JPH10170563A - Frequency detection device - Google Patents
Frequency detection deviceInfo
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- JPH10170563A JPH10170563A JP32529196A JP32529196A JPH10170563A JP H10170563 A JPH10170563 A JP H10170563A JP 32529196 A JP32529196 A JP 32529196A JP 32529196 A JP32529196 A JP 32529196A JP H10170563 A JPH10170563 A JP H10170563A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、交流電源に接続
される電力変換装置等で使用される周波数検出装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency detecting device used in a power converter or the like connected to an AC power supply.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図９は例えば特公平４−５６５３６号公
報に示された従来の周波数検出装置を持つ電力変換装置
を本発明と同様の形式に書き改めた図であり、図におい
て、１は３相交流電源、６はサイリスタ整流器である。
サイリスタ整流器６は、例えば図１０に示すようにサイ
リスタのブリッジ接続されたものである。１１は３相交
流電源の電圧を検出する電圧センサ、３０はサイリスタ
整流器６を制御する制御回路である。３１はＣＰＵ、メ
モリ、Ａ／Ｄ変換回路などから構成されているコンピュ
ータ、３２はサイリスタに点弧パルスを与えるゲートロ
ジック、３３はフェーズロックループ（ＰＬＬ）回路が
用いられ３相交流電源１の周波数に同期した位相信号θ
を取りだす位相検出器、３４は計数器、３５は一定の発
振を行う発振器である。2. Description of the Related Art FIG. 9 is a diagram in which a conventional power conversion device having a frequency detecting device disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-56536 has been rewritten in the same format as the present invention. A three-phase AC power supply 6 is a thyristor rectifier.
The thyristor rectifier 6 is, for example, a thyristor bridge-connected as shown in FIG. 11 is a voltage sensor for detecting the voltage of the three-phase AC power supply, and 30 is a control circuit for controlling the thyristor rectifier 6. 31 is a computer composed of a CPU, a memory, an A / D conversion circuit, etc., 32 is a gate logic for giving a firing pulse to a thyristor, 33 is a frequency of a three-phase AC power supply 1 using a phase locked loop (PLL) circuit. Phase signal θ synchronized with
Is a phase detector, 35 is a counter, and 35 is an oscillator that performs constant oscillation.
【０００３】次に従来の周波数検出装置に関する説明を
中心に行う。位相検出器３３から３相交流電源１の周波
数に同期したサンプリングパルスＳＰＬＳがデジタル位
相信号θの一信号としてそこから取り出せる。計数器３
４はコンピュータ３１のリセット信号ＲＳＴにより初期
化を行い、計数値ＦＣＮＴを零にし、新たに発振器３５
の出力である一定発振パルスＰＵＬＳを計数する。コン
ピュータ３１はサンプリングパルスＳＰＬＳ毎に制御演
算を行い、サイリスタ整流器６を制御する信号Ｅｃをゲ
ートロジック３２に与える。また、例えば１２０回のサ
ンプリングパルスＳＰＬＳ毎に計数器３４の計数値ＦＣ
ＮＴを読み込み、計数器３４にリセット信号を出力す
る。ここで、サンプリングパルスＳＰＬＳとして電気角
で３０度毎のパルスを使用する場合（１サイクルで１２
回）、計数器３４の計数値ＦＣＮＴは３相交流電源１の
１０サイクル毎に、一定の周期で発振する発振器３５か
らの発振パルスＰＵＬＳを計数した計数値ＦＣＮＴがコ
ンピュータ３１に読み込まれることになる。この計数値
ＦＣＮＴが３相交流電源１の周波数に相当する値とな
る。Next, description will be made focusing on a conventional frequency detecting device. The sampling pulse SPLS synchronized with the frequency of the three-phase AC power supply 1 can be extracted from the phase detector 33 as one digital phase signal θ. Counter 3
4 initializes with a reset signal RST of the computer 31, sets the count value FCNT to zero, and newly sets the oscillator 35
The constant oscillation pulse PULS, which is the output of the counter, is counted. The computer 31 performs a control operation for each sampling pulse SPLS, and supplies a signal Ec for controlling the thyristor rectifier 6 to the gate logic 32. Further, for example, the count value FC of the counter 34 is calculated every 120 sampling pulses SPLS.
It reads NT and outputs a reset signal to the counter 34. Here, when a pulse every 30 degrees in electrical angle is used as the sampling pulse SPLS (12 pulses per cycle)
The count value FCNT of the counter 34 is read by the computer 31 as the count value FCNT obtained by counting the oscillation pulses PULS from the oscillator 35 that oscillates at a constant cycle every ten cycles of the three-phase AC power supply 1. . This count value FCNT becomes a value corresponding to the frequency of the three-phase AC power supply 1.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の周波数検出装置
は以上のように構成されているので、コンピュータ以外
にＰＬＬ回路を用いた位相検出器、計数器といったＨ／
Ｗが必要であった。Since the conventional frequency detecting device is constructed as described above, the frequency detector such as a phase detector using a PLL circuit and a counter other than the computer is used.
W was needed.
【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、位相検出器、計数器を用いる
ことなく周波数を検出する装置を得ることを目的とす
る。The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to obtain an apparatus for detecting a frequency without using a phase detector and a counter.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１に係る周波数検
出装置は、３相交流電源の電圧を所定の基準角速度で回
転するｄ−ｑ軸回転座標上の電圧に変換する３相／２相
変換手段、上記ｄ−ｑ軸回転座標上の電圧のベクトルの
角速度を演算する手段、および上記基準角速度に上記電
圧ベクトルの角速度を加算して上記３相交流電源の周波
数を演算する手段を備えたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a frequency detecting apparatus for converting a voltage of a three-phase AC power supply into a voltage on a dq axis rotating coordinate system rotating at a predetermined reference angular velocity. Conversion means, means for calculating the angular velocity of the voltage vector on the dq axis rotation coordinates, and means for adding the angular velocity of the voltage vector to the reference angular velocity to calculate the frequency of the three-phase AC power supply. Things.
