JPS62281766A

JPS62281766A - 電力変換器の制御装置

Info

Publication number: JPS62281766A
Application number: JP61121352A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hirose; 正之廣瀬; Hiromi Inaba; 博美稲葉; Goichi Aoki; 青木　吾一; Kazuhiro Sakata; 坂田　一裕; Masaaki Nakazato; 中里　眞朗
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-05-28
Filing date: 1986-05-28
Publication date: 1987-12-07
Anticipated expiration: 2009-08-24
Also published as: JPH0667207B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は、電力変換器の制御装置に係り、特に自己消弧
素子を高周波でスイッチングさせろ電力変換器の信頼性
向上に好適な電力変換器の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、自己消弧素子をスイッチングさせろ電力変換器に
おいて、自己消弧素子の温度上昇を抑制して電力変換器
の信頼性の低下を防止する方法として、実開昭６０−１
２９８９６号公報に開示されたものがある。この従来技
術は、自己消弧素子の温度を温度センサーで検知し、検
知された自己消弧素子の温度に応じて、自己消弧素子の
許容最高スイッチング周波数を設定することにより、自
己消弧素子のスイッチング損失を抑制するものである。

しかし、この従来技術は、スイッチング周波数と等価な
キャリア周波数を増減させろこと等により、間接的にス
イッチング周波数を増減するものであって、自己消弧素
子のスイッチング周波数そのものを直接管理しているも
のではないので、自己消弧素子を安定にスイッチングさ
せるためには、各種付加回路が必要である。すなわち、
自己消弧素子の温度に応じた最高キャリア周波数を設定
する許容最高周波数設定回路、現在勤作中のキャリア周
波数と許容最高キャリア周波数と全比較する周波数比較
回路、スイッチング周波数が変化する過渡時に自己消弧
素子の最小オン時間を確保するための最小オンパルス確
保回路、自己消弧素子を異常なスイッチング周波数で動
作させシステムの永久破境を招かないようにするために
スイッチング周波数可変部に付加される故障検出回路等
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したように、従来技術による電力変換器の制御装置
は、スイッチングさせる自己消弧素子の温度上昇を抑制
するために、各種の付加回路が必要となり制御回路が複
雑なものとなり、このため、付加回路の増加による原価
の上昇、信頼性の低下、ノイズ等による付加回路の誤動
作等の問題点があった。

本発明の目的は、電力変換器の自己消弧素子の温度が上
昇した場合に簡単な回路構成で自己消弧素子のスイッチ
ング周波数を低減できる電力変換器の制御袋［を提供す
るにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれは、前記目的は、スイッチング周波数の異
なるパルスパターンデータを複数個、記憶手段内に保持
し、温度検出手段により検知した自己消弧素子の温度に
応じて記憶手段から所定のデータを選択的に読み出して
、該読出しデータにより自己消弧素子をスイッチングす
ることにより達成される。スイッチング周波数の異なる
パルスパターンデータは、予め最小パルス幅や許容最高
周波数等を考慮して設定しておけばよい。

〔作　用〕

自己消弧素子の温度を検知する温度検出手段は、自己消
弧素子の温度に対応した信号を出力する。

制御用のパルスバター／発生装置であるマイクロコント
ローラは、この温度検出手段の出力に応じパルスパター
ンデータの選択を行う。本発明による電力変換器の制御
装置は、自己消弧素子の温度が高いときには、スイッチ
ング周波数の低いパルスパターンデータの選択を行うよ
うにしているので、自己消弧素子のスイッチング損失を
低減でき、従来技術のように許容最高周波数設定回路や
周波数比較回路のような付加回路を必要とすることなく
、自己消弧素子の過度の温度上昇を防止することができ
ろ。

〔実施例〕

以下、本発明による電力変換器の制御装置について、図
示の実施例により詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例であり、図において、１は
直流電源、２は周波数指令ω７の入力端子、３は位相指
令θ１の入力端子、４は直流リアクトル、５はＧＴＯ等
の自己消弧素子より成る電流形インバータ主回路、６は
自己消弧素子の温度を検出する手段としての温度センナ
、７は電力変換器の負荷となる誘導電動機、８は自己消
弧素子をスイッチング制御する信号線、１０は制御用の
パルスパターン発生装置であるワンチップマイクロコン
ピュータ（以下、マイクロコントローラという）である
。

