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
JP5153382B2 - Power regeneration converter - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5153382B2 - Power regeneration converter - Google Patents

Power regeneration converter Download PDF

Info

Publication number
JP5153382B2
JP5153382B2 JP2008043401A JP2008043401A JP5153382B2 JP 5153382 B2 JP5153382 B2 JP 5153382B2 JP 2008043401 A JP2008043401 A JP 2008043401A JP 2008043401 A JP2008043401 A JP 2008043401A JP 5153382 B2 JP5153382 B2 JP 5153382B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
phase
regenerative
switching circuit
switching
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.)
Active
Application number
JP2008043401A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009201333A (en
Inventor
貴之 太田
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 JP2008043401A priority Critical patent/JP5153382B2/en
Publication of JP2009201333A publication Critical patent/JP2009201333A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5153382B2 publication Critical patent/JP5153382B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

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

Description

この発明は、電源回生コンバータに関し、特に、異常な過電流発生時にスイッチング回路を保護する電流保護機能を備えた電源回生コンバータに関するものである。   The present invention relates to a power regeneration converter, and more particularly to a power regeneration converter having a current protection function for protecting a switching circuit when an abnormal overcurrent occurs.

電源回生コンバータは、三相交流電源と、三相負荷である三相誘導電動機を可変速制御するインバータ装置との間に配置され、前記三相誘導電動機の減速時に生ずる誘導起電力を蓄積する前記インバータ装置側の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回生するスイッチング回路を備えている(例えば、特許文献1参照)。   The power regenerative converter is disposed between a three-phase AC power source and an inverter device for variable speed control of a three-phase induction motor that is a three-phase load, and accumulates the induced electromotive force generated when the three-phase induction motor is decelerated. A switching circuit that switches the terminal voltage of the smoothing capacitor on the inverter device side and regenerates the three-phase AC power supply is provided (for example, see Patent Document 1).

そして、従来の電源回生コンバータでは、回生電力の大きさに比例してスイッチング回路内を流れる電流が多くなるので、異常な過電流からスイッチング回路を保護するため、スイッチング回路から三相交流電源側へ流れる電流値を監視して、保護レベル以上の異常な過電流が流れると、スイッチング回路を構成する全てのスイッチング素子を同時にオフ動作させる電流保護機能を備えている。   In the conventional power regeneration converter, the amount of current flowing in the switching circuit increases in proportion to the amount of regenerative power. Therefore, in order to protect the switching circuit from an abnormal overcurrent, the switching circuit is switched to the three-phase AC power supply side. A current protection function is provided that monitors the value of the flowing current and simultaneously turns off all the switching elements constituting the switching circuit when an abnormal overcurrent exceeding the protection level flows.

特開2004−180427号公報JP 2004-180427 A

ところが、スイッチング回路では、複数のスイッチング素子のオン・オフ動作に伴ってサージ電圧が発生するので、そのサージ電圧を吸収させるスナバコンデンサをスイッチング回路の正極母線と負極母線との間に設けている。そのため、異常な過電流発生時に全てのスイッチング素子を同時にオフ動作させる上記したような従来の電流保護機能では、次のような問題がある。   However, in the switching circuit, a surge voltage is generated as the plurality of switching elements are turned on / off, and therefore a snubber capacitor that absorbs the surge voltage is provided between the positive and negative buses of the switching circuit. Therefore, the conventional current protection function as described above that simultaneously turns off all switching elements when an abnormal overcurrent occurs has the following problems.

すなわち、全てのスイッチング素子を同時にオフ動作させると、スイッチング回路内の電流がスナバコンデンサに流れ込む。この流れ込む電流をIとし、スイッチング回路内の寄生インダクタンスをLとし、スナバコンデンサの容量値をCとすれば、スナバコンデンサの端子電圧Vは、(1/2)LI=CVの関係で、流れ込む電流Iの増加に応じて上昇する。 That is, when all the switching elements are turned off simultaneously, the current in the switching circuit flows into the snubber capacitor. Assuming that the flowing current is I, the parasitic inductance in the switching circuit is L, and the capacitance value of the snubber capacitor is C, the terminal voltage V of the snubber capacitor is (1/2) LI 2 = CV 2 , It rises as the current I flowing in increases.

そうすると、端子電圧Vは、スイッチング回路の正極母線と負極母線との間に直列に接続される上アームと下アームの各スイッチング素子に印加されるので、端子電圧Vがスイッチング素子の定格電圧を超える場合は、スイッチング素子が破損することが起こる。   Then, since the terminal voltage V is applied to each switching element of the upper arm and the lower arm connected in series between the positive and negative buses of the switching circuit, the terminal voltage V exceeds the rated voltage of the switching element. In this case, the switching element may be damaged.

そのため、従来では、スナバコンデンサの容量値を大きくして電圧上昇を抑制する必要があり、その結果、スナバコンデンサのサイズが大きくなり、コストアップを招来しているという問題があった。   For this reason, conventionally, it is necessary to increase the capacitance value of the snubber capacitor to suppress the voltage rise. As a result, there is a problem that the size of the snubber capacitor is increased and the cost is increased.

