JP7418674B1 - power conversion system - Google Patents
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Abstract
電力変換システム(1A)が、電源(4)とモータ(5)との間に接続されて電力の変換を行う電力変換装置と、電力変換装置が発生させるスイッチングノイズのノイズ電流に対応するノイズ情報を検出するノイズ情報検出装置(20)と、を備え、ノイズ情報検出装置は、ノイズ電流を低減させるダンピング可変抵抗(25)と、電力変換装置に接続された主動力線およびダンピング抵抗に接続されたダンピング抵抗接続線(22)が通されたコモンモードチョークコイル(3)と、ノイズ電流の変化に応じて変化する、ダンピング抵抗の温度情報(31)および電流情報(32)の少なくとも一方を検出するセンサとを有し、電力変換装置は、温度情報および電流情報の少なくとも一方を含んだノイズ情報に基づいて、ノイズ電流のノイズレベルが基準値よりも大きいか否かを判定し、ノイズレベルが基準値よりも大きい場合には、スイッチングキャリア周波数を下げる。A power conversion system (1A) includes a power conversion device connected between a power source (4) and a motor (5) to convert power, and noise information corresponding to noise current of switching noise generated by the power conversion device. a noise information detection device (20) that detects a damping variable resistor (25) that reduces a noise current, and a damping variable resistor (25) that is connected to a main power line and a damping resistor that are connected to a power converter. detects at least one of temperature information (31) and current information (32) of the damping resistor, which changes in accordance with changes in the common mode choke coil (3) and the damping resistor connection wire (22) passed through the damping resistor connection wire (22). The power conversion device determines whether the noise level of the noise current is greater than a reference value based on noise information including at least one of temperature information and current information, and determines whether the noise level is greater than a reference value. If it is larger than the reference value, the switching carrier frequency is lowered.
Description
本開示は、スイッチング素子を用いて電力変換を行う電力変換システムに関する。 The present disclosure relates to a power conversion system that performs power conversion using switching elements.
インバータ、コンバータなどの電力変換装置は、高速でスイッチングするのでスイッチングノイズが発生する。このスイッチングノイズは、スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを制御する信号の周波数であるスイッチングキャリア周波数に比例して大きくなる。 Power conversion devices such as inverters and converters switch at high speed and therefore generate switching noise. This switching noise increases in proportion to the switching carrier frequency, which is the frequency of the signal that controls switching between on and off of the switching element.
スイッチングノイズに対処するため、一般的には、電力変換装置のサプライヤが、予めスイッチングキャリア周波数に応じたノイズレベルを測定し、測定結果を開示している。これにより、電力変換装置が設置された設備では、測定結果に応じた対処が行われる。ところが、特にアースを経由して伝搬するコモンモードノイズは、電源の接地状況、シールドケーブルの使用の有無、モータ浮遊容量等、電力変換装置が設置される周辺環境に大きく依存するので、実際のノイズレベルの値とサプライヤにおいて測定したノイズレベルの値とが乖離することがある。また、実際のスイッチングノイズのノイズレベルを測定するには専用の計測器を使用する必要があり、容易に測定することはできない。そのため、周辺機器の誤作動などのスイッチングノイズによる問題が発生してから対策が検討されるなど、対策が後手に回ることが多くあり、設備の稼働後に問題が発生した場合、大きな損失につながってしまう。このため、電力変換装置に対しては、スイッチングノイズを低減することが望まれている。 In order to deal with switching noise, suppliers of power conversion devices generally measure the noise level according to the switching carrier frequency in advance and disclose the measurement results. As a result, in the equipment where the power converter is installed, measures are taken according to the measurement results. However, common mode noise, which propagates through the ground in particular, greatly depends on the surrounding environment in which the power converter is installed, such as the grounding condition of the power supply, whether or not a shielded cable is used, and the stray capacitance of the motor. There may be a discrepancy between the level value and the noise level value measured at the supplier. Furthermore, in order to measure the actual noise level of switching noise, it is necessary to use a dedicated measuring instrument, and it is not easy to measure. As a result, countermeasures are often delayed, as countermeasures are considered only after problems due to switching noise, such as malfunctions in peripheral equipment, occur. If a problem occurs after the equipment is in operation, it can lead to large losses. Put it away. Therefore, it is desired to reduce switching noise in power converters.
