Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4094412B2 - Power regeneration converter - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4094412B2 - Power regeneration converter - Google Patents

Power regeneration converter Download PDF

Info

Publication number
JP4094412B2
JP4094412B2 JP2002344176A JP2002344176A JP4094412B2 JP 4094412 B2 JP4094412 B2 JP 4094412B2 JP 2002344176 A JP2002344176 A JP 2002344176A JP 2002344176 A JP2002344176 A JP 2002344176A JP 4094412 B2 JP4094412 B2 JP 4094412B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
voltage
regenerative
power supply
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002344176A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004180427A (en
Inventor
洋治 堤下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2002344176A priority Critical patent/JP4094412B2/en
Publication of JP2004180427A publication Critical patent/JP2004180427A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4094412B2 publication Critical patent/JP4094412B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電源回生コンバータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電源回生コンバータは、三相誘導電動機を可変速制御するインバータ装置と三相交流電源との間に配置され、三相誘導電動機の減速時に発生する誘導起電力を三相交流電源に回生する装置である。
【0003】
この電源回生コンバータは、インバータ装置内の全波整流ダイオード群に接続される平滑コンデンサと、平滑コンデンサに並列に設けられ、3つの上アームと3つの下アームとを構成する都合6個の回生トランジスタと、6個の回生トランジスタをオン・オフ制御する制御回路とを備える。
【0004】
上記平滑コンデンサは、三相誘導電動機の力行時に全波整流ダイオード群にて整流された直流電圧で充電される。制御回路は、平滑コンデンサの端子電圧が三相誘導電動機の減速時に発生する誘導起電力によって上昇し、三相交流電源の電圧よりも高くなると、6個の回生トランジスタを三相交流電源の電圧位相に同期させてオン・オフ動作させ、平滑コンデンサに蓄積された電力を三相交流電源に回生するように動作する。
【0005】
ここで、従来では、次のようにして6個の回生トランジスタのオン・オフ動作関係を三相交流電源の電圧位相に同期させている。すなわち、制御回路では、三相交流電源の線間電圧のゼロクロス点検出によって生成される位相検出信号と三相交流電源の検出電圧とに基づき、3つの上アームと3つの下アームのうち、電圧が最大の相に接続される上アームの回生トランジスタと電圧が最小の相に接続される下アームの回生トランジスタとをオン動作させ、その他はオフ動作させる駆動信号を対応する回生トランジスタに与えるようにしている(例えば特許文献1)。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−253686号公報(0018〜0021、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電源回生コンバータでは、位相検出信号の変化タイミングと回生トランジスタのオン・オフ動作タイミングとが一致しているので、回生トランジスタのオン・オフ動作に起因して発生するスパイク状の歪み電圧の影響を受けて電源位相の検出を誤る場合が生じ、回生トランジスタを誤ってオン動作させるなど動作が不安定になる場合があった。
【0008】
また、三相交流電源の相電圧に不平衡が生じている場合には、駆動信号の変化タイミングと相電圧の切り替わりタイミング(線間電圧のゼロクロス点)とにずれが生ずる。この場合には、従来では、電源電圧と直流母線電圧との電圧差の大きいところでも回生トランジスタをオン動作させるので、過大な回生電流が流れる。
【0009】
さらに、回生エネルギーが小さくなると、電源電圧位相のピーク付近で回生電流がゼロの近くになることを利用し、線間電圧が最大となる位相での回生電流をモニターし、小さい場合には回生動作を停止するようにしているが、電源電圧に高調波歪みが生じていると、従来では、回生停止判断を誤り、回生動作を停止しない場合があった。
【0010】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、三相交流電源の電圧位相を回生トランジスタのオン・オフ動作タイミングからずれた位相で検出でき、三相交流電源の電圧に不平衡や高調波歪みがあるときは回生トランジスタのオン・オフ動作タイミングを補正する手段を備えた電源回生コンバータを得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる電源回生コンバータは、三相交流電源と三相誘導電動機を可変速制御する制御装置との間に配置され、前記三相交流電源の電圧位相を検出する位相検出手段と、前記三相誘導電動機の減速時に発生する誘導起電力を蓄積する平滑コンデンサの端子電圧をスイッチングして前記三相交流電源に電力回生動作を行う回生トランジスタと、前記回生トランジスタのオン・オフ駆動信号を前記位相検出手段の検出信号に基づき生成する回生信号生成手段とを備える電源回生コンバータにおいて、前記回生信号生成手段は、前記三相交流電源の電圧波形を監視し、最大または最小となる相電圧入れ替わタイミングと前記位相検出手段が検出する電圧位相の変化点間の中間位置とにずれを検出したとき、前記回生トランジスタに与えるオン・オフ駆動信号の変化タイミングを前記相電圧が入れ替わるタイミングに補正することを特徴とする。
【0012】
この発明によれば、最大または最小となる相電圧入れ替わタイミングと位相検出手段が検出する電圧位相の変化点間の中間位置とにずれを検出したとき、すなわち、三相電圧に不平衡があるときは、その不平衡状態に合わせて回生トランジスタのオン・オフ駆動信号の変化タイミングを相電圧が入れ替わるタイミングに補正することができる。
【0013】
つぎの発明にかかる電源回生コンバータは、三相交流電源と三相誘導電動機を可変速制御する制御装置との間に配置され、前記三相交流電源の電圧位相を検出する位相検出手段と、前記三相誘導電動機の減速時に発生する誘導起電力を蓄積する平滑コンデンサの端子電圧をスイッチングして前記三相交流電源に電力回生動作を行う回生トランジスタと、前記回生トランジスタのオン・オフ駆動信号を前記位相検出手段の検出信号に基づき生成する回生信号生成手段とを備える電源回生コンバータにおいて、前記回生信号生成手段は、前記三相交流電源の電圧波形を監視し、前記平滑コンデンサの端子電圧が低下した場合において前記三相交流電源の電圧が最大となる位相を検出し、回生動作停止用の回生電流サンプリング位相を回生電流が最も小さくなる位相に補正することを特徴とする。
【0014】
この発明によれば、平滑コンデンサの端子電圧が低下した場合において電圧が最大となる位相の回生電流を利用して回生動作の停止判断を行うので、電源電圧に高調波歪みが発生している場合でも安定して回生動作とその停止が行える。
【0015】
つぎの発明にかかる電源回生コンバータは、上記の発明において、前記回生信号生成手段は、前記回生トランジスタに与えるオン・オフ駆動信号を、前記位相検出手段が前記三相交流電源の電圧位相を相電圧のゼロクロス検出によって検出する電圧位相の変化点間の中間位置を基準に前記三相交流電源の線間電圧差がゼロとなるタイミングで変化するように生成することを特徴とする。
【0016】
この発明によれば、三相交流電源の相電圧のゼロクロス検出によって検出した電圧位相の変化タイミング回生トランジスタのオン・オフ動作タイミングと異ならせることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電源回生コンバータの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0018】
図1は、この発明を適用する電源回生コンバータの構成例を示すブロック図である。図1に示すように、電源回生コンバータ1は、三相(R相、S相、T相)の交流電圧を発生する三相交流電源2と、三相誘導電動機(以下「モータ」という)3を可変速制御するインバータ装置4との間に配置される。なお、図1では、三相交流電源2とインバータ装置4との接続ラインは図示を省略した。
【0019】
電源回生コンバータ1は、交流電源端子11,12,13を備えている。三相交流電源2の各電源端子は、リアクトル(LR、LS、LT)5を介して交流電源端子11,12,13に接続されている。また、電源回生コンバータ1は、直流電源端子14,15を備えている。直流電源端子14,15は、インバータ装置4内の直流母線に接続されている。
【0020】
電源回生コンバータ1内には、直流電源端子14,15に接続される直流母線16,17が配置され、直流母線16,17間には、平滑コンデンサCが接続されている。平滑コンデンサCの両端は、直流電圧検出部18に接続されている。また、直流母線16には、回生電流検出器19が配置されている。
【0021】
直流母線16,17間には、直列接続した回生トランジスタTr1,Tr2、回生トランジスタTr3,Tr4、および回生トランジスタTr5,Tr6の3組が並列に接続されている。すなわち、直流母線16間には、上アームを構成する回生トランジスタTr1,Tr3,Tr5のコレクタ端子が接続され、直流母線17には、下アームを構成する回生トランジスタTr2,Tr4,Tr6のエミッタ端子が接続されている。
【0022】
そして、回生トランジスタTr1のエミッタ端子と回生トランジスタTr2のコレクタ端子とは、共通に交流電源端子11に接続されている。回生トランジスタTr3のエミッタ端子と回生トランジスタTr4のコレクタ端子とは、共通に交流電源端子12に接続されている。回生トランジスタTr5のエミッタ端子と回生トランジスタTr6のコレクタ端子とは、共通に交流電源端子13に接続されている。なお、これらの回生トランジスタには、ダイオードD1〜D6がそれぞれ並列に接続されている。すなわち、ダイオードのアノード端子は回生トランジスタのエミッタ端子に接続され、ダイオードのカソード端子は回生トランジスタのコレクタ端子に接続されている。
【0023】
また、交流電源端子11,12,13には、電源位相検出部20と交流電圧波形検出部21とが接続され、電源位相検出部20と交流電圧波形検出部21の各出力端は、回生信号生成部22に接続されている。直流電圧検出部18の出力端と回生電流検出器19の出力端もそれぞれ回生信号生成部22に接続されている。回生信号生成部22の6つの出力端は、回生トランジスタTr1,Tr2,Tr3,Tr4,Tr5,Tr6の対応するベース端子に接続されている。
【0024】
以上の構成において、この発明の理解を容易にするため、図2〜図を参照して電源回生コンバータの一般的な動作について説明する。なお、図2は、図1に示す電源回生コンバータでの回生動作の開始と停止を説明するタイムチャートである。図3は、図1に示す電源回生コンバータで一般的に行われている回生動作を説明するタイムチャートである。図4は、図3に示す一般的な回生動作が行われる電源回生コンバータにおいて三相電圧に不平衡が生じた場合の回生動作を説明するタイムチャートである。図5は、図3に示す一般的な回生動作が行われる電源回生コンバータにおいて三相電圧に高調波歪みが生じた場合の回生動作を説明するタイムチャートである。
【0025】
図1と図2において、回生動作の開始は、次のようにして行われる。図2(1)に示すように、交流電圧波形検出部21は、三相交流電源2の波高値Vpr-sを検出し、それを電源電圧波高値Vrfとして回生信号生成部22に出力している。一方、直流電圧検出部18では、平滑コンデンサCの端子電圧、つまり直流母線16,17の電圧を検出し、検出した直流母線電圧Vpnを回生信号生成部22に出力している。さらに、位相検出部20は、三相交流電源2の電圧位相を検出し、それを回生信号生成部22に出力している。なお、位相検出部20は、従来では、線間電圧のゼロクロス点検出による相間電圧位相を検出している。
【0026】
モータ3の減速制御が行われると、発生した誘導起電力による電流が平滑コンデンサCに流れ込み、平滑コンデンサCの端子電圧が上昇する。その結果、平滑コンデンサCの端子電圧が三相交流電源2の三相(R相,S相,T相)のうちの一相の電圧よりも高くなり、平滑コンデンサCの端子電圧と三相交流電源2の電圧との間に電圧差が生ずる。
【0027】
そこで、回生信号生成部22では、図2()に示すように、交流電圧波形検出部21にて検出される電源電圧波高値Vrefと直流電圧検出部18にて検出される直流母線電圧値Vpnとを比較し、直流母線電圧値Vpnが電源電圧波高値Vrefよりも高くなったとき、位相検出部20からの位相検出信号に基づいて回生トランジスタTr1〜Tr6の駆動信号(回生信号)を生成し、回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ制御動作を開始する。回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ制御動作の内容は後述する(図3)。
【0028】
その結果、平滑コンデンサCから回生トランジスタTr1〜Tr6,電源端子11〜13,リアクトル5を介して三相交流電源2に向かう三相の回生電流が生ずる(図2(3))。回生電流検出器19は、直流母線16を流れる母線電流を検出し、回生電流検出信号Ipnを回生信号生成部22に出力する。電源回生が開始されると、図2(4)の左方に示すように、大振幅の回生電流が検出される。
【0029】
次に、回生動作の停止は、次のようにして行われる。電源回生動作が開始すると、モータ減速中であっても直流母線電圧値Vpnと電源電圧波高値Vrefとの間では、回生トランジスタのオン電圧分の差が生じるのみで、その電圧差は極めて小さくなる。その結果、直流母線電圧値Vpnの低下のみで回生停止を判断すると、頻繁に回生の開始と停止が繰り返され、間欠的に回生動作が行われるので、動作が不安定となる。
【0030】
そこで、回生信号生成部22では、回生電流検出信号Ipnと直流母線電圧値Vpnとから回生動作の停止時期を判断するようにしている。具体的には、モータからの回生電流が少なくなると、つまり回生エネルギーが小さくなると、電源回生コンバータ1の回生電流(回生電流検出信号Ipn)は、図2(4)の右方に示すように、電源電圧位相のピーク付近で電流がゼロに近くなる。これを利用して、線間電圧の電圧値が最大を示す位相、すなわち図2(4)の右方に示す*印で示す時点において、回生電流をモニターし、回生電流検出信号Ipnが所定値以下になると、回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ制御動作を停止する。
【0031】
次に、図1と図3を参照して、電源回生中での動作を説明する。上記のように電源回生は、平滑コンデンサCの端子電圧と三相交流電源2の電圧との電圧差を利用して行われ、回生電流にリアクトル5による電流制限を掛けるので、オン・オフ動作させる回生トランジスタの位相を誤ると、電圧差が大きくなり、急激に大電流が流れ、装置の停止や破損を招くおそれがある。そこで、電源位相の検出と回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ制御とは、次のようにして行われている。
【0032】
位相検出部20では、図3(2)に示すように、線間電圧のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点間で高レベル(以下、「Hレベル」という)と低レベル(以下、「Lレベル」という)とに交互に変化する位相検出信号を発生している。すなわち、R−S間電圧位相検出信号は、R相電圧−S相電圧>0である期間は、“H”レベルを維持し、R相電圧−S相電圧=0のときに、“L”レベルに立ち下がり、R相電圧−S相電圧<0である期間は、“L”レベルを維持し、図示してないが、次にR相電圧−S相電圧=0となるときに“H”レベルに立ち上がり、これを繰り返す信号である。S−T間電圧位相検出信号とT−R間電圧位相検出信号についても同様である。