【０００７】請求項２に係る周波数検出装置は、３相交
流電源の電圧を第１の角速度で回転するｄ−ｑ軸回転座
標上の電圧に変換する３相／２相変換手段、上記ｄ−ｑ
軸回転座標上の電圧のベクトルの角速度を演算する手
段、所定の基準角速度に、上記電圧ベクトルの角速度が
零となるよう上記電圧ベクトルの角速度を増幅してなる
第２の角速度を加算し上記第１の角速度として出力する
手段、および上記第１の角速度に上記電圧ベクトルの角
速度を加算して上記３相交流電源の周波数を演算する手
段を備えたものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a frequency detecting apparatus for converting a voltage of a three-phase AC power supply into a voltage on a dq axis rotational coordinate rotating at a first angular velocity. q
Means for calculating the angular velocity of the voltage vector on the axis rotation coordinates; adding a second angular velocity obtained by amplifying the angular velocity of the voltage vector to a predetermined reference angular velocity so that the angular velocity of the voltage vector becomes zero; Means for outputting the angular velocity of the three-phase AC power source by adding the angular velocity of the voltage vector to the first angular velocity.
【０００８】また、請求項３に係る周波数検出装置は、
請求項１または２において、基準角速度を３相交流電源
の商用周波数に相当する値としたものである。Further, the frequency detecting device according to claim 3 is
In claim 1 or 2, the reference angular velocity is a value corresponding to the commercial frequency of the three-phase AC power supply.
【０００９】また、請求項４に係る周波数検出装置は、
請求項１ないし３のいずれかにおいて、ｄ−ｑ軸回転座
標上の電圧に含まれる高次成分を除去するローパスフィ
ルタを備えたものである。Further, the frequency detecting device according to claim 4 is
A low-pass filter according to any one of claims 1 to 3, further comprising a low-pass filter that removes a high-order component included in a voltage on the dq axis rotation coordinates.
【００１０】また、請求項５に係る周波数検出装置は、
請求項１ないし４のいずれかにおいて、ｄ−ｑ軸回転座
標上の電圧に含まれる、回転角速度の２倍の角速度に相
当する周波数のリップル成分を除去する移動平均演算手
段を備えたものである。Further, the frequency detecting device according to claim 5 is
5. A moving average calculating means according to claim 1, wherein said moving average calculating means removes a ripple component having a frequency corresponding to twice the rotational angular velocity included in the voltage on the dq axis rotational coordinates. .
【００１１】また、請求項６に係る周波数検出装置は、
請求項１ないし５のいずれかにおいて、３相交流電源の
逆相電圧成分を演算する手段を備え、上記３相交流電源
の電圧から上記逆相電圧成分を減算した電圧を３相／２
相変換手段に入力するようにしたものである。Further, a frequency detecting device according to claim 6 is
6. The apparatus according to claim 1, further comprising means for calculating a negative-phase voltage component of the three-phase AC power supply, wherein a voltage obtained by subtracting the negative-phase voltage component from the voltage of the three-phase AC power supply is three-phase / 2.
This is input to the phase conversion means.
【００１２】また、請求項７に係る周波数検出装置は、
請求項６において、逆相電圧成分演算手段は、３相交流
電源の電圧の相順を逆にしてｄ−ｑ軸回転座標上の電圧
に変換することにより逆相電圧２相成分を演算する逆相
検出用３相／２相変換手段、および上記逆相電圧２相成
分をローパスフィルタを経て入力し３相交流電圧成分に
変換することにより逆相電圧成分を演算する逆相検出用
２相／３相変換手段からなるものである。Further, a frequency detecting device according to claim 7 is
In claim 6, the reverse phase voltage component calculating means reverses the phase sequence of the voltage of the three-phase AC power supply and converts it into a voltage on the dq axis rotation coordinates to calculate a reverse phase voltage two phase component. Phase detection three-phase / two-phase conversion means, and a negative-phase detection two-phase / two-phase converter for calculating the negative-phase voltage component by inputting the negative-phase voltage two-phase component through a low-pass filter and converting it into a three-phase AC voltage component It comprises three-phase conversion means.
【００１３】[0013]
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図に基
づいて説明する。図１は周波数検出装置を持つ高力率コ
ンバータ等の交流電源に接続される電力変換装置を示す
ブロック図であり、１は３相交流電源、２はリアクト
ル、３はインバータである。インバータ３は、例えば図
２に示すようにトランジスタとダイオードのブリッジ接
続されたものである。４は直流コンデンサ、５は直流負
荷である。１１は３相交流電源１の電圧ＶR、ＶS、ＶT
を検出する電圧センサ、１２はインバータ３の交流側電
流（インバータ電流）ＩR、ＩS、ＩTを検出する電流セ
ンサ、１３は直流コンデンサ４の電圧ＶDを検出する電
圧センサである。２０は制御回路であり、ＣＰＵ２１、
メモリ２２、ゲートパルス発生回路２３、Ａ／Ｄ変換回
路２４から構成されており、直流電圧ＶDが所望の値と
なるように、３相交流電源１の電圧に応じてインバータ
電流を制御する制御演算を行い、ゲートパルス発生回路
２３を介してインバータをスイッチングさせ、交流電力
を直流電力に変換する。Embodiment 1 FIG. Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a power conversion device connected to an AC power supply such as a high power factor converter having a frequency detection device, where 1 is a three-phase AC power supply, 2 is a reactor, and 3 is an inverter. The inverter 3 is, for example, a transistor and a diode bridge-connected as shown in FIG. 4 is a DC capacitor and 5 is a DC load. 11 the voltage V R of the three-phase AC power supply 1, V S, V T
Is a current sensor for detecting the AC side currents (inverter currents) I R , I S , and I T of the inverter 3, and 13 is a voltage sensor for detecting the voltage V D of the DC capacitor 4. Reference numeral 20 denotes a control circuit.
