KR20080088358A - Power conversion equipment and power conversion method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 전력 변환기를 제어하여 교류 전동기를 구동하는 전력 변환 장치 및 전력 변환 방법에 관한 것으로, 특히 시스템에 지락이 생긴 경우에서, 시스템 이상(지락)을 정밀도 좋게, 조기에 검출하는 데에 바람직한 전력 변환 장치 및 전력 변환 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
종래, 교류 전동기 등을 구동하기 위한 전력 변환 장치로서, 컨버터에 의해 교류 전원의 전력을 직류로 변환하고, 인버터에 의해 직류를 교류로 변환하는 방식이 이용되고 있었다. 이 컨버터와 인버터 사이의 직류 회로부에는 접지 저항기가 접속되고, 상기 접지 저항기에 흐르는 전류량이 시스템에 지락이 생긴 경우로 변화한다. 따라서,이 전류 검출값을 지락 검출 레벨과 비교함으로써 지락을 검출하는 것이 행해져 있었다(특허 문헌 1 참조).Background Art Conventionally, as a power converter for driving an AC motor or the like, a method of converting electric power of an AC power source into a direct current by a converter and converting a direct current into an alternating current by an inverter has been used. A grounding resistor is connected to the DC circuit portion between the converter and the inverter, and the amount of current flowing through the grounding resistor changes when the system has a ground fault. Therefore, the ground fault was detected by comparing this current detection value with the ground fault detection level (refer patent document 1).
또한, 인버터의 운전 주파수에 의해 누전 판정 레벨을 가변함으로써, 인버터 등이 부하에 공급하는 주회로에 설치된 영상(零相) 변류기에 의해 검출된 영상 검출 신호에 기초하여 누전을 검출하는 기술이 제안되어 있다(특허 문헌 2 참조).In addition, a technique has been proposed for detecting a short circuit based on a video detection signal detected by a video current transformer provided in a main circuit supplied to a load by an inverter or the like by varying the ground fault determination level according to the operating frequency of the inverter. (See patent document 2).
또한, 지락 검출 장치의 오동작 방지를 위해 전송 계통의 부하 전류가 설정값을 넘으면 검출 설정값을 크게 시킴으로써 검출 감도를 둔화시키는 기술도 제안되어 있다(특허 문헌 3 참조). 또한, 지락 방향 계전기에서 영상 전류와 영상 전압의 조합으로 지락을 검출하는 기술도 제안되어 있다(특허 문헌 4 참조).Moreover, in order to prevent the malfunction of a ground fault detection apparatus, when the load current of a transmission system exceeds a setting value, the technique which makes a detection sensitivity slow by making a detection setting value large is also proposed (refer patent document 3). Moreover, the technique which detects a ground fault by the combination of an image current and an image voltage in a ground fault direction relay is also proposed (refer patent document 4).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-212376호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-212376
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평8-306297호 공보 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-306297
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 평5-260641호 공보[Patent Document 3] Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-260641
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2000-341851호 공보 [Patent Document 4] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-341851
상술한 특허 문헌 1에 기재된 종래의 지락 검출 회로는, 접지 저항에 흐르는 교류 전류를 검출하고, 필터 처리, 정류 처리를 행하고, 지락 검출 레벨과 상기 검출 신호를 비교하여, 지락 시에 접지 전류에 흐르는 교류 전류가 상기 설정 레벨을 초과한 시점에서 지락이 생겼다고 판정하고 있다. 여기서, 컨버터, 인버터를 이용하여 전동기를 구동하는 시스템에서는, 전동기측이나 변압기측에 존재하는 기생 용량의 영향으로, 지락이 생기지 않는 통상의 운전 시에서도, 상기 접지 저항에는 전류가 흐른다.The conventional ground fault detection circuit described in
이 때문에, 정상 시에도 흐르는 전류로 오검출하지 않도록 하는 검출 레벨을 설정한 경우, 지락 검출 감도가 악화하여, 지락 검출 가능한 운전 범위도 좁은 것으로 된다. 시스템이 전동기의 가감속을 반복하는 운전 패턴이면 검출 가능 영역 에서 이상(지락)을 포착하는 것이 가능하지만, 그 이외의 시스템에서는 이상(지락) 검출이 지연되거나 또는 불가능으로 될 우려가 있다.For this reason, when a detection level is set so as to prevent erroneous detection with a current flowing even in a normal state, the ground fault detection sensitivity is deteriorated, and the operation range in which the ground fault can be detected is also narrowed. If the system is an operation pattern that repeats acceleration and deceleration of the motor, it is possible to catch an abnormality (ground fault) in the detectable area. However, in other systems, abnormality (earth fault) detection may be delayed or rendered impossible.
