JP7748893B2 - Braking device, power conversion system, and braking control method - Google Patents
Braking device, power conversion system, and braking control methodInfo
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Description
この発明は、制動装置、電力変換システム及び制動制御方法に関する。 This invention relates to a braking device, a power conversion system, and a braking control method.
電力変換器によって駆動されている電動機を制動すると、電力変換器の直流側に回生エネルギーが生じる。制動装置は、電力変換器の直流側に設けられた制動抵抗器を用いて、その回生エネルギーを熱に変換して消費させる。制動装置に温度上昇に関わる不具合が生じたときに電力変換器の運転を中断させる電力変換システムがあるが、その運転継続性をより高めることが要求されることがあった。 When an electric motor driven by a power converter is braked, regenerative energy is generated on the DC side of the power converter. The braking device uses a braking resistor installed on the DC side of the power converter to convert this regenerative energy into heat and consume it. There are power conversion systems that suspend operation of the power converter when a malfunction related to temperature rise occurs in the braking device, but there has been a demand for improved operational continuity.
本発明が解決しようとする課題は、制動装置が設けられた電力変換器の運転継続性をより高めることができる制動装置、電力変換システム及び制動制御方法を提供することである。 The problem that this invention aims to solve is to provide a braking device, a power conversion system, and a braking control method that can further improve the operational continuity of a power converter equipped with a braking device.
実施形態の一態様の制動装置は、回生型の交直変換装置によって交流電動機を駆動させる電力変換システムにおける制動装置である。前記制動装置は、第１直列回路と、第２直列回路と、制動制御部とを備える。前記第１直列回路は、交直変換装置の直流側に並列接続になるように設けられ、第１制動抵抗器と第１半導体スイッチとを含む。前記第２直列回路は、前記第１直列回路に並列接続になるように設けられ、第２制動抵抗器と第２半導体スイッチとを含む。前記制動制御部は、第１状態又は第２状態にあるときに、前記第１半導体スイッチ又は前記第２半導体スイッチの駆動方法を制動抵抗器部の温度が第１閾値温度を超えない場合の駆動方法とは異なる駆動方法にする。前記第１状態は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の何れかの制動抵抗器の温度が前記第１閾値温度を超えた状態を含む。前記第２状態は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の両方の制動抵抗器の温度が前記第１閾値温度を超えた状態、又は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の何れかの制動抵抗器の温度が第２閾値温度を超えた状態を含む。 A braking device according to one aspect of the embodiment is a braking device in a power conversion system that drives an AC electric motor using a regenerative AC/DC converter. The braking device includes a first series circuit, a second series circuit, and a braking control unit. The first series circuit is connected in parallel to the DC side of the AC/DC converter and includes a first braking resistor and a first semiconductor switch. The second series circuit is connected in parallel to the first series circuit and includes a second braking resistor and a second semiconductor switch. When in a first state or a second state, the braking control unit changes the driving method of the first semiconductor switch or the second semiconductor switch to a driving method different from the driving method used when the temperature of the braking resistor unit does not exceed a first threshold temperature. The first state includes a state in which the temperature of either the first braking resistor or the second braking resistor exceeds the first threshold temperature. The second state includes a state in which the temperature of both the first braking resistor and the second braking resistor exceeds the first threshold temperature, or a state in which the temperature of either the first braking resistor or the second braking resistor exceeds a second threshold temperature.
以下、実施形態の制動装置、電力変換システム及び制動方法を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの構成の重複する説明は省略する場合がある。なお、電気的に接続されることを、単に「接続される」ということがある。以下の説明に示す「直交する」とは、略直交する場合を含む。なお、「大きさが等しい」場合には、略等しい場合も含む。 The braking device, power conversion system, and braking method according to the embodiments will be described below with reference to the drawings. In the following description, components having the same or similar functions will be assigned the same reference numerals. Duplicate descriptions of these components may be omitted. Electrically connected may also be referred to simply as "connected." In the following description, "orthogonal" includes cases where the components are approximately orthogonal. In addition, "equal in size" also includes cases where the components are approximately equal.
図１は、実施形態の制動装置２０を含む電力変換システム１の構成図である。 Figure 1 is a configuration diagram of a power conversion system 1 including a braking device 20 according to an embodiment.