【0033】
回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ制御に関しては、上アームの回生トランジスタTrl,Tr3,Tr5は、三相(R相,S相,T相)の電圧のうち最大電圧の相においてオン動作させる必要がある。逆に下アームの回生トランジスタTr2,Tr4,Tr6は、三相の電圧のうち最小電圧の相においてオン動作させる必要がある。そして、相電圧が入れ替わる線間電圧のゼロクロス点においてオン・オフ動作関係を切り換える必要がある。
【0034】
そこで、回生信号生成部22は、位相検出部20からの3つの線間電圧位相検出信号(図3(2))と交流電圧波形検出部21からの電源電圧波高値Vrefとに基づき、3つの上アームと3つの下アームのうち、電圧が最大の相に接続される上アームの回生トランジスタと、電圧が最小の相に接続される下アームの回生トランジスタとをオン動作させ、その他はオフ動作させる回生信号を対応する回生トランジスタに与えるようにしている。
【0035】
その結果、回生トランジスタTr1〜Tr6は、図3(3)に示すような関係でオン動作とオフ動作とを行う。上アームの回生トランジスタTrl,Tr3,Tr5では、回生トランジスタTrlは、R相電圧が最大である期間内、つまりR相電圧>T相電圧となる時刻t10からR相電圧<S相電圧となる時刻t50までの期間内オン動作を行う。回生トランジスタTr3は、S相電圧が最大である期間内、つまりS相電圧>R相電圧となる時刻t50からS相電圧<T相電圧となる時刻t90までの期間内オン動作を行う。回生トランジスタTr5は、T相電圧が最大である期間内、つまりT相電圧>S相電圧となる時刻t90からT相電圧<R相電圧となる時刻t10までの期間内オン動作を行う。
【0036】
また、下アームの回生トランジスタTr2,Tr4,Tr6では、回生トランジスタTr2は、R相電圧が最小である期間内、つまりR相電圧<T相電圧となる時刻t70からR相電圧>S相電圧となる時刻t110までの期間内オン動作を行う。回生トランジスタTr4は、S相電圧が最小である期間内、つまりS相電圧<R相電圧となる時刻t110からS相電圧>T相電圧となる時刻t30までの期間内オン動作を行う。回生トランジスタTr6は、T相電圧が最小である期間内、つまりT相電圧<S相電圧となる時刻t30からT相電圧>R相電圧となる時刻t70までの期間内オン動作を行う。
【0037】
すなわち、上アームの回生トランジスタTrlがオン動作を行う時刻t10から時刻t50までの期間内では、時刻t10から時刻t30までの期間内は下アームの回生トランジスタTr4がオン動作をし、時刻t30から時刻t50までの期間内は下アームの回生トランジスタTr6がオン動作をしている。上アームの回生トランジスタTr3がオン動作を行う時刻t50から時刻t90までの期間内では、時刻t50から時刻t70までの期間内は下アームの回生トランジスタTr6がオン動作をし、時刻t70から時刻t90までの期間内は下アームの回生トランジスタTr2がオン動作をしている。上アームの回生トランジスタTr5がオン動作を行う時刻t90から時刻t10までの期間内では、時刻t90から時刻t110までの期間内は下アームの回生トランジスタTr2がオン動作をし、時刻t110から時刻t10までの期間内は下アームの回生トランジスタTr4がオン動作をしている。
【0038】
これによって、図3(4)に示すようなパルス状波形の回生電流(R相,S相,T相)が平滑コンデンサC→回生トランジスタTr1〜Tr6→リアクトル5(LR,LS,LT)→三相交流電源2と流れる。
【0039】
ここで、回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ動作に起因して三相交流電源2の電圧にスパイク状の歪み電圧が発生するが、図3(2)(3)から理解できるように、線間電圧位相検出信号の変化タイミングは、回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ動作タイミングと一致している。したがって、線間電圧の位相検出を行う位相検出部20では、電源位相の検出を誤る場合が生じ、回生信号生成部22では、回生トランジスタTr1〜Tr6を誤ってオン動作させる場合があった。その対策として、従来では、位相検出部20の電源入力端をリアクトル5と三相交流電源2との間に接続する措置や、電流制限用の抵抗器を追加する措置が採られている。
【0040】
また、図4(1)に示すように、例えばR相電圧が他の相電圧よりも高くなるような不平衡が生ずると、線間電圧の位相検出を行う位相検出部20では、正常時のゼロクロス点から時間tずれた位置をゼロクロス点として検出することが起こる。その結果、回生信号生成部22では、図4(2)(3)に示すように、電源電圧と直流母線電圧の電圧差の大きいところでも回生トランジスタをオン動作させることが起こり、図4(4)に示すように、回生電流が過大になる現象が現れる。
【0041】
また、回生動作の停止判断時において、図5(1)に示すように電源電圧に高調波歪を生じているような場合には、回生電流が図5(2)に示すような波形に変化する。そうすると、回生停止の判断を図中*印の位置でサンプリングした電流値で行っていると、回生停止判断を誤り、回生動作が停止しない場合があった。
【0042】
そこで、この発明では、位相検出部20が電源位相を回生トランジスタのオン・オフ動作タイミングを外した位相で検出できるように構成し、また、回生信号生成部22が電源不平衡時や高調波歪みに対して補正操作できるように構成している。以下、具体的に説明する。
【0043】
図6は、この発明の一実施の形態として図1に示す位相検出部および回生信号生成部の構成例を示すブロック図である。図7は、図6に示す位相検出部および回生信号生成部を備えたこの発明の一実施の形態である電源回生コンバータでの回生動作を説明するタイムチャートである。図8は、図6に示す回生信号生成部の回生信号生成動作を説明するタイムチャートである。
【0044】
図6において、この実施の形態による位相検出部20では、位相検出用のホトカプラOI1,OI2,OI3を備え、各相電圧のゼロクロス点検出による位相検出信号を回生信号生成部22に出力するようになっている。
【0045】
ホトカプラOI1の発光ダイオードは、アノードが電流制限用の抵抗器R1を介してR相の交流電源端子11に接続されている。また、この発光ダイオードには、ダイオードD11が逆並列に接続されている。ホトカプラOI2の発光ダイオードは、アノードが電流制限用の抵抗器R2を介してS相の交流電源端子12に接続されている。また、発光ダイオードには、ダイオードD12が逆並列に接続されている。ホトカプラOI3の発光ダイオードは、アノードが電流制限用の抵抗器R3を介してT相の交流電源端子13に接続されている。また、発光ダイオードには、ダイオードD13が逆並列に接続されている。
【0046】
そして、ホトカプラOI1,OI2,OI3の発光ダイオードのカソードは、互いに接続されている。また、ホトカプラOI1のホトトランジスタは、エミッタ端子が接地に接続され、コレクタ端子がインバータ61を介して回生信号生成部22に接続されている。コレクタ端子とインバータ61との接続ラインはプルアップ抵抗器R11を介して電源に接続されている。
【0047】
ホトカプラOI2のホトトランジスタは、エミッタ端子が接地に接続され、コレクタ端子がインバータ62を介して回生信号生成部22に接続されている。コレクタ端子とインバータ62との接続ラインはプルアップ抵抗器R12を介して電源に接続されている。ホトカプラOI3のホトトランジスタは、エミッタ端子が接地に接続され、コレクタ端子がインバータ63を介して回生信号生成部22に接続されている。コレクタ端子とインバータ63との接続ラインは符号を付してないプルアップ抵抗器を介して電源に接続されている。
【0048】
この実施の形態による位相検出部20の構成によれば、ホトカプラOI1,OI2,OI3およびダイオードD11,D12,D13の電圧降下を無視すると、本回路は三相交流電源2に抵抗器R1,R2,R3をスター結線した回路であるので、3相正弦波交流電流が流れることになる。したがって、ホトカプラOI1,OI2,OI3の出力であるR相,S相,T相の各電圧位相検出信号は、前記3相正弦波交流電流の向きで決定される。
【0049】
すなわち、ホトカプラOI1は、三相交流電源2のR相電圧が“+”のときにオン動作を行い、インバータ61の入力レベルを“L”レベルにする。また、ホトカプラOI1は、R相電圧が“−”のときにオフ動作を行い、インバータ61の入力レベルを“H”レベルにする。したがって、インバータ61は、R相電圧が“+”である期間内“H”レベルとなるR相電圧位相検出信号を回生信号生成部22に出力する。
【0050】
ホトカプラOI2は、三相交流電源2のS相電圧が“+”のときにオン動作を行い、インバータ62の入力レベルを“L”レベルにする。また、ホトカプラOI2は、S相電圧が“−”のときにオフ動作を行い、インバータ62の入力レベルを“H”レベルにする。したがって、インバータ62は、S相電圧が“+”である期間内“H”レベルとなるS相電圧位相検出信号を回生信号生成部22に出力する。
【0051】
ホトカプラOI3は、三相交流電源2のT相電圧が“+”のときにオン動作を行い、インバータ63の入力レベルを“L”レベルにする。また、ホトカプラOI3は、T相電圧が“−”のときにオフ動作を行い、インバータ63の入力レベルを“H”レベルにする。したがって、インバータ63は、T相電圧が“+”である期間内“H”レベルとなるT相電圧位相検出信号を回生信号生成部22に出力する。
【0052】
したがって、中性点を基準としたときの三相交流電源2の各相電圧と図6に示す位相検出部20が出力するR相,S相,T相の各電圧位相検出信号とは、図7(1)(2)に示す関係となる。
【0053】
すなわち、R相電圧は、時刻t00で“―”から“+”に変化し、時刻t60で“+”から“−”に変化する。位相検出部20の抵抗器R1を流れる電流も同波形となるので、R相電圧位相検出信号も時刻t00で“L”レベルから“H”レベルに変化し、時刻t60で“H”レベルから“L”レベルに変化する。
【0054】
S相電圧は、時刻t40で“―”から“+”に変化し、時刻t100で“+”から“−”に変化する。位相検出部20の抵抗器R2を流れる電流も同波形となるので、S相電圧位相検出信号も時刻t40で“L”レベルから“H”レベルに変化し、時刻t100で“H”レベルから“L”レベルに変化する。
【0055】
同様に、T相電圧は、時刻t20で“+”から“−”に変化し、時刻t80で“―”から“+”に変化する。位相検出部20の抵抗器R3を流れる電流も同波形となるので、T相電圧位相検出信号も時刻t20で“H”レベルから“L”レベルに変化し、t80で“L”レベルから“H”レベルに変化する。
【0056】
ここで、回生トランジスタTr1〜Tr6は、図3(3)にて説明したタイミング関係でオン・オフ動作することが必要であるので、後述するように、図6に示す回生信号生成部22は、図7(2)に示す相電圧位相信号を受けて、図7(3)に示すように、回生トランジスタTr1〜Tr6を図3(3)にて説明したタイミング関係と同様のタイミング関係でオン・オフ動作させる駆動信号を発生するようになっている。
【0057】
すなわち、図7(3)において、回生トランジスタTr1は、R相電圧が最大である期間内、つまりR相電圧>T相電圧となる時刻t10からR相電圧<S相電圧となる時刻t50までの期間内オン動作を行う。回生トランジスタTr2は、R相電圧が最小である期間内、つまりR相電圧<T相電圧となる時刻t70からR相電圧>S相電圧となる時刻t110までの期間内オン動作を行う。回生トランジスタTr3は、S相電圧が最大である期間内、つまりS相電圧>R相電圧となる時刻t50からS相電圧<T相電圧となる時刻t90までの期間内オン動作を行う。
【0058】
回生トランジスタTr4は、S相電圧が最小である期間内、つまりS相電圧<R相電圧となる時刻t110からS相電圧>T相電圧となる時刻t30までの期間内オン動作を行う。回生トランジスタTr5は、T相電圧が最大である期間内、つまりT相電圧>S相電圧となる時刻t90からT相電圧<R相電圧となる時刻t10までの期間内オン動作を行う。回生トランジスタTr6は、T相電圧が最小である期間内、つまりT相電圧<S相電圧となる時刻t30からT相電圧>R相電圧となる時刻t70までの期間内オン動作を行う。
【0059】
図7(2)(3)から理解できるように、図6に示す位相検出部20が発生する相電圧位相検出信号の変化点は、回生トランジスタTr1〜Tr6のいずれもがスイッチング動作しないタイミングとなっている。したがって、図6に示す位相検出部20は、回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ動作切り換えに伴って発生するスパイク状の歪電圧の影響を受けずに位相検出を行うことができる。
【0060】
また、相電圧位相検出信号の変化点は、検出する相のトランジスタがオフ動作を行っている期間内にあるので、回生動作により位相検出できなくなることがない。例えば、図7(3)において時刻t00においては、回生トランジスタTr4,Tr5がオン動作を行ってるのでその影響でリアクトル5のLS端子電圧とLT端子電圧は、元の電源電圧に対して変化しているが、リアクトル5のLR端子電圧は変化していない。したがって、R相電圧の位相検出は正常に行うことができる。斯くして、この実施の形態によれば、位相検出部20の電源入力端をリアクトル5と三相交流電源2との間に接続する措置や、電流制限用の抵抗器を追加する措置は不要とすることができる。
【0061】
次に、図6に示す回生信号生成部22は、回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ動作関係を上記のように本来のタイミングで制御する過程で、電圧不平衡や波形歪みに対する補正操作が行えるように構成されている。まず、回生トランジスタTr1〜Tr6を上記のように本来のタイミングでオン・オフ動作させる構成について説明する。
【0062】
図6において、回生信号生成部22では、位相検出部20のインバータ61,62,63の出力(各相電圧の位相検出信号)が、排他的論理和回路65とマイクロ・プロセッサ・ユニット(以下「MPU」という)とに入力されている。排他的論理和回路65は、入力される三相の相電圧位相検出信号のいずれかが変化し時点を検出する。排他的論理和回路65の出力は、ラッチ回路67に制御信号として入力されている。
【0063】
タイマー66は、回生信号生成の基準となるタイマー値を発生するフリーランカウント型のタイマーであるが、そのタイマー値は、コンパレータ68とラッチ回路67とMPU69とに入力されている。
【0064】
ラッチ回路67は、排他的論理和回路65が出力する、3つの相電圧位相検出信号のいずれかが変化した時点におけるタイマー66のタイマー値をラッチし、MPU69に保持出力する。これによって、MPU69では、電源位相の変化した時刻を知ることができる。
【0065】
MPU69は、三相の相電圧位相検出信号とその変化した時刻でのタイマー66からのタイマー値とから、電源周期と回生トランジスタTr1〜Tr6を次にオン/オフさせる時刻(次回相切換時間)を演算し、その演算した時刻を回生トランジスタTr1〜Tr6のオン/オフ指令値としてコンパレータ68に出力する。
【0066】
コンパレータ68は、回生トランジスタTr1〜Tr6に対応した6個の比較器を有し、オン/オフ指令値とタイマー66からのタイマー値とが一致したときに、回生トランジスタTr1〜Tr6への駆動信号を変化させる。
【0067】
図8を参照して、MPU69での演算内容を具体的に説明する。タイマー66の出力(図8(3))のうち、三相の相電圧位相検出信号(図8(2))のいずれかが変化した時点でのタイマー値がラッチ回路67に保持され、MPU69に逐一取り込まれ、記憶される(図8(4))。
【0068】
図8(4)では、タイマー値tn−12,tn−11,・・,tn−n,tnが三相の相電圧位相検出信号(図8(2))の変化時点毎に蓄積される様子が示されている。MPU69は、その記憶したタイマー値(図8(4))と位相検出部20から入力される三相の相電圧位相検出信号(図8(2))とに基づき、次のようにして電源周期と次回相切換時間とを算出する。
【0069】
すなわち、図6に示す位相検出部20では、ホトカプラOI1,OI2,OI3によって各相のゼロクロス点を検出し、正負に変化する相電圧位相検出信号を出力するが、ホトカプラOI1,OI2,OI3の電流伝達率のばらつき等による影響で、この相電圧位相検出信号の変化タイミングと、実際の電源電圧の正負変化のタイミングとにはずれが生じている。
【0070】
そこで、MPU69では、このタイミングずれの影響を受けないようにするために、電源周期は、同相の同エッジの間隔の時間によって算出するようにしている。例えば、今回のR相電圧の立ち上がりエッジから前回のR相の立ち上がりエッジまでの時間によって算出する。具体的には、式(1)を用いて各相の平均演算を行うことで検出誤差の影響を抑えている。
【0071】
【数1】