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、異常な過電流発生時のスイッチング回路保護を、スナバコンデンサの端子電圧上昇を抑制して、スナバコンデンサの容量低減を可能にする形で実現できる新たな電流保護機能を備えた電源回生コンバータを得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and it is possible to realize switching circuit protection in the event of an abnormal overcurrent in a form that enables the snubber capacitor to be reduced by suppressing the increase in the terminal voltage of the snubber capacitor. The object is to obtain a power regeneration converter with a new current protection function.

上述した目的を達成するために、この発明にかかる電源回生コンバータは、三相負荷側で発生した余剰電力をスイッチングして三相電源系へ回生するスイッチング回路と、前記三相電源系と前記スイッチング回路との間を流れる各相電流の大きさと方向とを検出する電流検出器と、前記電流検出器が検出した電流値が所定値以上であるとき、前記スイッチング回路を構成する複数のスイッチング素子のうち、前記電流検出器が検出した各相電流のうち電流値の小さい相に対応するスイッチング素子から順に所定の時間差を設けてオフ動作させる指示を前記スイッチング回路の駆動回路へ出力する制御部とを備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above-mentioned object, a power regeneration converter according to the present invention includes a switching circuit that switches excess power generated on a three-phase load side to regenerate to a three-phase power system, the three-phase power system, and the switching A current detector that detects the magnitude and direction of each phase current flowing between the circuits, and a current value detected by the current detector is greater than or equal to a predetermined value; a plurality of switching elements that constitute the switching circuit; A control unit that outputs an instruction to turn off the switching circuit by providing a predetermined time difference in order from the switching element corresponding to the phase having the smaller current value among the phase currents detected by the current detector. It is characterized by having.

この発明によれば、異常な過電流が発生した場合にスイッチング回路内の全てのスイッチング素子を同時にオフ動作させるのではなく、一定のスイッチング素子から順に時間差を設けてオフ動作させるので、異常な過電流発生時のスイッチング回路保護を、スナバコンデンサの端子電圧上昇を抑制して、スナバコンデンサの容量低減を可能にする形で実現できる新たな電流保護機能を備えた電源回生コンバータが得られるという効果を奏する。   According to the present invention, when an abnormal overcurrent occurs, not all switching elements in the switching circuit are turned off at the same time, but are turned off with a time difference in order from a certain switching element. The effect is that a power regeneration converter with a new current protection function can be obtained, which can realize switching circuit protection during current generation by suppressing the increase in the snubber capacitor terminal voltage and reducing the snubber capacitor capacity. Play.

以下に図面を参照して、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。   Exemplary embodiments of a power regeneration converter according to the present invention will be explained below in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による電源回生コンバータの要部構成を示すブロック図である。図1に示すように、実施の形態1による電源回生コンバータ1aは、三相交流電源2と、三相負荷である三相誘導電動機(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。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of a power regeneration converter according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, a power regenerative converter 1a according to Embodiment 1 includes a three-phase AC power source 2 and an inverter device 4 for variable speed control of a three-phase induction motor (hereinafter referred to as “motor”) 3 that is a three-phase load. Between.

電源回生コンバータ1aは、交流電源端子11,12,13を備えている。交流電源端子11,12,13は、三相交流電源2の各電源端子に接続されている。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内の図示しない正極母線及び負極母線に接続されている。   The power regeneration converter 1a includes AC power terminals 11, 12, and 13. The AC power supply terminals 11, 12 and 13 are connected to the respective power supply terminals of the three-phase AC power supply 2. 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 positive bus and a negative bus (not shown) in the inverter device 4.

インバータ装置4内の図示しない正極母線及び負極母線間に、モータ3の減速動作時に生ずる誘導起電力が蓄積される平滑コンデンサが接続されている。   A smoothing capacitor for accumulating induced electromotive force generated during the deceleration operation of the motor 3 is connected between a positive electrode bus and a negative electrode bus (not shown) in the inverter device 4.

電源回生コンバータ1内では、直流電源端子14,15に接続される正極母線16と負極母線17との間に、スイッチング回路18と、スナバコンデンサ19とが並列に接続されている。   In the power regeneration converter 1, a switching circuit 18 and a snubber capacitor 19 are connected in parallel between the positive bus 16 and the negative bus 17 connected to the DC power terminals 14 and 15.

スナバコンデンサ19は、高周波対応のフィルムコンデンサである。   The snubber capacitor 19 is a high-frequency compatible film capacitor.