電力変換システム１は、例えば、ダイオードコンバータ２（ＲＥＣ）と、インバータ３（ＩＮＶ）と、平滑コンデンサ４と、電力変換制御装置１０と、制動装置２０とを備える。 The power conversion system 1 includes, for example, a diode converter 2 (REC), an inverter 3 (INV), a smoothing capacitor 4, a power conversion control device 10, and a braking device 20.
まず、主回路の構成を順に説明する。
ダイオードコンバータ２の直流出力とインバータ３の直流入力は、直流リンクを介して、互いに正極（Ｐ）同士、及び負極（Ｎ）同士が電気的に接続される。平滑コンデンサ４は、直流リンクに設けられていて、平滑コンデンサ４の各端子が直流リンクの正極と負極に夫々電気的に接続されている。
First, the configuration of the main circuit will be described in order.
The DC output of the diode converter 2 and the DC input of the inverter 3 are electrically connected via a DC link, with their positive poles (P) electrically connected to each other and their negative poles (N) electrically connected to each other. A smoothing capacitor 4 is provided in the DC link, and each terminal of the smoothing capacitor 4 is electrically connected to the positive pole and the negative pole of the DC link, respectively.
ダイオードコンバータ２は、例えば３相交流入力型の整流器であり、その入力部が入力変圧器Ｔの二次側巻線に電気的に接続されている。ダイオードコンバータ２は、交流を整流することで、入力変圧器Ｔから入力された交流電力を直流電力に変換する。平滑コンデンサ４は、変換後の直流電圧を平滑化する。 Diode converter 2 is, for example, a three-phase AC input rectifier, and its input section is electrically connected to the secondary winding of input transformer T. Diode converter 2 rectifies AC, converting the AC power input from input transformer T into DC power. Smoothing capacitor 4 smoothes the converted DC voltage.
インバータ３は、交流側が交流電動機Ｍの巻線に接続されている。インバータ３は、例えば、直流電力を交流電力に変換して、変換後の交流電力を交流電動機Ｍの各相に出力する。なお、インバータ３と交流電動機Ｍとの間に出力変圧器（不図示）を設けてもよい。インバータ３は、例えば、直流側の直流電力を交流電力に変換するスイッチング素子とスイッチング素子に逆並列に接続される逆接続ダイオードとを備える。スイッチング素子は、半導体スイッチング素子の一例である。インバータ３は、３相交流出力型の逆変換装置である。 The inverter 3 has its AC side connected to the windings of the AC motor M. The inverter 3, for example, converts DC power to AC power and outputs the converted AC power to each phase of the AC motor M. An output transformer (not shown) may be provided between the inverter 3 and the AC motor M. The inverter 3, for example, includes a switching element that converts the DC power on the DC side into AC power, and a reverse-connected diode connected in anti-parallel to the switching element. The switching element is an example of a semiconductor switching element. The inverter 3 is a three-phase AC output type inverter.
次に、電力変換制御装置１０について説明する。
電力変換制御装置１０は、速度制御器１１と、電流制御器１３と、ＰＷＭ制御部１４（ＰＷＭ）と、第１ゲート信号制御部１５（ＧＢ１）とを備える。
Next, the power conversion control device 10 will be described.
The power conversion control device 10 includes a speed controller 11, a current controller 13, a PWM control unit 14 (PWM), and a first gate signal control unit 15 (GB1).
速度制御器１１は、交流電動機Ｍの速度検出器ＳＳによって検出された速度検出値が、例えば上位装置から供給される速度指令ＳＲＥＦに一致するようなトルク指令を生成する。電流制御器１３は、トルク指令に基づいた所望の電流が交流電動機Ｍの巻線に流れるような制御量を生成する。ＰＷＭ制御部１４は、前段からの制御量を、ＰＷＭ変調してインバータ３のスイッチを制御するためのゲートパルスを生成する。 The speed controller 11 generates a torque command so that the speed detected by the speed detector SS of the AC motor M matches the speed command SREF supplied, for example, from a higher-level device. The current controller 13 generates a control variable so that the desired current based on the torque command flows through the windings of the AC motor M. The PWM control unit 14 PWM-modulates the control variable from the previous stage to generate gate pulses for controlling the switches of the inverter 3.
