unit voltage is greater than the specified voltage, the first circuit control function unit One of the first upper-arm side switching element and the first lower-arm side switching element of the first inverter circuit is switched off and the other is switched on, and the second circuit control function section controls the charging/discharging section voltage to be equal to or less than a specified voltage. until the second inverter circuit is controlled to discharge the stored energy of the charging/discharging unit to control the power running of the motor, and the specified voltage determination function unit charges by discharging the stored energy of the charging/discharging unit When it is determined that the discharge unit voltage has reached the specified voltage or less, the rectifier control function unit switches off the switching element of the rectifier to stop the rectification operation until the DC link capacitor voltage reaches the second threshold voltage or less. Then, the first circuit control function unit performs switching control of the first inverter circuit until the DC link capacitor voltage reaches the second threshold voltage or less, and discharges the stored energy of the DC link capacitor to the motor side, thereby The power running operation may be controlled, and the second circuit control function unit may perform switching control of the second inverter circuit to control the voltage output due to the discharge of the stored energy in the charging/discharging unit.

他の態様は、電力系統の交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、整流器直流側と電動機との間に接続されている第1インバータ回路と、整流器直流側と第1インバータ回路直流側との間に接続されている直流リンクコンデンサと、第2インバータ回路および当該第2インバータ回路直流側に接続された充放電部を有している構成であって当該構成が第1インバータ回路交流側と電動機との間に変圧器を介して接続され、第1インバータ回路の交流電圧源動作に起因した高調波成分を抑制するための補償電圧を出力する補償動作が可能な直列型のアクティブフィルタと、を備えたインバータシステムを、制御部により制御する方法であって、前記一態様による制御装置と同様の制御構成によって実現することを特徴とするものである。 Another aspect is a rectifier that converts the AC voltage of the power system to a DC voltage, a first inverter circuit connected between the rectifier DC side and the motor, and a rectifier DC side and the first inverter circuit DC side. A configuration having a DC link capacitor connected between, a second inverter circuit, and a charging/discharging section connected to the second inverter circuit DC side, the configuration including the first inverter circuit AC side and the motor and a series type active filter capable of compensating operation for outputting a compensating voltage for suppressing harmonic components caused by the AC voltage source operation of the first inverter circuit, connected via a transformer between A method of controlling the provided inverter system by a control unit, characterized by being realized by a control configuration similar to that of the control device according to the above aspect.

以上示したように本発明によれば、構成の簡略化や省エネルギー対策に貢献可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to contribute to simplification of the configuration and energy saving measures.

本実施形態の一例であるインバータシステム10Aを説明するための概略構成図。1 is a schematic configuration diagram for explaining an inverter system 10A that is an example of the present embodiment; FIG. 本実施形態の一例であるインバータシステム10Bを説明するための概略構成図。1 is a schematic configuration diagram for explaining an inverter system 10B that is an example of the present embodiment; FIG. 制御部1の一例を説明するための概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining an example of a control unit 1; FIG. 実施例1における時間変化に対する電圧変化特性図。FIG. 4 is a voltage change characteristic diagram with respect to time change in Example 1; 第1インバータ回路4が短絡状態の場合のアクティブフィルタ6と電動機Mとの間の回路構成図(充放電部62にコンデンサを適用している場合)。4 is a circuit configuration diagram between the active filter 6 and the electric motor M when the first inverter circuit 4 is short-circuited (when a capacitor is applied to the charging/discharging section 62); FIG. 実施例2における時間変化に対する電圧変化特性図。FIG. 10 is a voltage change characteristic diagram with respect to time change in Example 2; 実施例3における時間変化に対する電圧変化特性図。FIG. 10 is a voltage change characteristic diagram with respect to time change in Example 3; 第1インバータ回路4が短絡状態の場合のアクティブフィルタ6と電動機Mとの間の回路構成図(充放電部62に蓄電池を適用している場合)。4 is a circuit configuration diagram between the active filter 6 and the electric motor M when the first inverter circuit 4 is short-circuited (when a storage battery is applied to the charging/discharging section 62); FIG. 実施例4における時間変化に対する電圧変化特性図。FIG. 10 is a voltage change characteristic diagram with respect to time change in Example 4;

本発明の実施形態におけるインバータシステムおよびインバータ制御方法は、非特許文献1,特許文献1等に示すように、アクティブフィルタにおいて単に補償電圧を出力したり、電力消費用デバイスを備えたような制御構成(以下、単に従来制御構成と適宜称する)とは、全く異なるものである。 As shown in Non-Patent Document 1, Patent Document 1, etc., the inverter system and the inverter control method according to the embodiments of the present invention have a control configuration in which an active filter simply outputs a compensation voltage or a power consumption device is provided. (hereinafter simply referred to as a conventional control configuration) is completely different.

すなわち、本実施形態は、電力系統の交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、整流器直流側と電動機との間に接続されている第1インバータ回路と、整流器直流側と第1インバータ回路直流側との間に接続されている直流リンクコンデンサと、第2インバータ回路および当該第2インバータ回路直流側に接続された充放電部を有している構成であって当該構成が第1インバータ回路交流側と電動機との間に変圧器を介して接続され、第1インバータ回路の交流電圧源動作に起因した高調波成分を抑制するための補償電圧を出力する補償動作が可能な直列型のアクティブフィルタと、を備えたインバータシステムに係るものである。そして、電力系統,電動機,直流リンクコンデンサ等の状態(例えば電力系統の停電の有無、電動機の運転状態,直流リンクコンデンサの電圧状態等)に応じて、整流器,第1インバータ回路,アクティブフィルタをそれぞれ適宜制御する構成である。 That is, the present embodiment includes a rectifier that converts the AC voltage of the electric power system into a DC voltage, a first inverter circuit that is connected between the rectifier DC side and the motor, the rectifier DC side and the first inverter circuit DC side. and a second inverter circuit and a charge/discharge unit connected to the second inverter circuit DC side, wherein the configuration is the first inverter circuit AC side and the electric motor via a transformer, and a series type active filter capable of compensating operation to output a compensating voltage for suppressing harmonic components caused by the AC voltage source operation of the first inverter circuit; , and relates to an inverter system. Then, the rectifier, the first inverter circuit, and the active filter are switched according to the state of the power system, the motor, the DC link capacitor, etc. It is the structure which controls suitably.

この本実施形態による制御構成では、電動機が回生運転している間に電力系統が停電した状態(以下、単に回生運転中停電状態と適宜称する)において、直流リンクコンデンサ電圧(後述の電圧Vdc)が当該直流リンクコンデンサの許容電圧に基づいて設定されている閾値電圧(後述の第1閾値電圧Vth1)より大きい場合には、整流器のスイッチング制御により、当該整流器の整流動作を停止する。 In the control configuration according to this embodiment, in a state in which the electric power system fails while the motor is in regenerative operation (hereinafter simply referred to as a power failure state during regenerative operation), the DC link capacitor voltage (voltage Vdc described later) is When it is higher than a threshold voltage (first threshold voltage Vth1 described later) set based on the allowable voltage of the DC link capacitor, the rectifier stops its rectifying operation by switching control of the rectifier.

また、第1インバータ回路のスイッチング制御により、当該第1インバータ回路の上下アームそれぞれに接続されている第1上アーム側スイッチング素子および第1下アーム側スイッチング素子のうち、一方をスイッチングオフして他方をスイッチングオンする。また、第2インバータ回路のスイッチング制御により、回生運転の回生電力を充放電部に回生する。 Further, by switching control of the first inverter circuit, one of the first upper arm side switching element and the first lower arm side switching element connected to the upper and lower arms of the first inverter circuit is switched off and the other is switched off. switch on. Also, the regenerative electric power of the regenerative operation is regenerated to the charging/discharging section by the switching control of the second inverter circuit.

この本実施形態の制御構成によれば、例えば電力消費用デバイスを具備していなくても、回生運転中停電状態における回生運転が妨げられる事態(回生失効等)を抑制でき、その回生電力の有効利用も可能となる。例えば電力系統が停電状態であっても、充放電部の蓄電エネルギーを適宜放電することにより、電動機の力行運転が可能となる。また、直流リンクコンデンサの過電圧損傷等を抑制することができる。 According to the control configuration of this embodiment, for example, even without a device for consuming power, it is possible to suppress a situation in which regenerative operation is hindered in a power failure state during regenerative operation (regeneration invalidation, etc.). can also be used. For example, even if the electric power system is in a blackout state, the electric motor can be powered by appropriately discharging the stored energy in the charging/discharging unit. Also, overvoltage damage and the like to the DC link capacitor can be suppressed.

すなわち、本実施形態の制御構成によれば、従来制御構成と比較して、構成の簡略化,省エネルギー対策,停電時対策等に貢献することが可能となる。また、安全性や信頼性の向上に貢献することも可能となる。 That is, according to the control configuration of this embodiment, compared with the conventional control configuration, it is possible to contribute to simplification of the configuration, energy saving measures, power failure countermeasures, and the like. It is also possible to contribute to the improvement of safety and reliability.

本実施形態のインバータシステムおよび制御方法は、前述のように電力系統,電動機,直流リンクコンデンサの状態に応じて、整流器,第1インバータ回路,アクティブフィルタをそれぞれ適宜制御できる構成であれば、種々の分野(例えば電力系統技術,インバータ技術,整流器技術,アクティブフィルタ技術,電動機技術等の分野)の技術常識を適宜適用して設計することが可能であり、その一例として以下に示すものが挙げられる。 The inverter system and control method of the present embodiment can be used in various ways as long as the rectifier, the first inverter circuit, and the active filter can be appropriately controlled according to the states of the electric power system, the motor, and the DC link capacitor, as described above. It is possible to design by appropriately applying common technical knowledge in the field (for example, power system technology, inverter technology, rectifier technology, active filter technology, electric motor technology, etc.).