特許文献1に記載のエレベータ制御装置は、電源とモータとの間で、電力変換装置と直列に接続されたコモンモードリアクトルと、コモンモードリアクトルの磁性体に巻き付けられた磁気飽和抑制用コイルと、磁気飽和抑制用コイルに近接して設けられた磁気飽和抑制用抵抗とを備えている。このエレベータ制御装置は、エレベータの運転パターンに基づいて、磁性体が磁気飽和するか否かを判定し、磁性体が磁気飽和すると判定した場合は、磁気飽和抑制用コイルと磁気飽和抑制用抵抗とを接続して閉回路を構成し、磁気飽和を防止することで、ノイズ低減効果を維持している。 The elevator control device described in Patent Document 1 includes: a common mode reactor connected in series with a power conversion device between a power source and a motor; a magnetic saturation suppression coil wound around a magnetic material of the common mode reactor; A magnetic saturation suppressing resistor is provided adjacent to the magnetic saturation suppressing coil. This elevator control device determines whether or not the magnetic material is magnetically saturated based on the elevator operation pattern, and if it is determined that the magnetic material is magnetically saturated, it installs a magnetic saturation suppression coil and a magnetic saturation suppression resistor. By connecting them to form a closed circuit and preventing magnetic saturation, the noise reduction effect is maintained.
しかしながら、上記特許文献1の技術では、エレベータ制御装置が設置される設備毎に、予め磁気飽和するか否かの判定に用いられる磁気飽和条件として多数の実験値を測定しておく必要があり、スイッチングノイズの低減に手間がかかるという問題があった。 However, with the technology of Patent Document 1, it is necessary to measure a large number of experimental values in advance as magnetic saturation conditions used to determine whether or not magnetic saturation occurs for each piece of equipment in which an elevator control device is installed. There is a problem in that it takes time and effort to reduce switching noise.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、スイッチングノイズを容易に低減することができる電力変換システムを得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and aims to provide a power conversion system that can easily reduce switching noise.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の電力変換システムは、電源とモータとの間に接続されて電力の変換を行う電力変換装置と、電力変換装置が発生させるスイッチングノイズのノイズ電流に対応する情報であるノイズ情報を検出するノイズ情報検出装置とを備える。ノイズ情報検出装置は、ノイズ電流を低減させるダンピング抵抗と、電力変換装置に接続された主動力線が通されるとともにダンピング抵抗に接続された電線が通されたコモンモードチョークコイルとを有する。また、ノイズ情報検出装置は、ノイズ電流の変化に応じて変化する、ダンピング抵抗の温度の情報である温度情報およびダンピング抵抗に流れる電流の情報である電流情報の少なくとも一方を検出するセンサを有する。電力変換装置は、温度情報および電流情報の少なくとも一方を含んだノイズ情報をノイズ情報検出装置から受信するとともに、ノイズ情報に基づいて、ノイズ電流のノイズレベルが基準値よりも大きいか否かを判定し、ノイズレベルが基準値よりも大きい場合には、スイッチングキャリア周波数を下げる。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objectives, the power conversion system of the present disclosure includes a power conversion device that is connected between a power source and a motor to convert power, and a switching noise generated by the power conversion device. and a noise information detection device that detects noise information that is information corresponding to the noise current. The noise information detection device includes a damping resistor that reduces noise current, and a common mode choke coil through which a main power line connected to the power converter is passed and an electric wire connected to the damping resistor is passed. Further, the noise information detection device includes a sensor that detects at least one of temperature information, which is information about the temperature of the damping resistor, and current information, which is information about the current flowing through the damping resistor, which changes according to a change in the noise current. The power conversion device receives noise information including at least one of temperature information and current information from the noise information detection device, and determines whether the noise level of the noise current is larger than a reference value based on the noise information. However, if the noise level is higher than the reference value, the switching carrier frequency is lowered.
本開示にかかる電力変換システムは、スイッチングノイズを容易に低減することができるという効果を奏する。 The power conversion system according to the present disclosure has the effect that switching noise can be easily reduced.
以下に、本開示の実施の形態にかかる電力変換システムを図面に基づいて詳細に説明する。 Below, a power conversion system according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail based on the drawings.
実施の形態.