スイッチング回路18は、正極母線16と負極母線17との間に、直列接続したスイッチング素子である回生トランジスタ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た構成である。6個の回生トランジスタTR1〜TR6は、それぞれ、例えばIGBTである。なお、これらの回生トランジスタには、ダイオードD1〜D6がそれぞれ逆並列に接続されている。   In the switching circuit 18, three pairs of regenerative transistors TR 1 and TR 2, regenerative transistors TR 3 and TR 4, and regenerative transistors TR 5 and TR 6, which are switching elements connected in series, are connected in parallel between the positive electrode bus 16 and the negative electrode bus 17. It is a configuration. Each of the six regeneration transistors TR1 to TR6 is, for example, an IGBT. Note that diodes D1 to D6 are connected to these regenerative transistors in antiparallel.

正極母線16に接続される上アーム側の回生トランジスタTR1,TR3,TR5と、負極母線17に接続される下アーム側の回生トランジスタTR2,TR4,TR6との各直列接続端が回生出力端であり、それぞれ、交流電源端子11,12,13に接続されている。   The series connection ends of the upper arm side regeneration transistors TR1, TR3, TR5 connected to the positive bus 16 and the lower arm side regeneration transistors TR2, TR4, TR6 connected to the negative bus 17 are the regeneration output ends. Are connected to AC power supply terminals 11, 12, 13 respectively.

電流検出器20,21,22は、それぞれ、スイッチング回路18の上記した3つの回生出力端と交流電源端子11,12,13との接続ラインに配置され、それぞれ、各相電流の大きさと方向とを検出する。   The current detectors 20, 21, and 22 are disposed on the connection lines between the three regenerative output terminals of the switching circuit 18 and the AC power supply terminals 11, 12, and 13, respectively. Is detected.

制御部23は、回生動作時おいて、電流検出器20,21,22が検出した電流値が保護レベル以下である間、図示しない位相検出器が検出した三相交流電源2の各相(R相、S相、T相)の位相関係に基づき、6個の回生トランジスタTR1〜TR6のオン・オフ動作タイミングを判断する。制御部23は、判断した6個の回生トランジスタTR1〜TR6のオン・オフ動作タイミングを、駆動回路24に対して、回生動作制御を指示する第1の制御信号として出力する。   During the regenerative operation, the control unit 23 detects each phase (R) of the three-phase AC power source 2 detected by a phase detector (not shown) while the current value detected by the current detectors 20, 21, 22 is below the protection level. On / off operation timings of the six regenerative transistors TR1 to TR6 are determined based on the phase relationship of the phase, the S phase, and the T phase. The control unit 23 outputs the determined on / off operation timings of the six regenerative transistors TR1 to TR6 to the drive circuit 24 as a first control signal instructing the regenerative operation control.

駆動回路24は、第1の制御信号を受けて、6個の回生トランジスタTR1〜TR6を個別に、所定期間オン動作させ所定期間オフ動作させるゲート信号(図2参照)をそれぞれ生成して、対応する回生トランジスタのゲート端子にそれぞれ印加する。   In response to the first control signal, the drive circuit 24 generates gate signals (see FIG. 2) that individually turn on and turn off the six regeneration transistors TR1 to TR6 for a predetermined period. Each is applied to the gate terminal of the regenerative transistor.

また、制御部23は、回生動作時おいて、電流検出器20,21,22が検出した電流値が保護レベルを超えた場合は、電流検出器20,21,22が検出した各相の電流値と流れている方向とを調べて、電流値の低い相で、かつ電流検出器20,21,22が検出した方向に実際に電流が流れている回生トランジスタを順に決定し、その順序で所定の時間差を置いてオフ動作させるタイミングを決定する(図3、図4参照)。制御部23は、決定した6個の回生トランジスタTR1〜TR6をオフ動作させるタイミングを、駆動回路24に対して、電流保護動作制御を指示する第2の制御信号として出力する。   In addition, when the current value detected by the current detectors 20, 21, 22 exceeds the protection level during the regenerative operation, the control unit 23 detects the current of each phase detected by the current detectors 20, 21, 22 By examining the value and the direction in which the current flows, a regenerative transistor in which the current is actually flowing in the phase in which the current value is low and in the direction detected by the current detectors 20, 21, and 22 is determined in order. The timing for performing the OFF operation is determined with a time difference of (see FIGS. 3 and 4). The control unit 23 outputs the determined timing for turning off the six regenerative transistors TR1 to TR6 to the drive circuit 24 as a second control signal for instructing current protection operation control.

駆動回路24は、第2の制御信号を受けて、6個の回生トランジスタTR1〜TR6を指定された順に指定されたタイミングでオフ動作させてその状態を維持させるゲート信号を生成し、対応する回生トランジスタのゲート端子に順に印加する。   Upon receiving the second control signal, the drive circuit 24 generates a gate signal that maintains the state by turning off the six regeneration transistors TR1 to TR6 at a designated timing in a designated order. Application is sequentially made to the gate terminal of the transistor.