≪本実施形態によるインバータシステムの構成例≫
図1に示すインバータシステム10Aは、本実施形態による制御構成の一例を示すものであって、電力系統2と電動機Mとの間に介在し、当該電動機Mの力行運転および回生運転を制御できるように構成されている。
<<Configuration example of the inverter system according to the present embodiment>>
An inverter system 10A shown in FIG. 1 shows an example of a control configuration according to the present embodiment, and is interposed between the electric power system 2 and the electric motor M so as to control the power running operation and the regenerative operation of the electric motor M. is configured to

このインバータシステム10Aは、電力系統2からの交流電圧を直流電圧に変換する整流器3と、整流器3直流側と電動機Mとの間に接続されている第1インバータ回路4と、整流器3直流側と第1インバータ回路4直流側との間に接続されている直流リンクコンデンサ5と、第1インバータ回路4交流側と電動機Mとの間に変圧器60を介して接続された直列型のアクティブフィルタ6と、を備えている。そして、整流器3,第1インバータ回路4,アクティブフィルタ6(主に後述の第2インバータ回路61)を、制御部1によってそれぞれ制御できる構成となっている。 This inverter system 10A includes a rectifier 3 that converts an AC voltage from a power system 2 to a DC voltage, a first inverter circuit 4 connected between the DC side of the rectifier 3 and a motor M, and a DC side of the rectifier 3. A DC link capacitor 5 connected between the DC side of the first inverter circuit 4 and a series type active filter 6 connected between the AC side of the first inverter circuit 4 and the motor M via a transformer 60. and have. The rectifier 3, the first inverter circuit 4, and the active filter 6 (mainly the second inverter circuit 61, which will be described later) can be controlled by the controller 1, respectively.

整流器3は、複数個の半導体スイッチング素子(詳細な図示は省略;以下、単に整流スイッチと適宜称する)を有しており、当該整流スイッチを制御部1によってスイッチング制御(例えば整流スイッチにゲート信号等の制御信号を出力してスイッチング制御)することにより、所望の整流動作ができるように構成されている。 The rectifier 3 has a plurality of semiconductor switching elements (detailed illustration is omitted; hereinafter simply referred to as rectifier switches), and the rectifier switches are controlled by the control unit 1 (for example, gate signals to the rectifier switches, etc.). is controlled by outputting a control signal for switching, a desired rectifying operation can be performed.

第1インバータ回路4は、複数個の半導体スイッチング素子(以下、単に第1スイッチと適宜称する)S11~S16を有しており、当該第1スイッチS11~S16を制御部1によってスイッチング制御(例えば第1スイッチS11~S16にゲート信号等の制御信号を出力してスイッチング制御)できるように構成されている。 The first inverter circuit 4 has a plurality of semiconductor switching elements (hereinafter simply referred to as first switches) S11 to S16. 1 Switches S11 to S16 are configured to output a control signal such as a gate signal to perform switching control.

図1中の第1インバータ回路4の場合、第1スイッチS11~S13が、当該第1インバータ回路の上アームに接続されており、第1スイッチS14~S16が、当該第1インバータ回路の下アームに接続されている。 In the case of the first inverter circuit 4 in FIG. 1, the first switches S11 to S13 are connected to the upper arm of the first inverter circuit, and the first switches S14 to S16 are connected to the lower arm of the first inverter circuit. It is connected to the.

直流リンクコンデンサ5は、整流器3および第1インバータ回路4に対して並列接続されており、バッファ機能を有するように構成されている。このような直流リンクコンデンサ5は、例えば電動機Mの力行運転時に整流器3から出力される直流電圧や、電動機Mの回生運転時等に第1インバータ回路4から出力される直流電圧によって充電されると共に、当該直流電圧を平滑化する。 The DC link capacitor 5 is connected in parallel with the rectifier 3 and the first inverter circuit 4 and is configured to have a buffer function. Such a DC link capacitor 5 is charged by, for example, a DC voltage output from the rectifier 3 during power running operation of the motor M or a DC voltage output from the first inverter circuit 4 during regenerative operation of the motor M and the like. , to smooth the DC voltage.

直列型のアクティブフィルタ6は、第2インバータ回路61および当該第2インバータ回路61直流側に接続された充放電部62を有している構成である。具体的に、図1の場合、第1インバータ回路4交流側と電動機Mとの間に変圧器60を介して直列接続された第2インバータ回路61と、当該第2インバータ回路61直流側に接続された充放電部62と、を有した構成となっている。 The serial type active filter 6 has a configuration including a second inverter circuit 61 and a charging/discharging section 62 connected to the DC side of the second inverter circuit 61 . Specifically, in the case of FIG. 1, a second inverter circuit 61 is connected in series via a transformer 60 between the AC side of the first inverter circuit 4 and the motor M, and the second inverter circuit 61 is connected to the DC side. and a charging/discharging section 62.

第2インバータ回路61は、複数個の半導体スイッチング素子(以下、単に第2スイッチと適宜称する)S21~S26を有しており、当該第2スイッチS21~S26を制御部1によってスイッチング制御(例えば第2スイッチS21~S26にゲート信号等の制御信号を出力してスイッチング制御)できるように構成されている。 The second inverter circuit 61 has a plurality of semiconductor switching elements (hereinafter simply referred to as second switches) S21 to S26. A control signal such as a gate signal is output to the two switches S21 to S26 to perform switching control.

図1中の第2インバータ回路61の場合、第2スイッチS21~S23が、当該第2インバータ回路61の上アームに接続されており、第2スイッチS24~S26が、当該第2インバータ回路61の下アームに接続されている。 In the case of the second inverter circuit 61 in FIG. 1, the second switches S21 to S23 are connected to the upper arm of the second inverter circuit 61, and the second switches S24 to S26 are connected to the Connected to the lower arm.

制御部1は、後述の図3に示すように種々の判定機能部および制御機能部を有しており、電力系統2,電動機M,直流リンクコンデンサ5等の状態を図外の検出器等を介して適宜検出して判定し、その判定結果に応じて、整流器3,第1インバータ回路4,アクティブフィルタ6をそれぞれ適宜制御できるように構成されている。 The control unit 1 has various determination function units and control function units as shown in FIG. 3 which will be described later. The rectifier 3, the first inverter circuit 4, and the active filter 6 can be appropriately controlled according to the determination result.

以上示したインバータシステム10Aにおいては、目的に応じた態様に適宜変更することが可能である。例えば、図1に示すように、変圧器60と第2インバータ回路61との間には高調波成分の抑制等を目的としてリアクトルL1~L3を設けることが挙げられる。 In the inverter system 10A shown above, it is possible to appropriately change the aspect according to the purpose. For example, as shown in FIG. 1, reactors L1 to L3 may be provided between the transformer 60 and the second inverter circuit 61 for the purpose of suppressing harmonic components.

また、整流スイッチ、第1スイッチS11~S16、第2スイッチS21~S26においては、それぞれ種々の半導体スイッチング素子等を適宜適用することが可能であり、特に限定されるものではない。具体例としては、IGBT等の自己消弧形の半導体スイッチング素子を適用することが挙げられる。 Various semiconductor switching elements can be appropriately applied to the rectifying switches, the first switches S11 to S16, and the second switches S21 to S26, and are not particularly limited. A specific example is the application of a self arc-extinguishing semiconductor switching element such as an IGBT.

充放電部62は、第2インバータ回路61のスイッチング制御に応じて充放電でき、エネルギーを蓄電できるものであれば、種々の態様を適用することが可能である。代表例として、コンデンサと蓄電池がある。図1のインバータシステム10Aでは、第2インバータ回路61直流側にコンデンサを適用した構成となっているが、例えば図2のインバータシステム10Bのように、蓄電池を適用した構成であっても良い。なお、図2において、図1に示すものと同様のものには、同一符号を付する等により、その詳細な説明を省略する。 The charge/discharge unit 62 can be charged/discharged in accordance with the switching control of the second inverter circuit 61, and various aspects can be applied as long as it can store energy. Typical examples are capacitors and storage batteries. Although the inverter system 10A of FIG. 1 has a configuration in which a capacitor is applied to the DC side of the second inverter circuit 61, it may have a configuration in which a storage battery is applied, as in the inverter system 10B of FIG. 2, for example. In FIG. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

電動機Mにおいて比較的低い回転数で運転(以下、単に低速域運転と適宜称する)しているような状況の場合、アクティブフィルタ6に流出入するエネルギーリプルは大きくなり易い傾向があり、アクティブフィルタ6の充放電部62がエネルギーリプルの供給源となってしまう現象が起こり得る。 When the electric motor M is operated at a relatively low speed (hereinafter simply referred to as low-speed operation), the energy ripple flowing into and out of the active filter 6 tends to increase. A phenomenon may occur in which the charging/discharging portion 62 of the battery becomes an energy ripple supply source.

このような低速域運転時の現象が起こった場合においても、アクティブフィルタ6に要求される諸機能(高調波成分の影響を抑制する補償機能等)を所望通りに発揮するには、当該アクティブフィルタ6において比較的大容量の充放電部62を適用し、電圧リプルを十分抑制できる構成にすることが考えられる。その一例としては、直流リンクコンデンサ5の蓄電容量と比較して、数倍~数十倍程度の蓄電容量を持った充放電部62を適用することが挙げられる。特に蓄電池においては、蓄積可能なエネルギーがコンデンサと比較して大きいものが多い。 In order to exhibit various functions required of the active filter 6 (compensation function for suppressing the influence of harmonic components, etc.) as desired even when such a phenomenon occurs during low-speed operation, the active filter 6, a relatively large-capacity charge/discharge unit 62 may be used to sufficiently suppress voltage ripple. One example is to apply the charging/discharging section 62 having a storage capacity several times to several tens of times the storage capacity of the DC link capacitor 5 . In particular, many storage batteries have a large amount of energy that can be stored compared to capacitors.