Memory 22 is constituted by a gate pulse generating circuit 23, A / D conversion circuit 24, as the DC voltage V D becomes a desired value, control for controlling the inverter current according to the voltage of the three-phase AC power supply 1 The operation is performed, the inverter is switched via the gate pulse generation circuit 23, and the AC power is converted into the DC power.
【００１４】通常このような電力変換装置では、３相交
流電源１の周波数を検出し、装置の運転条件として用い
たり、装置の運転・入出力の監視を行う装置盤面のモニ
タ部において表示を行っている。次に本発明の周波数検
出装置について説明する。Normally, in such a power converter, the frequency of the three-phase AC power supply 1 is detected and used as operating conditions of the device, or displayed on a monitor on the device panel for monitoring the operation and input / output of the device. ing. Next, the frequency detection device of the present invention will be described.
【００１５】図３は、制御回路２０のＣＰＵ２１にて演
算する周波数検出のブロック図である。１０１は制御演
算にて用いているＡ／Ｄ変換回路から読み込んだ３相交
流電源１の電圧ＶR、ＶS、ＶTを式１の演算にてｄ−ｑ
軸回転座標上の値に変換する３相／２相変換回路であ
る。FIG. 3 is a block diagram of frequency detection calculated by the CPU 21 of the control circuit 20. Reference numeral 101 denotes a voltage d R , V S , and V T of the three-phase AC power supply 1 read from the A / D conversion circuit used in the control operation by d−q
This is a three-phase / two-phase conversion circuit for converting a value on a shaft rotation coordinate.
【００１６】[0016]
【数１】 (Equation 1)
【００１７】ここで、式１に示した変換行列中のω0ｔ
は回転速度設定器１０２にて与える。基準角速度ω0は
例えば３相交流電源１の商用周波数が５０Ｈｚであれば
２π５０に、６０Ｈｚであれば２π６０とし、ｔはサン
プリグ時間毎に式２にて更新する。Here, ω 0 t in the transformation matrix shown in equation (1)
Is given by the rotation speed setting unit 102. The reference angular velocity ω 0 is, for example, 2π50 when the commercial frequency of the three-phase AC power supply 1 is 50 Hz, 2π60 when the commercial frequency is 60 Hz, and t is updated by Expression 2 every sampling time.
【００１８】[0018]
【数２】 (Equation 2)
【００１９】例えば、ω0が２π５０、３相交流電源１
の周波数が丁度５０Ｈｚであれば、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸
電圧Ｖｑはともに直流量となるが、もし３相交流電源１
の周波数が５０．１Ｈｚであれば、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸
電圧Ｖｑは０．１Ｈｚの交流量を持ち、ｄ−ｑ座標上で
その電圧ベクトルＶは図４に示すように回転するものと
なる。３相交流電源１の周波数変動幅は、通常、商用電
源で０．１％程度、発電機でも３％以下と考えられるの
で、３％周波数変動時の電圧ベクトル回転周波数は、５
０Ｈｚであれば１．５Ｈｚ、６０Ｈｚでも１．８Ｈｚと
なる。従って、例えば１００μsecのサンプリングで、
電圧ベクトルの回転を処理した場合、５０Ｈｚで６６６
７回／１回転、６０Ｈｚで５５５６回／１回転の演算タ
イミングがあり、ＣＰＵ２１によるＳ／Ｗにて十分な精
度で計測することができる。For example, ω 0 is 2π50, three-phase AC power supply 1
Is just 50 Hz, the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq are both DC quantities.
Is 50.1 Hz, the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq have an alternating current of 0.1 Hz, and the voltage vector V rotates on the dq coordinates as shown in FIG. Become. Since the frequency fluctuation width of the three-phase AC power supply 1 is generally considered to be about 0.1% for a commercial power supply and 3% or less for a generator, the voltage vector rotation frequency during the 3% frequency fluctuation is 5%.
If it is 0 Hz, it will be 1.5 Hz, and even 60 Hz will be 1.8 Hz. Therefore, for example, with a sampling of 100 μsec,
When processing the rotation of the voltage vector, 666 at 50 Hz
There is a calculation timing of 7 times / 1 rotation and 5556 times / 1 rotation at 60 Hz, and measurement can be performed with sufficient accuracy by S / W by the CPU 21.
【００２０】図３に戻り、１０３はローパスフィルタで
あり、３相交流電源１が高次の電圧歪みを含んでいる場
合に、３相／２相変換後のｄ−ｑ軸上に変換した成分に
も含まれる高次の成分を除去する。そして、位相差演算
回路１０４により、ローパスフィルタ１０３の出力Ｖｄ
ｆ、Ｖｑｆから式３により、図５に示すように、ｄ軸と
電圧ベクトルとの位相差ψを求める。Returning to FIG. 3, reference numeral 103 denotes a low-pass filter, which is a component converted on the dq axis after the three-phase / two-phase conversion when the three-phase AC power supply 1 includes high-order voltage distortion. To remove higher order components contained in The output Vd of the low-pass filter 103 is output from the phase difference calculation circuit 104.
As shown in FIG. 5, a phase difference の between the d-axis and the voltage vector is obtained from f and Vqf by Expression 3.
【００２１】[0021]
【数３】 (Equation 3)
【００２２】この位相差を微分回路１０５にて微分する
ことにより、単位時間当たりの位相変化量、即ち角速度
ω′を得る。この角速度ω′は、３相交流電源１の角速
度ωと回転座標の角速度ω0との差の角速度であるの
で、加算器１０６にてω′とω0とを加算してωを求
め、これを計数器１０７にて１／（２π）倍し、３相交
流電源１の周波数ｆを得ることができる。The phase difference is differentiated by the differentiating circuit 105 to obtain the amount of phase change per unit time, that is, the angular velocity ω '. Since this angular velocity ω ′ is the angular velocity of the difference between the angular velocity ω of the three-phase AC power supply 1 and the angular velocity ω 0 of the rotating coordinates, the adder 106 adds ω ′ and ω 0 to obtain ω. Is multiplied by 1 / (2π) by the counter 107 to obtain the frequency f of the three-phase AC power supply 1.