또한, 상술한 특허 문헌 2에 기재된 종래의 누전 검출 기술에서는, 누전 판정 레벨을 인버터 주파수에 의해 가변하고 있는 것뿐이며, 시스템의 전동기의 운전 패턴에 따른 지락 검출을 할 수 없는 것이었다. In the conventional ground fault detection technique described in
또한, 상술한 특허 문헌 3에 기재된 종래의 지락 검출 기술에서는, 검출 감도를 둔화시키는 것이기 때문에, 시스템의 전동기의 운전 속도에 따라서 검출 감도를 높일 수 없는 것이다. 또한, 상술한 특허 문헌 4에 기재된 종래의 지락 검출 기술에서는,영상 전류와 영상 전압의 검출은 일정 레벨의 검출이기 때문에, 시스템의 전동기의 운전 속도에 따라서 운전 범위를 넓힐 수 없어, 검출 감도를 높일 수 없는 것이었다. In addition, in the conventional ground fault detection technique described in
도 10은 종래예의 지락 검출 범위와 지락 검출 감도를 나타낸 것이며, 오검출을 방지하기 위해 통상의 접지 전류 피크값(101)의 최대값에 여유를 부가하여 지락 검출 레벨(102)을 고정값으로 부여하고 있다. 이 경우, 지락 검출 가능한 운전 범위 106이 좁고, 지락 저항값이 큰 경우 105로 검출 불가능하여 지락 검출 감도가 악화되는 것을 알 수 있다.Fig. 10 shows the ground fault detection range and the ground fault detection sensitivity of the conventional example, and a ground
따라서, 본 발명의 목적은, 시스템에 지락이 생긴 경우에, 시스템의 전동기의 운전 속도에 따라서 검출 감도를 높일 수 있고, 그 검출 감도로 검출 가능한 운전 범위를 확대함으로써, 시스템 이상(지락)을 정밀도 좋게 또한 조기에 검출할 수 있는 전력 변환 장치 및 전력 변환 방법을 제공하는 데에 있다.Therefore, an object of the present invention is to increase the detection sensitivity according to the operating speed of the motor of the system in the event of a ground fault in the system, and to improve the system abnormality (ground fault) by expanding the operating range detectable by the detection sensitivity. It is also desirable to provide a power converter and a power conversion method that can be detected early.
상기 과제를 해결하여, 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전력 변환 장치는, 컨버터와 인버터 사이의 직류 회로부를 접지하는 접지 저항기와, 접지 저항기에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와, 전류 검출기의 출력 전류로부터 지락을 검출하는 지락 검출 장치를 구비하고, 지락 검출 장치는 전력 변환 장치의 운전 상태에 따라서 지락 검출 레벨을 가변하는 지락 검출 레벨 가변부와, 지락 검출 레벨 가변부가 출력하는 검출 레벨과 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값을 비교하는 비교부와, 비교부의 비교 출력에 의해 지락 검출을 판정하는 지락 판정부를 구비한 것이다.In order to solve the above problems and to achieve the object of the present invention, the power converter of the present invention, a ground resistor for grounding the DC circuit portion between the converter and the inverter, a current detector for detecting a current flowing through the ground resistor, and a current A ground fault detection device for detecting a ground fault from the output current of the detector, wherein the ground fault detection device includes a ground fault detection level variable unit for varying the ground fault detection level in accordance with an operating state of the power converter and a detection level output by the ground fault detection level variable unit. And a comparison section for comparing the current detection value flowing through the ground resistor and a ground fault determination section for determining the ground fault detection by the comparison output of the comparison section.
또한, 본 발명의 전력 변환 장치는, 컨버터와 인버터 사이의 직류 회로부를 접지하는 접지 저항기와, 접지 저항기에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와, 전류 검출기의 출력 전류로부터 지락을 검출하는 지락 검출 장치와, 전력 변환 장치의 통상 운전 시에 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값이 작아지도록, 인버터의 출력 전압을 제어하는 인버터 제어 장치를 구비하고, 인버터 제어 장치는, 인버터 출력 전압 명령에 합성하는 영상 성분의 양을 가변하는 영상 성분 가변부와, 인버터 출력 전압 명령에 가변된 영상 성분의 양을 합성하는 영상 성분 가산부를 구비하고, 지락 검출 장치는 전력 변환 장치의 운전 상태에 따라서 지락 검출 레벨을 가변하는 지락 검출 레벨 가변부와, 지락 검출 레벨 가변부가 출력하는 검출 레벨과 상기 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값을 비교하는 비교부와, 비교부의 비교 출력에 의해 지락 검출을 판정하는 지락 판정부를 구비한 것이다.In addition, the power converter of the present invention includes a grounding resistor for grounding a DC circuit portion between a converter and an inverter, a current detector for detecting a current flowing through the grounding resistor, a ground fault detection device for detecting a ground fault from an output current of the current detector; And an inverter control device for controlling the output voltage of the inverter such that the current detection value flowing to the ground resistor during the normal operation of the power converter is small, and the inverter control device includes the amount of video component synthesized in the inverter output voltage command. And a video component adder for synthesizing the amount of the video component variable to the inverter output voltage command, wherein the ground fault detection device detects a ground fault that varies the ground detection level according to an operating state of the power converter. The level variable portion, the detection level outputted by the ground fault detection level variable portion, and the ground resistor Is provided with a comparator for comparing the current detection value, the fault determination unit for determining a ground fault detected by the comparison unit compares the output.