制御部1が検出する電力系統2,電動機M,直流リンクコンデンサ5等の状態においては、目的に応じて適宜検出することが挙げられる。例えば、直流リンクコンデンサ5の電圧Vdc、充放電部62の電圧(後述のコンデンサの電圧Vcや蓄電池の電圧Vbat)においては、図外の電圧センサ等を介して検出し、電動機Mの運転状況においては、図外の回転数センサ等を介して検出することが挙げられる。また、電力系統2の状態、例えば停電の有無においては、系統電圧センサ等から成る停電検出装置等によって検出することが挙げられる。 The states of the electric power system 2, the motor M, the DC link capacitor 5, etc. detected by the control unit 1 may be appropriately detected according to the purpose. For example, the voltage Vdc of the DC link capacitor 5 and the voltage of the charge/discharge unit 62 (the voltage Vc of the capacitor and the voltage Vbat of the storage battery to be described later) are detected via a voltage sensor (not shown) or the like, and can be detected through a rotational speed sensor (not shown) or the like. Further, the state of the electric power system 2, for example, the presence or absence of a power failure, may be detected by a power failure detection device or the like comprising a system voltage sensor or the like.

≪制御部1の構成例≫
図3は制御部1の構成例を示すものであり、停電判定機能部11,閾値電圧判定機能部12,運転判定機能部13,規定電圧判定機能部14,整流器制御機能部15,第1回路制御機能部16,第2回路制御機能部17、を主として備えている。なお、図1,図2に示すものと同様のものには、同一符号を付する等により、その詳細な説明を省略する。
<<Configuration example of the control unit 1>>
FIG. 3 shows a configuration example of the control unit 1, which includes a power failure determination function unit 11, a threshold voltage determination function unit 12, an operation determination function unit 13, a specified voltage determination function unit 14, a rectifier control function unit 15, and a first circuit. It mainly includes a control function unit 16 and a second circuit control function unit 17 . 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

停電判定機能部11は、電力系統2の状態を図外の停電検出装置等によって検出することにより、当該電力系統2の停電の有無を判定するものである(停電判定過程)。 The power failure determination function unit 11 determines whether or not there is a power failure in the power system 2 by detecting the state of the power system 2 with a power failure detection device (not shown) (power failure determination process).

閾値電圧判定機能部12は、直流リンクコンデンサ5の電圧Vdcを電圧センサ等によって検出し、その電圧Vdcを、当該直流リンクコンデンサ5の性能に応じて設定されている第1閾値電圧Vth1と比較、または当該第1閾値電圧Vth1よりも小さく設定されている第2閾値電圧Vth2と比較することにより、当該直流リンクコンデンサ5の状態を判定するものである(閾値電圧判定過程)。 The threshold voltage determination function unit 12 detects the voltage Vdc of the DC link capacitor 5 by a voltage sensor or the like, compares the voltage Vdc with a first threshold voltage Vth1 set according to the performance of the DC link capacitor 5, Alternatively, the state of the DC link capacitor 5 is determined by comparing it with a second threshold voltage Vth2 set lower than the first threshold voltage Vth1 (threshold voltage determination process).

この第1,第2閾値電圧Vth1,Vth2においては、前述のように直流リンクコンデンサ5の性能に応じて適宜設定することが可能であり、例えば直流リンクコンデンサ5の蓄電容量,許容電圧,定格電圧(許容電圧よりも低く、安全に動作可能な電圧)等を考慮し、過電圧損傷等を抑制できる電圧範囲内で設定することが挙げられる。後述の実施例1~4では、直流リンクコンデンサ5の許容電圧を第1閾値電圧Vth1に設定し、当該許容電圧よりも小さい電圧を第2閾値電圧Vth2に設定している。 The first and second threshold voltages Vth1 and Vth2 can be appropriately set according to the performance of the DC link capacitor 5 as described above. (a voltage that is lower than the allowable voltage and allows safe operation), etc., and is set within a voltage range that can suppress overvoltage damage and the like. In Examples 1 to 4 described later, the allowable voltage of the DC link capacitor 5 is set to the first threshold voltage Vth1, and a voltage lower than the allowable voltage is set to the second threshold voltage Vth2.

運転判定機能部13は、電動機Mの運転状態を図外の電動機電力検出器,回転数センサ等によって検出し、その検出結果に応じて、当該電動機Mが力行運転状態,回生運転状態,回転停止状態のうち何れであるかを判定するものである(運転判定過程)。 The operation determination function unit 13 detects the operating state of the electric motor M by means of a motor power detector (not shown), a rotation speed sensor, etc., and depending on the detection result, the electric motor M is in a power running state, a regenerative operating state, or stops rotating. It is to determine which of the states it is (driving determination process).

規定電圧判定機能部14は、充放電部62の電圧(図1ではコンデンサの電圧Vc、図2では蓄電池の電圧Vbat)を検出し、その検出した電圧を、アクティブフィルタ6の性能に基づいて設定されている規定電圧Vrと比較することにより、当該充放電部62の状態を判定するものである(規定電圧判定過程)。 The specified voltage determination function unit 14 detects the voltage of the charging/discharging unit 62 (capacitor voltage Vc in FIG. 1, storage battery voltage Vbat in FIG. 2), and sets the detected voltage based on the performance of the active filter 6. The state of the charge/discharge unit 62 is determined by comparing with the specified voltage Vr (specified voltage determination process).

この規定電圧Vrは、充放電部62の性能に応じて適宜設定することが可能であり、例えば充放電部62の蓄電容量,許容電圧,定格電圧(許容電圧よりも低く、安全に動作可能な電圧)や、アクティブフィルタ6の補償動作時における充放電部62の特性等を考慮し、当該アクティブフィルタ6において補償機能を発揮できる電圧範囲内で設定することが挙げられる。 This specified voltage Vr can be appropriately set according to the performance of the charging/discharging unit 62. For example, the storage capacity of the charging/discharging unit 62, the allowable voltage, the rated voltage (lower than the allowable voltage and safe to operate) voltage), the characteristics of the charge/discharge unit 62 during the compensation operation of the active filter 6, and the like, and are set within a voltage range in which the active filter 6 can perform the compensation function.

整流器制御機能部15は、前記各判定機能部11~14の判定結果に応じて、整流スイッチを適宜スイッチング制御して整流動作させるものである(整流器制御過程)。この整流動作では、電力系統2からの交流電圧を直流電圧に変換して第1インバータ回路4に入力したり、当該第1インバータ回路4や直流リンクコンデンサ5からの直流電圧(例えば電動機Mで発生した回生電力)を交流電圧に逆変換して電力系統2側に供給することが挙げられる。また、全ての整流スイッチをスイッチングオフして、整流動作を停止させておくことも挙げられる。 The rectifier control function unit 15 appropriately performs switching control of the rectifier switches according to the determination results of the determination function units 11 to 14 to perform rectification operation (rectifier control process). In this rectification operation, the AC voltage from the electric power system 2 is converted into a DC voltage and input to the first inverter circuit 4, or the DC voltage from the first inverter circuit 4 or the DC link capacitor 5 (for example, generated by the motor M) regenerated power) is reverse-converted to AC voltage and supplied to the power system 2 side. Alternatively, all rectifying switches may be switched off to stop the rectifying operation.

第1回路制御機能部16は、前記各判定機能部11~14の判定結果に応じて、第1スイッチS11~S16を適宜スイッチング制御するものである(第1回路制御過程)。 The first circuit control function unit 16 controls the switching of the first switches S11 to S16 as appropriate according to the determination results of the determination function units 11 to 14 (first circuit control process).

この第1回路制御機能部16によるスイッチング制御では、例えば整流器3からの直流電圧を三相交流電圧に変換して電動機Mに出力し、当該電動機Mにおける所望の力行運転を制御することが挙げられる。また、電動機Mが回生運転する場合には、第1スイッチS11~S16のスイッチング制御により、当該回生運転による回生電力を直流電圧に逆変換して、電力系統2側や直流リンクコンデンサ5側に回生することが挙げられる。 In the switching control by the first circuit control function unit 16, for example, the DC voltage from the rectifier 3 is converted into a three-phase AC voltage and output to the electric motor M, and the desired power running operation of the electric motor M is controlled. . Further, when the electric motor M performs regenerative operation, the switching control of the first switches S11 to S16 reversely converts the regenerated electric power generated by the regenerative operation into a DC voltage, and regenerates it to the electric power system 2 side or the DC link capacitor 5 side. to do.

第2回路制御機能部17は、前記各判定機能部11~14の判定結果に応じて、第2スイッチS21~S26を適宜スイッチング制御し、充放電部62の蓄電エネルギー(電荷)を適宜充放電させるものである(第2回路制御過程)。 The second circuit control function unit 17 appropriately controls the switching of the second switches S21 to S26 according to the determination results of the determination function units 11 to 14, and appropriately charges and discharges the stored energy (charge) of the charge/discharge unit 62. (second circuit control process).