また、マイクロコントローラ１０は、制御用の各種指令
を取り込むための入カポ−）１０１、内部バス１０２、
プログラムヤハルスハ、４２−ンテータのテーブル等を
格納するＲ　ＯＭ　１０３、一時記憶やレジスタとして
用いられるＲＡＭ　１０４、演算等を実行するＡＬＵ１
０５、出力ボート１０６、出力ポート１０６に所定のパ
ルスパターン（事象）を出力するため必要な事象の設定
を行う事象設定レジスタ１０７、この事象をいつイネー
ブルにするかの時刻設定を行う時刻設定レジスタ１０８
、これらの両設定レジスタ１０７，１０８の内容を連結
し保持する保持レジスタ１０９、この保持レジスタ１０
９に設定されたいく組かの設定データが順次サイクリッ
クに格納される連想メモリ１１０、実際の時刻を出力す
るタイマ１１１、このタイマ１１１による時刻と連想メ
モリ１１０内の設定時刻内容とを比較し、これらが一致
したときに出力を発生する比較部１１２、この比較部１
１２からのトリガを受は設定された事象を出力ポート１
０６に出力制御する出力実行コントローラ１１３、温度
センサ６からの信号を取り込むためのアナログ入力ボー
ト１１４、アナログボート１１４からの信号をディジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１５などで構成される
。

次にこの実施例の動作について説明する。

第２図は、出力ポート１０６に発生させるパルスパター
ン（事象）とパルスを変化させろ時間を求めろ事象算出
処理プログラムＦ１００Ｏの概略フローチャートである
。まず処理ＦＩ１００で、周波数指令ω７、位相指令θ
”を入力ポート１ｏ１から読み取る。周波数指令ω７、
位相指令θ”は、通常、負荷となる誘導電動機７に対す
る図示しない速度指令装置などから得られるが、マイク
ロコントローラ１０の内部で計算する場合には、この処
理Ｆ１１００での入力ボートｌｏ１の読み取りは不要と
なる。次にこの周波数指令ω７を一定時間Δｔ１毎に積
分し、位相指令θゝと加算して総合位相０丁を処理Ｆ１
２００で求める。次に今回求めた総合位相θテでは、イ
ンバータ主回路を構成する複数の自己消弧素子のうち、
との消弧素子全オンまたはオフ九制御すればよいか、つ
まり総合位相０丁に応じてどのパルスパターン（事象）
を出力すべきがを処理Ｆ１３００で求める。次にアナロ
グ入力ボート１１４から温度センサ６の出力Ｔを読み取
る処理Ｆ１４００を実行する。処理Ｆ　１５００では、
処理１４００で求め九温度セン丈６の出力Ｔに応じて参
照すべきパルスパターン時間テーブルを選択する処理を
行う。この処理では温度センサ６の出力Ｔが自己消弧素
子の温度が高いことを示しているほど、−周の時間の長
い、つまり自己消弧素子のスイッチング周波数の低いパ
ルスパターンのデータを選択する。次に、処理Ｆ　１５
００で選択されたパルスパターン時間テーブルから総合
位相０丁に応じてパルスを変化させるまでの時間を参照
する処理Ｆ　１６００を実行する。さら疋、温度センサ
６の出力Ｔに応じて次に事象算出処理ツーログラムＦ　
１０００および後述する事象設定処理プログラムＦ　２
０００を起動するまでの時間を割込用のタイマにセット
する処理Ｆ　１７００を実行する。

以上の処理によって、事象設定レジスタ１０７と時刻設
定レジスタ１０８に設定する事象内容と事象変化時間が
求まったことになる。

次に、このようにして求めておいた事象内容と事象変化
時間を出力ボート制御用の連想メモリ１１０に設定する
処理を第３図に示す事象設定処理プログラムＦ　２００
０により説明する。

まず、処理Ｆ　２１００でインバータ主回路５内の複数
個の自己消弧素子の全てに事象内容と事象変化時間の設
定が完了したか否かを判断し、判断結果がＮＯであれば
、処理Ｆ２２００で該当する事象内容設定を実行し、さ
らに処理Ｆ　２３００で事象変化時間の設定を実行して
処理を終了する。

前述した事象算出処理プログラムＦ　１０００と事で象設定処理プログラムＦ　２０００は、処理１７ｏ゛チ
ク′イマにセットした所定時間毎に発生するタイマ割込
に同期して、タイマ割込毎にＦ　１０００、Ｆ２０００
の順に起動される。事象設定処理プログラムＦ２０００
が終了すれば、マイクロコントローラ１゜の連想メモリ
１１０および実行コントローラ１１３が出力ポート１０
６の制御を行うので、マイクロコントローラ１０のＡＬ
Ｕ　１０５を含む主プロセツサ部は、出力処理から解放
され、次の事象算出処理プログラム等の実行を行うこと
ができる。

事象設定処理プログラムＦ　２０００の結果により、マ
イクロコントローラ１０内部の連想メモリ１１ｏ１実行
コントローラ１１３の実行する出力ポート１０６の制御
により、インバータ主回路５内の自己消弧素子は、信号
線８を介して、あるいは図示しないパルス増幅器を介し
てオン、オフのスイッチング制御を受け、負荷である誘
導電動機７に三相交流電力を供給する。