第１ゲート信号制御部１５（ＧＢ１）は、ＰＷＭ制御部１４によって生成されたゲートパルスの出力をインバータ３に供給する。第１ゲート信号制御部１５は、制御信号ＧＢに従いゲートパルスの出力を制限する。例えば、第１ゲート信号制御部１５は、制御信号ＧＢが１のときに、ゲートパルスの出力を制限して、制御信号ＧＢが０のときに、ゲートパルスを出力させる。 The first gate signal control unit 15 (GB1) supplies the gate pulse output generated by the PWM control unit 14 to the inverter 3. The first gate signal control unit 15 limits the output of the gate pulse in accordance with the control signal GB. For example, the first gate signal control unit 15 limits the output of the gate pulse when the control signal GB is 1, and outputs the gate pulse when the control signal GB is 0.
次に、制動装置２０について説明する。
制動装置２０は、制動抵抗器５Ａと５Ｂと、スイッチ６Ａと６Ｂと、温度センサ７Ａと７Ｂと、冷却用ファン８Ａと８Ｂと、状態推定部２１と、変調部２２（ＭＯＤ）と、第２ゲート信号制御部２３（ＧＢ２）とを備える。
Next, the braking device 20 will be described.
The braking device 20 includes braking resistors 5A and 5B, switches 6A and 6B, temperature sensors 7A and 7B, cooling fans 8A and 8B, a state estimation unit 21, a modulation unit 22 (MOD), and a second gate signal control unit 23 (GB2).
制動抵抗器５Ａと５Ｂは、平滑コンデンサ４からの放電電流が流れることによって、回生エネルギーを熱に変換する制動抵抗器の一例である。制動抵抗器５Ａと５Ｂに並列に還流ダイオード（不図示）が設けられていてもよい。 Braking resistors 5A and 5B are an example of a braking resistor that converts regenerative energy into heat when a discharge current flows from smoothing capacitor 4. A freewheeling diode (not shown) may be provided in parallel with braking resistors 5A and 5B.
上記のスイッチ６Ａと６Ｂは、スイッチング素子とスイッチング素子に逆並列に接続される逆接続ダイオードとを夫々備える。スイッチング素子は、半導体スイッチング素子の一例である。 Each of the switches 6A and 6B includes a switching element and a reverse-connected diode connected in antiparallel to the switching element. The switching element is an example of a semiconductor switching element.
制動抵抗器５Ａとスイッチ６Ａは、互いに直列に接続され、直列に接続された両端が平滑コンデンサ４に並列になるように直流リンクを介して接続されている。スイッチ６Ａを閉じると、制動抵抗器５Ａに平滑コンデンサ４に蓄積された電荷を放電させる放電電流が流れる。制動抵抗器５Ｂとスイッチ６Ｂは、互いに直列に接続され、直列に接続された両端が平滑コンデンサ４に並列になるように直流リンクを介して接続されている。スイッチ６Ｂを閉じると、制動抵抗器５Ａに平滑コンデンサ４に蓄積された電荷を放電させる放電電流が流れる。 Braking resistor 5A and switch 6A are connected in series with each other and are connected via a DC link so that both ends of the series connection are in parallel with smoothing capacitor 4. When switch 6A is closed, a discharge current flows through braking resistor 5A to discharge the charge accumulated in smoothing capacitor 4. Braking resistor 5B and switch 6B are connected in series with each other and are connected via a DC link so that both ends of the series connection are in parallel with smoothing capacitor 4. When switch 6B is closed, a discharge current flows through braking resistor 5A to discharge the charge accumulated in smoothing capacitor 4.
温度センサ７Ａは、制動抵抗器５Ａの近傍に配置されていて、制動抵抗器５Ａの温度を検出可能に構成されている。温度センサ７Ｂは、制動抵抗器５Ｂの近傍に配置されていて、制動抵抗器５Ｂの温度を夫々検出可能に構成されている。 Temperature sensor 7A is located near braking resistor 5A and is configured to be able to detect the temperature of braking resistor 5A. Temperature sensor 7B is located near braking resistor 5B and is configured to be able to detect the temperature of braking resistor 5B.