【００２３】このように、位相検出器、計数器等のＨ／
Ｗを用いることなく周波数を検出することができるの
で、制御回路の小型化・低コスト化が図れる。As described above, H / H of the phase detector, the counter, etc.
Since the frequency can be detected without using W, the size and cost of the control circuit can be reduced.
【００２４】実施の形態２．上記実施の形態１では３相
交流電圧１に高次の電圧歪みが含まれている場合を考慮
していたが、実施の形態２では電圧不平衡がある場合の
周波数検出方法を説明する。図６は制御回路２０のＣＰ
Ｕ２１にて演算する実施の形態２の周波数検出装置のブ
ロック図であり、実施の形態１との違いは、移動平均演
算回路１０８によりローパスフィルタ１０３の出力の移
動平均演算を行い、移動平均後の信号Ｖｄｆａ、Ｖｑｆ
ａから位相差ψを求めている点である。Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the case where higher-order voltage distortion is included in the three-phase AC voltage 1 is considered, but in the second embodiment, a frequency detection method in the case where there is a voltage imbalance will be described. FIG. 6 shows the CP of the control circuit 20.
FIG. 13 is a block diagram of a frequency detection device according to a second embodiment in which the calculation is performed in U21. The difference from the first embodiment is that a moving average calculation circuit 108 performs a moving average calculation on the output of the low-pass filter 103 and performs a moving average calculation. Signals Vdfa, Vqf
The point is that the phase difference ψ is obtained from a.
【００２５】ところで、３相交流電源の電圧ＶR、ＶS、
ＶTに電圧不平衡があると、ｄ−ｑ軸上の電圧Ｖｄ、Ｖ
ｑに基本周波数の２倍周波のリップル成分が存在する。
今、３相交流電圧ＶR、ＶS、ＶTが、式４に示すよう
に、例えば、その振幅に関して不平衡がある場合を想定
すると、ｄ−ｑ軸上の電圧Ｖｑ、Ｖｄは式１を適用する
ことにより、それぞれ式５、式６で示される。By the way, the voltages VR , V S ,
When there is a voltage imbalance V T, the voltage Vd on d-q-axis, V
q has a ripple component of twice the fundamental frequency.
Now, three-phase AC voltage V R, V S, V T, as shown in Equation 4, for example, assuming that there is unbalanced with respect to its amplitude, the voltage on the d-q-axis Vq, Vd is the formula 1 Are applied, and are expressed by Expressions 5 and 6, respectively.
【００２６】[0026]
【数４】 (Equation 4)
【００２７】[0027]
【数５】 (Equation 5)
【００２８】[0028]
【数６】 (Equation 6)
【００２９】式５、式６から判るように、電圧不平衡が
あると、電圧Ｖｄ、Ｖｑに基本周波数の２倍周波のリッ
プル分が存在し、このまま位相差ψの変化速度を求めて
も正しい角速度を得ることができない。そこで、この実
施の形態２においては、移動平均演算回路１０８を設
け、Ｔ0＝１／ω0の周期で移動平均を演算する。実施の
形態１で述べたように、３相交流電源１の周波数変動幅
は多い場合でも３％以下と考えられるので、上記の移動
平均をとることにより、移動平均の周期Ｔ0の整数分の
１の（周波数が整数倍の）高調波は平均化されほぼ零と
なって上述したリップル分をほぼ除去することができ
る。As can be seen from equations (5) and (6), if there is a voltage imbalance, ripples of twice the fundamental frequency exist in the voltages Vd and Vq, and the change rate of the phase difference ψ can be correctly obtained as it is. Angular velocity cannot be obtained. Therefore, in the second embodiment, the moving average calculation circuit 108 is provided, and the moving average is calculated in a cycle of T 0 = 1 / ω 0 . As described in the first embodiment, even if the frequency fluctuation width of the three-phase AC power supply 1 is large, it is considered to be 3% or less. Therefore, by taking the above moving average, the integer of the period T 0 of the moving average can be obtained. Harmonics of 1 (frequency is an integral multiple) are averaged and become almost zero, and the above-described ripple can be almost removed.
【００３０】このように、位相検出器、計数器等のＨ／
Ｗを用いることなく周波数を検出することができるのに
加え、３相交流電源に電圧不平衡があっても正確に周波
数を検出することができる。As described above, H / H of the phase detector, the counter, etc.
In addition to being able to detect the frequency without using W, the frequency can be accurately detected even if the three-phase AC power supply has a voltage imbalance.
【００３１】実施の形態３．上記実施の形態２では電圧
不平衡に対する影響を移動平均により除去していたが、
実施の形態３では、３相交流電源１の逆相電圧を求め、
これを３相交流電源電圧１の各相電圧より減じ、不平衡
のない正相電圧を作成し、この正相電圧を基に上記実施
の形態１と同一の方法で、電圧不平衡の影響を受けない
周波数検出を行っている。Embodiment 3 In the second embodiment, the influence on the voltage imbalance is removed by the moving average.
In the third embodiment, the negative-phase voltage of the three-phase AC power supply 1 is obtained,
This is subtracted from each phase voltage of the three-phase AC power supply voltage 1 to create a positive-sequence voltage without imbalance. Based on this positive-sequence voltage, the influence of voltage imbalance is determined in the same manner as in the first embodiment. An undetected frequency is being detected.