또한, 본 발명의 전력 변환 장치는, 컨버터와 복수의 인버터의 각 인버터 사이의 직류 회로부를 접지하는 접지 저항기와, 접지 저항기에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출기와, 전류 검출기의 출력 전류로부터 지락을 검출하는 지락 검출 장치를 구비하고, 지락 검출 장치는 전력 변환 장치의 운전 시의 복수의 인버터의 각 인버터의 운전 상태와 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값의 관계를 기억하는 기억부와, 복수의 인버터의 각 인버터의 운전 상태에 따라서 지락 검출 레벨을 가변하고, 내부의 테이블 또는 연산식을 기억부에 축적된 데이터에 기초하여 설정하는 지락 검출 레벨 가변부와, 지락 검출 레벨 가변부가 출력하는 검출 레벨과 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값을 비교하는 비교부와, 비교부의 비교 출력에 의해 지락 검출을 판정하는 지락 판정부를 구비한 것이다.Moreover, the power converter of this invention detects a ground fault from the grounding resistor which grounds the DC circuit part between a converter and each inverter of several inverters, the current detector which detects the electric current which flows through a grounding resistor, and the output current of a current detector. And a ground fault detection device, wherein the ground fault detection device stores a relationship between an operation state of each inverter of the plurality of inverters during operation of the power converter and a current detection value flowing through the ground resistor, and each of the plurality of inverters. The ground fault detection level is varied in accordance with the operating state of the inverter, and the ground fault detection level variable part for setting an internal table or arithmetic expression based on the data stored in the storage unit, and the detection level and ground resistor outputted by the ground fault detection level variable part. Whether the ground fault detection is determined by the comparison unit comparing the current detection value flowing through the comparison unit with the comparison output of the comparison unit; Determination is equipped with parts.
또한, 본 발명의 전력 변환 방법은, 컨버터와 인버터 사이의 직류 회로부가 접지 저항기에 의해 접지되고, 접지 저항기에 흐르는 전류가 전류 검출기에 의해 검출되고, 전류 검출기의 출력 전류로부터 지락이 지락 검출 장치에 의해 검출될 때에, 지락 검출 장치에 의해, 전력 변환 장치의 운전 상태에 따라서 지락 검출 레벨을 가변하는 지락 검출 레벨 가변 스텝과, 지락 검출 레벨 가변 스텝에서 출력하는 검출 레벨과 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값을 비교하는 비교 스텝과, 비교 스텝의 비교 출력에 의해 지락 검출을 판정하는 지락 판정 스텝을 포함하는 것이다.In the power conversion method of the present invention, the DC circuit portion between the converter and the inverter is grounded by the ground resistor, the current flowing through the ground resistor is detected by the current detector, and the ground fault is detected from the output current of the current detector. Detected by the ground fault detection device, the ground fault detection level variable step of varying the ground fault detection level according to the operating state of the power converter, the detection level output from the ground fault detection level variable step, and the current detection value flowing through the ground resistor. And a ground fault determination step of determining ground fault detection by the comparison output of the comparison step.
또한, 본 발명의 전력 변환 방법은, 컨버터와 인버터 사이의 직류 회로부가 접지 저항기에 의해 접지되고, 접지 저항기에 흐르는 전류가 전류 검출기에 의해 검출되고, 전류 검출기의 출력 전류로부터 지락이 지락 검출 장치에 의해 검출됨과 함께, 전력 변환 장치의 통상 운전 시에 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값이 작아지도록, 인버터의 출력 전압이 인버터 제어 장치에 의해 제어될 때에, 인버터 제어 장치에 의해, 인버터 출력 전압 명령에 합성하는 영상 성분의 양을 가변하는 영상 성분 가변 스텝과, 인버터 출력 전압 명령에 가변된 영상 성분의 양을 합성하는 영상 성분 가산 스텝을 포함하고, 지락 검출 장치에 의해, 전력 변환 장치의 운전 상태에 따라서 지락 검출 레벨을 가변하는 지락 검출 레벨 가변 스텝과, 지락 검출 레벨 가변 스텝에서 출력하는 검출 레벨과 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값을 비교하는 비교 스텝과, 비교 스텝의 비교 출력에 의해 지락 검출을 판정하는 지락 판정 스텝을 포함하는 것이다.In the power conversion method of the present invention, the DC circuit portion between the converter and the inverter is grounded by the ground resistor, the current flowing through the ground resistor is detected by the current detector, and the ground fault is detected from the output current of the current detector. By the inverter control device when the output voltage of the inverter is controlled by the inverter control device so that the current detection value flowing through the ground resistor during normal operation of the power converter is reduced. A video component variable step of varying the amount of the video component to be varied; and a video component adding step of synthesizing the amount of the video component variable to the inverter output voltage command. In the ground fault detection level variable step of varying the ground fault detection level, and the ground fault detection level variable step Comparing the detected level and the current detection value flowing through the resistor to ground force compared to including a ground fault determining step for determining a ground fault by comparing the output of the step of comparing step.