この第2回路制御機能部17によるスイッチング制御では、充放電部62を放電させる場合、第1インバータ回路4交流側と電動機Mとの間に対し、第2インバータ回路61から所望の交流電圧が出力されることとなる。このように第2インバータ回路61から出力される交流電圧において、電力系統2等の交流電圧源動作に起因する高調波成分に対して逆位相となるように出力することにより、所望の補償電圧(例えば第1インバータ回路4の出力電圧の基本波成分に対して位相が180度ずれた電圧)を出力できることとなる。 In the switching control by the second circuit control function unit 17, when the charge/discharge unit 62 is discharged, a desired AC voltage is output from the second inverter circuit 61 between the AC side of the first inverter circuit 4 and the electric motor M. It will be done. In this manner, the AC voltage output from the second inverter circuit 61 is output so as to have an opposite phase to the harmonic component caused by the operation of the AC voltage source of the electric power system 2 or the like, thereby obtaining a desired compensation voltage ( For example, a voltage 180 degrees out of phase with respect to the fundamental wave component of the output voltage of the first inverter circuit 4 can be output.

また、電動機Mが回生運転している場合には、第2回路制御機能部17により適宜スイッチング制御することにより、当該回生運転による回生電力を第2インバータ回路61で直流電圧に逆変換して、充放電部62に回生することが挙げられる。これにより、充放電部62が充電されることとなる。
第2回路制御機能部17のスイッチング制御による充放電部62の充放電は、アクティブフィルタ6の補償動作以外の動作においても、適宜発生させることが可能である。この補償動作以外の動作による充放電部62の充放電の一例としては、後述の期間t11の回生運転時の充電、後述の期間t14の回生運転時の放電(電力系統2側への放電)、後述の期間t24の力行運転時の放電等が、挙げられる。
Further, when the electric motor M is in regenerative operation, the second circuit control function unit 17 appropriately performs switching control so that the regenerated electric power generated by the regenerative operation is reversely converted into a DC voltage by the second inverter circuit 61. Regeneration in the charge/discharge unit 62 can be mentioned. As a result, the charging/discharging section 62 is charged.
The charging/discharging of the charging/discharging unit 62 by the switching control of the second circuit control function unit 17 can be appropriately generated even in operations other than the compensation operation of the active filter 6 . Examples of charging and discharging of the charging/discharging unit 62 by operations other than the compensating operation include charging during regenerative operation during a period t11 described later, discharging during regenerative operation during a period t14 described later (discharging to the power system 2 side), Discharge during power running in period t24, which will be described later, and the like can be mentioned.

以上示したように制御部1においては、各判定機能部11~14の判定結果に基づいて、各制御機能部15~17を適宜機能させることが可能である。具体的には以下に示す実施例1~4のように機能させることが挙げられる。 As described above, the control unit 1 can cause the control function units 15 to 17 to function appropriately based on the determination results of the determination function units 11 to 14 . Specifically, it can be made to function as in Examples 1 to 4 shown below.

なお、図1~図3に示したものと同様のものには、同一符号を適用する等により、その詳細な説明を適宜省略する。また、図1,図2の充放電部62の蓄電容量においては、それぞれ直流リンクコンデンサ5の蓄電容量の数倍~数十倍程度であるものとする。 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate. 1 and 2, it is assumed that the storage capacity of the charging/discharging section 62 is about several times to several tens of times the storage capacity of the DC link capacitor 5, respectively.

〈実施例1〉
図4に示す時間変化に対する電圧変化特性図は、インバータシステム10Aにおいて制御部1により制御する場合の実施例1を説明するものである。なお、充放電部62においては、図1に示すようにコンデンサを適用した構成とする。
<Example 1>
The voltage change characteristic diagram with respect to time change shown in FIG. 4 explains Example 1 in the case of control by the control unit 1 in the inverter system 10A. Note that the charging/discharging section 62 has a configuration in which a capacitor is applied as shown in FIG.

図4において、期間t10は、電力系統2が通常状態の場合であって、整流器制御機能部15が整流器3を整流動作させ、第1回路制御機能部16が第1インバータ回路4をV/f制御等の交流電圧源動作させて、電動機Mが回生運転している状態である。また、第2回路制御機能部17においては、アクティブフィルタ6を補償動作させて補償電圧を出力し、前記交流電圧源動作に起因する高調波成分を抑制している状態である。前記回生運転による回生電力は、電力系統2や直流リンクコンデンサ5に回生されることとなる。 In FIG. 4 , period t10 is when the power system 2 is in the normal state, the rectifier control function unit 15 causes the rectifier 3 to perform rectification, and the first circuit control function unit 16 changes the first inverter circuit 4 to V/f This is a state in which the electric motor M is in regenerative operation by operating the AC voltage source for control and the like. Further, in the second circuit control function unit 17, the active filter 6 is made to perform a compensating operation to output a compensating voltage, thereby suppressing harmonic components caused by the operation of the AC voltage source. The regenerated power generated by the regenerative operation is regenerated to the electric power system 2 and the DC link capacitor 5 .

期間t11は、停電判定機能部11により、電動機Mが回生運転している間に電力系統2が停電していると判定した状態(すなわち回生運転中停電状態)であって、閾値電圧判定機能部12により、電圧Vdcが第1閾値電圧Vth1より小さいと判定した状態である。 A period t11 is a state in which the power failure determination function unit 11 determines that the electric power system 2 is in a power failure while the electric motor M is performing regenerative operation (that is, a power failure state during regenerative operation). 12, the voltage Vdc is determined to be lower than the first threshold voltage Vth1.

この期間t11では、整流器制御機能部15が、整流器3の整流スイッチをスイッチングオフして整流動作を停止する。第1回路制御機能部16,第2回路制御機能部17においては、それぞれ期間t10と同様の動作を継続する。これにより、回生電力が直流リンクコンデンサ5のみに回生され、直流リンクコンデンサ5の電圧Vdcが徐々に上昇することとなる。 During this period t11, the rectifier control function unit 15 switches off the rectifier switch of the rectifier 3 to stop the rectification operation. The first circuit control function unit 16 and the second circuit control function unit 17 continue to operate in the same manner as during period t10. As a result, the regenerated electric power is regenerated only in the DC link capacitor 5, and the voltage Vdc of the DC link capacitor 5 gradually increases.

なお、この期間t11(および後述の期間t21,t31,t41)において、停電判定機能部11により、電力系統2が速やかに復電していると判定した場合、すなわち停電期間が微小時間(瞬時電圧低下等)であった場合には、期間t10と同様の動作を再開させることが可能となる。具体的には、整流器制御機能部15が、整流器3の整流動作を再開し、第1,第2回路制御機能部16,17においては、期間t10と同様の動作を継続することが挙げられる。 In this period t11 (and periods t21, t31, and t41, which will be described later), if the power failure determination function unit 11 determines that the power system 2 is quickly restored, that is, the power failure period is a minute time (instantaneous voltage decrease, etc.), it is possible to restart the same operation as in the period t10. Specifically, the rectifier control function unit 15 resumes the rectification operation of the rectifier 3, and the first and second circuit control function units 16 and 17 continue the same operations as in period t10.

期間t12は、閾値電圧判定機能部12により、期間t11の状態において電圧Vdcが第1閾値電圧Vth1以上になっていると判定した状態である。 A period t12 is a state in which the threshold voltage determination function unit 12 determines that the voltage Vdc is equal to or higher than the first threshold voltage Vth1 in the state of the period t11.

この期間t12では、整流器制御機能部15は、期間t11と同様に整流動作の停止を継続する。第1回路制御機能部16においては、第1インバータ回路4の上アーム側の第1スイッチS11~S13と、下アーム側の第1スイッチS14~S16と、の両者のうち、一方をスイッチングオフして他方をスイッチングオンするように、スイッチング制御(以下、単に上下アーム制御と適宜称する)する。 During this period t12, the rectifier control function unit 15 continues to stop the rectification operation in the same manner as during period t11. In the first circuit control function unit 16, one of the first switches S11 to S13 on the upper arm side of the first inverter circuit 4 and the first switches S14 to S16 on the lower arm side is switched off. Switching control (hereinafter simply referred to as upper/lower arm control as appropriate) is performed so that the other is switched on.

この第1回路制御機能部16の上下アーム制御により、図1中のa点~c点において第1インバータ回路4が短絡状態となり、アクティブフィルタ6と電動機Mとの間において図5に示すような回路が構成されることとなる。 Due to the upper and lower arm control of the first circuit control function unit 16, the first inverter circuit 4 is short-circuited at points a to c in FIG. A circuit is constructed.

すなわち、アクティブフィルタ6においては、電動機Mに対し変圧器60を介して一対一で接続されている状態となる。これにより、第2回路制御機能部17は、第2インバータ回路61を適宜スイッチング制御し、期間t11の第1インバータ回路4と同様の交流電圧源動作をさせることが可能となる。そして、第2インバータ回路61の交流電圧源動作により、前記回生運転による回生電力が充放電部62に回生されることとなる。 That is, the active filter 6 is connected to the motor M one-to-one via the transformer 60 . As a result, the second circuit control function unit 17 can appropriately perform switching control of the second inverter circuit 61 to operate the AC voltage source in the same manner as the first inverter circuit 4 during the period t11. Then, the regenerated electric power by the regenerative operation is regenerated to the charging/discharging section 62 by the operation of the AC voltage source of the second inverter circuit 61 .

このように充放電部62に回生電力が回生されると、当該充放電部62の電圧Vcが徐々に上昇することになるが、直流リンクコンデンサ5と比較すると、蓄電容量が十分大きいため、過電圧損傷等が発生するまでの猶予期間は十分確保されている状態である。 When the regenerative electric power is regenerated in the charge/discharge unit 62 in this way, the voltage Vc of the charge/discharge unit 62 gradually increases. The grace period until damage, etc. occurs is sufficiently secured.