【００３２】図７は制御回路２０のＣＰＵ２１にて演算
する実施の形態３の周波数検出ブロック図であり、実施
の形態１との違いは逆相検出用３相／２相変換回路１１
１、ローパスフィルタ１１２、逆相検出用２相／３相変
換回路１１３、減算器１１４〜１１６を追加した点であ
る。逆相検出用３相／２相変換回路１１１は、式７に示
すように相順を逆にした変換行列により、ｄ軸、ｑ軸上
で逆相電圧成分を直流量として含んでいる信号Ｖｄｒ、
Ｖｑｒを作成する。FIG. 7 is a block diagram of the frequency detection according to the third embodiment which is operated by the CPU 21 of the control circuit 20. The difference from the first embodiment is that the three-phase / two-phase conversion circuit 11
1. A low-pass filter 112, a two-phase / three-phase conversion circuit 113 for detecting an opposite phase, and subtractors 114 to 116 are added. The three-phase / two-phase conversion circuit 111 for negative phase detection uses a conversion matrix in which the phase order is reversed as shown in Expression 7, to output a signal Vdr containing a negative phase voltage component as a DC amount on the d-axis and the q-axis. ,
Create Vqr.
【００３３】[0033]
【数７】 (Equation 7)
【００３４】従って、この信号をローパスフィルタ１１
２に入力し、逆相電圧に相当した直流成分Ｖｄｒｆ、Ｖ
ｑｒｆを取りだすことができる。これを式８に示す逆相
検出用２相／３相変換回路１１３により３相座標上の信
号ＶRｒ、ＶSｒ、ＶTｒに変換し、減算器１１４〜１１
６により３相交流電源１の電圧ＶR、ＶS、ＶTからそれ
ぞれ減じることにより、不平衡の無い３相電圧ＶRｎ、
ＶSｎ、ＶTｎを得る。この信号を上記実施の形態１と同
様に、３相／２相変換回路１０１への入力とすることに
より３相交流電源１の周波数ｆを検出する。Therefore, this signal is supplied to the low-pass filter 11.
2 and DC components Vdrf, V
qrf can be extracted. This was converted by reverse phase detecting 2-phase / 3-phase conversion circuit 113 shown in Formula 8 signal V R r on 3-phase coordinates, V S r, the V T r, the subtracter 114 to 11
By subtracting from the voltages V R , V S , and V T of the three-phase AC power supply 1 by 6 respectively, a three-phase voltage V R n without unbalance is obtained.
V S n, get the V T n. The frequency f of the three-phase AC power supply 1 is detected by using this signal as an input to the three-phase / two-phase conversion circuit 101 as in the first embodiment.
【００３５】[0035]
【数８】 (Equation 8)
【００３６】このように３相交流電源の逆相分を常時検
出し、これを３相交流電源電圧から減じ、不平衡の無い
正相分のみの電圧としてから、周波数を検出しているの
で、上記実施の形態２と比べて、逆相分をより正確に除
去することができ、位相検出器、計数器等のＨ／Ｗを用
いることなく周波数を検出することができるのに加え、
３相交流電源に電圧不平衡があっても、周波数変動幅に
よらず正確に周波数を検出することができる。As described above, since the opposite phase component of the three-phase AC power supply is always detected, this is subtracted from the three-phase AC power supply voltage, and only the positive-phase voltage without unbalance is detected, and the frequency is detected. Compared to the second embodiment, it is possible to more accurately remove the negative phase component, to detect the frequency without using H / W of a phase detector, a counter, and the like.
Even if the three-phase AC power supply has a voltage imbalance, the frequency can be accurately detected irrespective of the frequency fluctuation width.
【００３７】勿論、実施の形態２の移動平均演算による
方式と、実施の形態３の逆相電圧検出による方式との両
者を併用することもでき、この場合、一層高精度の周波
数検出が可能となる。Of course, both the method based on the moving average calculation of the second embodiment and the method based on the negative-sequence voltage detection of the third embodiment can be used together. In this case, it is possible to detect the frequency with higher accuracy. Become.
【００３８】実施の形態４．上記実施の形態１ないし３
では、ｄ−ｑ軸回転座標の回転速度を５０Ｈｚまたは６
０Ｈｚに固定していたが、この実施の形態４では位相差
ψが一定となるように回転速度を変化させるよう構成し
ている。図８は制御回路２０のＣＰＵ２１にて演算する
実施の形態４の周波数検出ブロック図であり、実施の形
態１との違いは、３相／２相変換回路１０１のｄ−ｑ軸
回転座標の角速度を第１の角速度ω1とし、微分回路１
０５からの出力である角速度ω′を積分演算などで増幅
し第２の角速度ω2として出力する増幅回路１０９、第
２の角速度ω2と３相交流電源１の基準角速度ω0（２π
５０または２π６０）とを加算する加算器１１０を追加
した点である。Embodiment 4 FIG. Embodiments 1 to 3 above
Then, the rotation speed of the dq axis rotation coordinates is set to 50 Hz or 6 Hz.
Although fixed to 0 Hz, the fourth embodiment is configured to change the rotation speed so that the phase difference ψ is constant. FIG. 8 is a frequency detection block diagram according to the fourth embodiment, which is calculated by the CPU 21 of the control circuit 20. The difference from the first embodiment is that the three-phase / two-phase conversion circuit 101 uses the angular velocity of the dq axis rotational coordinates. Is the first angular velocity ω 1 and the differentiation circuit 1
An angular velocity omega 'is the output from 05 was amplified by such integration operational amplifier 109 for outputting the second as an angular velocity omega 2, a second angular velocity omega 2 and 3-phase AC power source 1 of the reference angular velocity omega 0 (2 [pi
50 or 2π60).