Figure 0004094412
【0072】
また、回生トランジスタTr1〜Tr6の駆動信号の切換時間(次回相切換時間)の演算では、駆動信号の切り換えを行わない位相の相電圧位相検出信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間の中間点の時刻を求めることを行う。これによって、例えば、回生トランジスタTr1をオン動作からオフ動作に切り換え、回生トランジスタTr3をオフ動作からオン動作に切り換えるタイミングは、T相電圧位相検出信号の立ち下がりから立ち上がりまでの中間点となる。
【0073】
つまり、次回相切換時間は、時刻tn−1と時刻tn−4との中間時刻に電源周期の半周期を加えた次式(2)
次回相切換時間=[{(tn−1)+(tn−4)}/2]+電源周期/2
…(2)
によって求めることができる。このようにして求められた電源周期と次回相切換時間とに基づき回生トランジスタTr1〜Tr6の駆動信号が生成されるので(図8(5))、回生トランジスタTr1〜Tr6は、本来のタイミングでオン・オフ動作することになる。
【0074】
次に、図6に示す回生信号生成部22が電源電圧波形検出部21の検出波形に基づき電圧不平衡や高調波歪みに対する補正操作を行う構成について説明する。図9は、この発明の一実施の形態として図1に示す電源電圧波形検出部21の構成例を示すブロック図である。
【0075】
図9において、電源電圧波形検出部21は、ダイオードD31〜D36による3相ブリッジ整流回路を備えている。この3相ブリッジ整流回路は、三相交流電源2からリアクトルLR,LS,LTを介して入力される三相電圧を整流する。この3相ブリッジ整流回路の“+”“−”出力間には、抵抗器R4,R5の直列回路による抵抗分圧回路が接続され、整流された脈流波形電圧の分圧電圧が抵抗器R5の両端に現れる。抵抗器R5の両端電圧は、アンプ91を介してA/D変換器92に入力される。A/D変換器92は、3相ブリッジ整流回路にて整流された脈流電圧波形をサンプリングし、各サンプリング値(図1に示すVref)を監視信号として図6に示す回生信号生成部22のMPU69に出力するようになっている。
【0076】
つまり、MPU69は、電源電圧波形検出部21からの電源電圧波形を常時監視し、電源電圧の不平衡(電圧のアンバランス、位相差のずれ)や電源電圧の高調波歪みを検出し、それに基づき回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ動作タイミングを補正し、安定した電源回生動作が可能となるようにしている。以下、その補正操作を図10と図11を参照して具体的に説明する。
【0077】
図10は、図7に示す回生動作が行われるこの発明の一実施の形態である電源回生コンバータにおいて三相電圧に不平衡が生じた場合の回生動作を説明するタイムチャートである。
【0078】
図8にて説明したように、MPU69は、例えば、R相の上アーム回生トランジスタTr1とS相の上アーム回生トランジスタTr3とのオン・オフ動作切換タイミングをT相電圧位相相検出信号の立ち下がりと立ち上がりとの中間点に定めている。
【0079】
この場合、電源電圧に不平衡(電圧のアンバランス、位相差のずれ)が発生すると、上記のように定めた中間点と、電圧が最大または最小となる相の入れ替わり点との間にずれが生ずることになる。例えば、図10は、R相電圧のみが高い場合を示すが、図10(2)に示すように、T相電圧位相相検出信号の立ち下がりと立ち上がりとの中間点と、R相電圧とS相電圧との相入れ替わり点との間に時間t0のずれが生ずる。
【0080】
そこで、MPU69は、図10(3)に示すように、電源電圧波形検出部21からの電源電圧波形における電圧最大値の切り替わり位相を常時監視し、上記のようなずれを検出すると、そのずれ量を記憶し、回生トランジスタTr1〜Tr6に与える駆動信号の変化タイミングを補正し、コンパレータ68に出力する。
【0081】
その結果、電源電圧に不平衡が発生している場合でも、図10(4)に示すように、電圧が最大または最小となる相の入れ替わりタイミングと回生トランジスタTr1〜Tr6のオン・オフ動作タイミングとを常に一致させることができ、電圧の最も高い相に回生電流を流すことができるようになる(図10(5))。
【0082】
次に、図11は、図7に示す回生動作が行われるこの発明の一実施の形態である電源回生コンバータにおいて三相電圧に高調波歪みが生じた場合の回生動作の停止判断を説明するタイムチャートである。
【0083】
図11(1)では、三相電圧に高調波歪みが生じている様子が示されている。上記のように、MPU69は、電源電圧波形検出部21からの電源電圧波形に基づき線間電圧の最も高くなる位相が検出できる。
【0084】
そこで、MPU69は、直流母線16,17の電圧が低下すると、図11(2)に示すように、検出した最も線間電圧の高くなる位相において回生電流検出器19が検出する回生電流を監視する。そして、回生動作停止用の回生電流サンプリング位相(図11(3)に示す*印)を回生電流が最も小さくなる位相に補正し、回生停止判断を行う。
【0085】
その結果、図11(1)に示すように電源波形歪がある場合でも安定した回生動作の停止制御が行える。なお、三相電圧に不平衡がある場合にも、前記と同様に電圧の低い相では回生停止判断を行わないようにすることができるので、安定した回生制御が行える。
【0086】
なお、三相電圧に不平衡がある場合や高調波歪みが発生している場合の補正操作は、線間電圧のゼロクロス点検出による従来の電圧位相検出方式においても同様に適用できることは言うまでもない。
【0087】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、相電圧の入れ替わりタイミングにずれを検出したとき、すなわち、三相電圧に不平衡があるときは、その不平衡状態に合わせて回生トランジスタのオン・オフ駆動信号の変化タイミングを補正することができるので、三相電圧に不平衡があるときでも正常に電源回生が行えるようになる。
【0088】
つぎの発明によれば、平滑コンデンサの端子電圧が低下した場合において電圧が最大となる位相の回生電流を利用して回生動作の停止判断を行うので、電源電圧に高調波歪みが発生している場合でも安定して回生動作とその停止が行えるようになる。
【0089】
つぎの発明によれば、三相交流電源の相電圧のゼロクロス検出によって検出した電圧位相の変化タイミング回生トランジスタのオン・オフ動作タイミングと異ならせることができる。したがって、回生トランジスタのオン・オフ動作に起因して発生するスパイク状の歪み電圧の影響を受けずに安定して電源位相の検出が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明を適用とする電源回生コンバータの構成例を示すブロック図である。
【図2】 図1に示す電源回生コンバータでの回生動作の開始と停止を説明するタイムチャートである。
【図3】 図1に示す電源回生コンバータで一般的に行われている回生動作を説明するタイムチャートである。
【図4】 図3に示す一般的な回生動作が行われる電源回生コンバータにおいて三相電圧に不平衡が生じた場合の回生動作を説明するタイムチャートである。
【図5】 図3に示す一般的な回生動作が行われる電源回生コンバータにおいて三相電圧に高調波歪みが生じた場合の回生動作を説明するタイムチャートである。
【図6】 この発明の一実施の形態として図1に示す位相検出部および回生信号生成部の構成例を示すブロック図である。
【図7】 図6に示す位相検出部および回生信号生成部を備えたこの発明の一実施の形態である電源回生コンバータでの回生動作を説明するタイムチャートである。
【図8】 図6に示す回生信号生成部の回生信号生成動作を説明するタイムチャートである。
【図9】 この発明の一実施の形態として図1に示す電源電圧波形検出部の構成例を示すブロック図である。
【図10】 図7に示す回生動作が行われるこの発明の一実施の形態である電源回生コンバータにおいて三相電圧に不平衡が生じた場合の回生動作を説明するタイムチャートである。
【図11】 図7に示す回生動作が行われるこの発明の一実施の形態である電源回生コンバータにおいて三相電圧に高調波歪みが生じた場合の回生動作の停止判断を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
1 電源回生コンバータ、2 三相交流電源、3 三相誘導電動機(モータ)、4 インバータ装置、5 リアクトル(LR、LS、LT)、11〜13 交流電源端子、14,15 直流電源端子、16,17 直流母線、18 直流電圧検出部、19 回生電流検出器、20 位相検出部、21 交流電圧波形検出部、22 回生信号生成部、C 平滑コンデンサ、Tr1,Tr2,Tr3,Tr4,Tr5,Tr6 回生トランジスタ、D1〜D6 ダイオード、OI1,OI2,OI3 ホトカプラ、66 タイマー、67 ラッチ回路、68 コンパレータ、69 マイクロ・プロセッサ・ユニット(MPU)、D31〜D363相ブリッジ整流回路を構成するダイオード、R4,R5 抵抗分圧回路を構成する抵抗器、92 A/D変換器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power regeneration converter.
[0002]
[Prior art]
A power regeneration converter is a device that is arranged between an inverter device that controls a three-phase induction motor at variable speed and a three-phase AC power source, and that regenerates the induced electromotive force generated when the three-phase induction motor decelerates to the three-phase AC power source. is there.
[0003]
This power regenerative converter is provided with six smoothing capacitors provided in parallel to a smoothing capacitor connected to a group of full-wave rectifier diodes in the inverter device and three upper arms and three lower arms. And a control circuit that controls on / off of the six regenerative transistors.
[0004]
The smoothing capacitor is charged with a DC voltage rectified by a full-wave rectifier diode group during powering of the three-phase induction motor. When the terminal voltage of the smoothing capacitor rises due to the induced electromotive force generated when the three-phase induction motor decelerates and becomes higher than the voltage of the three-phase AC power supply, the control circuit connects the six regenerative transistors to the voltage phase of the three-phase AC power supply. The power stored in the smoothing capacitor is regenerated to the three-phase AC power source.
[0005]
Here, conventionally, the on / off operation relationship of the six regenerative transistors is synchronized with the voltage phase of the three-phase AC power supply as follows. That is, in the control circuit, based on the phase detection signal generated by the zero-crossing point detection of the line voltage of the three-phase AC power supply and the detection voltage of the three-phase AC power supply, the voltage among the three upper arms and the three lower arms The regenerative transistor of the upper arm connected to the largest phase and the regenerative transistor of the lower arm connected to the smallest phase are turned on, and the others are turned off, and the corresponding regenerative transistor is given a drive signal to turn off. (For example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-253686A (0018-0021, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional power regeneration converter, the change timing of the phase detection signal coincides with the on / off operation timing of the regeneration transistor, so that the spike-like distortion voltage generated due to the on / off operation of the regeneration transistor. In some cases, the detection of the power supply phase is erroneous due to the influence of the above, and the operation is unstable, for example, the regenerative transistor is erroneously turned on.
[0008]
In addition, when an unbalance occurs in the phase voltage of the three-phase AC power supply, a shift occurs between the change timing of the drive signal and the switching timing of the phase voltage (zero cross point of the line voltage). In this case, conventionally, since the regenerative transistor is turned on even at a large voltage difference between the power supply voltage and the DC bus voltage, an excessive regenerative current flows.
[0009]
In addition, when the regenerative energy is small, the regenerative current is close to zero near the peak of the power supply voltage phase, and the regenerative current at the phase where the line voltage is maximum is monitored. However, if harmonic distortion occurs in the power supply voltage, conventionally, there is a case where the regenerative stop determination is erroneous and the regenerative operation is not stopped.
[0010]
The present invention has been made in view of the above, and can detect the voltage phase of the three-phase AC power supply with a phase shifted from the on / off operation timing of the regenerative transistor, and can detect unbalance and harmonic distortion in the voltage of the three-phase AC power supply. An object of the present invention is to obtain a power regeneration converter having means for correcting the on / off operation timing of a regeneration transistor.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power regenerative converter according to the present invention is disposed between a three-phase AC power supply and a control device for variable-speed control of the three-phase induction motor, and detects a voltage phase of the three-phase AC power supply. A phase detection unit, a regenerative transistor that switches a terminal voltage of a smoothing capacitor that accumulates an induced electromotive force generated when the three-phase induction motor decelerates and performs a power regenerative operation on the three-phase AC power source, and an on-state of the regenerative transistor In a power regeneration converter including a regeneration signal generation unit that generates an off drive signal based on a detection signal of the phase detection unit, the regeneration signal generation unit monitors a voltage waveform of the three-phase AC power source, Maximum or minimum Phase voltage But Replaced Ru timing And an intermediate position between the voltage phase change points detected by the phase detection means, When the deviation is detected, the change timing of the on / off drive signal given to the regenerative transistor is When the phase voltage changes It is characterized by correcting.
[0012]
According to this invention, Maximum or minimum Phase voltage But Replaced Ru timing And the intermediate position between the voltage phase change points detected by the phase detection means Is detected, that is, when there is an imbalance in the three-phase voltage, the change timing of the on / off drive signal of the regenerative transistor is adjusted according to the unbalanced state. When the phase voltage changes It can be corrected.
[0013]
A power regenerative converter according to the next invention is arranged between a three-phase AC power supply and a control device for variable-speed control of the three-phase induction motor, phase detection means for detecting a voltage phase of the three-phase AC power supply, A regenerative transistor that performs a power regenerative operation on the three-phase AC power source by switching a terminal voltage of a smoothing capacitor that accumulates an induced electromotive force generated at the time of deceleration of the three-phase induction motor, and an on / off drive signal of the regenerative transistor In the power regeneration converter including the regeneration signal generation means that generates based on the detection signal of the phase detection means, the regeneration signal generation means monitors the voltage waveform of the three-phase AC power supply, and the terminal voltage of the smoothing capacitor decreases. In this case, the phase at which the voltage of the three-phase AC power supply is maximum is detected, and the regenerative current sampling phase for stopping the regenerative operation is detected. To the phase where the regenerative current becomes the smallest It is characterized by correcting.
[0014]
According to the present invention, when the terminal voltage of the smoothing capacitor is lowered, the regenerative operation is determined to be stopped using the regenerative current of the phase where the voltage becomes the maximum, so that the harmonic distortion occurs in the power supply voltage. However, the regenerative operation can be stopped and stopped stably.
[0015]
In the power regeneration converter according to the next invention, in the above invention, the regeneration signal generating means outputs an on / off drive signal to be supplied to the regeneration transistor, and the phase detecting means converts the voltage phase of the three-phase AC power supply into a phase voltage. Based on the intermediate position between the voltage phase change points detected by zero cross detection So that the line voltage difference of the three-phase AC power supply changes to zero. It is characterized by generating.
[0016]
According to this invention, the three-phase AC power source Phase of Detected by voltage zero cross detection Voltage phase Change timing When Regenerative transistor on / off operation timing and The Can be different.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a power regeneration converter according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a power regeneration converter to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, a power regeneration converter 1 includes a three-phase AC power source 2 that generates a three-phase (R-phase, S-phase, and T-phase) AC voltage, and a three-phase induction motor (hereinafter referred to as “motor”) 3. Is arranged between the inverter device 4 for variable speed control. In FIG. 1, the connection line between the three-phase AC power source 2 and the inverter device 4 is not shown.
[0019]
The power regeneration converter 1 includes AC power supply terminals 11, 12, and 13. Each power supply terminal of the three-phase AC power supply 2 is connected to AC power supply terminals 11, 12, and 13 via a reactor (LR, LS, LT) 5. Further, the power regeneration converter 1 includes DC power supply terminals 14 and 15. The DC power supply terminals 14 and 15 are connected to a DC bus in the inverter device 4.