これにより、期間t11,t12のような回生運転中停電状態が長期間継続する場合であっても、当該回生運転中停電状態に対応して回生電力の回生(充放電部62への充電)を継続することが可能となる。 As a result, even if a power failure state during regenerative operation continues for a long period of time, such as periods t11 and t12, regeneration of regenerative power (charging of the charging/discharging unit 62) is performed in response to the power failure state during regeneration operation. It is possible to continue.

また、前記短絡状態では、電動機Mと直流リンクコンデンサ5とが電気的に遮断された状態となり、直流リンクコンデンサ5においては、電圧Vdcの上昇が抑制されることとなる。 Further, in the short-circuit state, electric motor M and DC link capacitor 5 are electrically cut off, and in DC link capacitor 5, an increase in voltage Vdc is suppressed.

期間t13は、停電判定機能部11により、期間t12の状態において電力系統2が復電していると判定した状態(以下、単に回生運転中復電状態と適宜称する)であって、閾値電圧判定機能部12により、電圧Vdcが第1閾値電圧Vth1以上であると判定した状態である。 Period t13 is a state in which the power failure determination function unit 11 determines that power has been restored in the power system 2 in the state of period t12 (hereinafter simply referred to as a power recovery state during regenerative operation), and the threshold voltage is determined. This is a state in which the function unit 12 has determined that the voltage Vdc is equal to or higher than the first threshold voltage Vth1.

この期間t13では、整流器制御機能部15が、整流器3の整流動作を再開し、電圧Vdcが第2閾値電圧Vth2以下に至るまで、直流リンクコンデンサ5の蓄電エネルギー(電荷)を電力系統2側に放電する。これにより、直流リンクコンデンサ5においては、電圧Vdcが徐々に下降することとなる。第1,第2回路制御機能部16,17においては、期間t12と同様の動作を継続する。 In this period t13, the rectifier control function unit 15 restarts the rectification operation of the rectifier 3, and transfers the stored energy (charge) of the DC link capacitor 5 to the power system 2 side until the voltage Vdc reaches the second threshold voltage Vth2 or less. Discharge. As a result, the voltage Vdc in the DC link capacitor 5 gradually drops. The first and second circuit control function units 16 and 17 continue to operate in the same manner as during period t12.

期間t14は、閾値電圧判定機能部12により、期間t13の状態において電圧Vdcが第2閾値電圧Vth2以下になっていると判定し、規定電圧判定機能部14により、電圧Vcが規定電圧Vrより大きいと判定した状態である。 During period t14, the threshold voltage determination function unit 12 determines that the voltage Vdc is equal to or lower than the second threshold voltage Vth2 in the state of period t13, and the specified voltage determination function unit 14 determines that the voltage Vc is greater than the specified voltage Vr. It is in a state of being judged as

この期間t14では、整流器制御機能部15は、期間t13と同様の整流動作を継続する。第1回路制御機能部16は、スイッチング制御により第1インバータ回路4の交流電圧源動作を再開し、これにより電動機Mからの回生電力が電力系統2側に回生されることとなる。 During this period t14, the rectifier control function unit 15 continues the rectification operation similar to that during period t13. The first circuit control function unit 16 restarts the AC voltage source operation of the first inverter circuit 4 by switching control, whereby the regenerated power from the electric motor M is regenerated to the power system 2 side.

また、第2回路制御機能部17においては、電圧Vcが規定電圧Vr以下に至るまで、第2インバータ回路61のスイッチング制御により、当該充放電部62の蓄電エネルギーを電力系統2側に放電させる。これにより、充放電部62においては、電圧Vcが徐々に下降することとなる。 Further, in the second circuit control function unit 17, the energy stored in the charging/discharging unit 62 is discharged to the power system 2 side by the switching control of the second inverter circuit 61 until the voltage Vc becomes equal to or lower than the specified voltage Vr. As a result, the voltage Vc gradually drops in the charge/discharge unit 62 .

期間t15は、規定電圧判定機能部14により、期間t14の状態において電圧Vcが規定電圧Vr以下になっていると判定した状態である。 A period t15 is a state in which the specified voltage determination function unit 14 determines that the voltage Vc is equal to or less than the specified voltage Vr in the state of the period t14.

この期間t15では、整流器制御機能部15,第1回路制御機能部16は、それぞれ期間t14と同様の動作を継続する。第2回路制御機能部17においては、スイッチング制御によって第2インバータ回路61の補償動作を再開させて補償電圧を出力し、前記交流電圧源動作に起因する高調波成分が抑制されることとなる。すなわち、期間t15において、期間t10と同様の動作を再開できることとなる。 During this period t15, the rectifier control function unit 15 and the first circuit control function unit 16 each continue the same operation as during period t14. In the second circuit control function unit 17, the compensation operation of the second inverter circuit 61 is resumed by switching control to output the compensation voltage, thereby suppressing the harmonic component caused by the AC voltage source operation. That is, in period t15, the same operation as in period t10 can be resumed.

以上、実施例1のように動作する制御部1によれば、例えば従来制御構成のような電力消費用デバイスを具備していなくても、回生運転中停電状態において回生運転が妨げられる事態を抑制でき、当該回生運転による回生電力を充放電部62等に回生して有効利用できる。また、安全性や信頼性の向上に貢献することも可能となる。 As described above, according to the control unit 1 that operates as in the first embodiment, even if it does not have a power consumption device such as the conventional control configuration, it suppresses the situation where the regenerative operation is hindered in the power failure state during the regenerative operation. The regenerated electric power generated by the regenerative operation can be regenerated to the charging/discharging unit 62 and the like and effectively used. It is also possible to contribute to the improvement of safety and reliability.

また、電力消費用デバイスが不要であるため、インバータシステム10Aの小型化に貢献することも可能となる。 In addition, since no power consumption device is required, it is possible to contribute to miniaturization of the inverter system 10A.

〈実施例2〉
図6に示す時間変化に対する電圧変化特性図は、インバータシステム10Aにおいて制御部1により制御する場合の実施例2を説明するものである。なお、実施例1に示すものと同様のものには、同一符号を適用する等により、その詳細な説明を省略する。
<Example 2>
The voltage change characteristic diagram with respect to time change shown in FIG. 6 explains Example 2 in the case of control by the control unit 1 in the inverter system 10A. It should be noted that the same reference numerals are applied to the same components as those shown in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

図6において、期間t20~t22は、実施例1の期間t10~t12と同様の状態であり、整流器制御機能部15,第1回路制御機能部16,第2回路制御機能部17が当該期間t10~t12と同様の動作をする。 In FIG. 6, the period t20 to t22 is the same state as the period t10 to t12 of the first embodiment, and the rectifier control function unit 15, the first circuit control function unit 16, and the second circuit control function unit 17 ∼ t12 performs the same operation.

期間t23は、運転判定機能部13により、期間t22の状態において電動機Mの回生運転が停止していると判定した状態である。 Period t23 is a state in which the operation determination function unit 13 determines that the regenerative operation of the electric motor M is stopped in the state of period t22.

この期間t23では、電動機Mは回転を停止し回生電力が発生していない状態であり、整流器制御機能部15,第1回路制御機能部16,第2回路制御機能部17においては、整流スイッチ,第1スイッチS11~S16,第2スイッチS21~S26をそれぞれスイッチングオフする。 During this period t23, the electric motor M stops rotating and no regenerative electric power is generated. The first switches S11 to S16 and the second switches S21 to S26 are switched off.

期間t24は、運転判定機能部13により、期間t23の状態において電力系統が復電していると判定された状態(以下、単に回転停止中復電状態と適宜称する)であって、閾値電圧判定機能部12により、電圧Vdcが第1閾値電圧Vth1以上であると判定し、規定電圧判定機能部14により、電圧Vcが規定電圧Vrより大きいと判定した状態である。 Period t24 is a state in which it is determined by the operation determination function unit 13 that the electric power system is restored in the state of period t23 (hereinafter simply referred to as a power restoration state during rotation stop), and threshold voltage determination is performed. This is a state in which the function unit 12 has determined that the voltage Vdc is equal to or higher than the first threshold voltage Vth1, and the specified voltage determination function unit 14 has determined that the voltage Vc is greater than the specified voltage Vr.

この期間t24では、整流器制御機能部15は、期間t23と同様の状態である。第1回路制御機能部16においては、スイッチング制御を再開し、第1インバータ回路4を上下アーム制御して、アクティブフィルタ6と電動機Mとの間において図5に示すような回路が構成されるようにする。 During period t24, the rectifier control function unit 15 is in the same state as during period t23. In the first circuit control function unit 16, switching control is resumed and the first inverter circuit 4 is controlled by the upper and lower arms so that the circuit shown in FIG. to

第2回路制御機能部17においては、スイッチング制御を再開し、電圧Vcが規定電圧Vr以下に至るまで、第2インバータ回路61を交流電圧源動作させて充放電部62の蓄電エネルギーを放電し、電動機Mの力行運転を開始する。これにより、充放電部62においては、電圧Vcが徐々に下降することとなる。 In the second circuit control function unit 17, switching control is resumed, and the second inverter circuit 61 is operated as an AC voltage source to discharge the stored energy of the charging/discharging unit 62 until the voltage Vc reaches the specified voltage Vr or less, The power running operation of the electric motor M is started. As a result, the voltage Vc gradually drops in the charge/discharge unit 62 .

期間t25は、規定電圧判定機能部14により、期間t24の状態において充放電部62の充放電電圧Vcが規定電圧Vr以下になっていると判定した状態である。 Period t25 is a state in which the specified voltage determination function unit 14 determines that the charge/discharge voltage Vc of the charge/discharge unit 62 is equal to or less than the specified voltage Vr in the state of period t24.