第４図は、出力ポート１０６から出力されろ自己消弧素
子１個に対するオン、オフ信号を示すパルスパターン列
の一例を示すもので、この図では信号が′１”のとき自
己消弧素子オン、信号が０”のとき自己消弧素子オフを
示している。また、パルスパターン列（ａ）、’（ｂ）
は、それぞれ、温度センサ６の出力が、自己消弧素子の
温度が低い場合と高い場合について示しており、それぞ
れについて、事象設定処理プログラム２０００が起動さ
れるタイミングを矢印で示している。

このように、第１図に示す本発明の実施例においては、
第２図に示す事象算出処理プロクラムＦ１０００の実行
時に、温度センサ６の出力Ｔの状態に応じて参照すべき
パルスパターン時間テーブルを選択することにより、自
己消弧素子のスイッチング周波数ｔ−直接増減すること
ができる。したがって、自己消弧素子の温度が上昇した
場合には、自己消弧素子のスイッチング周波数を低下さ
せるようにパルスパターン時間テーブルを選択して自己
消弧素子の温度上昇を抑制することができる。

また、自己消弧素子の温度が過度に上昇した場合には、
自己消弧素子を全てオフとするようなパルスパターン時
間テーブルを予め用意しておき、このテーブルを選択す
るようにしておくことにより、自己消弧素子の異常発熱
による永久破壊を防止することができろ。

温度センサ６は、自己消弧素子に直接取り付けて自己消
弧素子の温度を直接検知するものであってもよく、自己
消弧素子の周辺に設けて間接的に検知するものであって
もよい。また、温度を直接検知する温度センサを用いず
に、インバータ主回を温度セン丈６の出力Ｔの代りに用
いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、パルスパターン時
間テーブルが複数個用意され、該テーブルを自己消弧素
子の温度に応じて選択するのみで、自己消弧素子のスイ
ッチング周波数を変えることができるので、付加回路を
要することなく、自己消弧素子の温度上昇時のスイッチ
ング損失を低減できろ、回路構成が簡単で、小形化、経
済化を計った信頼性の高い電力変換器の制御装置を提供
することができろ。さらに、本発明によれば、パルスパ
ターン発生装置であるマイクロコントローラ内でパルス
パターンを作り上げて出力する構成であるため、パルス
パターンの異常は、マイクロコントローラを構成する半
導体チップの異常と等価となり、この異常は、マイクロ
コントローラ内部で自己診断（例えばウォッチドッグタ
イマ）可能であり、故障検出が容易となってシステム全
体の信頼性をさらに高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電力変換器の制御装置の一実施例
の構成図、第２図および第３図は本発明の一実施例の動
作を説明するためのフローチャート、第４図は本発明の
一実施例の動作時の出力波形の例を示す図である。１・・・・・・直流電源、２．３・・・・・・指令の入
力端子、４・・・・・・直流リアクトル、５・・曲イン
バータ主回路、６・・・・・・温度センナ、７・・・・
・・誘導電動機、８・・重信１１．１０・・・・・・マ
イクロコントローフ、１０１・・・、・・入力ボート、
１０２・・曲内部バス、１０３・・曲ＲＯＭ、１０４−
・−ＲＡＭ、１０５−　　ＡＬＵ、１０６・・・・・・
出力ポート、１０７・・間事象設定レジスタ、１０８・
・・・・・時刻設定レジスタ、１０９・・・・・・保持
レンスタ、１１０・・・・・・連想メモリ、１１１・・
・・・・タイマ、１１２・・・・・・比較部、１１３・
・回実行コントローラ、１１４・曲・アナログ入力ボー
ト、１１５・・・・−・入／Ｄ変換器。第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

１．インバータ主回路を構成する自己消弧素子と、該自
己消弧素子をオン、オフするために該自己消弧素子と直
接またはパルス増幅回路を介して接続されるパルスパタ
ーン発生装置とより成る電力変換器において、前記自己
消弧素子の温度もしくは周辺の温度の少なくともどちら
か一方を検出する温度検出手段と、複数のパルスパター
ン時間テーブルを保持する記憶手段と、前記温度検出手
段の検出値に応じて、前記記憶手段に保持された複数の
パルスパターン時間テーブルから所定のパルスパターン
データを選択するデータ選択手段とを備え、前記記憶手
段とデータ選択手段は、前記パルスパターン発生装置内
に設けられることを特徴とする電力変換器の制御装置。
２．前記温度検出手段の検出値が所定値以上となったと
き、前記自己消弧素子をオフとするパルスパターンデー
タを前記記憶手段から選択する手段を前記パルスパター
ン発生装置内に設けたことを特徴とする前記特許請求の
範囲第１項記載の電力変換器の制御装置。
３．前記温度検出手段の検出値に代って、インバータ主
回路への入力電流値またはインバータ主回路に接続され
る負荷の起動回数から予測して得た自己消弧素子の温度
値を用いることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項
または第２項記載の電力変換器の制御装置。