図1は、実施の形態にかかる電力変換システムの第1の構成例を示す図である。電力変換システム1Aは、スイッチング素子を用いて電力変換を行うシステムである。電力変換システム1Aは、電源4からの電力を用いてモータ5を駆動するとともに、自動でスイッチングノイズを検出し、自動でスイッチングノイズを低減する。電力変換システム1Aは、半導体電力変換装置10と、ノイズ情報検出装置20と、3相一括の主動力線である入力動力電線6と、3相一括の主動力線である出力動力電線7とを備えている。Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a first configuration example of a power conversion system according to an embodiment. The
電力変換システム1Aは、電源4およびモータ5に接続されている。電力変換システム1Aは、ダンピング可変抵抗25が電源4側(1次側)に実装されたシステムである。すなわち、電力変換システム1Aでは、ダンピング可変抵抗25を有したノイズ情報検出装置20が、電源4と、PWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調)コンバータ(図示せず)を有した電力変換装置である半導体電力変換装置10との間に接続されている。
The
半導体電力変換装置10は、電源4とモータ5との間に接続されて電力の変換を行う装置である。半導体電力変換装置10は、入力動力電線6を介して電源4に接続されており、出力動力電線7を介してモータ5に接続されている。
The semiconductor
ノイズ情報検出装置20は、半導体電力変換装置10が発生させるスイッチングノイズに対応する情報であるノイズ情報を検出する。ノイズ情報検出装置20は、コモンモードチョークコイル3と、ダンピング可変抵抗25と、温度センサ21と、電流センサ8と、ダンピング抵抗接続線22と、温度センサ接続線23と、電流センサ接続線24とを有している。ダンピング抵抗接続線22、温度センサ接続線23、および電流センサ接続線24は電線である。実施の形態のノイズ情報検出装置20は、ダンピング可変抵抗25を用いてノイズ情報を検出する。
The noise
コモンモードチョークコイル3は、入力動力電線6に配置されている。コモンモードチョークコイル3では、円筒部の中央部に、入力動力電線6と、ダンピング可変抵抗25に接続されたダンピング抵抗接続線22とが通されている。
The common
ダンピング可変抵抗25は、振動を減衰させることでスイッチングノイズのノイズ電流を低減させる抵抗であり、ダンピング抵抗接続線22に接続されている。ダンピング抵抗接続線22は、ダンピング可変抵抗25の一端から延設されて、環状のコモンモードチョークコイル3の環状内部を通り、ダンピング可変抵抗25の他端に接続されている。ダンピング抵抗接続線22上には、電流センサ8が接続されている。
The
ダンピング可変抵抗25は、抵抗値を変更できる抵抗である。すなわち、ダンピング可変抵抗25の抵抗値は、電力変換システム1Aの使用者によって可変である。したがって、電力変換システム1Aは、ノイズ低減度合を容易に調整することが可能となる。
The
電流センサ8は、ダンピング抵抗接続線22を流れる電流(以下、ダンピング回路電流という場合がある)を測定する。電流センサ8は、電流センサ接続線24を介して半導体電力変換装置10に接続されている。電流センサ8は、ダンピング抵抗接続線22を流れる電流の測定結果を示す電流情報32を、電流センサ接続線24を介して半導体電力変換装置10に送信する。
The
また、ダンピング可変抵抗25には、温度センサ21が配置されている。温度センサ21は、ダンピング可変抵抗25の温度(以下、ダンピング抵抗温度という場合がある)を測定する。温度センサ21は、温度センサ接続線23を介して半導体電力変換装置10に接続されている。温度センサ21は、ダンピング可変抵抗25の温度の測定結果を示す温度情報31を、温度センサ接続線23を介して半導体電力変換装置10に送信する。
Further, a
半導体電力変換装置10は、記憶部11と、制御部12と、PWM生成部13と、半導体電力変換部14とを有している。記憶部11、制御部12、PWM生成部13、および半導体電力変換部14は、半導体素子を用いて構成されている。
The semiconductor
記憶部11は、電力変換システム1Aで発生したエラーの履歴を示すエラー履歴33を記憶しておく。エラー履歴33には、エラー発生の有無、エラーが発生した際の、ダンピング抵抗温度の履歴の情報、ダンピング回路電流などが含まれている。また、エラー履歴33には、エラーが発生した際の、ダンピング抵抗温度の上昇率、ダンピング回路電流の上昇率、エラー発生回数などの情報が含まれていてもよい。
The
制御部12は、ノイズ情報検出装置20の温度センサ21から温度情報31を受信する。また、制御部12は、ノイズ情報検出装置20の電流センサ8から電流情報32を受信する。温度情報31および電流情報32の少なくとも一方を含む情報がノイズ情報である。また、制御部12は、記憶部11からエラー履歴33を読み出す。
The
制御部12は、温度情報31および電流情報32の少なくとも一方に基づいて、スイッチングキャリア周波数を指定した指令である周波数指令(以下、fc指令34という)を生成する。スイッチングキャリア周波数は、スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを制御する信号の周波数である。また、制御部12は、エラー履歴33を参照してfc指令34を生成してもよい。
The