또한, 본 발명의 전력 변환 방법은, 컨버터와 인버터 사이의 직류 회로부가 접지 저항기에 의해 접지되고, 접지 저항기에 흐르는 전류가 전류 검출기에 의해 검출되고, 전류 검출기의 출력 전류로부터 지락이 지락 검출 장치에 의해 검출될 때에, 지락 검출 장치에 의해, 전력 변환 장치의 운전 시의 복수의 인버터의 각 인버터의 운전 상태와 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값의 관계를 기억하는 기억 스텝과, 복수의 인버터의 각 인버터의 운전 상태에 따라서 지락 검출 레벨을 가변하고, 내부의 테이블 또는 연산식을 기억 스텝에서 축적된 데이터에 기초하여 설정하는 지락 검출 레벨 가변 스텝과, 지락 검출 레벨 가변 스텝에서 출력하는 검출 레벨과 접지 저항기에 흐르는 전류 검출값을 비교하는 비교 스텝과, 비교 스텝의 비교 출력에 의해 지락 검출을 판정하는 지락 판정 스텝을 포함하는 것이다.In the power conversion method of the present invention, the DC circuit portion between the converter and the inverter is grounded by the ground resistor, the current flowing through the ground resistor is detected by the current detector, and the ground fault is detected from the output current of the current detector. Is detected by the ground fault detection device, the storage step of storing the relationship between the operating state of each inverter of the plurality of inverters during operation of the power converter and the current detection value flowing through the ground resistor, and each inverter of the plurality of inverters The ground fault detection level is varied according to the operating state of the ground, and the ground fault detection level variable step of setting an internal table or arithmetic expression based on the data accumulated in the storage step, and the detection level and ground resistor output from the ground fault detection level variable step. Ground fault detection by the comparison step of comparing the current detection value flowing through Intended to include the fault determining step for determining.
본 발명에 의해, 운전 범위에서의 외란 전류(예를 들면, 인버터의 스위칭에 의한 리플 성분과 3차 조파 중첩에 의한 영상 성분)의 레벨에 따라서 지락 검출 레벨을 가변할 수 있다. 또한,3차 조파 중첩을 출력 전압이 높은 전동기의 운전 영역에서만 행함으로써, 3차 조파 중첩에 수반하는 외란 전류 성분을 저감시켜, 저감한 외란 전류 레벨에 따라서 지락 검출 레벨을 가변할 수 있다. According to the present invention, the ground fault detection level can be varied according to the level of the disturbance current (for example, the ripple component due to switching of the inverter and the image component due to the third harmonic superposition) in the operating range. Further, by performing the third harmonic superposition only in the operating region of the motor having a high output voltage, the disturbance current component accompanying the third harmonic superposition can be reduced, and the ground fault detection level can be varied according to the reduced disturbance current level.
본 발명에 따르면, 시스템에 지락이 생긴 경우에, 시스템의 전동기의 운전 속도에 따라서 검출 감도를 높일 수 있고, 그 검출 감도로 검출 가능한 운전 범위를 확대함으로써, 시스템 이상(지락)을 정밀도 좋게 또한 조기에 검출할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.According to the present invention, in the event of a ground fault in the system, the detection sensitivity can be increased in accordance with the operating speed of the motor of the system, and the system abnormality (ground fault) can be accurately and earlyly increased by expanding the operating range detectable by the detection sensitivity. Exhibits the effect of being detected.
이하 도면을 이용하여 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention The best mode for carrying out the invention is described below.
우선, 실시 형태예 1에 대해 설명한다.First,
도 1은, 본 실시 형태의 제1 예의 전력 변환 장치의 구성도이다. 부호 1은 교류 전원, 부호 2는 상기 교류 전원(1)의 전압을 원하는 전압으로 변환하는 변압기, 부호 3은 상기 변압기(2)를 통하여 얻어지는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 컨버터이다.1 is a configuration diagram of a power converter of a first example of the present embodiment.
부호 4는 상기 컨버터(3)가 출력하는 직류 전력을 원하는 교류 전력으로 변환하는 인버터, 부호 5는 상기 인버터(4)가 출력하는 전력으로 구동되는 교류 전동기이다. 부호 6은 상기 전동기(5)의 출력 토크나 속도가 소망의 특성을 만족하도 록 상기 인버터(4)를 조작하는 인버터 제어 장치, 부호 7은 지락이 생긴 경우에 지락을 검출하는 지락 검출 장치이다.Reference numeral 4 is an inverter for converting the DC power output from the
부호 8은 전동기(5)에 직결된 속도 검출기로서 전동기(5)의 속도를 검출하여 출력한다. 부호 9는 전류 검출기로서 상기 인버터(4)의 출력 전류를 검출하여 출력한다. 상기 속도 검출기(8), 전류 검출기(9)의 출력 신호는, 인버터 제어 장치(6)에 입력되고, 인버터 제어 장치(6)는 각종 연산 처리를 행하고, 상기 인버터(4)를 조작하는 신호를 출력한다.
부호 10은 상기 컨버터(3)와 인버터(4) 사이의 직류 회로와 지면 사이에 접속되는 접지 저항기이며, 부호 11은 상기 접지 저항기(10)에 흐르는 전류를 검출하여 출력하는 전류 검출기이다. 이 전류 검출기(11)의 출력 신호는 지락 검출 장치(7)에 입력되고, 지락 검출 장치(7)는 각종 연산 처리를 행하고, 접지 저항기(10)에 흐르는 전류로부터 지락을 검출하여 이를 판정한다.