【００３９】３相交流電源１の角速度ωとω0との差に
より、ｄ−ｑ軸上で電圧ベクトルは差の角速度ω′で回
転する。従って、ω′が正の時はω1を増加し、ω′が
負の時はω1を減少させることにより、ω1を３相交流電
源１の角速度ωと同一とすることができる。ω1の増減
制御を増幅回路１０９を用いたフィードバックループを
構成することにより実現している。応答を良くするため
に増幅演算の出力ω2にあらかじめ基準値ω0を加算し、
増幅演算の出力信号が調整分として働くように構成して
いる。従って、定常的にはω′はほぼ零となりω1が３
相交流電源１の角速度ωとなる。しかし、過渡的にも正
確な周波数を検出するために、ω′が零でない場合を考
慮し、実施の形態１と同じくω′とω1とを加算器１０
６にて加算してから、計数器１０７にて１／（２π）倍
し、３相交流電源１の周波数ｆを求めている。Due to the difference between the angular velocities ω and ω 0 of the three-phase AC power supply 1, the voltage vector rotates on the dq axis at the difference angular velocity ω ′. Accordingly, by increasing ω 1 when ω ′ is positive and decreasing ω 1 when ω ′ is negative, ω 1 can be made equal to the angular velocity ω of the three-phase AC power supply 1. The control for increasing or decreasing ω 1 is realized by forming a feedback loop using the amplifier circuit 109. In order to improve the response, a reference value ω 0 is added in advance to the output ω 2 of the amplification operation,
The output signal of the amplification operation is configured to function as an adjustment. Therefore, ω ′ is normally almost zero and ω 1 is 3
The angular velocity ω of the phase AC power supply 1 is obtained. However, in order to detect a transiently accurate frequency, considering the case where ω ′ is not zero, ω ′ and ω 1 are added to the adder 10 as in the first embodiment.
After adding at 6, the counter 107 multiplies it by 1 / (2π) to obtain the frequency f of the three-phase AC power supply 1.
【００４０】このように３相交流電源の角速度と回転座
標の角速度とが同じになるようにフィードバックループ
を構成しているので、位相検出器、計数器等のＨ／Ｗを
用いることなく周波数を精度良く検出することができ
る。As described above, since the feedback loop is configured so that the angular velocity of the three-phase AC power supply and the angular velocity of the rotating coordinates become the same, the frequency can be adjusted without using the H / W of the phase detector, the counter, and the like. It can be detected with high accuracy.
【００４１】なお、上記実施の形態４では実施の形態１
の周波数検出装置に位相差ψを一定に制御するフィード
バックループを追加しているが、同様の構成は実施の形
態２、３に対しても構成することができる。In the fourth embodiment, the first embodiment is used.
Although a feedback loop for controlling the phase difference 一定 to be constant is added to the frequency detection device of the third embodiment, the same configuration can be applied to the second and third embodiments.
【００４２】なお、上記各実施の形態では位相差ψの演
算にsin-1を用いているが（式３）、cos-1、tan-1等を
用いても良い。In the above embodiments, sin -1 is used for calculating the phase difference ψ (Equation 3), but cos -1 and tan -1 may be used.
【００４３】また、ローパスフィルタを微分演算の後方
に配置してもよく、３相／２相変換回路の出力には必ず
しもフィルタを設けなくてもよい。Further, a low-pass filter may be arranged after the differential operation, and the output of the three-phase / two-phase conversion circuit does not necessarily need to be provided with a filter.
【００４４】また、上記各実施の形態では、基準角速度
ω0として、３相交流電源１の商用周波数である５０Ｈ
ｚまたは６０Ｈｚに相当する値としているが、これに限
られるものではなく、例えば、５５Ｈｚとして５０Ｈ
ｚ、６０Ｈｚのいずれの商用周波数の場合にも、共用で
適用できるようにしてもよい。In each of the above embodiments, the reference angular velocity ω 0 is set to 50H which is the commercial frequency of the three-phase AC power supply 1.
z or a value corresponding to 60 Hz, but is not limited to this value.
Any of the commercial frequencies of z and 60 Hz may be used in common.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る周波数検
出装置においては、３相交流電源の電圧を所定の基準角
速度で回転するｄ−ｑ軸回転座標上の電圧に変換する３
相／２相変換手段、上記ｄ−ｑ軸回転座標上の電圧のベ
クトルの角速度を演算する手段、および上記基準角速度
に上記電圧ベクトルの角速度を加算して上記３相交流電
源の周波数を演算する手段を備えたので、ＰＬＬ回路を
用いた位相検出器、計数器等のＨ／Ｗを用いることなく
周波数を検出することができ、構成の小型化、低コスト
化が図れる。As described above, in the frequency detecting device according to the first aspect, the voltage of the three-phase AC power supply is converted into a voltage on the dq axis rotating coordinates rotating at a predetermined reference angular velocity.
Phase / two-phase conversion means, means for calculating the angular velocity of the voltage vector on the dq axis rotation coordinates, and calculating the frequency of the three-phase AC power source by adding the angular velocity of the voltage vector to the reference angular velocity Since the means is provided, the frequency can be detected without using H / W such as a phase detector and a counter using a PLL circuit, and the configuration can be reduced in size and cost can be reduced.
【００４６】請求項２に係る周波数検出装置において
は、３相交流電源の電圧を第１の角速度で回転するｄ−
ｑ軸回転座標上の電圧に変換する３相／２相変換手段、
上記ｄ−ｑ軸回転座標上の電圧のベクトルの角速度を演
算する手段、所定の基準角速度に、上記電圧ベクトルの
角速度が零となるよう上記電圧ベクトルの角速度を増幅
してなる第２の角速度を加算し上記第１の角速度として
出力する手段、および上記第１の角速度に上記電圧ベク
トルの角速度を加算して上記３相交流電源の周波数を演
算する手段を備えたので、ＰＬＬ回路を用いた位相検出
器、計数器等のＨ／Ｗを用いることなく周波数を検出す
ることができ、構成の小型化、低コスト化が図れる。In the frequency detecting device according to the second aspect, the voltage of the three-phase AC power supply is rotated by a d-
three-phase / two-phase conversion means for converting to a voltage on the q-axis rotation coordinate,
Means for calculating the angular velocity of the voltage vector on the dq-axis rotational coordinates, a second angular velocity obtained by amplifying the angular velocity of the voltage vector to a predetermined reference angular velocity so that the angular velocity of the voltage vector becomes zero. Means for adding the angular velocity of the voltage vector to the first angular velocity and calculating the frequency of the three-phase AC power supply. The frequency can be detected without using H / W of a detector, a counter, and the like, so that the configuration can be reduced in size and cost can be reduced.