制御部12は、温度情報31で示されるダンピング抵抗温度が温度閾値よりも高い場合に、現状のスイッチングキャリア周波数よりも低いスイッチングキャリア周波数を示すfc指令34を生成する。また、制御部12は、電流情報32で示されるダンピング回路電流が電流閾値よりも高い場合に、現状のスイッチングキャリア周波数よりも低いスイッチングキャリア周波数を示すfc指令34を生成する。
When the damping resistance temperature indicated by the
また、制御部12は、温度情報31および電流情報32の少なくとも一方と、エラー履歴33とに基づいて、この後にエラーが発生するか否かを予測する。制御部12は、この後にエラーが発生すると判定した場合は、現状のスイッチングキャリア周波数よりも低いスイッチングキャリア周波数を示すfc指令34を生成する。制御部12は、生成したfc指令34をPWM生成部13に送信する。
Furthermore, the
PWM生成部13は、fc指令34に基づいて、PWM信号を生成する。PWM信号は、例えば、半導体電力変換部14が具備するPWMコンバータ(図示せず)を制御するための信号である。PWM生成部13は、PWM信号を半導体電力変換部14に送信する。
The
半導体電力変換部14は、PWMコンバータ、インバータ(図示せず)などを具備しており、電源4から送られてくる電力を変換する。半導体電力変換部14では、PWMコンバータが、PWM信号に基づいて、電源4から送られてくる交流電力を直流電力に変換する。また、半導体電力変換部14では、インバータが、直流電力を交流電力に変換してモータ5を駆動する。
The
このように、ダンピング可変抵抗25がPWMコンバータと電源4とに接続された電力変換システム1Aでは、電源4と半導体電力変換装置10とが入力動力電線6を介して接続され、半導体電力変換装置10とモータ5とが、出力動力電線7を介して接続されている。そして、入力動力電線6には、コモンモードチョークコイル3が配置され、コモンモードチョークコイル3には、非接触でダンピング抵抗接続線22が接続され、ダンピング抵抗接続線22にはダンピング可変抵抗25が接続されている。また、ダンピング可変抵抗25の近傍には温度センサ21が配置されており、温度センサ21が、温度センサ接続線23を介して半導体電力変換装置10に接続されている。
In this way, in the
電力変換システム1Aでは、コモンモードチョークコイル3を通るダンピング抵抗接続線22に接続された抵抗が、ダンピング可変抵抗25であり、抵抗値が可変となっている。これにより、電力変換システム1Aに対しては、電力変換システム1Aのノイズ量に依らず抵抗値を選定することができるうえ、ダンピング可変抵抗25によって電力を消費することが可能となり、ダンピング可変抵抗25に直列に接続される電流センサ8の選定も容易となる。また、電力変換システム1Aでは、インバータの容量、電力変換システム1Aが設置される設備の大きさなどに応じて抵抗値を変更したい場合に、ダンピング可変抵抗25が用いられることで、容易に抵抗値を変更できる。
In the
前述したように、コモンモードチョークコイル3には、3相一括の主動力線である入力動力電線6とともに、ダンピング可変抵抗25に繋がるダンピング抵抗接続線22が通されている。電力変換システム1Aにおいて、入力動力電線6にノイズ電流が流れると、コモンモードチョークコイル3の誘導起電力により、ダンピング可変抵抗25にもノイズ電流に比例した電流が流れ、ダンピング可変抵抗25でノイズ電流が消費され、ダンピング可変抵抗25の温度が上がる。
As described above, the damping
ダンピング可変抵抗25は、ダンピング可変抵抗25に流れるノイズ電流に比例して発熱する。すなわち、ダンピング可変抵抗25に流れるノイズ電流と、ダンピング可変抵抗25での発熱量とは比例関係にある。したがって、制御部12は、ダンピング可変抵抗25の発熱量に対応するダンピング可変抵抗25の温度(ダンピング抵抗温度)に基づいて、ノイズ電流のノイズレベルを判定することができる。実施の形態の制御部12は、温度センサ21が測定したダンピング可変抵抗25の温度が温度閾値を超えたらノイズレベルが基準値より大きいと判定する。
The damping
また、ダンピング可変抵抗25には、ノイズ電流に比例した電流が流れるので、制御部12は、電流センサ8が測定したダンピング可変抵抗25に流れる電流(ダンピング回路電流)に基づいて、ノイズ電流のノイズレベルを判定することができる。実施の形態の制御部12は、電流センサ8が測定した電流が電流閾値を超えたらノイズレベルが基準値より大きいと判定してもよい。
Further, since a current proportional to the noise current flows through the damping
半導体電力変換装置10は、制御部12が、ノイズレベルが基準値より大きいと判定すると、ノイズレベルを下げるためにスイッチングキャリア周波数を低減するようにスイッチングする。具体的には、制御部12は、ノイズレベルが基準値より大きいと判定すると、現状のスイッチングキャリア周波数よりも低いスイッチングキャリア周波数を示すfc指令34を生成する。
When the
制御部12は、例えば、現状のスイッチングキャリア周波数よりも特定値だけ低いスイッチングキャリア周波数を示すfc指令34を生成する。また、制御部12は、例えば、現状のスイッチングキャリア周波数よりも特定割合だけ低いスイッチングキャリア周波数を示すfc指令34を生成してもよい。制御部12は、生成したfc指令34をPWM生成部13に送信する。
The
これにより、PWM生成部13は、fc指令34に対応するPWM信号を生成して半導体電力変換部14に送信する。半導体電力変換部14では、PWMコンバータが、PWM信号に基づいて、電源4から送られてくる交流電力を直流電力に変換し、インバータが、直流電力を交流電力に変換してモータ5を駆動する。
Thereby, the