다음으로, 인버터 제어 장치의 주요 동작에 대해 설명한다. 우선, 인버터 제어 장치(6)에서는, 속도 명령 발생기(61)로부터 출력되는 속도 명령값과 속도 검출기(8)로부터 출력되는 속도 검출값이 속도 제어기(62)에 입력된다. 속도 제어기(62)에서는, 속도 검출값이 속도 명령값과 일치하도록 토크 전류 명령값을 연산하여 출력한다.Next, the main operation of the inverter control device will be described. First, in the
상기 토크 전류 명령값과, 여자 전류 명령 발생기(63)로부터 출력되는 여자 전류 명령값과, 전류 검출기(9)로부터 출력되는 인버터 출력 전류 검출값이 전류 제어기(64)에 입력된다. 전류 제어기(64)에서는, 인버터 출력 전류 검출값이 전류 명령값에 일치하도록 인버터 전압 명령값을 연산하여 출력한다.The torque current command value, the excitation current command value output from the excitation
상기 인버터 전압 명령값은 영상 성분 연산기(65)에 입력되고, 그리고 상기 인버터 전압 명령값에 영상 성분 연산기(65)에서 연산된 영상 성분이 합성된 전압이 펄스 생성기(66)에 입력된다. 펄스 생성기(66)에서는, 인버터(4)의 인버터 출력 전압이 인버터 출력 전압 명령값에 일치하도록 인버터(4)의 스위칭 소자를 온ㆍ오프하는 펄스 신호를 연산하여 출력한다. 컨버터(3)에도 컨버터 제어 장치가 있지만, 그 동작에 대한 설명은 여기서는 생략한다.The inverter voltage command value is input to the
다음으로, 본 실시 형태에서의 지락 검출 장치(7)의 검출 동작에 대해 설명한다. 지락 검출 장치(7)에서는, 전류 검출기(11)로부터 출력되는 전류값이 필터 회로(71)에 입력되고, 필터 회로(71)에서는 설정한 필터 특성에 따른 신호 처리를 행하고, 신호 처리된 전류값을 출력한다. 상기 신호 처리 후의 전류값은, 정류 회로(72)에 입력되고, 정류 회로(72)에서는 입력된 신호에 정류 처리를 행하고, 교류로부터 직류에 정류 처리된 전류값을 출력한다.Next, the detection operation of the ground
상기 정류 처리 후의 전류값과 지락 검출 레벨 연산기(73)로부터 출력되는 지락 검출 레벨이 비교기(74)에 입력된다. 비교기(74)에서는 지락 검출 레벨과 정류 처리 후의 전류값을 비교하고, 그 결과를 출력한다. 상기 비교 결과는 지락 검출 처리기(75)에 입력되고, 지락 검출 처리기(75)에서는 입력된 비교 결과에 기초하여, 지락 검출의 판정 및 지락 검출 후의 처리를 행한다. 여기서, 지락 검출 레벨 연산기(73)에는, 속도 검출기(8)로부터 출력되는 속도 검출값이 입력되고, 설정된 테이블 또는 연산식에 의해, 속도 검출값에 따른 지락 검출 레벨이 연산되고, 출력된다.The current value after the rectifying process and the ground fault detection level output from the ground fault
다음으로, 도 2 내지 도 6을 이용하여 본 실시 형태에서의 지락 검출 레벨을 가변하는 것에 의한 효과에 대해 설명한다. 도 2는, 지락이 생기지 않은 통상 운전 시에 전류 검출기(11)에서 검출된 전류값을 필터 회로(71)에서 필터 처리한 파형(a)과, 정류 회로(72)에서 정류 처리한 파형(b)의 일례를 나타낸 것이다. 도 2에 나타낸 바와 같이 지락이 생기지 않은 상태라도, 전동기(5)측에 존재하는 기생 용량(22)이나 변압기(2)측에 존재하는 기생 용량(21)을 통하여, 접지 저항기(10)에 전류가 흐른다. 그 전류의 주파수 성분은 전력 변환기인 인버터(4)의 스위칭 주파수, 영상 성분의 주파수 등이 있다.Next, the effect by varying the ground fault detection level in this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 2 shows waveforms (a) in which the current value detected by the
또한, 도 3은 횡축에 속도를 취하고, 각 속도로 전동기(5)를 운전하였을 때의 지락이 생기지 않은 상태에서의 정류 회로(72)에서 정류 처리한 파형의 피크값을 종축에 취한 일례를 나타낸 것이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 전동기(5)의 운전 상태에 따라서 전력 변환기인 인버터(4)의 스위칭 주파수 성분(32)을 변경하는 경우나, 속도 명령 발생기(61)로부터의 속도 명령값에 가산되는 영상 성분 연산기(65)에서 연산되는 영상 주파수 성분(33)의 크기를 변경하는 경우에는, 통상 상태에서 접지 저항에 흐르는 전류의 피크값(31)이 운전 상태에 따라서 변화된다. 3 shows an example in which the vertical axis takes the peak value of the waveform rectified by the rectifying
도 4는 전동기(5)측에서 지락이 생겼을 때에 전류 검출기(11)에서 검출된 전류값을 필터 회로(71)에서 필터 처리한 파형(a)과, 정류 회로(72)에서 정류 처리한 파형(b)의 일례를 나타낸 것이다. 도 4에 나타낸 바와 같이 지락 발생 시점(41)에서는, 도 2에 나타낸 주파수 성분 외에 인버터 출력 주파수 성분의 전류가 전류 검 출값에 흐른다.4 shows waveforms (a) in which the current value detected by the