[0020]
In the power regeneration converter 1, DC buses 16 and 17 connected to the DC power supply terminals 14 and 15 are arranged, and a smoothing capacitor C is connected between the DC buses 16 and 17. Both ends of the smoothing capacitor C are connected to the DC voltage detector 18. A regenerative current detector 19 is disposed on the DC bus 16.
[0021]
Between the DC buses 16 and 17, three sets of regenerative transistors Tr1 and Tr2, regenerative transistors Tr3 and Tr4, and regenerative transistors Tr5 and Tr6 connected in series are connected in parallel. That is, the collector terminals of the regenerative transistors Tr1, Tr3, Tr5 constituting the upper arm are connected between the DC buses 16, and the emitter terminals of the regenerative transistors Tr2, Tr4, Tr6 constituting the lower arm are connected to the DC bus 17. It is connected.
[0022]
The emitter terminal of the regenerative transistor Tr1 and the collector terminal of the regenerative transistor Tr2 are connected to the AC power supply terminal 11 in common. The emitter terminal of the regeneration transistor Tr3 and the collector terminal of the regeneration transistor Tr4 are connected to the AC power supply terminal 12 in common. The emitter terminal of the regeneration transistor Tr5 and the collector terminal of the regeneration transistor Tr6 are connected to the AC power supply terminal 13 in common. Note that diodes D1 to D6 are connected in parallel to these regenerative transistors. That is, the anode terminal of the diode is connected to the emitter terminal of the regenerative transistor, and the cathode terminal of the diode is connected to the collector terminal of the regenerative transistor.
[0023]
The AC power supply terminals 11, 12, and 13 are connected to a power supply phase detector 20 and an AC voltage waveform detector 21, and each output terminal of the power supply phase detector 20 and the AC voltage waveform detector 21 has a regenerative signal. The generator 22 is connected. The output terminal of the DC voltage detector 18 and the output terminal of the regenerative current detector 19 are also connected to the regenerative signal generator 22. The six output terminals of the regeneration signal generator 22 are connected to corresponding base terminals of the regeneration transistors Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, Tr5, Tr6.
[0024]
In the above configuration, in order to facilitate understanding of the present invention, FIG. 5 The general operation of the power regeneration converter will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a time chart for explaining the start and stop of the regenerative operation in the power regeneration converter shown in FIG. FIG. 3 is a time chart for explaining the regenerative operation generally performed in the power regeneration converter shown in FIG. FIG. 4 is a time chart for explaining the regenerative operation when an unbalance occurs in the three-phase voltage in the power regeneration converter in which the general regenerative operation shown in FIG. 3 is performed. FIG. 5 is a time chart for explaining the regenerative operation when harmonic distortion occurs in the three-phase voltage in the power regeneration converter in which the general regenerative operation shown in FIG. 3 is performed.
[0025]
1 and 2, the regenerative operation is started as follows. As shown in FIG. 2 (1), the AC voltage waveform detector 21 has a peak value V of the three-phase AC power supply 2. pr-s Is detected and the power supply voltage peak value Vr is detected. e This is output to the regenerative signal generator 22 as f. On the other hand, the DC voltage detector 18 detects the terminal voltage of the smoothing capacitor C, that is, the voltages of the DC buses 16 and 17, and outputs the detected DC bus voltage Vpn to the regenerative signal generator 22. Further, the phase detector 20 detects the voltage phase of the three-phase AC power supply 2 and outputs it to the regenerative signal generator 22. Note that the phase detector 20 conventionally detects an interphase voltage phase by detecting a zero-cross point of the line voltage.
[0026]
When the deceleration control of the motor 3 is performed, a current due to the generated induced electromotive force flows into the smoothing capacitor C, and the terminal voltage of the smoothing capacitor C increases. As a result, the terminal voltage of the smoothing capacitor C becomes higher than the voltage of one phase of the three phases (R phase, S phase, T phase) of the three-phase AC power supply 2, and the terminal voltage of the smoothing capacitor C and the three-phase AC A voltage difference is generated between the voltage of the power source 2.
[0027]
Therefore, in the regenerative signal generation unit 22, FIG. 2 ), The power supply voltage peak value Vref detected by the AC voltage waveform detector 21 is compared with the DC bus voltage value Vpn detected by the DC voltage detector 18, and the DC bus voltage value Vpn is When the voltage peak value Vref becomes higher, drive signals (regenerative signals) for the regenerative transistors Tr1 to Tr6 are generated based on the phase detection signal from the phase detector 20, and the on / off control operation of the regenerative transistors Tr1 to Tr6 is performed. To start. The contents of the on / off control operation of the regenerative transistors Tr1 to Tr6 will be described later (FIG. 3).
[0028]
As a result, a three-phase regenerative current is generated from the smoothing capacitor C to the three-phase AC power source 2 through the regenerative transistors Tr1 to Tr6, the power supply terminals 11 to 13, and the reactor 5 (FIG. 2 (3)). The regenerative current detector 19 detects a bus current flowing through the DC bus 16 and outputs a regenerative current detection signal Ipn to the regenerative signal generator 22. When the power regeneration is started, a large-amplitude regenerative current is detected as shown on the left side of FIG.
[0029]
Next, the regeneration operation is stopped as follows. When the power regeneration operation is started, even if the motor is decelerating, only a difference corresponding to the ON voltage of the regeneration transistor occurs between the DC bus voltage value Vpn and the power supply voltage peak value Vref, and the voltage difference becomes extremely small. . As a result, if the regeneration stop is determined only by the decrease in the DC bus voltage value Vpn, the regeneration is frequently started and stopped repeatedly, and the regeneration operation is intermittently performed, so that the operation becomes unstable.
[0030]
In view of this, the regenerative signal generation unit 22 determines the stop timing of the regenerative operation from the regenerative current detection signal Ipn and the DC bus voltage value Vpn. Specifically, when the regenerative current from the motor decreases, that is, when the regenerative energy decreases, the regenerative current (regenerative current detection signal Ipn) of the power regeneration converter 1 is as shown on the right side of FIG. The current approaches zero near the peak of the power supply voltage phase. By utilizing this, the regenerative current is monitored at the phase where the voltage value of the line voltage is maximum, that is, at the time indicated by * shown on the right side of FIG. 2 (4), and the regenerative current detection signal Ipn is a predetermined value. When it becomes below, the on / off control operation of the regenerative transistors Tr1 to Tr6 is stopped.
[0031]
Next, the operation during power regeneration will be described with reference to FIG. 1 and FIG. As described above, the power regeneration is performed using the voltage difference between the terminal voltage of the smoothing capacitor C and the voltage of the three-phase AC power supply 2 and the regenerative current is limited by the reactor 5, so that the on / off operation is performed. If the phase of the regenerative transistor is incorrect, the voltage difference becomes large and a large current flows rapidly, which may cause the device to stop or be damaged. Therefore, the detection of the power supply phase and the on / off control of the regenerative transistors Tr1 to Tr6 are performed as follows.
[0032]
As shown in FIG. 3B, the phase detection unit 20 detects a zero cross point of the line voltage, and between the zero cross points, a high level (hereinafter referred to as “H level”) and a low level (hereinafter referred to as “L level”). And a phase detection signal that alternately changes. That is, the voltage phase detection signal between R and S maintains the “H” level during the period when the R phase voltage−S phase voltage> 0, and when the R phase voltage−S phase voltage = 0, Although the level falls to the level and the R-phase voltage-S-phase voltage <0, the "L" level is maintained, and although not shown, when the R-phase voltage-S-phase voltage = 0 next, "H""A signal that rises to a level and repeats this. The same applies to the ST voltage phase detection signal and the TR voltage phase detection signal.
[0033]
Regarding the on / off control of the regenerative transistors Tr1 to Tr6, the upper arm regenerative transistors Tr1, Tr3, Tr5 must be turned on in the maximum voltage phase among the three-phase (R phase, S phase, T phase) voltages. There is. Conversely, the lower arm regenerative transistors Tr2, Tr4, Tr6 must be turned on in the phase of the minimum voltage among the three-phase voltages. Then, it is necessary to switch the on / off operation relationship at the zero cross point of the line voltage where the phase voltage is switched.
[0034]
Therefore, the regenerative signal generation unit 22 has three line voltage phase detection signals (FIG. 3 (2)) from the phase detection unit 20 and the power supply voltage peak value Vref from the AC voltage waveform detection unit 21. Of the upper arm and the three lower arms, the upper arm regenerative transistor connected to the phase with the highest voltage and the lower arm regenerative transistor connected to the phase with the lowest voltage are turned on, and the others are turned off. The regenerative signal to be applied is supplied to the corresponding regenerative transistor.
[0035]
As a result, the regenerative transistors Tr1 to Tr6 perform an on operation and an off operation according to the relationship shown in FIG. In the upper arm regenerative transistors Trl, Tr3, Tr5, the regenerative transistor Trl is within a period in which the R-phase voltage is maximum, that is, from the time t10 when the R-phase voltage> T-phase voltage is satisfied, The ON operation is performed during the period up to t50. The regenerative transistor Tr3 performs an ON operation within a period in which the S-phase voltage is maximum, that is, from a time t50 when the S-phase voltage> the R-phase voltage to a time t90 when the S-phase voltage <the T-phase voltage. The regenerative transistor Tr5 performs an on-operation within a period in which the T-phase voltage is maximum, that is, from a time t90 when T-phase voltage> S-phase voltage to a time t10 when T-phase voltage <R-phase voltage.
[0036]
Further, in the lower-arm regenerative transistors Tr2, Tr4, Tr6, the regenerative transistor Tr2 is within the period in which the R-phase voltage is minimum, that is, the R-phase voltage> S-phase voltage from time t70 when the R-phase voltage <T-phase voltage The ON operation is performed within a period until time t110. The regenerative transistor Tr4 performs an ON operation within a period in which the S phase voltage is minimum, that is, from a time t110 when the S phase voltage <R phase voltage is reached to a time t30 when the S phase voltage> T phase voltage. The regenerative transistor Tr6 performs an ON operation within a period in which the T-phase voltage is minimum, that is, from a time t30 when the T-phase voltage <S-phase voltage is reached to a time t70 when the T-phase voltage> R-phase voltage.
[0037]
That is, during the period from time t10 to time t50 when the upper arm regenerative transistor Trl is turned on, the lower arm regenerative transistor Tr4 is turned on during the period from time t10 to time t30, and from time t30 to time t30. During the period up to t50, the regenerative transistor Tr6 of the lower arm is on. During the period from time t50 to time t90 when the upper arm regenerative transistor Tr3 is turned on, the lower arm regenerative transistor Tr6 is turned on during the period from time t50 to time t70, and from time t70 to time t90. During this period, the regenerative transistor Tr2 of the lower arm is on. Within the period from time t90 to time t10 when the upper arm regenerative transistor Tr5 is turned on, the lower arm regenerative transistor Tr2 is turned on during the period from time t90 to time t110, and from time t110 to time t10. During this period, the regenerative transistor Tr4 of the lower arm is on.
[0038]
As a result, the regenerative current (R phase, S phase, T phase) having a pulse waveform as shown in FIG. 3 (4) is changed from the smoothing capacitor C to the regenerative transistors Tr1 to Tr6 to the reactor 5 (LR, LS, LT) → three. It flows with the phase AC power supply 2.