このように、電力変換システム1Aは、温度センサ21が測定した温度および電流センサ8が測定した電流の少なくとも一方に基づいて、ノイズレベルが基準値より大きいと判定すると、スイッチングキャリア周波数を下げるので、容易にスイッチングノイズを低減することができる。
In this way, the
また、電力変換システム1Aは、ノイズ電流をダンピング可変抵抗25で消費することができるので、スイッチングノイズを低減させることができ、効率的なシステム運用が可能となる。
Further, in the
電力変換システム1Aは、温度センサ21からのフィードバック値と、電流センサ8からのフィードバック値との両方に基づいて、ノイズレベルが基準値より大きいか否かを判定してもよい。すなわち、制御部12は、温度センサ21が測定した温度と、電流センサ8が測定した電流との両方に基づいて、ノイズレベルが基準値より大きいか否かを判定してもよい。これにより、制御部12は、ノイズレベルが基準値より大きいか否かを正確に判定することができる。
The
制御部12は、例えば、温度センサ21が測定した温度であるダンピング抵抗温度が温度閾値よりも高く、且つ電流センサ8が測定した電流であるダンピング回路電流が電流閾値よりも高い場合に、ノイズレベルが基準値より大きいと判定する。
For example, when the damping resistance temperature, which is the temperature measured by the
また、制御部12は、ダンピング抵抗温度が温度閾値よりも高いか、またはダンピング回路電流が電流閾値よりも高い場合に、ノイズレベルが基準値より大きいと判定してもよい。
Further, the
なお、実施の形態では、ノイズ情報検出装置20が、温度センサ21および電流センサ8の両方を備える構成について説明したが、電力変換システム1Aは、ダンピング可変抵抗25を用いてノイズレベルを検出できればよいので、温度センサ21および電流センサ8の少なくとも一方を備えていればよい。
In the embodiment, the noise
このように、制御部12は、温度センサ21が測定した温度と、電流センサ8が測定した電流との少なくとも一方に基づいて、ノイズレベルが基準値より大きいか否かを判定する。
In this way, the
このように、電力変換システム1Aは、ダンピング可変抵抗25によってコモンモードノイズを抑制しつつ、ダンピング可変抵抗25を用いて検出されたノイズレベルが大きい場合にはスイッチングキャリア周波数を低減させるので、自動でノイズレベルを下げることができる。
In this way, the
なお、ダンピング可変抵抗25は、モータ5側(2次側)に実装されてもよい。ここで、ダンピング可変抵抗25がモータ5側に接続される場合の電力変換システムの構成について説明する。
Note that the damping
図2は、実施の形態にかかる電力変換システムの第2の構成例を示す図である。図2の各構成要素のうち図1に示す電力変換システム1Aと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
FIG. 2 is a diagram showing a second configuration example of the power conversion system according to the embodiment. Among the components in FIG. 2, components that achieve the same functions as the
電力変換システム1Bは、電力変換システム1Aと同様に、電源4からの電力を用いてモータ5を駆動するとともに、自動でノイズを検出し、自動でノイズを低減するシステムである。電力変換システム1Bは、電力変換システム1Aと同様に、半導体電力変換装置10と、ノイズ情報検出装置20と、入力動力電線6と、出力動力電線7とを備えている。
Like the
電力変換システム1Bは、電源4およびモータ5に接続されている。電力変換システム1Bでは、ダンピング可変抵抗25を有したノイズ情報検出装置20が、モータ5と、PWMコンバータを有した半導体電力変換装置10との間に接続されている。
電力変換システム1Bでは、コモンモードチョークコイル3は、出力動力電線7に配置されている。コモンモードチョークコイル3では、円筒部の中央部に出力動力電線7およびダンピング抵抗接続線22が通されている。
In the
つぎに、電力変換システム1A,1Bが実行する処理の処理手順について説明する。図3は、実施の形態にかかる電力変換システムが実行する処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、電力変換システム1A,1Bが実行する処理の処理手順は同じであるので、ここでは、電力変換システム1Aが実行する処理の処理手順について説明する。
Next, the processing procedure of the processing executed by the
電力変換システム1Aへは、ノイズ情報の判定に用いられる閾値であるノイズ判定値(後述するノイズ判定値Th)が、電力変換システム1Aの使用者によって設定される。すなわち、電力変換システム1Aへは、電力変換システム1Aの使用者によって、温度閾値および電流閾値の少なくとも一方が設定される。
In the
電力変換システム1Aは、モータ5の駆動を開始すると、ノイズ情報検出装置20が、ダンピング可変抵抗25を用いてノイズ情報を検出する(ステップS10)。具体的には、電力変換システム1Aが温度センサ21を有している場合、温度センサ21が、ダンピング抵抗温度を検出する。また、電力変換システム1Aが電流センサ8を有している場合、電流センサ8が、ダンピング回路電流を検出する。
When the