この期間t25では、整流器制御機能部15は、期間t24と同様の状態である。第1回路制御機能部16においては、スイッチング制御により第1インバータ回路4の交流電圧源動作を再開し、直流リンクコンデンサ5の蓄電エネルギー(電荷)を電動機M側に放電させることにより、電動機Mの力行運転を制御する。これにより、直流リンクコンデンサ5においては、電圧Vdcが徐々に下降することとなる。 During period t25, the rectifier control function unit 15 is in the same state as during period t24. In the first circuit control function unit 16, the operation of the AC voltage source of the first inverter circuit 4 is resumed by switching control, and the energy (charge) stored in the DC link capacitor 5 is discharged to the motor M side. Controls power running. As a result, the voltage Vdc in the DC link capacitor 5 gradually drops.

第2回路制御機能部17においては、スイッチング制御によって第2インバータ回路61の補償動作を再開させて補償電圧を出力し、前記交流電圧源動作に起因する高調波成分が抑制されることとなる。 In the second circuit control function unit 17, the compensation operation of the second inverter circuit 61 is resumed by switching control to output the compensation voltage, thereby suppressing the harmonic component caused by the AC voltage source operation.

期間t26は、閾値電圧判定機能部12により、期間t25の状態において電圧Vdcが第2閾値電圧Vth2以下になっていると判定した状態である。 A period t26 is a state in which the threshold voltage determination function unit 12 determines that the voltage Vdc is equal to or lower than the second threshold voltage Vth2 in the state of the period t25.

この期間t26では、整流器制御機能部15が、整流器3の整流動作を再開する。第1,第2回路制御機能部16,17は、それぞれ期間t25と同様の動作を継続する。これにより、電動機Mにおいては、電力系統2の電力を駆動源として力行運転することとなる。 In this period t26, the rectifier control function unit 15 resumes the rectification operation of the rectifier 3. The first and second circuit control function units 16 and 17 continue the same operation as during period t25. As a result, the electric motor M is powered using the electric power of the electric power system 2 as a drive source.

以上、実施例2のように動作する制御部1によれば、実施例1と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、たとえ電力系統2が停電状態であっても、充放電部62の蓄電エネルギーを適宜放電することにより、電動機Mを力行運転できることが判る。 As described above, according to the control unit 1 that operates as in the second embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, the following can be said. That is, even if the electric power system 2 is in a power outage state, the electric motor M can be power-running by appropriately discharging the stored energy of the charge/discharge unit 62 .

〈実施例3〉
図7に示す時間変化に対する電圧変化特性図は、インバータシステム10Bにおいて制御部1により制御する場合の実施例3を説明するものである。なお、実施例1,2に示すものと同様のものには、同一符号を適用する等により、その詳細な説明を省略する。また、充放電部62においては、図2に示すように蓄電池を適用した構成であり、実施例1,2の場合と比較して蓄電容量が大きいものとする。
<Example 3>
The voltage change characteristic diagram with respect to time change shown in FIG. 7 explains Example 3 in the case of control by the control unit 1 in the inverter system 10B. It should be noted that the same reference numerals are applied to the same components as those shown in the first and second embodiments, and detailed description thereof will be omitted. Moreover, as shown in FIG. 2, the charging/discharging unit 62 is configured to apply a storage battery, and has a large power storage capacity as compared with the case of the first and second embodiments.

図7において、期間t30~t33は、実施例1の期間t10~t13と同様の状態であり、整流器制御機能部15,第1回路制御機能部16,第2回路制御機能部17が当該期間t10~t13と同様の動作をする。 In FIG. 7, the period t30 to t33 is the same state as the period t10 to t13 of the first embodiment, and the rectifier control function unit 15, the first circuit control function unit 16, and the second circuit control function unit 17 ∼ t13 performs the same operation.

なお、期間t32,t33では、第1回路制御機能部16の上下アーム制御により、図2中のa点~c点において第1インバータ回路4が短絡状態となり、アクティブフィルタ6と電動機Mとの間において図8に示すような回路が構成されることとなる。 In periods t32 and t33, the first inverter circuit 4 is short-circuited at points a to c in FIG. , a circuit as shown in FIG. 8 is constructed.

また、第2回路制御機能部17の交流電圧源動作により、電動機Mの回生運転による回生電力が充放電部62に回生されることとなるが、充放電部62の蓄電池の蓄電容量は比較的大きいため、例えば実施例1のように充放電部62にコンデンサを適用した場合と比較して、電圧Vbatは図7に示すように殆ど上昇しないように抑制可能となる。 In addition, due to the operation of the AC voltage source of the second circuit control function unit 17, the regenerated electric power generated by the regenerative operation of the electric motor M is regenerated to the charging/discharging unit 62, but the storage capacity of the storage battery of the charging/discharging unit 62 is relatively Since it is large, the voltage Vbat can be suppressed so that it hardly rises as shown in FIG.

この場合、規定電圧判定機能部14においては、例えば電圧Vbatが規定電圧Vr以下であると判定されることとなる。すなわち、例えば実施例1の期間t14のように充放電部62の蓄電エネルギーを電力系統2側に放電させる必要が無くなる(期間t14の動作を省略できる)。 In this case, the specified voltage determination function unit 14 determines that the voltage Vbat is equal to or lower than the specified voltage Vr, for example. That is, for example, it is not necessary to discharge the energy stored in the charging/discharging unit 62 to the power system 2 side as in the period t14 of the first embodiment (the operation in the period t14 can be omitted).

これにより、例えば回生運転中停電状態から回生運転中復電状態となった場合には、アクティブフィルタ6において通常の補償動作を早期に再開することが可能となる。 As a result, for example, when a power failure state during regenerative operation changes to a power recovery state during regenerative operation, the active filter 6 can quickly resume the normal compensation operation.

期間t34は、実施例1の期間t15と同様の状態であり、閾値電圧判定機能部12により、電圧Vdcが第2閾値電圧Vth2以下になっていると判定し、規定電圧判定機能部14により、電圧Vbatが規定電圧Vr以下になっていると判定した状態である。 The period t34 is the same state as the period t15 of the first embodiment. This is a state in which it is determined that the voltage Vbat is equal to or lower than the specified voltage Vr.

この期間t34では、整流器制御機能部15は、期間t15と同様の動作をする。第1回路制御機能部16においては、スイッチング制御により第1インバータ回路4を交流電圧源動作させ、電動機Mからの回生電力を電力系統2側に回生させる。第2回路制御機能部17においては、スイッチング制御によって第2インバータ回路61を補償動作させて補償電圧を出力し、前記交流電圧源動作に起因する高調波成分を抑制する。すなわち、期間t34において、期間t30と同様の動作を再開できることとなる。 During period t34, the rectifier control function unit 15 operates in the same manner as during period t15. The first circuit control function unit 16 causes the first inverter circuit 4 to operate as an AC voltage source by switching control, and regenerates the regenerated power from the electric motor M to the power system 2 side. In the second circuit control function unit 17, the second inverter circuit 61 performs a compensating operation by switching control, outputs a compensating voltage, and suppresses harmonic components caused by the AC voltage source operation. That is, in period t34, the same operation as in period t30 can be resumed.

以上、実施例3のように動作する制御部1によれば、実施例1と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例1の場合と比較して当該充放電部62の蓄電容量が大きいため、例えば回生運転中停電状態において多量の回生電力を蓄電することが可能であり、当該回生運転中停電状態から回生運転中復電状態となった場合には、アクティブフィルタ6において通常の補償動作を早期に再開することが可能となる。また、無効電力だけでなく有効電力の制御も可能となる。また、安全性や信頼性の向上に貢献し易くなる。 As described above, according to the control unit 1 that operates as in the third embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, the following can be said. That is, since the charging/discharging unit 62 has a larger power storage capacity than in the first embodiment, it is possible to store a large amount of regenerative electric power in a power failure state during regenerative operation, for example. When power is restored during regenerative operation, the active filter 6 can quickly resume the normal compensation operation. Also, it becomes possible to control not only reactive power but also active power. Moreover, it becomes easy to contribute to the improvement of safety and reliability.

〈実施例4〉
図9に示す時間変化に対する電圧変化特性図は、インバータシステム10Bにおいて制御部1により制御する場合の実施例4を説明するものである。なお、実施例1~3に示すものと同様のものには、同一符号を適用する等により、その詳細な説明を省略する。
<Example 4>
The voltage change characteristic diagram with respect to time change shown in FIG. 9 explains Example 4 in the case of control by the control unit 1 in the inverter system 10B. It should be noted that the same reference numerals are applied to the same components as those shown in Examples 1 to 3, and detailed description thereof will be omitted.

図9において、期間t40~t44は、実施例2の期間t20~t23,t25と同様の状態であり、整流器制御機能部15,第1回路制御機能部16,第2回路制御機能部17が当該期間t20~t23と同様の動作をする。 In FIG. 9, periods t40 to t44 are the same states as the periods t20 to t23 and t25 of the second embodiment, and the rectifier control function unit 15, the first circuit control function unit 16, and the second circuit control function unit 17 The same operation as in the period t20-t23 is performed.

なお、期間t42では、第2回路制御機能部17の交流電圧源動作により、電動機Mの回生運転による回生電力が充放電部62に回生されることとなるが、実施例2の場合と比較して当該充放電部62の蓄電容量が大きいため、電圧Vbatは図8に示すように殆ど上昇しないように抑制可能となる。 In period t42, the AC voltage source operation of the second circuit control function unit 17 causes the regenerated electric power generated by the regenerative operation of the electric motor M to be regenerated in the charge/discharge unit 62. However, compared with the case of the second embodiment, Since the charging/discharging unit 62 has a large storage capacity, the voltage Vbat can be suppressed so as not to increase as shown in FIG.