[0039]
Here, a spike-like distortion voltage is generated in the voltage of the three-phase AC power supply 2 due to the on / off operation of the regenerative transistors Tr1 to Tr6. As can be understood from FIGS. The change timing of the inter-phase voltage phase detection signal coincides with the on / off operation timing of the regenerative transistors Tr1 to Tr6. Therefore, the phase detection unit 20 that detects the phase of the line voltage may erroneously detect the power supply phase, and the regenerative signal generation unit 22 may erroneously turn on the regenerative transistors Tr1 to Tr6. Conventionally, measures for connecting the power input terminal of the phase detector 20 between the reactor 5 and the three-phase AC power source 2 and measures for adding a current limiting resistor have been taken as countermeasures.
[0040]
Also, as shown in FIG. 4A, for example, when an unbalance occurs such that the R phase voltage is higher than the other phase voltages, the phase detection unit 20 that detects the phase of the line voltage detects the normal state. It occurs that a position shifted by time t from the zero cross point is detected as a zero cross point. As a result, in the regenerative signal generation unit 22, as shown in FIGS. 4 (2) and (3), the regenerative transistor is turned on even in a place where the voltage difference between the power supply voltage and the DC bus voltage is large. As shown in (), a phenomenon in which the regenerative current becomes excessive appears.
[0041]
In addition, when determining whether to stop the regenerative operation, if the power supply voltage has a harmonic distortion as shown in FIG. 5 (1), the regenerative current changes to a waveform as shown in FIG. 5 (2). To do. Then, if the regenerative stop determination is made with the current value sampled at the position of * in the figure, the regenerative stop determination may be wrong and the regenerative operation may not stop.
[0042]
Therefore, in the present invention, the phase detection unit 20 is configured to be able to detect the power supply phase at a phase that excludes the on / off operation timing of the regenerative transistor, and the regenerative signal generation unit 22 is in the state of power supply unbalance or harmonic distortion. It is comprised so that correction | amendment operation can be performed with respect to. This will be specifically described below.
[0043]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the phase detection unit and the regenerative signal generation unit shown in FIG. 1 as one embodiment of the present invention. FIG. 7 is a time chart for explaining the regenerative operation in the power regeneration converter according to the embodiment of the present invention including the phase detector and the regenerative signal generator shown in FIG. FIG. 8 is a time chart for explaining the regeneration signal generation operation of the regeneration signal generation unit shown in FIG.
[0044]
In FIG. 6, the phase detection unit 20 according to this embodiment includes phase detection photocouplers OI 1, OI 2, and OI 3, and outputs a phase detection signal based on zero-cross point detection of each phase voltage to the regenerative signal generation unit 22. It has become.
[0045]
The light-emitting diode of the photocoupler OI1 has an anode connected to the R-phase AC power supply terminal 11 through a current limiting resistor R1. In addition, a diode D11 is connected in reverse parallel to the light emitting diode. The light-emitting diode of the photocoupler OI2 has an anode connected to the S-phase AC power supply terminal 12 via a current limiting resistor R2. A diode D12 is connected in antiparallel to the light emitting diode. The light-emitting diode of the photocoupler OI3 has an anode connected to the T-phase AC power supply terminal 13 via a current limiting resistor R3. A diode D13 is connected in antiparallel to the light emitting diode.
[0046]
The cathodes of the light emitting diodes of the photocouplers OI1, OI2, and OI3 are connected to each other. The phototransistor of the photocoupler OI1 has an emitter terminal connected to the ground and a collector terminal connected to the regenerative signal generator 22 via the inverter 61. A connection line between the collector terminal and the inverter 61 is connected to a power source via a pull-up resistor R11.
[0047]
The phototransistor of the photocoupler OI2 has an emitter terminal connected to the ground and a collector terminal connected to the regenerative signal generator 22 via the inverter 62. A connection line between the collector terminal and the inverter 62 is connected to the power supply via the pull-up resistor R12. The phototransistor of the photocoupler OI3 has an emitter terminal connected to the ground and a collector terminal connected to the regenerative signal generator 22 via the inverter 63. The connection line between the collector terminal and the inverter 63 is Not marked Pull-up resistor Vessel Connected to the power supply.
[0048]
According to the configuration of the phase detection unit 20 according to this embodiment, if the voltage drops of the photocouplers OI1, OI2, OI3 and the diodes D11, D12, D13 are ignored, the circuit is connected to the three-phase AC power source 2 by resistors R1, R2, Since it is a circuit in which R3 is star-connected, a three-phase sine wave alternating current flows. Accordingly, the R-phase, S-phase, and T-phase voltage phase detection signals that are the outputs of the photocouplers OI1, OI2, and OI3 are determined by the direction of the three-phase sinusoidal alternating current.
[0049]
That is, the photocoupler OI1 is turned on when the R-phase voltage of the three-phase AC power supply 2 is “+”, and the input level of the inverter 61 is set to the “L” level. The photocoupler OI1 performs an off operation when the R-phase voltage is “−”, and sets the input level of the inverter 61 to the “H” level. Therefore, the inverter 61 outputs an R-phase voltage phase detection signal that becomes “H” level during the period in which the R-phase voltage is “+” to the regenerative signal generator 22.
[0050]
The photocoupler OI2 is turned on when the S-phase voltage of the three-phase AC power supply 2 is “+”, and sets the input level of the inverter 62 to the “L” level. The photocoupler OI2 performs an off operation when the S-phase voltage is “−”, and sets the input level of the inverter 62 to the “H” level. Therefore, the inverter 62 outputs the S phase voltage phase detection signal that is at the “H” level during the period in which the S phase voltage is “+” to the regenerative signal generation unit 22.
[0051]
The photocoupler OI3 is turned on when the T-phase voltage of the three-phase AC power supply 2 is “+”, and sets the input level of the inverter 63 to the “L” level. The photocoupler OI3 performs an off operation when the T-phase voltage is “−”, and sets the input level of the inverter 63 to the “H” level. Therefore, the inverter 63 outputs a T-phase voltage phase detection signal that is at the “H” level during the period in which the T-phase voltage is “+” to the regenerative signal generation unit 22.
[0052]
Therefore, the respective phase voltages of the three-phase AC power supply 2 with respect to the neutral point and the R phase, S phase, and T phase voltage phase detection signals output from the phase detection unit 20 shown in FIG. 7 (1) and (2).
[0053]
That is, the R-phase voltage changes from “−” to “+” at time t00, and changes from “+” to “−” at time t60. Since the current flowing through the resistor R1 of the phase detector 20 has the same waveform, the R-phase voltage phase detection signal also changes from the “L” level to the “H” level at time t00, and from the “H” level to “ It changes to L ”level.
[0054]
The S-phase voltage changes from “−” to “+” at time t40, and changes from “+” to “−” at time t100. Since the current flowing through the resistor R2 of the phase detector 20 has the same waveform, the S-phase voltage phase detection signal also changes from “L” level to “H” level at time t40, and from “H” level to “H” level at time t100. It changes to L ”level.
[0055]
Similarly, the T-phase voltage changes from “+” to “−” at time t20, and changes from “−” to “+” at time t80. Since the current flowing through the resistor R3 of the phase detector 20 also has the same waveform, the T-phase voltage phase detection signal also changes from “H” level to “L” level at time t20, and from “L” level to “H” at t80. "Change to level.
[0056]
Here, since the regenerative transistors Tr1 to Tr6 need to be turned on / off according to the timing relationship described in FIG. 3 (3), the regenerative signal generator 22 shown in FIG. In response to the phase voltage phase signal shown in FIG. 7 (2), as shown in FIG. 7 (3), the regenerative transistors Tr1 to Tr6 are turned on / off in the same timing relationship as explained in FIG. 3 (3). A drive signal for turning off is generated.
[0057]
That is, in FIG. 7 (3), the regenerative transistor Tr1 has a maximum R-phase voltage, that is, from time t10 when R-phase voltage> T-phase voltage to time t50 when R-phase voltage <S-phase voltage. Turns on during the period. The regenerative transistor Tr2 performs an on-operation within a period in which the R-phase voltage is minimum, that is, from a time t70 when the R-phase voltage <T-phase voltage to a time t110 when the R-phase voltage> S-phase voltage. The regenerative transistor Tr3 performs an ON operation within a period in which the S-phase voltage is maximum, that is, from a time t50 when the S-phase voltage> the R-phase voltage to a time t90 when the S-phase voltage <the T-phase voltage.
[0058]
The regenerative transistor Tr4 performs an ON operation within a period in which the S phase voltage is minimum, that is, from a time t110 when the S phase voltage <R phase voltage is reached to a time t30 when the S phase voltage> T phase voltage. The regenerative transistor Tr5 performs an on-operation within a period in which the T-phase voltage is maximum, that is, from a time t90 when T-phase voltage> S-phase voltage to a time t10 when T-phase voltage <R-phase voltage. The regenerative transistor Tr6 performs an ON operation within a period in which the T-phase voltage is minimum, that is, from a time t30 when the T-phase voltage <S-phase voltage is reached to a time t70 when the T-phase voltage> R-phase voltage.
[0059]
As can be understood from FIGS. 7 (2) and 7 (3), the change point of the phase voltage phase detection signal generated by the phase detector 20 shown in FIG. 6 is the timing at which none of the regenerative transistors Tr1 to Tr6 performs the switching operation. ing. Therefore, the phase detection unit 20 shown in FIG. 6 can perform phase detection without being affected by the spike-like distortion voltage generated when the regenerative transistors Tr1 to Tr6 are switched on / off.
[0060]
Further, since the phase voltage phase detection signal has a changing point within a period during which the transistor of the phase to be detected is performing the off operation, the phase cannot be detected by the regenerative operation. For example, at time t00 in FIG. 7 (3), the regenerative transistors Tr4 and Tr5 are turned on, so that the LS terminal voltage and the LT terminal voltage of the reactor 5 change with respect to the original power supply voltage. However, the LR terminal voltage of the reactor 5 is not changed. Therefore, the phase detection of the R phase voltage can be performed normally. Thus, according to this embodiment, measures for connecting the power input terminal of the phase detector 20 between the reactor 5 and the three-phase AC power source 2 and measures for adding a current limiting resistor are unnecessary. It can be.
[0061]
Next, the regenerative signal generator 22 shown in FIG. 6 can perform a correction operation for voltage imbalance and waveform distortion in the process of controlling the on / off operation relationship of the regenerative transistors Tr1 to Tr6 at the original timing as described above. It is configured as follows. First, a configuration in which the regenerative transistors Tr1 to Tr6 are turned on / off at the original timing as described above will be described.
[0062]
In FIG. 6, in the regenerative signal generation unit 22, the outputs of the inverters 61, 62, and 63 of the phase detection unit 20 (phase detection signals of each phase voltage) MPU ”). In the exclusive OR circuit 65, one of the input three-phase phase voltage phase detection signals changes. The Detect time. The output of the exclusive OR circuit 65 is input to the latch circuit 67 as a control signal.
[0063]
The timer 66 is a free-run count type timer that generates a timer value that serves as a reference for generating a regenerative signal. The timer value is input to the comparator 68, the latch circuit 67, and the MPU 69.
[0064]
The latch circuit 67 latches the timer value of the timer 66 when one of the three phase voltage phase detection signals output from the exclusive OR circuit 65 changes, and holds and outputs the value to the MPU 69. Thereby, the MPU 69 can know the time when the power supply phase changes.
[0065]