以下、図2〜図5を参照して、動作について説明する。なお、図2は、一般的な回生動作を説明するタイムチャートである。図3は、図1に示す制御部が行う電流保護動作の原理を説明する図である。図4は、図1に示す制御部が行う電流保護動作の具体例を説明する図である。図5は、図1に示す回生トランジスタTR1〜TR6をオフ動作させる時間差とスナバコンデンサの端子電圧との関係を説明する特性図である。   Hereinafter, the operation will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a time chart for explaining a general regenerative operation. FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of the current protection operation performed by the control unit shown in FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of the current protection operation performed by the control unit illustrated in FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the time difference for turning off the regenerative transistors TR1 to TR6 shown in FIG. 1 and the terminal voltage of the snubber capacitor.

まず、図2を参照して、一般的な回生動作を簡単に説明する。図2(1)は、三相交流電源の電圧波形を示し、図2(2)は、6個の回生トランジスタTR1〜TR6に個別に与えるゲート信号波形を示している。   First, a general regenerative operation will be briefly described with reference to FIG. FIG. 2 (1) shows the voltage waveform of the three-phase AC power supply, and FIG. 2 (2) shows the gate signal waveform given individually to the six regenerative transistors TR1 to TR6.

上アームである回生トランジスタTR1は、R相電圧が“+”である期間において、T相電圧と交差するタイミングからS相電圧と交差するタイミングまでの期間内オン動作する。対する下アームである回生トランジスタTR2は、R相電圧が“−”である期間において、T相電圧と交差するタイミングからS相電圧と交差するタイミングまでの期間内オン動作する。   The regenerative transistor TR1, which is the upper arm, is turned on during a period from the timing at which it intersects with the T phase voltage to the timing at which it intersects with the S phase voltage during the period when the R phase voltage is “+”. On the other hand, the regenerative transistor TR2, which is the lower arm, is turned on during the period from the timing of crossing the T-phase voltage to the timing of crossing the S-phase voltage in the period in which the R-phase voltage is “−”.

上アームである回生トランジスタTR3は、S相電圧が“+”である期間において、R相電圧と交差するタイミングからT相電圧と交差するタイミングまでの期間内オン動作する。対する下アームである回生トランジスタTR4は、S相電圧が“−”である期間において、R相電圧と交差するタイミングからT相電圧と交差するタイミングまでの期間内オン動作する。   The regenerative transistor TR3, which is the upper arm, is turned on during a period from the timing at which the S phase voltage intersects with the R phase voltage to the timing at which it intersects with the T phase voltage in the period when the S phase voltage is “+”. On the other hand, the regenerative transistor TR4, which is the lower arm, is turned on during the period from the timing of crossing the R phase voltage to the timing of crossing the T phase voltage in the period in which the S phase voltage is “−”.

上アームである回生トランジスタTR5は、T相電圧が“+”である期間において、S相電圧と交差するタイミングからR相電圧と交差するタイミングまでの期間内オン動作する。対する下アームである回生トランジスタTR6は、T相電圧が“−”である期間において、S相電圧と交差するタイミングからR相電圧と交差するタイミングまでの期間内オン動作する。   The regenerative transistor TR5, which is the upper arm, is turned on during the period from the timing at which it intersects the S phase voltage to the timing at which it intersects the R phase voltage during the period when the T phase voltage is “+”. On the other hand, the regenerative transistor TR6, which is the lower arm, is turned on during a period from the timing at which the T-phase voltage intersects with the R-phase voltage to the timing at which it intersects with the R-phase voltage in the period when the T-phase voltage is “−”.

図2(2)に示すように、回生動作は、インバータ装置4側の図示しない平滑コンデンサの端子電圧が印加されている正極母線16及び負極母線17の間に現れている直流電圧を、3つの上アームと3つの下アームのうち、電圧が最大である相に接続される上アームの回生トランジスタと、電圧が最小である相に接続される下アームの回生トランジスタとがオン動作し、その他の回生トランジスタがオフ動作する関係を維持して繰り返しスイッチングすることで実現される。   As shown in FIG. 2 (2), the regenerative operation is performed by changing the DC voltage appearing between the positive electrode bus 16 and the negative electrode bus 17 to which the terminal voltage of the smoothing capacitor (not shown) on the inverter device 4 side is applied to three. 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 other This is realized by repeatedly switching while maintaining the relationship in which the regenerative transistor is turned off.

そして、制御部23の電流保護機能は、上記した回生動作時に各相の回生電流の大きさを監視し、或る相の回生電流が保護レベル以上となったことを検出した場合、回生電流の小さい相の回生トランジスタから順に所定の時間差を設けてオフ動作せる。 Then, the current protection function of the control unit 23 monitors the magnitude of the regenerative current of each phase during the above-described regenerative operation, and when it is detected that the regenerative current of a certain phase has exceeded the protection level, off operation to the regenerative transistors have smaller phase with a predetermined time difference in sequence.