도 5는, 횡축에 속도를 취하고, 각 속도로 운전하여 지락이 생긴 상태에서의 정류 회로(72)에서 정류 처리한 파형의 접지 전류 피크값을 종축에 취한 일례를 나타낸 것이다. 또한, 지락은 항상 완전 지락이 순시에 생기는 경우는 적고, 어떤 저항값을 통하여 지락한다고 생각되기 때문에, 그것을 도 1에서 지락 저항기(23)에서 모의하고, 도 5 중에는 각 지락 저항값에 대한 전류 피크값을 나타내었다. 도 5가 나타낸 바와 같이, 통상 시의 접지 전류 피크값(51)에 대해 지락 시의 접지 전류 피크값도 전동기(5)의 운전 상태에 따라서 변화되고, 당연하지만 지락 저항값이 큰 경우(54)보다 중간 정도(53), 작은 경우(52)와, 지락 저항값이 작을수록, 접지 전류 피크값은 커진다.Fig. 5 shows an example in which the vertical axis takes the ground current peak value of the waveform rectified by the rectifying
도 6은, 도 2 내지 도 5를 근거로 하여, 지락 검출 감도와 지락 검출 범위에 대해 본 실시 형태의 효과에 대해 나타낸 것이다. 여기서, 지락 검출 감도란, 도 1에 도시한 지락 저항기(23)의 지락 저항값이 어느 정도 큰 저항값(83, 84, 85)까지 지락 검출 레벨(82)을 초과한 접지 전류 피크값을 검출 가능한지를 나타내고 있다. 여기서, 지락 검출 범위(86)는 어느 정도의 전동기(5)의 운전 속도 범위에서 접지 전류 피크값의 검출이 가능하는지를 나타내는 것이다.FIG. 6 shows the effects of the present embodiment on the ground fault detection sensitivity and the ground fault detection range based on FIGS. 2 to 5. Here, the ground fault detection sensitivity detects the ground current peak value exceeding the ground
따라서, 본 실시 형태에서는 도 6과 같이 통상 시의 접지 전류 피크값(81)에 대응하여 전동기(5)의 운전 속도에 따라서 지락 검출 레벨(82)을 가변하였다. 이 경우, 지락 저항이 중간 정도인 경우(84)에서의 지락 검출 가능한 운전 범위(86)가 넓은 것으로 되고, 지락 저항이 큰 경우(85)에도 지락 검출 가능하게 된다. 여기 서는, 전동기(5)의 운전 속도가 높을수록 지락 검출 레벨(82)을 낮게 하여 검출 감도를 향상시키고 있다.Therefore, in the present embodiment, the ground
이에 의해, 지락 검출 가능한 운전 범위(86)와 지락 검출 감도를 개선할 수 있는 효과가 있고, 이와 같이 함으로써, 시스템에 지락이 생긴 경우에, 그 검출 감도와 검출 가능한 운전 범위를 확대함으로써, 시스템 이상(지락)을 정밀도 좋게 또한 조기에 검출할 수 있다.This has the effect of improving the ground fault detection operating range 86 and the ground fault detection sensitivity. By doing so, in the event of a ground fault in the system, the detection sensitivity and the detectable driving range are expanded, thereby causing a system fault. The ground fault can be detected with high precision and early.
다음으로, 실시 형태예 2에 대해 설명한다.Next,
도 7은, 다른 실시 형태예이며, 전류 제어기(64)로부터의 인버터 전압 명령값에 합성하는 영상 성분 연산기(65)에서 연산되는 영상 성분에 계수를 곱하는 승산기(67)와 상기 계수를 연산하는 영상 성분 가변 계수 연산기(68)를 설치한다. 그리고, 전동기(5)의 운전 상태에 따라서 영상 성분 가변 계수 연산기(68)의 계수를 가변함으로써, 전류 제어기(64)로부터의 인버터 전압 명령값에 합성하는 영상 성분 연산기(65)에서 연산되는 영상 성분의 값을 전동기(5)의 운전 상태에 따라서 가변하는 점이 도 1과 상이하다. Fig. 7 shows another embodiment, in which a multiplier 67 multiplying a coefficient by an image component calculated by an
영상 성분 연산기(65)에서 연산되는 영상 성분을 전류 제어기(64)로부터의 인버터 전압 명령값에 합성하는 목적은, 속도 명령값의 전압 파형을 사다리꼴 파 형상으로 하고, 인버터(4)가 출력할 수 있는 전압을 증대하는 데에 있다. 이에 의해 인버터(4)의 고전압 출력 시에 전압 여유를 만들어 낼 수 있다. 상기 목적을 생각한 경우에, 영상 성분 연산기(65)에서 연산되는 영상 성분의 전류 제어기(64)로부터의 인버터 전압 명령값에 대한 합성은, 인버터(4)에서 전압 여유가 필요해지 는 고전압 시에 대응하는 전동기(5)의 고속 운전 시에만 행하면 되고, 인버터(4)에서 전압 여유가 충분히 있는 저전압 시에 대응하는 전동기(5)의 저속 운전 시에는 행할 필요는 없다.The purpose of synthesizing the video component calculated by the
한편, 도 2 및 도 3이 나타낸 바와 같이 통상 운전 시에 접지 저항(10)에 흐르는 전류값을 생각한 경우, 영상 성분 가변 계수 연산기(68)의 계수를 제로로 함으로써, 영상 성분 연산기(65)에서 연산되는 영상 성분에 의한 전류를 제로로 한다. 이에 의해, 통상 시에 접지 저항(10)에 흐르는 전류값을 저감할 수 있다. On the other hand, as shown in Figs. 2 and 3, when the current value flowing in the
따라서, 도 7에서는 전동기(5)의 운전 상태, 예를 들면 전동기(5)의 운전 속도나 인버터(4)가, 출력할 수 있는 전압에 따라서 전류 제어기(64)로부터의 인버터 전압 명령값에 합성하는 영상 성분 연산기(65)에서 연산되는 영상 성분값을, 영상 성분 가변 계수 연산기(68)의 계수에 의해 가변으로 한다.Therefore, in Fig. 7, the operation state of the