MPU69 is a three-phase voltage phase detection From the signal and the timer value from the timer 66 at the changed time, the power cycle and the time (next phase switching time) when the regenerative transistors Tr1 to Tr6 are turned on / off next are calculated, and the calculated time is the regenerative transistor. It outputs to the comparator 68 as ON / OFF command value of Tr1-Tr6.
[0066]
The comparator 68 includes six comparators corresponding to the regenerative transistors Tr1 to Tr6. When the on / off command value matches the timer value from the timer 66, the comparator 68 outputs drive signals to the regenerative transistors Tr1 to Tr6. Change.
[0067]
With reference to FIG. 8, the calculation contents in the MPU 69 will be specifically described. Of the output of the timer 66 (FIG. 8 (3)), the timer value at the time when any of the three-phase phase voltage phase detection signals (FIG. 8 (2)) changes is held in the latch circuit 67 and stored in the MPU 69. It is taken in and stored one by one (FIG. 8 (4)).
[0068]
In FIG. 8 (4), the timer values tn-12, tn-11,..., Tn-n, tn are accumulated at each change time of the three-phase phase voltage phase detection signal (FIG. 8 (2)). It is shown. Based on the stored timer value (FIG. 8 (4)) and the three-phase phase voltage phase detection signal (FIG. 8 (2)) input from the phase detector 20, the MPU 69 performs the power cycle as follows. And the next phase switching time are calculated.
[0069]
That is, in the phase detection unit 20 shown in FIG. 6, the zero-cross points of the respective phases are detected by the photocouplers OI1, OI2, and OI3, and the phase voltage phase detection signal that changes positively and negatively is output. Due to the influence of the variation in the transmission rate and the like, there is a difference between the change timing of the phase voltage phase detection signal and the actual positive / negative change timing of the power supply voltage.
[0070]
Therefore, in order to prevent the MPU 69 from being affected by this timing shift, the power supply cycle is calculated by the time of the interval between the same edges in the same phase. For example, it is calculated by the time from the rising edge of the current R-phase voltage to the rising edge of the previous R-phase voltage. Specifically, the influence of the detection error is suppressed by performing an average calculation of each phase using the equation (1).
[0071]
[Expression 1]
Figure 0004094412
[0072]
In the calculation of the drive signal switching time (next phase switching time) of the regenerative transistors Tr1 to Tr6, the time between the rise time and the fall time of the phase voltage phase detection signal of the phase where the drive signal is not switched is calculated. Do what you want. Thereby, for example, the timing at which the regeneration transistor Tr1 is switched from the on operation to the off operation and the regeneration transistor Tr3 is switched from the off operation to the on operation is an intermediate point from the fall to the rise of the T-phase voltage phase detection signal.
[0073]
That is, the next phase switching time is obtained by adding the half cycle of the power cycle to the intermediate time between time tn-1 and time tn-4 (2)
Next phase switching time = [{(tn−1) + (tn−4)} / 2] + power supply cycle / 2
... (2)
Can be obtained. Since the drive signals of the regenerative transistors Tr1 to Tr6 are generated based on the power supply cycle thus determined and the next phase switching time (FIG. 8 (5)), the regenerative transistors Tr1 to Tr6 are turned on at the original timing.・ It will turn off.
[0074]
Next, a configuration in which the regenerative signal generation unit 22 shown in FIG. 6 performs a correction operation for voltage imbalance and harmonic distortion based on the detection waveform of the power supply voltage waveform detection unit 21 will be described. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the power supply voltage waveform detection unit 21 shown in FIG. 1 as an embodiment of the present invention.
[0075]
In FIG. 9, the power supply voltage waveform detection unit 21 includes a three-phase bridge rectifier circuit including diodes D31 to D36. This three-phase bridge rectifier circuit rectifies the three-phase voltage input from the three-phase AC power supply 2 through the reactors LR, LS, and LT. Between the “+” and “−” outputs of this three-phase bridge rectifier circuit, a resistor voltage divider circuit comprising a series circuit of resistors R4 and R5 is connected, and the divided voltage of the rectified pulsating waveform voltage is the resistor R5. Appears at both ends of. The voltage across the resistor R5 is input to the A / D converter 92 via the amplifier 91. The A / D converter 92 samples the pulsating voltage waveform rectified by the three-phase bridge rectifier circuit, and uses each sampled value (Vref shown in FIG. 1) as a monitoring signal for the regenerative signal generator 22 shown in FIG. The data is output to the MPU 69.
[0076]
In other words, the MPU 69 constantly monitors the power supply voltage waveform from the power supply voltage waveform detection unit 21 to detect power supply voltage imbalance (voltage imbalance, phase difference) and power supply harmonic distortion. The on / off operation timings of the regenerative transistors Tr1 to Tr6 are corrected so that a stable power regeneration operation is possible. The correction operation will be specifically described below with reference to FIGS.
[0077]
FIG. 10 is a time chart for explaining the regenerative operation when an unbalance occurs in the three-phase voltage in the power regeneration converter according to the embodiment of the present invention in which the regenerative operation shown in FIG. 7 is performed.
[0078]
As described with reference to FIG. 8, for example, the MPU 69 determines the ON / OFF operation switching timing between the R-phase upper arm regenerative transistor Tr1 and the S phase upper arm regenerative transistor Tr3 as the fall of the T phase voltage phase phase detection signal. And is set at the midpoint of the rise.
[0079]
In this case, when an imbalance (voltage imbalance, phase difference) occurs in the power supply voltage, there is a difference between the intermediate point defined above and the phase change point where the voltage is maximum or minimum. Will occur. For example, FIG. 10 shows the case where only the R-phase voltage is high, but as shown in FIG. 10 (2), the intermediate point between the falling and rising edges of the T-phase voltage phase-phase detection signal, the R-phase voltage and S There is a time t0 deviation between the phase voltage and the phase change point.
[0080]
Therefore, as shown in FIG. 10 (3), the MPU 69 constantly monitors the switching phase of the voltage maximum value in the power supply voltage waveform from the power supply voltage waveform detection unit 21, and detects the deviation as described above. Is stored, and the change timing of the drive signal applied to the regenerative transistors Tr1 to Tr6 is corrected and output to the comparator 68.
[0081]
As a result, even when an unbalance occurs in the power supply voltage, as shown in FIG. 10 (4), the phase switching timing at which the voltage is maximum or minimum and the on / off operation timing of the regenerative transistors Tr1 to Tr6 Can always be made to coincide with each other, and a regenerative current can be passed through the phase with the highest voltage (FIG. 10 (5)).
[0082]
Next, FIG. 11 is a time for explaining the determination of stopping the regenerative operation when harmonic distortion occurs in the three-phase voltage in the power regeneration converter according to the embodiment of the present invention in which the regenerative operation shown in FIG. 7 is performed. It is a chart.
[0083]
FIG. 11 (1) shows a state in which harmonic distortion occurs in the three-phase voltage. As described above, the MPU 69 can detect the phase with the highest line voltage based on the power supply voltage waveform from the power supply voltage waveform detection unit 21.
[0084]
Therefore, when the voltage of the DC buses 16 and 17 decreases, the MPU 69 monitors the regenerative current detected by the regenerative current detector 19 at the phase where the detected line voltage is the highest, as shown in FIG. . Then, the regenerative current sampling phase for stopping the regenerative operation (marked with * in FIG. 11 (3)) is corrected to the phase where the regenerative current becomes the smallest, and the regenerative stop is determined.
[0085]
As a result, stable regenerative operation stop control can be performed even when there is a power waveform distortion as shown in FIG. Even when there is an imbalance in the three-phase voltage, it is possible not to perform the regeneration stop determination in the low voltage phase as described above, so that stable regeneration control can be performed.
[0086]
Needless to say, the correction operation in the case where the three-phase voltage is unbalanced or in the case where the harmonic distortion is generated can be similarly applied to the conventional voltage phase detection method using the zero-cross point detection of the line voltage.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a deviation is detected in the switching timing of the phase voltage, that is, when the three-phase voltage is unbalanced, the regenerative transistor is turned on / off in accordance with the unbalanced state. Since the change timing of the drive signal can be corrected, the power regeneration can be normally performed even when the three-phase voltage is unbalanced.
[0088]
According to the next invention, when the terminal voltage of the smoothing capacitor is lowered, the regenerative operation stop determination is performed using the regenerative current of the phase where the voltage becomes the maximum, so that the harmonic distortion occurs in the power supply voltage. Even in this case, the regenerative operation can be stably stopped.
[0089]
According to the next invention, a three-phase AC power source Phase of Detected by voltage zero cross detection Voltage phase Change timing When Regenerative transistor on / off operation timing and The Can be different. Therefore, the power supply phase can be stably detected without being affected by the spike-like distortion voltage generated due to the on / off operation of the regenerative transistor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a power regeneration converter to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a time chart for explaining start and stop of a regenerative operation in the power regeneration converter shown in FIG.
FIG. 3 is a time chart for explaining a regenerative operation that is generally performed in the power regeneration converter shown in FIG. 1;
4 is a time chart illustrating a regenerative operation when an unbalance occurs in a three-phase voltage in a power regeneration converter in which a general regenerative operation shown in FIG. 3 is performed.
5 is a time chart for explaining the regenerative operation when harmonic distortion occurs in the three-phase voltage in the power regeneration converter in which the general regenerative operation shown in FIG. 3 is performed.
6 is a block diagram showing a configuration example of a phase detection unit and a regenerative signal generation unit shown in FIG. 1 as an embodiment of the present invention.
7 is a time chart illustrating a regenerative operation in a power regeneration converter according to an embodiment of the present invention including the phase detector and the regenerative signal generator shown in FIG.
8 is a time chart for explaining a regeneration signal generation operation of the regeneration signal generation unit shown in FIG.
9 is a block diagram showing a configuration example of a power supply voltage waveform detection unit shown in FIG. 1 as an embodiment of the present invention.
10 is a time chart for explaining a regenerative operation when an unbalance occurs in the three-phase voltage in the power regeneration converter according to the embodiment of the present invention in which the regenerative operation shown in FIG. 7 is performed. FIG.
11 is a time chart for explaining stop determination of regenerative operation when harmonic distortion occurs in the three-phase voltage in the power regenerative converter according to the embodiment of the present invention in which the regenerative operation shown in FIG. 7 is performed. .
[Explanation of symbols]
1 power regeneration converter, 2 three-phase AC power supply, 3 three-phase induction motor (motor), 4 inverter device, 5 reactors (LR, LS, LT), 11 to 13 AC power supply terminal, 14, 15 DC power supply terminal, 16, 17 DC bus, 18 DC voltage detector, 19 regenerative current detector, 20 phase detector, 21 AC voltage waveform detector, 22 regenerative signal generator, C smoothing capacitor, Tr1, Tr2, Tr3, Tr4, Tr5, Tr6 regenerative Transistor, D1 to D6 diode, OI1, OI2, OI3 photocoupler, 66 timer, 67 latch circuit, 68 comparator, 69 microprocessor unit (MPU), D31 to D363 phase bridge rectifier diode, R4, R5 resistor A resistor constituting the voltage dividing circuit, 92 A / D converter.