この場合、規定電圧判定機能部14においては、例えば電圧Vbatが規定電圧Vr以下であると判定されることとなる。すなわち、例えば回転停止中復電状態となった場合に、実施例2の期間t24のように充放電部62の蓄電エネルギーを電動機M側に放電させる必要が無くなり(期間t24の動作を省略でき)、アクティブフィルタ6において通常の補償動作を早期に再開することが可能となる。 In this case, the specified voltage determination function unit 14 determines that the voltage Vbat is equal to or lower than the specified voltage Vr, for example. That is, for example, when power is restored while rotation is stopped, there is no need to discharge the energy stored in the charge/discharge unit 62 to the electric motor M side as in the period t24 of the second embodiment (the operation in the period t24 can be omitted). , the normal compensation operation in the active filter 6 can be resumed early.

期間t45は、それぞれ実施例2の期間t26と同様の状態であり、閾値電圧判定機能部12により、直流リンクコンデンサ5の電圧Vdcが第2閾値電圧Vth2以下になっていると判定し、規定電圧判定機能部14により、電圧Vbatが規定電圧Vr以下になっていると判定した状態である。 Period t45 is the same state as period t26 in the second embodiment, and the threshold voltage determination function unit 12 determines that the voltage Vdc of the DC link capacitor 5 is equal to or lower than the second threshold voltage Vth2. This is a state in which the determination function unit 14 has determined that the voltage Vbat is equal to or lower than the specified voltage Vr.

この期間t45では、整流器制御機能部15は、期間t26と同様の動作をする。第1回路制御機能部16においては、スイッチング制御により第1インバータ回路4を交流電圧源動作させ、電力系統2の電力を駆動源として、電動機Mの力行運転を制御する。第2回路制御機能部17においては、スイッチング制御によって第2インバータ回路61を補償動作させて補償電圧を出力し、前記交流電圧源動作に起因する高調波成分を抑制する。すなわち、期間t45において、期間t40と同様の動作を再開できることとなる。 During period t45, the rectifier control function unit 15 operates in the same manner as during period t26. The first circuit control function unit 16 causes the first inverter circuit 4 to operate as an AC voltage source by switching control, and controls the power running of the electric motor M using the electric power of the electric power system 2 as a drive source. In the second circuit control function unit 17, the second inverter circuit 61 performs a compensating operation by switching control, outputs a compensating voltage, and suppresses harmonic components caused by the AC voltage source operation. That is, in period t45, the same operation as in period t40 can be resumed.

以上、実施例4のように動作する制御部1によれば、実施例2と同様の作用効果を奏する他に、以下に示すことが言える。すなわち、実施例2の場合と比較して当該充放電部62の蓄電容量が大きいため、例えば回生運転中停電状態において多量の回生電力を蓄電することが可能であり、当該回生運転中停電状態から回生運転中復電状態となった場合には、アクティブフィルタ6において通常の補償動作を早期に再開することが可能となる。また、無効電力だけでなく有効電力の制御も可能となる。また、安全性や信頼性の向上に貢献し易くなる。 As described above, according to the control unit 1 that operates as in the fourth embodiment, in addition to the same effects as in the second embodiment, the following can be said. That is, since the power storage capacity of the charge/discharge unit 62 is larger than that in the second embodiment, a large amount of regenerated electric power can be stored in a power failure state during regenerative operation, for example. When power is restored during regenerative operation, the active filter 6 can quickly resume the normal compensation operation. Also, it becomes possible to control not only reactive power but also active power. Moreover, it becomes easy to contribute to the improvement of safety and reliability.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the present invention has been described in detail only with respect to the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. It goes without saying that such changes and the like belong to the scope of claims.

10A,10B…インバータシステム
1…制御部
11…停電判定機能部、12…閾値電圧判定機能部、13…運転判定機能部、14…規定電圧判定機能部
15…整流器制御機能部、16…第1回路制御機能部、17…第2回路制御機能部
2…電力系統
3…整流器
4…第1インバータ回路4
5…直流リンクコンデンサ
60…変圧器
6…アクティブフィルタ
61…第2インバータ回路
62…充放電部
M…電動機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A, 10B... Inverter system 1... Control part 11... Power failure determination function part 12... Threshold voltage determination function part 13... Operation determination function part 14... Stipulated voltage determination function part 15... Rectifier control function part 16... 1st Circuit control function unit 17 Second circuit control function unit 2 Power system 3 Rectifier 4 First inverter circuit 4
5 DC link capacitor 60 transformer 6 active filter 61 second inverter circuit 62 charge/discharge unit M motor

Claims (4)