以下、図3〜図5を参照して、この実施の形態1による電流保護動作を説明する。図3において、電流IR,IS,ITは、IR+IS=ITの場合で、IR<ISの関係にある場合を考える。この場合、回生トランジスタは、R相、S相、T相と電流値の小さい相から順に、かつ、実際に電流が流れている順に、TR1→TR2→TR3→TR4→TR6→TR5と、オフ動作させる。具体的には、図4に示すように制御する。   Hereinafter, the current protection operation according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the currents IR, IS, and IT are assumed to be IR + IS = IT, where IR <IS. In this case, the regenerative transistor is turned off in the order of TR1 → TR2 → TR3 → TR4 → TR6 → TR5 from the R phase, the S phase, and the T phase in the order of decreasing current value and in the order in which the current actually flows. Let Specifically, the control is performed as shown in FIG.

図4では、1つの上下アームの組が示されている。図4(1)に示すように、スイッチング回路18から三相交流電源2に向かう回生電流26が、電流値の低い相である場合、まず、実際に三相交流電源2に向かう回生電流26が流れている上アームの回生トランジスタTR1をオフ動作(遮断)させ、所定時間後に下アームの回生トランジスタTR2をオフ動作させることを、各上下アームの組において行う。   In FIG. 4, one set of upper and lower arms is shown. As shown in FIG. 4 (1), when the regenerative current 26 directed from the switching circuit 18 to the three-phase AC power supply 2 is a phase having a low current value, first, the regenerative current 26 actually directed to the three-phase AC power supply 2 is The upper arm regenerative transistor TR1 that is flowing is turned off (shut off), and the lower arm regenerative transistor TR2 is turned off after a predetermined time in each set of upper and lower arms.

また、図4(2)に示すように、三相交流電源2からスイッチング回路18に向かう回生電流27が、電流値の低い相である場合、まず、実際にスイッチング回路18に向かう回生電流27が流れている下アームの回生トランジスタTR2をオフ動作させ、所定時間後に上アームの回生トランジスタTR1をオフ動作させることを、各上下アームの組において行う。   In addition, as shown in FIG. 4B, when the regenerative current 27 directed from the three-phase AC power source 2 to the switching circuit 18 is a phase having a low current value, first, the regenerative current 27 actually directed to the switching circuit 18 is The upper arm regenerative transistor TR2 is turned off, and the upper arm regenerative transistor TR1 is turned off after a predetermined time in each set of upper and lower arms.

このように、過電流異常時では、6個の回生トランジスタTR1〜TR6を、回生電流の大きさと向きから定めた一定の回生トランジスタから順に時間差を設けてオフ動作(遮断)させるので、スイッチング回路を流れる過電流は、スイッチング回路内を減少しながら還流することになる。つまり、(1/2)LI=CVの関係式から理解できるように、スナバコンデンサ19の端子電圧Vの上昇に大きく影響する電流Iが減少するので、スナバコンデンサ19の端子電圧上昇が抑制される。 In this way, when the overcurrent is abnormal, the six regenerative transistors TR1 to TR6 are turned off (shut off) with a time difference in order from a certain regenerative transistor determined from the magnitude and direction of the regenerative current. The flowing overcurrent flows back while decreasing in the switching circuit. That is, as can be understood from the relational expression of (1/2) LI 2 = CV 2 , the current I that greatly affects the increase in the terminal voltage V of the snubber capacitor 19 decreases, and therefore the increase in the terminal voltage of the snubber capacitor 19 is suppressed. Is done.

以下、図5を参照してスナバコンデンサ19の端子電圧上昇がどの程度抑制されるかを具体的に説明する。図5は、三相交流電源2がAC220Vの電源である場合の時間差とスナバコンデンサの端子電圧との関係を示す。   Hereinafter, how the increase in the terminal voltage of the snubber capacitor 19 is suppressed will be specifically described with reference to FIG. FIG. 5 shows the relationship between the time difference and the terminal voltage of the snubber capacitor when the three-phase AC power supply 2 is an AC 220V power supply.

図5に示すように、6個の回生トランジスタTR1〜TR6を同時にオフ動作させる従来の技術では、スナバコンデンサ19の端子電圧は592Vまで上昇していたが、6個の回生トランジスタTR1〜TR6を個別に最大で200nsの時間差を置いてオフ動作させると、スナバコンデンサ19の端子電圧上昇は523Vに低減できることが判明した。   As shown in FIG. 5, in the conventional technique in which the six regenerative transistors TR1 to TR6 are turned off simultaneously, the terminal voltage of the snubber capacitor 19 has been increased to 592V, but the six regenerative transistors TR1 to TR6 are individually connected. It has been found that the terminal voltage rise of the snubber capacitor 19 can be reduced to 523 V when the off operation is performed with a time difference of 200 ns at the maximum.