ノイズ情報検出装置20は、ノイズ情報を半導体電力変換装置10の制御部12に送信する。制御部12は、ノイズ情報がノイズ判定値Th以下であるか否かを判定する(ステップS20)。具体的には、電力変換システム1Aが温度センサ21を有している場合、制御部12は、温度センサ21が測定したダンピング抵抗温度が温度閾値以下であるかを判定する。また、電力変換システム1Aが電流センサ8を有している場合、制御部12は、電流センサ8が測定したダンピング回路電流が電流閾値以下であるか否かを判定する。
Noise
ノイズ情報がノイズ判定値Thよりも大きい場合(ステップS20、No)、制御部12は、ノイズレベルが基準値より大きいと判定する。すなわち、制御部12は、ダンピング抵抗温度が温度閾値よりも高い場合、ノイズレベルが基準値より大きいと判定する。また、制御部12は、ダンピング回路電流が電流閾値よりも高い場合、ノイズレベルが基準値より大きいと判定する。制御部12は、ノイズレベルが基準値より大きいと判定すると、スイッチングキャリア周波数を下げる(ステップS30)。
If the noise information is greater than the noise determination value Th (step S20, No), the
この後、ノイズ情報検出装置20は、ダンピング可変抵抗25の抵抗値に応じた待ち時間だけ待機し(ステップS40)、ステップS10の処理に戻る。そして、ノイズ情報検出装置20が、ダンピング可変抵抗25を用いてノイズ情報を検出する(ステップS10)。制御部12は、ノイズ情報がノイズ判定値Th以下であるか否かを判定する(ステップS20)。ノイズ情報がノイズ判定値Th以下である場合(ステップS20、Yes)、制御部12は、ノイズレベルが基準値以下であると判定し、スイッチングキャリア周波数を変化させない。
Thereafter, the noise
なお、半導体電力変換装置10は、ノイズ情報がノイズ判定値Thに到達する前にスイッチングキャリア周波数を下げてもよい。ここで、半導体電力変換装置10が、ノイズ情報がノイズ判定値Thに到達する前にスイッチングキャリア周波数を下げる場合の処理について説明する。
Note that the semiconductor
図4は、実施の形態にかかる電力変換システムが、ノイズ情報がノイズ判定値に到達する前にスイッチングキャリア周波数を下げる場合の処理を説明するための図である。図4では、半導体電力変換装置10がスイッチングキャリア周波数を調整した場合の、ノイズ情報N1の推移の一例を示している。
FIG. 4 is a diagram for explaining processing when the power conversion system according to the embodiment lowers the switching carrier frequency before the noise information reaches the noise determination value. FIG. 4 shows an example of the transition of noise information N1 when the semiconductor
半導体電力変換装置10は、使用者からの指示に従って、ノイズ情報N1の閾値であるノイズ判定値Thを予め設定しておく(st1)。ノイズ情報N1の閾値は、温度閾値および電流閾値の少なくとも一方を含んでいる。
The semiconductor
電力変換システム1Aは、モータ5の駆動を開始すると、ノイズ情報検出装置20が、ダンピング可変抵抗25を用いてノイズ情報N1を検出する。半導体電力変換装置10は、ノイズ情報N1がノイズ判定値Thを超えると、エラーが発生したと判定し(st2)、スイッチングキャリア周波数を下げる。これにより、ノイズ情報検出装置20が検出するノイズ情報N1は下がる。
When the
半導体電力変換装置10の記憶部11は、電力変換システム1Aで発生したエラーの履歴を示すエラー履歴33を記憶しておく。ここでの記憶部11は、エラー履歴33として、ノイズ情報N1がノイズ判定値Thを超えたことを記憶しておく。半導体電力変換装置10の制御部12は、記憶部11にエラー履歴33が格納されると、記憶部11からエラー履歴33を読み出す。制御部12は、エラー履歴33を読み出すと、エラー履歴33に基づいて、fc指令34を生成する。
The
制御部12は、例えば、1度でもノイズ情報N1がノイズ判定値Thを超えた後には、以降、ノイズ情報N1がノイズ判定値Thを超えないように、fc指令34を生成する。具体的には、制御部12は、ノイズ判定値Thに基づいて、ノイズ判定値Thよりも特定値だけ低い新しいノイズ判定値Txまたはノイズ判定値Thよりも特定割合だけ低い新しいノイズ判定値Txを設定する。そして、制御部12は、新しいノイズ判定値Txを設定した後は、ノイズ情報N1が新しいノイズ判定値Txを超えると、スイッチングキャリア周波数を下げる。これにより、制御部12は、ノイズ情報N1が、当初のノイズ判定値Thを超える前にスイッチングキャリア周波数を下げることができる(st3)。
For example, after the noise information N1 exceeds the noise determination value Th even once, the
ところで、コモンモードチョークコイル3の鉄心に流れる磁束を測定し、磁束が保護レベルを超えた場合に、スイッチングキャリア周波数を下げる方法がある。この方法の場合、鉄心に流れる磁束を測定する必要があるので、設備が煩雑になり、高価になる。
By the way, there is a method of measuring the magnetic flux flowing through the iron core of the common