冷却用ファン８Ａは、制動抵抗器５Ａの近傍に配置されていて、制動抵抗器５Ａ及びその放熱器周辺に通風することで、制動抵抗器５Ａの冷却効率を高める。冷却用ファン８Ｂは、制動抵抗器５Ｂの近傍に配置されていて、制動抵抗器５Ｂ及びその放熱器周辺に通風することで、制動抵抗器５Ｂの冷却効率を高める。冷却用ファン８Ａは、不具合等により停止を検出して、これを検出したときにファン停止信号ＦＡＡを出力する。冷却用ファン８Ｂは、不具合等により停止を検出して、これを検出したときにファン停止信号ＦＡＢを出力する。 The cooling fan 8A is located near the braking resistor 5A and improves the cooling efficiency of the braking resistor 5A by ventilating the area around the braking resistor 5A and its heat sink. The cooling fan 8B is located near the braking resistor 5B and improves the cooling efficiency of the braking resistor 5B by ventilating the area around the braking resistor 5B and its heat sink. The cooling fan 8A detects when it has stopped due to a malfunction or other reason, and upon detection, outputs a fan stop signal FAA. The cooling fan 8B detects when it has stopped due to a malfunction or other reason, and upon detection, outputs a fan stop signal FAB.
状態推定部２１は、制動抵抗器５Ａと５Ｂの温度と、冷却用ファン８Ａと８Ｂの作動状態とに基づいて、制動装置２０の状態を推定する。例えば、状態推定部２１は、温度センサ７Ａと７Ｂによる検出結果から制動抵抗器５Ａと５Ｂの温度を推定する。状態推定部２１は、ファン停止信号ＦＡＡとＦＡＢを用いて冷却用ファン８Ａと８Ｂの作動状態を推定する。状態推定部２１は、制動装置２０の状態の推定結果に基づいて、警報信号ＡＬＭと、制動トルク制限値制御信号ＴＬ１とＴＬ２と、ゲート制御信号ＧＣＡとＧＣＢとを生成する。なお、制動トルク制限値制御信号ＴＬ１とＴＬ２を、単に信号ＴＬ１とＴＬ２と呼ぶ。 The state estimation unit 21 estimates the state of the braking device 20 based on the temperatures of the braking resistors 5A and 5B and the operating states of the cooling fans 8A and 8B. For example, the state estimation unit 21 estimates the temperatures of the braking resistors 5A and 5B from the detection results of the temperature sensors 7A and 7B. The state estimation unit 21 estimates the operating states of the cooling fans 8A and 8B using the fan stop signals FAA and FAB. Based on the estimated state of the braking device 20, the state estimation unit 21 generates an alarm signal ALM, braking torque limit value control signals TL1 and TL2, and gate control signals GCA and GCB. The braking torque limit value control signals TL1 and TL2 are simply referred to as signals TL1 and TL2.
変調部２２は、例えば上位装置からの制動要求に対する制動トルクを決定し、制動トルクに応じた信号をＰＷＭ変調して、スイッチ６Ａと６Ｂを制御するためのゲートパルスＧＰＡ０とＧＰＢ０を生成する。制動要求に対する制動トルクの決定は、例えば変換テーブルなどを用いて生成するとよい。なお、変調部２２は、制動トルクの上限値を、制動装置２０の状態の推定結果により制限することがある。ここで制限するのは上限値であって、上限値に達しないレベルであれば、制限されることはない。例えば変調部２２は、制動トルクの上限値は、制動装置２０の状態の推定結果により制限されることがある。 The modulation unit 22 determines the braking torque in response to a braking request from a higher-level device, PWM-modulates a signal corresponding to the braking torque, and generates gate pulses GPA0 and GPB0 for controlling switches 6A and 6B. The braking torque in response to a braking request may be determined using, for example, a conversion table. The modulation unit 22 may limit the upper limit of the braking torque based on the estimated state of the braking device 20. The upper limit is limited here, and no limit is imposed if the level does not reach the upper limit. For example, the modulation unit 22 may limit the upper limit of the braking torque based on the estimated state of the braking device 20.