電力系統の交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、
整流器直流側と電動機との間に接続されている第1インバータ回路と、
整流器直流側と第1インバータ回路直流側との間に接続されている直流リンクコンデンサと、
第2インバータ回路および当該第2インバータ回路直流側に接続された充放電部を有している構成であって当該構成が第1インバータ回路交流側と電動機との間に変圧器を介して接続され、第1インバータ回路の交流電圧源動作に起因した高調波成分を抑制するための補償電圧を出力する補償動作が可能な直列型のアクティブフィルタと、
整流器,第1インバータ回路,第2インバータ回路をそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
制御部は、
電力系統状態を検出し、当該電力系統の停電の有無を判定する停電判定機能部と、
直流リンクコンデンサ電圧を検出して、当該直流リンクコンデンサの許容電圧に基づいて設定されている第1閾値電圧と比較、または第1閾値電圧よりも小さく設定されている第2閾値電圧と比較して判定する閾値電圧判定機能部と、
電動機の運転状態を検出して、当該電動機が力行運転状態,回生運転状態,回転停止状態のうち何れであるかを判定する運転判定機能部と、
充放電部電圧を検出して、アクティブフィルタの前記補償動作時における充放電部の特性に基づいて設定されている規定電圧と比較して判定する規定電圧判定機能部と、
整流器のスイッチング素子をスイッチング制御して、当該整流器の整流動作を制御する整流器制御機能部と、
第1インバータ回路の上アームに接続されている第1上アーム側スイッチング素子、および下アームに接続されている第1下アーム側スイッチング素子をスイッチング制御して、電動機の力行運転および回生運転を制御する第1回路制御機能部と、
第2インバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御して、充放電部の蓄電エネルギーの放電による前記補償電圧出力および充放電部に対する回生電力の回生を制御する第2回路制御機能部と、
を備え、
停電判定機能部により、電動機が回生運転している間に電力系統が停電していると判定された回生運転中停電状態において、
閾値電圧判定機能部により、直流リンクコンデンサ電圧が第1閾値電圧以上であると判定された場合に、
整流器制御機能部が、整流器のスイッチング素子をスイッチングオフして整流動作を停止し、
第1回路制御機能部が、第1インバータ回路の第1上アーム側スイッチング素子および第1下アーム側スイッチング素子のうち一方をスイッチングオフして他方をスイッチングオンし、
第2回路制御機能部が、第2インバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御して、回生運転の回生電力を充放電部に回生する、
ことを特徴とするインバータシステム。
a rectifier that converts the AC voltage of the power system to a DC voltage;
a first inverter circuit connected between the rectifier DC side and the electric motor;
a DC link capacitor connected between the rectifier DC side and the first inverter circuit DC side;
A configuration having a second inverter circuit and a charging/discharging section connected to the DC side of the second inverter circuit, wherein the configuration is connected between the AC side of the first inverter circuit and the motor via a transformer. a series type active filter capable of compensating operation for outputting a compensating voltage for suppressing harmonic components caused by the AC voltage source operation of the first inverter circuit ;
a control unit that controls the rectifier, the first inverter circuit, and the second inverter circuit;
with
The control unit
A power failure determination function unit that detects the state of the power system and determines whether there is a power failure in the power system;
The DC link capacitor voltage is detected and compared with a first threshold voltage set based on the allowable voltage of the DC link capacitor, or compared with a second threshold voltage set lower than the first threshold voltage. a threshold voltage determination function unit for determining;
an operation determination function unit that detects the operating state of the electric motor and determines whether the electric motor is in a power running state, a regenerative operating state, or a rotation stop state;
a specified voltage determination function unit that detects the charge/discharge unit voltage and compares it with a specified voltage that is set based on the characteristics of the charge/discharge unit during the compensation operation of the active filter ;
a rectifier control function unit that controls switching of a switching element of a rectifier to control a rectifying operation of the rectifier;
The first upper arm side switching element connected to the upper arm of the first inverter circuit and the first lower arm side switching element connected to the lower arm are switching-controlled to control power running and regenerative operation of the electric motor. a first circuit control function unit to
a second circuit control function unit that controls switching of the switching element of the second inverter circuit to control the output of the compensation voltage due to the discharge of the stored energy in the charging/discharging unit and the regeneration of the regenerative electric power to the charging/discharging unit;
with
In a power failure state during regenerative operation in which the power failure determination function unit determines that the power system has a power failure while the motor is in regenerative operation,
When the threshold voltage determination function unit determines that the DC link capacitor voltage is equal to or higher than the first threshold voltage,
The rectifier control function unit switches off the switching elements of the rectifier to stop the rectification operation,
the first circuit control function unit switching off one of the first upper arm switching element and the first lower arm switching element of the first inverter circuit and switching on the other;
The second circuit control function unit controls switching of the switching element of the second inverter circuit to regenerate the regenerated power of the regenerative operation to the charging/discharging unit.
An inverter system characterized by:
停電判定機能部により、回生運転中停電状態から電力系統が復電していると判定された回生運転中復電状態において、
閾値電圧判定機能部により、直流リンクコンデンサ電圧が第1閾値電圧以上であると判定された場合に、
整流器制御機能部が、直流リンクコンデンサ電圧が第2閾値電圧以下に至るまで、整流器のスイッチング素子をスイッチング制御して整流動作させて、直流リンクコンデンサの蓄電エネルギーを電力系統側に放電し、
閾値電圧判定機能部により、前記直流リンクコンデンサの蓄電エネルギーの電力系統側への放電によって当該直流リンクコンデンサ電圧が第2閾値電圧以下に至っていると判定された場合に、
第1回路制御機能部が、第1インバータ回路をスイッチング制御して、回生運転の回生電力を電力系統側に回生し、
規定電圧判定機能部により、充放電部電圧が規定電圧より大きいと判定されている場合に、
第2回路制御機能部が、当該充放電部電圧が規定電圧以下に至るまで、第2インバータ回路をスイッチング制御して、当該充放電部の蓄電エネルギーを電力系統側に放電する、
ことを特徴とする請求項1記載のインバータシステム。
In the power recovery state during regenerative operation when it is determined that the power system has recovered from the power failure state during regenerative operation by the power failure determination function unit,
When the threshold voltage determination function unit determines that the DC link capacitor voltage is equal to or higher than the first threshold voltage,
The rectifier control function unit switches and controls the switching elements of the rectifier to perform rectifying operation until the DC link capacitor voltage reaches the second threshold voltage or less, and discharges the stored energy of the DC link capacitor to the power system side,
When the threshold voltage determination function unit determines that the DC link capacitor voltage has reached the second threshold voltage or less due to the discharge of the stored energy of the DC link capacitor to the power system side,
the first circuit control function unit switching-controls the first inverter circuit to regenerate the regenerated electric power of the regenerative operation to the electric power system side;
When the specified voltage determination function unit determines that the charging/discharging unit voltage is higher than the specified voltage,
The second circuit control function unit controls switching of the second inverter circuit until the charge/discharge unit voltage reaches a specified voltage or less, and discharges the stored energy of the charge/discharge unit to the power system side.
2. The inverter system according to claim 1, characterized in that:
停電判定機能部により、回生運転中停電状態から回生運転が停止し電動機の回転停止中に電力系統が復電していると判定された回転停止中復電状態において、
閾値電圧判定機能部により、直流リンクコンデンサ電圧が第1閾値電圧以上であると判定され、規定電圧判定機能部により、充放電部電圧が規定電圧より大きいと判定されている場合に、
第1回路制御機能部が、第1インバータ回路の第1上アーム側スイッチング素子および第1下アーム側スイッチング素子のうち一方をスイッチングオフして他方をスイッチングオンし、
第2回路制御機能部が、充放電部電圧が規定電圧以下に至るまで、第2インバータ回路をスイッチング制御して、充放電部の蓄電エネルギーを放電して電動機の力行運転を制御し、
規定電圧判定機能部により、前記充放電部の蓄電エネルギーの放電により充放電部電圧が規定電圧以下に至っていると判定された場合に、
整流器制御機能部が、直流リンクコンデンサ電圧が第2閾値電圧以下に至るまで、整流器のスイッチング素子をスイッチングオフして整流動作を停止し、
第1回路制御機能部が、直流リンクコンデンサ電圧が第2閾値電圧以下に至るまで、第1インバータ回路をスイッチング制御して、直流リンクコンデンサの蓄電エネルギーを電動機側に放電して当該電動機の力行運転を制御し、
第2回路制御機能部が、第2インバータ回路をスイッチング制御して、充放電部の蓄電エネルギーの放電による電圧出力を制御する、
ことを特徴とする請求項1記載のインバータシステム。
In the power recovery state during rotation stop when it is determined by the power failure determination function unit that the power system is restored while the regenerative operation is stopped from the power failure state during regeneration operation and the rotation of the motor is stopped,
When the threshold voltage determination function unit determines that the DC link capacitor voltage is equal to or higher than the first threshold voltage, and the specified voltage determination function unit determines that the charge/discharge unit voltage is greater than the specified voltage,
the first circuit control function unit switching off one of the first upper arm switching element and the first lower arm switching element of the first inverter circuit and switching on the other;
The second circuit control function unit performs switching control of the second inverter circuit until the charge/discharge unit voltage reaches a specified voltage or less, discharges the stored energy of the charge/discharge unit, and controls power running of the electric motor,
When the specified voltage determination function unit determines that the charge/discharge unit voltage has reached a specified voltage or less due to the discharge of the stored energy in the charge/discharge unit,
The rectifier control function unit switches off the switching element of the rectifier to stop the rectification operation until the DC link capacitor voltage reaches the second threshold voltage or less,
The first circuit control function unit performs switching control of the first inverter circuit until the DC link capacitor voltage reaches the second threshold voltage or less, discharges the stored energy of the DC link capacitor to the motor side, and powers the motor. to control the
The second circuit control function unit controls switching of the second inverter circuit to control the voltage output by discharging the stored energy of the charging/discharging unit.
2. The inverter system according to claim 1, characterized in that:
電力系統の交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、
整流器直流側と電動機との間に接続されている第1インバータ回路と、
整流器直流側と第1インバータ回路直流側との間に接続されている直流リンクコンデンサと、
第2インバータ回路および当該第2インバータ回路直流側に接続された充放電部を有している構成であって当該構成が第1インバータ回路交流側と電動機との間に変圧器を介して接続され、第1インバータ回路の交流電圧源動作に起因した高調波成分を抑制するための補償電圧を出力する補償動作が可能な直列型のアクティブフィルタと、
を備えたインバータシステムを、制御部により制御する方法であって、
制御部により、
電力系統状態を検出し、当該電力系統の停電の有無を判定する停電判定過程と、
直流リンクコンデンサ電圧を検出し、当該直流リンクコンデンサの許容電圧に基づいて設定されている第1閾値電圧と比較、または第1閾値電圧よりも小さく設定されている第2閾値電圧と比較して判定する閾値電圧判定過程と、
電動機の運転状態を検出し、当該電動機が力行運転状態,回生運転状態,回転停止状態のうち何れであるかを判定する運転判定過程と、
充放電部電圧を検出し、アクティブフィルタの前記補償動作時における充放電部の特性に基づいて設定されている規定電圧と比較して判定する規定電圧判定過程と、
整流器のスイッチング素子をスイッチング制御して、当該整流器の整流動作を制御する整流器制御過程と、
第1インバータ回路の上アームに接続されている第1上アーム側スイッチング素子、および下アームに接続されている第1下アーム側スイッチング素子をスイッチング制御して、電動機の力行運転および回生運転を制御する第1回路制御過程と、
第2インバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御して、充放電部の蓄電エネルギーの放電による前記補償電圧出力および充放電部に対する回生電力の回生を制御する第2回路制御過程と、
を有し、
停電判定過程により、電動機が回生運転している間に電力系統が停電していると判定された回生運転中停電状態において、
閾値電圧判定過程により、直流リンクコンデンサ電圧が第1閾値電圧以上であると判定された場合に、
整流器制御過程では、整流器のスイッチング素子をスイッチングオフして整流動作を停止し、
第1回路制御過程では、第1インバータ回路の第1上アーム側スイッチング素子および第1下アーム側スイッチング素子のうち一方をスイッチングオフして他方をスイッチングオンし、
第2回路制御過程では、第2インバータ回路のスイッチング素子をスイッチング制御して、回生運転の回生電力を充放電部に回生する、
ことを特徴とするインバータ制御方法。
a rectifier that converts the AC voltage of the power system to a DC voltage;
a first inverter circuit connected between the rectifier DC side and the electric motor;
a DC link capacitor connected between the rectifier DC side and the first inverter circuit DC side;
A configuration having a second inverter circuit and a charging/discharging section connected to the DC side of the second inverter circuit, wherein the configuration is connected between the AC side of the first inverter circuit and the motor via a transformer. a series type active filter capable of compensating operation for outputting a compensating voltage for suppressing harmonic components caused by the AC voltage source operation of the first inverter circuit ;
A method for controlling an inverter system with a control unit,
By the control unit,
A power failure determination process for detecting the state of the power system and determining whether or not there is a power failure in the power system;
Detects the DC link capacitor voltage and compares it with a first threshold voltage set based on the allowable voltage of the DC link capacitor, or compares it with a second threshold voltage set to be smaller than the first threshold voltage. a threshold voltage determination process for
an operation determination process for detecting the operating state of the electric motor and determining whether the electric motor is in a power running state, a regenerative operating state, or a rotation stop state;
a specified voltage determination process of detecting the charging/discharging unit voltage and comparing it with a specified voltage set based on the characteristics of the charging/discharging unit during the compensation operation of the active filter ;
a rectifier control process for controlling the rectifying operation of the rectifier by switching-controlling the switching elements of the rectifier;
The power running operation and regenerative operation of the electric motor are controlled by controlling the switching of the first upper arm side switching element connected to the upper arm of the first inverter circuit and the first lower arm side switching element connected to the lower arm. a first circuit control process to
a second circuit control step of switching-controlling the switching element of the second inverter circuit to control the output of the compensation voltage due to the discharge of the stored energy in the charging/discharging unit and the regeneration of the regenerative power to the charging/discharging unit;
has
In a power failure state during regenerative operation in which it is determined by the power failure determination process that the power system is out of power while the motor is in regenerative operation,
When it is determined that the DC link capacitor voltage is equal to or higher than the first threshold voltage by the threshold voltage determination process,
In the rectifier control process, switching off the switching elements of the rectifier to stop the rectification operation,
In the first circuit control process, one of the first upper arm side switching element and the first lower arm side switching element of the first inverter circuit is switched off and the other is switched on;
In the second circuit control process, switching control is performed on the switching element of the second inverter circuit to regenerate the regenerated electric power of the regenerative operation to the charge/discharge unit.
An inverter control method characterized by:
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