Claims (3)

三相交流電源と三相誘導電動機を可変速制御する制御装置との間に配置され、前記三相交流電源の電圧位相を検出する位相検出手段と、前記三相誘導電動機の減速時に発生する誘導起電力を蓄積する平滑コンデンサの端子電圧をスイッチングして前記三相交流電源に電力回生動作を行う回生トランジスタと、前記回生トランジスタのオン・オフ駆動信号を前記位相検出手段の検出信号に基づき生成する回生信号生成手段とを備える電源回生コンバータにおいて、
前記回生信号生成手段は、前記三相交流電源の電圧波形を監視し、最大または最小となる相電圧の入れ替わりタイミングと前記位相検出手段が検出する電圧位相の変化点間の中間位置とにずれを検出したとき、前記回生トランジスタに与えるオン・オフ駆動信号の変化タイミングを前記相電圧が入れ替わるタイミングに補正することを特徴とする電源回生コンバータ。
Phase detection means arranged between a three-phase AC power supply and a control device for variable speed control of the three-phase induction motor, and a phase detection means for detecting the voltage phase of the three-phase AC power supply, and induction generated when the three-phase induction motor is decelerated Based on the detection signal of the phase detection means, a regenerative transistor for switching the terminal voltage of the smoothing capacitor for accumulating the electromotive force to perform a power regenerative operation on the three-phase AC power supply, and an on / off drive signal for the regenerative transistor In a power regeneration converter comprising regeneration signal generating means,
The regenerative signal generation means monitors the voltage waveform of the three-phase AC power supply, and shifts between the maximum or minimum phase voltage switching timing and the intermediate position between the voltage phase change points detected by the phase detection means. A power regenerative converter that corrects the change timing of an on / off drive signal applied to the regenerative transistor to a timing at which the phase voltage is switched when detected.
三相交流電源と三相誘導電動機を可変速制御する制御装置との間に配置され、前記三相交流電源の電圧位相を検出する位相検出手段と、前記三相誘導電動機の減速時に発生する誘導起電力を蓄積する平滑コンデンサの端子電圧をスイッチングして前記三相交流電源に電力回生動作を行う回生トランジスタと、前記回生トランジスタのオン・オフ駆動信号を前記位相検出手段の検出信号に基づき生成する回生信号生成手段とを備える電源回生コンバータにおいて、
前記回生信号生成手段は、前記三相交流電源の電圧波形を監視し、前記平滑コンデンサの端子電圧が低下した場合において前記三相交流電源の電圧が最大となる位相を検出し、回生動作停止用の回生電流サンプリング位相を回生電流が最も小さくなる位相に補正することを特徴とする電源回生コンバータ。
Phase detection means arranged between a three-phase AC power supply and a control device for variable speed control of the three-phase induction motor, and a phase detection means for detecting the voltage phase of the three-phase AC power supply, and induction generated when the three-phase induction motor is decelerated Based on the detection signal of the phase detection means, a regenerative transistor for switching the terminal voltage of the smoothing capacitor for accumulating the electromotive force to perform a power regenerative operation on the three-phase AC power supply, and an on / off drive signal for the regenerative transistor In a power regeneration converter comprising regeneration signal generating means,
The regenerative signal generation means monitors the voltage waveform of the three-phase AC power supply, detects the phase at which the voltage of the three-phase AC power supply becomes maximum when the terminal voltage of the smoothing capacitor decreases, and A power regeneration converter that corrects the regenerative current sampling phase to a phase that minimizes the regenerative current .
前記回生信号生成手段は、前記回生トランジスタに与えるオン・オフ駆動信号を、前記位相検出手段が前記三相交流電源の電圧位相を相電圧のゼロクロス検出によって検出する電圧位相の変化点間の中間位置を基準に前記三相交流電源の線間電圧差がゼロとなるタイミングで変化するように生成することを特徴とする請求項1または2に記載の電源回生コンバータ。The regenerative signal generation means is an intermediate position between voltage phase change points at which the phase detection means detects the voltage phase of the three-phase AC power supply by zero-cross detection of the phase voltage. 3. The power regeneration converter according to claim 1, wherein the power regenerative converter is generated so as to change at a timing at which a line voltage difference of the three-phase AC power supply becomes zero with reference to .
JP2002344176A 2002-11-27 2002-11-27 Power regeneration converter Expired - Lifetime JP4094412B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002344176A JP4094412B2 (en) 2002-11-27 2002-11-27 Power regeneration converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002344176A JP4094412B2 (en) 2002-11-27 2002-11-27 Power regeneration converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004180427A JP2004180427A (en) 2004-06-24
JP4094412B2 true JP4094412B2 (en) 2008-06-04