第２ゲート信号制御部２３（ＧＢ２）は、変調部２２からゲートパルスＧＰＡ０を受け、状態推定部２１からのゲート制御信号ＧＣＡに基づいて、スイッチ６Ａに対するゲートパルスＧＰＡの出力を制御する。状態推定部２１からのゲート制御信号ＧＣＡが有意であるときに、ゲートパルスＧＰＡの出力を制限する。第２ゲート信号制御部２３は、変調部２２からゲートパルスＧＰＢ０を受け、状態推定部２１からのゲート制御信号ＧＣＢに基づいて、スイッチ６Ｂに対するゲートパルスＧＰＢの出力を制御する。状態推定部２１からのゲート制御信号ＧＣＢが有意であるときに、ゲートパルスＧＰＢの出力を制限する。 The second gate signal control unit 23 (GB2) receives a gate pulse GPA0 from the modulation unit 22 and controls the output of the gate pulse GPA to the switch 6A based on the gate control signal GCA from the state estimation unit 21. When the gate control signal GCA from the state estimation unit 21 is significant, the output of the gate pulse GPA is limited. The second gate signal control unit 23 receives a gate pulse GPB0 from the modulation unit 22 and controls the output of the gate pulse GPB to the switch 6B based on the gate control signal GCB from the state estimation unit 21. When the gate control signal GCB from the state estimation unit 21 is significant, the output of the gate pulse GPB is limited.
図２を参照して、実施形態の制動装置２０による制動制御の制御規則について説明する。
図２は、実施形態の制動制御の制御規則を説明するための図である。制動装置２０による制動制御の制御規則の一例を表に纏めて示す。制御規則の表には、「検出条件」と、「処理」と、「判定」の項目がある。制動装置２０が状態を検出するための条件を「検出条件」に示し、この条件に応じて制動装置２０が実施する「処理」と、制動装置２０の「判定」の結果を夫々示す。
Referring to FIG. 2, the control rules for the braking control by the braking device 20 of the embodiment will be described.
2 is a diagram illustrating the control rules for braking control according to the embodiment. An example of the control rules for braking control by the braking device 20 is summarized in a table. The table of control rules includes the following sections: "detection conditions,""processing," and "determination." The conditions under which the braking device 20 detects a state are shown in the "detection conditions," and the "processing" performed by the braking device 20 in accordance with these conditions and the results of the "determination" by the braking device 20 are shown, respectively.
第１の検出条件：
「冷却用ファン８Ａ又は８Ｂが停止したとき」又は「制動抵抗器５Ａ又は５Ｂの温度が第１高温度状態に達したとき」に、制動装置２０は、「アラームを発報」させて、「回生トルクを５０％に制限」する制御信号ＴＣＯＮＴを出力する。この場合、制動装置２０は、「軽故障」と判定する。第１高温度状態とは、後述する第１閾値温度ＴＨ１を超える温度になった状態のことである。
First detection condition:
When "the cooling fan 8A or 8B stops" or "the temperature of the braking resistor 5A or 5B reaches a first high temperature state," the braking device 20 "issues an alarm" and outputs a control signal TCONT that "limits the regenerative torque to 50%." In this case, the braking device 20 determines that a "minor malfunction" has occurred. The first high temperature state is a state in which the temperature exceeds a first threshold temperature TH1, which will be described later.
第２の検出条件：
「冷却用ファン８Ａと８Ｂの両方が停止したとき」又は「制動抵抗器５Ａと５Ｂの両方の温度が第１高温度状態に達したとき」に、制動装置２０は、「アラームを発報」させて、「回生トルクを０．５％に制限」する制御信号ＴＣＯＮＴを出力する。この場合、制動装置２０は、「軽故障」と判定する。
Second detection condition:
When "both of the cooling fans 8A and 8B have stopped" or "when the temperatures of both of the braking resistors 5A and 5B have reached the first high temperature state," the braking device 20 issues an alarm and outputs a control signal TCONT that limits the regenerative torque to 0.5%. In this case, the braking device 20 determines that a "minor malfunction" has occurred.
第３の検出条件：
「制動抵抗器５Ａと５Ｂの両方の温度が第２高温度状態に達したとき」に、制動装置２０は、「電力変換装置を停止」させる。この場合、制動装置２０は、「重故障」と判定する。第２高温度状態とは、後述する第２閾値温度ＴＨ２を超える温度になった状態のことである。
Third detection condition:
When the temperatures of both braking resistors 5A and 5B reach the second high temperature state, the braking device 20 stops the power conversion device. In this case, the braking device 20 determines that a major malfunction has occurred. The second high temperature state is a state in which the temperature exceeds a second threshold temperature TH2, which will be described later.