以上のように、実施の形態1によれば、異常な過電流が発生した場合に、スイッチング回路内の全てのスイッチング素子(回生トランジスタ)を同時にオフ動作させるのではなく、回生電流の大きさと向きから定めた一定のスイッチング素子から順に時間差を設けてオフ動作させるようにしたので、スナバコンデンサ19の端子電圧上昇を抑制することができる。つまり、スナバコンデンサの容量低減が可能になるのに加えて、スイッチング素子の破損を減らすことが可能になるので、コストの低減が図れる。   As described above, according to the first embodiment, when an abnormal overcurrent occurs, not all switching elements (regenerative transistors) in the switching circuit are turned off simultaneously, but the magnitude and direction of the regenerative current. Since a time difference is provided in order from a certain switching element determined from the above and the off operation is performed, an increase in the terminal voltage of the snubber capacitor 19 can be suppressed. That is, the snubber capacitor can be reduced in capacity, and the switching element can be prevented from being damaged, so that the cost can be reduced.

実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2による電源回生コンバータの要部構成を示すブロック図である。なお、図6では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a main configuration of a power regeneration converter according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, components that are the same as or equivalent to the components shown in FIG. 1 (Embodiment 1) are assigned the same reference numerals. Here, the description will be focused on the portion related to the second embodiment.

図6に示すように、実施の形態2による電源回生コンバータ1bでは、図1(実施の形態1)に示した構成において、電流検出器20,21,22に代えて電流検出器30,31,32が設けられ、また、制御部23に代えて制御部33が設けられている。   As shown in FIG. 6, in the power regeneration converter 1b according to the second embodiment, in the configuration shown in FIG. 1 (the first embodiment), the current detectors 30, 21, 22 are replaced with the current detectors 20, 21, 22. 32 is provided, and a control unit 33 is provided instead of the control unit 23.

電流検出器30,31,32は、それぞれ、スイッチング回路18の3つの回生出力端と交流電源端子11,12,13との接続ラインに流れる各相電流の大きさを検出する。   The current detectors 30, 31, and 32 detect the magnitudes of the respective phase currents that flow through the connection lines between the three regenerative output terminals of the switching circuit 18 and the AC power supply terminals 11, 12, and 13.

制御部33は、電流保護用テーブル34を備えている。制御部33は、回生動作時おいて、電流検出器30,31,32が検出した電流値が保護レベル以下である間は、実施の形態1に説明したのと同様内容の第1の制御信号を駆動回路24に出力するが、電流検出器30,31,32が検出した電流値が保護レベルを超える場合は、電流保護用テーブル34を参照して定めた6個の回生トランジスタTR1〜TR6をオフ動作させるタイミングを、駆動回路24に対して、電流保護動作制御を指示する第2の制御信号として出力する。   The control unit 33 includes a current protection table 34. During the regenerative operation, the control unit 33 is the first control signal having the same contents as described in the first embodiment while the current value detected by the current detectors 30, 31, and 32 is equal to or lower than the protection level. Is output to the drive circuit 24. If the current value detected by the current detectors 30, 31, 32 exceeds the protection level, the six regenerative transistors TR1-TR6 determined with reference to the current protection table 34 are connected. The timing for performing the off operation is output to the drive circuit 24 as a second control signal for instructing the current protection operation control.

駆動回路24は、第2の制御信号を受けて、6個の回生トランジスタTR1〜TR6を指定された順に指定されたタイミングでオフ動作させてその状態を維持させるゲート信号を生成し、対応する回生トランジスタのゲート端子に順に印加する。   Upon receiving the second control signal, the drive circuit 24 generates a gate signal that maintains the state by turning off the six regeneration transistors TR1 to TR6 at a designated timing in a designated order. Application is sequentially made to the gate terminal of the transistor.

以下、図7を参照して、この実施の形態2による電流保護動作を説明する。なお、図7は、図6に示す制御部が備える電流保護用テーブルの内容とスイッチングパターンとの関係を説明する図である。   Hereinafter, the current protection operation according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the contents of the current protection table provided in the control unit shown in FIG. 6 and the switching pattern.

図7(1)に示すスイッチングパターンは、図2(2)に示したものと同じである。図2にて説明したように、6個の回生トランジスタTR1〜TR6が組みになって、2つの回生トランジスタがオン動作し残り4つの回生トランジスタがオフ動作するので、1サイクルの間に、6組のスイッチングパターン(a)〜(f)が作られる。   The switching pattern shown in FIG. 7 (1) is the same as that shown in FIG. 2 (2). As described with reference to FIG. 2, six regenerative transistors TR1 to TR6 form a set, and two regenerative transistors are turned on and the remaining four regenerative transistors are turned off. Switching patterns (a) to (f) are created.

電流保護用テーブル34には、図7(2)に示すように、6組のスイッチングパターン(a)〜(f)のそれぞれに対応して、6個の回生トランジスタTR1〜TR6が、最初にオフ動作(遮断)させる回生トランジスタから順に最後にオフ動作(遮断)させる回生トランジスタまでが設定されている。   In the current protection table 34, as shown in FIG. 7 (2), six regenerative transistors TR1 to TR6 are initially turned off corresponding to each of the six sets of switching patterns (a) to (f). From the regenerative transistor to be operated (shut off) to the regenerative transistor to be finally turned off (shut off) are set.