이에 의해, 전동기(5)의 저속 운전(인버터(4)의 출력이 저전압) 시에는, 영상 성분 연산기(65)에서 연산되는 영상 성분값을, 영상 성분 가변 계수 연산기(68)의 계수를 제로로 함으로써 제로로 한다. 그리고,영상 성분을 필요로 하는 전동기(5)의 고속 운전(인버터(4)의 출력이 고전압) 시만 영상 성분 연산기(65)에서 연산되는 영상 성분값에, 영상 성분 가변 계수 연산기(68)의 계수를 정수로 함으로써 소정 비율의 영상 성분값을 합성하도록 하였다.As a result, when the low speed operation of the motor 5 (the output of the inverter 4 is low voltage), the video component value calculated by the
도 8은 본 실시 형태예의 효과를 설명하는 도면이며, 영상 성분을 영상 성분 가변 계수 연산기(68)의 계수에 의해 가변함으로써 통상 운전 시의 접지 전류 피크값(91)을 도 6에서 나타낸 통상 시의 접지 전류 피크값(81)과 비교하여 저감할 수 있다. 이에 의해, 도 6에서 나타낸 검출 가능 운전 범위(86)에 비해 검출 가능 운전 범위(96)를 넓은 속도 범위까지 넓힐 수 있다. 지락 저항값이 중간 정도인 경우(84)에서의 검출 가능 운전 범위(96)가 넓고, 지락 저항값이 큰 경우(95)도 검출 가능하고, 또한 검출 가능 운전 범위(96)를 넓게 할 수 있는 것을 알 수 있다.FIG. 8 is a view for explaining the effect of the present embodiment, and the ground current peak value 91 in normal operation is shown in FIG. 6 by varying the video component by the coefficient of the video component
이와 같이 함으로써, 도 1의 제1 예에 대해, 지락 검출 가능한 운전 범위(96)에 의한 지락 검출 범위를 넓힐 수 있고, 통상 운전 시의 접지 전류 피크값(91)을 저감함으로써 지락 검출 레벨(92)에 의한 지락 검출 감도를 더 개선할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 시스템에 지락이 생긴 경우에, 그 검출 감도와 검출 가능한 운전 범위를 확대함으로써, 시스템 이상(지락)을 정밀도 좋게 또한 조기에 검출할 수 있다. By doing in this way, with respect to the 1st example of FIG. 1, the ground fault detection range by the ground fault detection range 96 can be expanded, and the ground
다음으로, 실시 형태예 3에 대해 설명한다.Next,
도 9는, 다른 실시 형태예이며, 공통 컨버터(3)에 복수의 인버터(4a, 4b, 4c, …)가 접속되어 있는 점이 도 1, 도 7과 상이하다. 또한, 지락 검출 장치(7) 내에 지락 검출 설정값 연산기(76)를 설치하고, 각 인버터 제어 장치(6a, 6b, 6c, …) 내의 운전 상태(전동기(5a, 5b, 5c, …)의 운전 속도, 인버터(4a, 4b, 4c, …)의 출력 전압 등)를 통상 운전 시에 접지 저항기(10)에 흐르는 전류값과 함께, 지락 검출 설정값 연산기(76)에 입력한다.FIG. 9 is another embodiment example, and is different from FIGS. 1 and 7 in that a plurality of
그리고, 지락 검출 설정값 연산기(76)에서는, 시험 운전 시 또는 조업 운전 중의 어느 기간에서, 각 인버터(4a, 4b, 4c, …)의 운전 상태에 따라서, 통상 운전 시의 접지 저항기(10)에 흐르는 전류값을 기억하고, 각 운전 상태에서의 상기 기억 된 전류값에 대해 지락 검출 레벨을 연산하여 출력한다.In the ground detection setting
지락 검출 설정값 연산기(76)에서 연산된 지락 검출 레벨은, 운전 상태 신호와 함께 지락 검출 레벨 연산기(73)에 입력되고, 테이블 또는 연산식에 설정된다. 또한, 지락 검출 레벨 연산기(73)에는, 조업 운전 중의 운전 패턴이 지락 검출 설정값 연산기(76)로부터 입력되고, 설정된 테이블 또는 연산식에 의해, 운전 패턴에 따른 지락 검출 레벨이 연산되고, 출력되는 점이 도 1, 도 7과 상이하다. 여기서, 운전 패턴이란, 복수의 인버터(4a, 4b, 4c, …)에 의한 복수의 전동기(5a, 5b, 5c, …)의 운전 속도의 조합에 의한 각종 운전 패턴을 포함하는 것이다.The ground fault detection level calculated by the ground fault detection set
공통 컨버터(3)에 복수의 인버터(4a, 4b, 4c, …)가 접속되어 있는 경우에는, 각 인버터(4a, 4b, 4c, …)측의 기생 용량(22a, 22b, 22c, …)을 통하여 흐르는 전류가 합성된 전류가 접지 저항기(10)에 흐르기 때문에, 검출 레벨을 가변하는 것이 곤란하다.When a plurality of
따라서, 시스템으로서 결정된 각 인버터(4a, 4b, 4c, …)의 운전 패턴 시의 접지 저항(10)에 흐르는 전류를 지락 검출 설정값 연산기(76)에서 기억하고, 지락 검출 레벨 연산기(73)에서 각 운전 패턴에 따른 지락 검출 레벨을 설정함으로써, 검출 레벨의 가변을 가능하게 하였다.Therefore, the ground current
이와 같이 함으로써, 공통 컨버터(3)에 복수 인버터(4a, 4b, 4c, …)를 설치하는 시스템 구성에서도, 운전 패턴에 따라서 도 1 또는 도 7과 마찬가지로 지락 검출 범위와 지락 검출 감도를 개선할 수 있는 효과가 있고, 시스템에 지락이 생긴 경우에, 그 검출 감도와 검출 가능한 운전 범위를 확대함으로써, 시스템 이상(지 락)을 정밀도 좋게 또한 조기에 검출할 수 있다. In this way, even in a system configuration in which the plurality of