Family

ID=32705742

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002344176A Expired - Lifetime JP4094412B2 (en) 2002-11-27 2002-11-27 Power regeneration converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4094412B2 (en)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4726758B2 (en) * 2006-09-27 2011-07-20 三菱電機株式会社 Electric motor control device, vacuum cleaner and hand dryer
JP4254878B2 (en) * 2007-03-30 2009-04-15 ダイキン工業株式会社 Power supply circuit
JP4924711B2 (en) * 2007-04-10 2012-04-25 三菱電機株式会社 Power regeneration converter
JP2009225497A (en) * 2008-03-13 2009-10-01 Fanuc Ltd Servo amplifier having power regenerating function
JP4934097B2 (en) * 2008-05-19 2012-05-16 三菱電機株式会社 Power converter for vehicle
JP2011151918A (en) 2010-01-20 2011-08-04 Fanuc Ltd Motor driving apparatus having power-supply regeneration function
JP5452259B2 (en) * 2010-01-29 2014-03-26 三菱電機株式会社 Power regeneration converter
JP5596395B2 (en) * 2010-03-31 2014-09-24 株式会社ダイヘン Inverter control circuit and grid-connected inverter system provided with this inverter control circuit
JP2013090358A (en) * 2011-10-13 2013-05-13 Fuji Electric Co Ltd Series multiplex inverter device
JP5693485B2 (en) * 2012-02-13 2015-04-01 三菱電機株式会社 Three-phase converter device
JP5664588B2 (en) * 2012-04-20 2015-02-04 株式会社安川電機 Power regeneration device and power conversion device
WO2016117006A1 (en) * 2015-01-19 2016-07-28 三菱電機株式会社 Regenerative converter
US10862404B2 (en) * 2015-07-14 2020-12-08 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device including an asymmetrical carrier signal generator
WO2017033320A1 (en) * 2015-08-26 2017-03-02 三菱電機株式会社 Power supply regenerative converter and motor control device
KR20180034990A (en) * 2016-09-28 2018-04-05 현대엘리베이터주식회사 Dtecting method for converter on/off point using dc link voltage and input current
WO2019239469A1 (en) * 2018-06-11 2019-12-19 三菱電機株式会社 Converter
JP7146705B2 (en) * 2019-07-19 2022-10-04 株式会社日立産機システム Power regeneration converter and its processing method
JP7359673B2 (en) 2019-12-09 2023-10-11 ファナック株式会社 Rectifier and motor drive device with power regeneration function
JP7372207B2 (en) * 2020-05-29 2023-10-31 ファナック株式会社 Converter device that detects short circuits between reactor layers

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004180427A (en) 2004-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4094412B2 (en) Power regeneration converter
JP5377604B2 (en) Power converter
JP5377603B2 (en) Power converter
TWI568169B (en) Motor control device
JP5026553B2 (en) Motor drive device having function of dynamically switching conversion operation mode of AC / DC converter
JP5437334B2 (en) Power converter
JP2013055868A5 (en)
JP2013055864A5 (en)
JP2010119159A (en) Dc power supply unit and air conditioner equipped with it
JP2001197757A (en) Power converter
JP7249841B2 (en) MOTOR CONTROL DEVICE, MOTOR SYSTEM AND MOTOR CONTROL METHOD
JP3774329B2 (en) Inverter device
US7248489B2 (en) Control of the mains bridge of a frequency converter
JP2638767B2 (en) Control method of air conditioner
US11716045B2 (en) Motor controller, motor system and method for controlling motor
JP6358508B2 (en) Unbalance correction device, unbalance correction method, and program
JP5045020B2 (en) Inverter controller for motor drive
WO2023032195A1 (en) Control unit for power converter, and power conversion apparatus
JPH11235068A (en) Servo-driver
CN114245962A (en) Power conversion device and control method for power conversion device
JP2005073430A (en) Switching power supply
JP4265395B2 (en) Inverter device
JP3616527B2 (en) Electric motor drive power converter
CN116114160A (en) Power conversion control device
JPH09252578A (en) Harmonic current reduction circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070424

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070622

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080304

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080305

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4094412

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120314

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130314

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130314

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140314

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term