制御部33は、電流検出器30,31,32が検出した電流値が保護レベル以上であるとき、電流保護用テーブル34を参照して、電流検出器30,31,32の過電流検出タイミングに対応するスイッチングパターン(a)〜(f)において定められた回生トランジスタから順に所定の時間差を設けてオフ動作させるタイミングを、駆動回路24に対して、電流保護動作制御を指示する第2の制御信号として出力する。   When the current value detected by the current detectors 30, 31, 32 is equal to or higher than the protection level, the control unit 33 refers to the current protection table 34 and sets the overcurrent detection timing of the current detectors 30, 31, 32. A second control signal for instructing the drive circuit 24 to perform current protection operation control at a timing for providing a predetermined time difference in order from the regenerative transistors determined in the corresponding switching patterns (a) to (f). Output as.

例えば、電流検出器30,31,32の過電流検出タイミングが、スイッチングパターン(a)のタイミングであれば、6個の回生トランジスタTR1〜TR6は、図(2)に示すように、電流保護用テーブル34に設定されている、回生トランジスタTR5→回生トランジスタTR1→回生トランジスタTR3→回生トランジスタTR6→回生トランジスタTR2→回生トランジスタTR4の順に所定の時間差を置いてオフ動作(遮断)することになる。 For example, over-current detection timing of the current detector 30, 31, 32, if the timing of the switching pattern (a), 6 pieces of the regenerative transistors TR1~TR6, as shown in FIG. 7 (2), current protection The regenerative transistor TR5 → the regenerative transistor TR1 → the regenerative transistor TR3 → the regenerative transistor TR6 → the regenerative transistor TR2 → the regenerative transistor TR4, which are set in the table 34, are turned off (cut off) with a predetermined time difference.

したがって、実施の形態2においても、図5に示したように、スナバコンデンサ19の端子電圧上昇を抑制することができるので、実施の形態1と同様に、スナバコンデンサの容量低減が可能になるのに加えて、スイッチング素子(回生トランジスタ)の破損を減らすことが可能になるので、コストの低減が図れる。   Therefore, also in the second embodiment, as shown in FIG. 5, the increase in the terminal voltage of the snubber capacitor 19 can be suppressed, so that the capacity of the snubber capacitor can be reduced as in the first embodiment. In addition to this, it is possible to reduce damage to the switching element (regenerative transistor), so that the cost can be reduced.

また、実施の形態2においては、図7に示すように、1周期を6分割した6通りの遮断パターンを電流保護用テーブル34に備えたので、電流電圧波形から簡易な電流保護が行える。   Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 7, since the current protection table 34 is provided with six interrupt patterns obtained by dividing one cycle into six, simple current protection can be performed from the current voltage waveform.

以上のように、この発明にかかる電源回生コンバータは、異常な過電流発生時のスイッチング回路保護を、スナバコンデンサの端子電圧上昇を抑制して、スナバコンデンサの容量低減を可能にする形で実現するのに有用である。   As described above, the power regenerative converter according to the present invention realizes switching circuit protection in the event of an abnormal overcurrent in a form that enables the snubber capacitor capacity to be reduced by suppressing the increase in the snubber capacitor terminal voltage. Useful for.

この発明の実施の形態1による電源回生コンバータの要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the power regeneration converter by Embodiment 1 of this invention. 一般的な回生動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining general regeneration operation. 図1に示す制御部が行う電流保護動作の原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle of the current protection operation which the control part shown in FIG. 1 performs. 図1に示す制御部が行う電流保護動作の具体例を説明する図である。It is a figure explaining the specific example of the electric current protection operation which the control part shown in FIG. 1 performs. 図1に示す回生トランジスタTR1〜TR6をオフ動作させる時間差とスナバコンデンサの端子電圧との関係を説明する特性図である。It is a characteristic view explaining the relationship between the time difference which makes the regeneration transistors TR1-TR6 shown in FIG. 1 perform an OFF operation, and the terminal voltage of the snubber capacitor. この発明の実施の形態2による電源回生コンバータの要部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the principal part structure of the power regeneration converter by Embodiment 2 of this invention. 図6に示す制御部が備える電流保護用テーブルの内容とスイッチングパターンとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the content of the table for a current protection with which the control part shown in FIG. 6 is provided, and a switching pattern.

符号の説明Explanation of symbols

1a,1b 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
11,12,13 交流電源端子
14,15 直流電源端子
16 正極母線
17 負極母線
18 スイッチング回路
19 スナバコンデンサ
20,21,22 電流検出器
23 制御部
24 駆動回路
30,31,32 電流検出器
33 制御部
34 電流保護用テーブル
TR1,TR2,TR3,TR4,TR5,TR6 回生トランジスタ
D1〜D6 ダイオード
1a, 1b Power regeneration converter 2 Three-phase AC power supply 3 Three-phase induction motor (motor)
4 inverter device 11, 12, 13 AC power supply terminal 14, 15 DC power supply terminal 16 positive electrode bus 17 negative electrode bus 18 switching circuit 19 snubber capacitor 20, 21, 22 current detector 23 control unit 24 drive circuit 30, 31, 32 current detection 33 Control unit 34 Current protection table TR1, TR2, TR3, TR4, TR5, TR6 Regenerative transistor D1-D6 Diode