【００４７】また、請求項３に係る周波数検出装置にお
いては、基準角速度を３相交流電源の商用周波数に相当
する値としたので、３相交流電源の検出すべき周波数
と、検出制御の基準とする周波数との偏差が小さくな
り、精度の高い周波数検出が可能となる。In the frequency detecting device according to the third aspect, the reference angular velocity is set to a value corresponding to the commercial frequency of the three-phase AC power supply. The deviation from the frequency to be performed becomes small, and highly accurate frequency detection becomes possible.
【００４８】また、請求項４に係る周波数検出装置にお
いては、ｄ−ｑ軸回転座標上の電圧に含まれる高次成分
を除去するローパスフィルタを備えたので、３相交流電
源に存在する高調波成分の影響が抑制され、周波数の検
出精度が向上する。Further, in the frequency detecting apparatus according to the fourth aspect, since the low-pass filter for removing higher-order components contained in the voltage on the dq axis rotation coordinates is provided, the harmonics existing in the three-phase AC power supply are provided. The influence of the component is suppressed, and the detection accuracy of the frequency is improved.
【００４９】また、請求項５に係る周波数検出装置にお
いては、ｄ−ｑ軸回転座標上の電圧に含まれる、回転角
速度の２倍の角速度に相当する周波数のリップル成分を
除去する移動平均演算手段を備えたので、３相交流電源
に存在する電圧不平衡成分の影響が抑制され周波数の検
出精度が向上する。Further, in the frequency detecting apparatus according to the fifth aspect, a moving average calculating means for removing a ripple component having a frequency corresponding to twice the rotational angular velocity included in the voltage on the dq axis rotational coordinates. Is provided, the effect of the voltage unbalance component present in the three-phase AC power supply is suppressed, and the accuracy of frequency detection is improved.
【００５０】また、請求項６に係る周波数検出装置にお
いては、３相交流電源の逆相電圧成分を演算する手段を
備え、上記３相交流電源の電圧から上記逆相電圧成分を
減算した電圧を３相／２相変換手段に入力するようにし
たので、３相交流電源に存在する逆相電圧成分が除去さ
れ、周波数の検出精度が向上する。Further, in the frequency detecting apparatus according to the sixth aspect, there is provided means for calculating a negative-phase voltage component of the three-phase AC power supply, and a voltage obtained by subtracting the negative-phase voltage component from the voltage of the three-phase AC power supply. Since the input is made to the three-phase / two-phase conversion means, the negative-phase voltage component existing in the three-phase AC power supply is removed, and the accuracy of frequency detection is improved.
【００５１】また、請求項７に係る周波数検出装置にお
いては、逆相電圧成分演算手段は、３相交流電源の電圧
の相順を逆にしてｄ−ｑ軸回転座標上の電圧に変換する
ことにより逆相電圧２相成分を演算する逆相検出用３相
／２相変換手段、および上記逆相電圧２相成分をローパ
スフィルタを経て入力し３相交流電圧成分に変換するこ
とにより逆相電圧成分を演算する逆相検出用２相／３相
変換手段からなるので、３相交流電源の逆相電圧成分の
検出がＨ／Ｗを用いることなく簡単な構成で実現する。Further, in the frequency detecting apparatus according to the seventh aspect, the negative-phase voltage component calculating means reverses the phase sequence of the voltage of the three-phase AC power supply and converts the voltage into a voltage on the dq axis rotational coordinates. A three-phase / two-phase converter for calculating a negative-phase voltage two-phase component, and a negative-phase voltage by inputting the negative-phase voltage two-phase component through a low-pass filter and converting it into a three-phase AC voltage component Since the two-phase / three-phase converter for calculating the components is used to detect the negative-phase voltage component of the three-phase AC power supply, the detection of the negative-phase voltage component can be realized with a simple configuration without using H / W.
【図１】 この発明の実施の形態１の周波数検出装置を
使用した電力変換装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a power conversion device using a frequency detection device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 実施の形態１のインバータの略線図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an inverter according to the first embodiment.
【図３】 実施の形態１の周波数検出装置を示すブロッ
ク図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a frequency detection device according to the first embodiment;
【図４】 実施の形態１による周波数検出方法を説明す
るベクトル図である。FIG. 4 is a vector diagram illustrating a frequency detection method according to the first embodiment.
【図５】 実施の形態１による周波数検出装置を説明す
るベクトル図である。FIG. 5 is a vector diagram illustrating the frequency detection device according to the first embodiment.
【図６】 実施の形態２の周波数検出装置を示すブロッ
ク図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a frequency detection device according to a second embodiment.
【図７】 実施の形態３の周波数検出装置を示すブロッ
ク図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a frequency detection device according to a third embodiment.
【図８】 実施の形態４の周波数検出装置を示すブロッ
ク図である。FIG. 8 is a block diagram illustrating a frequency detection device according to a fourth embodiment.
【図９】 従来の周波数検出装置を使用した電力変換装
置を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a power conversion device using a conventional frequency detection device.
【図１０】 サイリスタ整流器の略線図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a thyristor rectifier.