一方、実施の形態の電力変換システム1A,1Bは、ノイズ情報N1がノイズ判定値Thを超えた場合にスイッチングキャリア周波数を下げるので、鉄心に流れる磁束を測定することなく、スイッチングノイズを低減することが可能となる。
On the other hand, the
このように、電力変換システム1A,1Bは、磁束を測定しないので、安価なシステム構成で、スイッチングノイズを低減することができる。また、電力変換システム1A,1Bは、ダンピング可変抵抗25でノイズ電流を消費するので、スイッチングノイズを抑制することができる。なお、電力変換システム1A,1Bには、ダンピング可変抵抗25の代わりに、抵抗値を変更できないダンピング抵抗が適用されてもよい。
In this way, the
また、電力変換システム1A,1Bは、ノイズレベルに応じて自動でスイッチングキャリア周波数を低減させることができるので、電力変換システム1A,1Bの停止を防ぐことができるとともに、スイッチングノイズを抑制することができる。
In addition, the
ここで、制御部12のハードウェア構成について説明する。図5は、実施の形態にかかる制御部を実現するハードウェア構成例を示す図である。制御部12は、入力装置300、プロセッサ100、メモリ200、および出力装置400により実現することができる。プロセッサ100の例は、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)ともいう)またはシステムLSI(Large Scale Integration)である。メモリ200の例は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)である。
Here, the hardware configuration of the
制御部12は、プロセッサ100が、メモリ200で記憶されている制御部12の動作を実行するための、コンピュータで実行可能な、制御プログラム37を読み出して実行することにより実現される。制御部12の動作を実行するためのプログラムである制御プログラム37は、制御部12の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
The
プロセッサ100が実行する制御プログラム37は、制御部12を含むモジュール構成となっており、これらの構成要素が主記憶装置上にロードされ主記憶装置上に生成される。
The control program 37 executed by the processor 100 has a module configuration including the
入力装置300は、温度センサ21からダンピング抵抗温度を受け付けてプロセッサ100に送る。また、入力装置300は、電流センサ8からダンピング回路電流を受け付けてプロセッサ100に送る。
The input device 300 receives the damping resistance temperature from the
メモリ200は、制御プログラム37、エラー履歴33、温度閾値35、電流閾値36などを記憶する。また、メモリ200は、プロセッサ100が各種処理を実行する際の一時メモリに使用される。出力装置400は、モータ5にモータ5の駆動電流を出力する。
The memory 200 stores a control program 37, an
制御プログラム37は、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルで、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。また、制御プログラム37は、インターネットなどのネットワーク経由で制御部12に提供されてもよい。なお、制御部12の機能について、一部を専用回路などの専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。なお、制御部12が備える機能の一部のハードウェア構成を、図5に示したハードウェア構成としてもよい。
The control program 37 may be an installable or executable file stored in a computer-readable storage medium and provided as a computer program product. Further, the control program 37 may be provided to the
このように実施の形態によれば、電力変換システム1A,1Bは、ダンピング可変抵抗25を用いて検出されたノイズ情報N1に基づいて、ノイズ電流のノイズレベルが基準値よりも大きいか否かを判定し、ノイズレベルが基準値よりも大きい場合には、スイッチングキャリア周波数を下げるので、スイッチングノイズを容易に低減することが可能となる。また、電力変換システム1A,1Bは、ダンピング可変抵抗25でノイズ電流を消費できるので、スイッチングノイズを低減させることができる。
According to the embodiment, the
以上の実施の形態に示した構成は、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、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiments is an example, and it is possible to combine it with another known technology, and a part of the configuration can be omitted or changed without departing from the gist. It is possible.