또한, 상술한 본 실시 형태에 한하지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 적절하게 변경할 수 있는 것은 물론이다.It goes without saying that the present embodiment is not limited to the above-described embodiment and can be appropriately changed as long as it does not deviate from the gist of the present invention.
도 1은 본 실시 형태를 도시하는 제1 예의 전력 변환 장치의 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram of the power converter of the 1st example which shows this embodiment.
도 2는 통상 운전 시의 접지 전류 파형도이며, 도 2의 (a)는 필터 회로(71)에서 필터 처리한 파형, 도 2의 (b)는 정류 회로(72)에서 정류 처리한 파형.FIG. 2 is a waveform diagram of ground current during normal operation, in which FIG. 2A is a waveform filtered by the
도 3은 통상 운전 시의 지락 검출 전류 피크값의 운전 속도에 대한 특성도.3 is a characteristic diagram of an operating speed of a ground fault detection current peak value in normal operation.
도 4는 지락 시의 접지 전류 파형도이며, 도 4의 (a)는 필터 회로(71)에서 필터 처리한 파형, 도 4의 (b)는 정류 회로(72)에서 정류 처리한 파형.4 is a waveform diagram of ground currents during ground fault, FIG. 4A is a waveform filtered by the
도 5는 지락 시의 지락 검출 전류 피크값의 운전 속도에 대한 특성도.5 is a characteristic diagram of an operating speed of a ground fault detection current peak value at ground fault.
도 6은 지락 검출 범위와 지락 검출 감도의 설명도.6 is an explanatory diagram of ground fault detection range and ground fault detection sensitivity;
도 7은 다른 실시 형태를 도시하는 제2 예의 전력 변환 장치의 구성도.7 is a configuration diagram of a power conversion device of a second example, showing another embodiment.
도 8은 제2 예의 지락 검출 범위와 지락 검출 감도의 설명도.8 is an explanatory diagram of a ground fault detection range and ground fault detection sensitivity in a second example;
도 9는 다른 실시 형태를 도시하는 제3 예의 전력 변환 장치의 구성도.9 is a configuration diagram of a power conversion device of a third example showing another embodiment.
도 10은 종래예에서의 지락 검출 범위와 지락 검출 감도의 설명도.10 is an explanatory diagram of a ground fault detection range and ground fault detection sensitivity in a conventional example.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
1 : 교류 전원1: AC power
2 : 변압기2: transformer
3 : 컨버터3: converter
4 : 인버터4: Inverter
5 : 전동기5: electric motor
6 : 인버터 제어 장치6: inverter control device
7 : 지락 검출 장치7: ground fault detection device
8 : 속도 검출기8: speed detector
9 : 전류 검출기9: current detector
10 : 접지 저항기10: grounding resistor
11 : 전류 검출기11: current detector
21 : 변압기측 기생 용량21: parasitic capacitance of the transformer
22 : 전동기측 기생 용량22: parasitic capacitance on the motor side
23 : 지락 저항기23: ground fault resistor
61 : 속도 명령 발생기61: speed command generator
62 : 속도 제어기62: speed controller
63 : 여자 전류 명령 발생기63: Excitation Current Command Generator
64 : 전류 제어기64: current controller
65 : 영상 성분 연산기65: image component calculator
66 : 펄스 생성기66: pulse generator
71 : 필터 회로71: filter circuit
72 : 정류기72: rectifier
73 : 지락 검출 레벨 연산기73: ground fault detection level calculator
74 : 비교기74: comparator
75 : 지락 검출 처리기75: ground fault detection processor
76 : 지락 검출 설정값 연산기 76: ground fault detection set value calculator
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