１ ３相交流電源、１０１ ３相／２相変換回路、１０
２ 回転速度設定器、１０３ ローパスフィルタ、１０
４ 位相差演算回路、１０５ 微分回路、１０６ 加算
器、１０７ 計数器、１０８ 移動平均演算回路、１０
９ 増幅回路、１１０ 加算器、１１１ 逆相検出用３
相／２相変換回路、１１２ ローパスフィルタ、１１３
逆相検出用２相／３相変換回路、１１４〜１１６ 減
算器、ＶR，ＶS，ＶT ３相交流電源電圧、ＶRｒ，ＶS
ｒ，ＶTｒ 逆相電圧成分、Ｖｄ，Ｖｑ ｄ−ｑ軸電
圧、ψ 位相差、ω0 基準角速度、ω′ 電圧ベクト
ルの角速度、ω1 第１の角速度、ω2 第２の角速度、
ω ３相交流電源の角速度、ｆ ３相交流電源の周波
数。1 three-phase AC power supply, 101 three-phase / two-phase conversion circuit, 10
2 Rotational speed setting device, 103 Low-pass filter, 10
4 phase difference calculation circuit, 105 differentiation circuit, 106 adder, 107 counter, 108 moving average calculation circuit, 10
9 amplifying circuit, 110 adder, 111 3 for reverse phase detection
Phase / two-phase conversion circuit, 112 low-pass filter, 113
Reverse phase detecting 2-phase / 3-phase conversion circuit, 114 to 116 subtractor, V R, V S, V T 3 -phase AC power supply voltage, V R r, V S
r, V T r reverse-phase voltage component, Vd, Vq d-q-axis voltage, [psi retardation, omega 0 reference angular velocity omega 'of the voltage vector angular velocity omega 1 first angular velocity, omega 2 second angular velocity,
ω Angular velocity of three-phase AC power source, f Frequency of three-phase AC power source.
Claims (7)
で回転するｄ−ｑ軸回転座標上の電圧に変換する３相／
２相変換手段、上記ｄ−ｑ軸回転座標上の電圧のベクト
ルの角速度を演算する手段、および上記基準角速度に上
記電圧ベクトルの角速度を加算して上記３相交流電源の
周波数を演算する手段を備えた周波数検出装置。1. A three-phase converter for converting a voltage of a three-phase AC power supply into a voltage on a dq axis rotational coordinate rotating at a predetermined reference angular velocity.
Two-phase conversion means, means for calculating the angular velocity of the voltage vector on the dq axis rotation coordinates, and means for calculating the frequency of the three-phase AC power supply by adding the angular velocity of the voltage vector to the reference angular velocity Frequency detector equipped.
転するｄ−ｑ軸回転座標上の電圧に変換する３相／２相
変換手段、上記ｄ−ｑ軸回転座標上の電圧のベクトルの
角速度を演算する手段、所定の基準角速度に、上記電圧
ベクトルの角速度が零となるよう上記電圧ベクトルの角
速度を増幅してなる第２の角速度を加算し上記第１の角
速度として出力する手段、および上記第１の角速度に上
記電圧ベクトルの角速度を加算して上記３相交流電源の
周波数を演算する手段を備えた周波数検出装置。2. A three-phase / two-phase conversion means for converting a voltage of a three-phase AC power supply into a voltage on a dq-axis rotating coordinate rotating at a first angular velocity, and converting the voltage on the dq-axis rotating coordinate. Means for calculating the angular velocity of the vector, means for adding a second angular velocity obtained by amplifying the angular velocity of the voltage vector so that the angular velocity of the voltage vector becomes zero to a predetermined reference angular velocity, and outputting the result as the first angular velocity And a means for calculating the frequency of the three-phase AC power supply by adding the angular velocity of the voltage vector to the first angular velocity.
に相当する値としたことを特徴とする請求項１または２
記載の周波数検出装置。3. The method according to claim 1, wherein the reference angular velocity is a value corresponding to a commercial frequency of a three-phase AC power supply.
The frequency detector according to any one of the preceding claims.
次成分を除去するローパスフィルタを備えたことを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載の周波数検出
装置。4. The frequency detection device according to claim 1, further comprising a low-pass filter that removes a higher-order component included in a voltage on the dq axis rotation coordinates.
回転角速度の２倍の角速度に相当する周波数のリップル
成分を除去する移動平均演算手段を備えたことを特徴と
する請求項１ないし４のいずれかに記載の周波数検出装
置。5. Included in a voltage on dq axis rotation coordinates,
5. The frequency detecting device according to claim 1, further comprising a moving average calculating means for removing a ripple component having a frequency corresponding to twice the rotational angular velocity.
手段を備え、上記３相交流電源の電圧から上記逆相電圧
成分を減算した電圧を３相／２相変換手段に入力するよ
うにしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
に記載の周波数検出装置。6. A three-phase AC power supply having means for calculating a negative-phase voltage component, wherein a voltage obtained by subtracting the negative-phase voltage component from the voltage of the three-phase AC power supply is input to a three-phase / two-phase conversion means. The frequency detecting device according to any one of claims 1 to 5, wherein:
の電圧の相順を逆にしてｄ−ｑ軸回転座標上の電圧に変
換することにより逆相電圧２相成分を演算する逆相検出
用３相／２相変換手段、および上記逆相電圧２相成分を
ローパスフィルタを経て入力し３相交流電圧成分に変換
することにより逆相電圧成分を演算する逆相検出用２相
／３相変換手段からなることを特徴とする請求項６記載
の周波数検出装置。7. A reverse-phase voltage component calculating means for calculating a reverse-phase voltage two-phase component by reversing the phase sequence of the voltage of the three-phase AC power supply and converting the voltage into a voltage on dq axis rotation coordinates. Phase detection three-phase / two-phase conversion means, and a negative-phase detection two-phase / two-phase converter for calculating the negative-phase voltage component by inputting the negative-phase voltage two-phase component through a low-pass filter and converting it into a three-phase AC voltage component 7. The frequency detecting device according to claim 6, comprising three-phase conversion means.
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