1A,1B 電力変換システム、3 コモンモードチョークコイル、4 電源、5 モータ、6 入力動力電線、7 出力動力電線、8 電流センサ、10 半導体電力変換装置、11 記憶部、12 制御部、13 PWM生成部、14 半導体電力変換部、20 ノイズ情報検出装置、21 温度センサ、22 ダンピング抵抗接続線、23 温度センサ接続線、24 電流センサ接続線、25 ダンピング可変抵抗、31 温度情報、32 電流情報、33 エラー履歴、34 fc指令、35 温度閾値、36 電流閾値、37 制御プログラム、100 プロセッサ、200 メモリ、300 入力装置、400 出力装置、N1 ノイズ情報、Th ノイズ判定値、Tx 新しいノイズ判定値。 1A, 1B power conversion system, 3 common mode choke coil, 4 power supply, 5 motor, 6 input power wire, 7 output power wire, 8 current sensor, 10 semiconductor power conversion device, 11 storage section, 12 control section, 13 PWM generation Part, 14 Semiconductor power conversion section, 20 Noise information detection device, 21 Temperature sensor, 22 Damping resistor connection line, 23 Temperature sensor connection line, 24 Current sensor connection line, 25 Damping variable resistor, 31 Temperature information, 32 Current information, 33 error history, 34 fc command, 35 temperature threshold, 36 current threshold, 37 control program, 100 processor, 200 memory, 300 input device, 400 output device, N1 noise information, Th noise judgment value, Tx new noise judgment value.
Claims (5)
前記電力変換装置が発生させるスイッチングノイズのノイズ電流に対応する情報であるノイズ情報を検出するノイズ情報検出装置と、
を備え、
前記ノイズ情報検出装置は、
前記ノイズ電流を低減させるダンピング抵抗と、
前記電力変換装置に接続された主動力線が通されるとともに前記ダンピング抵抗に接続された電線が通されたコモンモードチョークコイルと、
前記ノイズ電流の変化に応じて変化する、前記ダンピング抵抗の温度の情報である温度情報および前記ダンピング抵抗に流れる電流の情報である電流情報の少なくとも一方を検出するセンサと、
を有し、
前記電力変換装置は、
前記温度情報および前記電流情報の少なくとも一方を含んだ前記ノイズ情報を前記ノイズ情報検出装置から受信するとともに、前記ノイズ情報に基づいて、前記ノイズ電流のノイズレベルが基準値よりも大きいか否かを判定し、前記ノイズレベルが前記基準値よりも大きい場合には、スイッチングキャリア周波数を下げる、
ことを特徴とする電力変換システム。 a power conversion device connected between a power source and a motor to convert power;
a noise information detection device that detects noise information that is information corresponding to noise current of switching noise generated by the power conversion device;
Equipped with
The noise information detection device includes:
a damping resistor that reduces the noise current;
a common mode choke coil through which a main power line connected to the power converter is passed and an electric wire connected to the damping resistor is passed;
a sensor that detects at least one of temperature information, which is information about the temperature of the damping resistor, and current information, which is information about the current flowing through the damping resistor, which changes according to a change in the noise current;
has
The power conversion device includes:
The noise information including at least one of the temperature information and the current information is received from the noise information detection device, and based on the noise information, it is determined whether the noise level of the noise current is larger than a reference value. determining, and if the noise level is greater than the reference value, lowering the switching carrier frequency;
A power conversion system characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換システム。 The noise information detection device is connected to the power source side, which is a primary side of the power conversion device.
The power conversion system according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換システム。 The noise information detection device is connected to the motor side, which is a secondary side of the power conversion device.
The power conversion system according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換システム。 The damping resistor is a variable damping resistor with a variable resistance value.
The power conversion system according to claim 1, characterized in that:
前記ノイズレベルが前記基準値であるノイズ判定値を超えた後には、前記ノイズ判定値よりも低い新しいノイズ判定値を設定し、前記ノイズレベルが前記新しいノイズ判定値よりも大きくなると、前記スイッチングキャリア周波数を下げる、
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1つに記載の電力変換システム。 The power conversion device includes:
After the noise level exceeds the noise judgment value which is the reference value, a new noise judgment value lower than the noise judgment value is set, and when the noise level becomes larger than the new noise judgment value, the switching carrier lower the frequency,
The power conversion system according to any one of claims 1 to 4.
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WO2011125944A1 (en) | 2010-04-05 | 2011-10-13 | 三菱電機株式会社 | Leakage current reducing device |
JP2018511287A (en) | 2015-06-26 | 2018-04-19 | ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィMitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Common mode filter device and electrical equipment |
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