Claims (2)

三相負荷側で発生した余剰電力をスイッチングして三相電源系へ回生するスイッチング回路と、
前記三相電源系と前記スイッチング回路との間を流れる各相電流の大きさと方向とを検出する電流検出器と、
前記電流検出器が検出した電流値が所定値以上であるとき、前記スイッチング回路を構成する複数のスイッチング素子のうち、前記電流検出器が検出した各相電流のうち電流値の小さい相に対応するスイッチング素子から順に所定の時間差を設けてオフ動作させる指示を前記スイッチング回路の駆動回路へ出力する制御部と、
を備えていることを特徴とする電源回生コンバータ。
A switching circuit that switches the surplus power generated on the three-phase load side and regenerates it to the three-phase power supply system;
A current detector for detecting the magnitude and direction of each phase current flowing between the three-phase power supply system and the switching circuit;
When the current value detected by the current detector is greater than or equal to a predetermined value, among the plurality of switching elements constituting the switching circuit, the current corresponding to the phase having the smaller current value among the phase currents detected by the current detector A control unit for outputting an instruction to perform an off operation with a predetermined time difference in order from the switching element to the drive circuit of the switching circuit;
A power regeneration converter characterized by comprising:
前記制御部は、前記電流検出器が検出した電流値が所定値以上であるとき、前記スイッチング回路を構成する複数のスイッチング素子のうち、前記電流検出器が検出した各相電流のうち電流値の小さい相に対応するスイッチング素子で、かつ前記電流検出器が検出した方向に実際に電流が流れているスイッチング素子から順に所定の時間差を設けてオフ動作させる指示を前記スイッチング回路の駆動回路へ出力する、ことを特徴とする請求項1に記載の電源回生コンバータ。   When the current value detected by the current detector is greater than or equal to a predetermined value, the control unit includes a current value of the phase currents detected by the current detector among the plurality of switching elements constituting the switching circuit. A switching element corresponding to a small phase and outputting an instruction to turn off the switching circuit by providing a predetermined time difference in order from the switching element in which current is actually flowing in the direction detected by the current detector. The power regeneration converter according to claim 1.
JP2008043401A 2008-02-25 2008-02-25 Power regeneration converter Active JP5153382B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008043401A JP5153382B2 (en) 2008-02-25 2008-02-25 Power regeneration converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008043401A JP5153382B2 (en) 2008-02-25 2008-02-25 Power regeneration converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009201333A JP2009201333A (en) 2009-09-03
JP5153382B2 true JP5153382B2 (en) 2013-02-27

Family

ID=41144242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008043401A Active JP5153382B2 (en) 2008-02-25 2008-02-25 Power regeneration converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5153382B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10351002B2 (en) 2014-11-14 2019-07-16 Aisin Aw Co., Ltd. Inverter control device and vehicle control device
JP7842212B2 (en) * 2022-05-31 2026-04-07 ファナック株式会社 Motor drive device, motor drive method, and motor drive program

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07107747A (en) * 1993-09-30 1995-04-21 Meidensha Corp Converter device
WO2006115020A1 (en) * 2005-04-18 2006-11-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Welding machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009201333A (en) 2009-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3864327B2 (en) PWM cycloconverter
JP5849586B2 (en) 3-level power conversion circuit system
JP5528946B2 (en) Indirect matrix converter
US8988026B2 (en) Single phase operation of a three-phase drive system
JP5043915B2 (en) Motor drive power supply
CN104638615A (en) Modular multilevel converter with direct-current fault isolation function and submodule thereof
Schonberger et al. An ultra sparse matrix converter with a novel active clamp circuit
JP2010239736A (en) Power converter
JP2008236907A (en) Gate control circuit and method of power conversion apparatus
KR20140087450A (en) Converter having decrease function of fault current
JP2014107931A (en) Method for operating inverter device, and inverter device
JP5153382B2 (en) Power regeneration converter
JP4662022B2 (en) Matrix converter
JP3864793B2 (en) PWM cycloconverter and PWM cycloconverter protection method
JP5302905B2 (en) Power converter
Abuelnaga et al. Open circuit IGBT fault classification using phase current in a CHB converter
JP2011109790A (en) Power conversion device
JP4466516B2 (en) Uninterruptible power system
JP4487155B2 (en) Protection device for PWM cycloconverter
JP5824339B2 (en) Three-phase rectifier
JP2011244557A (en) Power conversion device
JP2011041348A (en) Power converter
WO2005029690A1 (en) Pwm cyclo converter
JP6070258B2 (en) 3-level inverter snubber circuit
US20250237708A1 (en) Fault Detection And Processing Method And Apparatus For Uninterruptible Power Supply, And Controller

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100927

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120615

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: 20121106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121204

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151214

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5153382

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

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