上記の図２の検出条件を利用する制動装置２０の作用について説明する。 The operation of the braking device 20, which utilizes the detection conditions shown in Figure 2 above, will now be explained.
制動装置２０は、制動抵抗器５Ａと５Ｂとを備えていることにより、制動抵抗器５Ａと５Ｂと同じ仕様の１つの制動抵抗器を用いる場合よりも制動力の許容限界（回生トルクリミットという。）が高くなるように構成されている。制動制御装置９は、制動装置２０が正常な状態であれば、電力変換システムの稼働を継続させて、所望の制動力（回生トルク）が得られるようにスイッチ６Ａと６Ｂを利用して制動させる。このときの回生トルクリミットを１００％とする。なお、この回生トルクリミットは、１つの制動抵抗器を用いる構成の倍になる。換言すれば、制動抵抗器５Ａと５Ｂとを設けたことで正常時の制動力が１つの制動抵抗器を用いる構成よりも高くなる。 By including braking resistors 5A and 5B, braking device 20 is configured so that the allowable limit of braking force (referred to as the regenerative torque limit) is higher than when a single braking resistor with the same specifications as braking resistors 5A and 5B is used. When braking device 20 is in a normal state, braking control device 9 continues operation of the power conversion system and applies braking using switches 6A and 6B to obtain the desired braking force (regenerative torque). The regenerative torque limit at this time is set to 100%. Note that this regenerative torque limit is double that of a configuration using a single braking resistor. In other words, by providing braking resistors 5A and 5B, the braking force under normal conditions is higher than when a single braking resistor is used.
制動装置２０は、制動抵抗器５Ａと５Ｂの一方の温度が第１閾値温度ＴＨ１よりも高い場合、又は冷却用ファン８Ａと８Ｂの一方に不具合が生じた場合には、制動抵抗器の高温度状態又は冷却用ファンの不具合が検出された方の制動抵抗器の利用を一時的に制限して、その制動抵抗器温度を所望の範囲まで低下させる。この一方の温度が第１閾値温度ＴＨ１よりも高い場合には、他方の制動抵抗器を用いて電力変換システムの稼働を継続する。この場合の回生トルクリミットは、正常時の５０％になるが、１つの制動抵抗器を用いる構成と同等の制動力（回生トルク）を得ることができる。制動装置２０は、このように制動抵抗器の利用を一時的に制限することで、これ以上の温度上昇を制限する。 If the temperature of one of the braking resistors 5A and 5B is higher than the first threshold temperature TH1, or if a malfunction occurs in one of the cooling fans 8A and 8B, the braking device 20 temporarily restricts the use of the braking resistor in which the high temperature state of the braking resistor or the malfunction of the cooling fan is detected, thereby lowering the braking resistor temperature to the desired range. If the temperature of this braking resistor is higher than the first threshold temperature TH1, the other braking resistor is used to continue operating the power conversion system. In this case, the regenerative torque limit is 50% of the normal limit, but it is possible to obtain the same braking force (regenerative torque) as a configuration using a single braking resistor. By temporarily restricting the use of the braking resistor in this way, the braking device 20 limits further temperature rise.
制動装置２０は、制動抵抗器５Ａと５Ｂの両方の温度が第１閾値温度よりも高い場合、又は冷却用ファン８Ａと８Ｂの両方に不具合が生じた場合には、制動抵抗器５Ａと５Ｂの両方の利用を一時的に制限して、その制動抵抗器温度を所望の範囲まで低下させるように制御する。制動装置２０は、この間に、制動抵抗器５Ａと５Ｂの夫々の温度が所望の範囲まで低下するようにスイッチ６Ａと６Ｂを制御する。より具体的には、制動装置２０は、この間にスイッチ６Ａと６Ｂをオフ状態にする。制動装置２０は、制動力（回生トルク）を一時的に低下させるように回生トルクリミットを一時的に低下させて回生トルクを制限する。なお、この状態の場合も、電力変換システム１の稼働を継続させる。 If the temperatures of both braking resistors 5A and 5B are higher than the first threshold temperature, or if a malfunction occurs in both cooling fans 8A and 8B, the braking device 20 temporarily restricts the use of both braking resistors 5A and 5B, controlling them to lower their temperatures to a desired range. During this time, the braking device 20 controls switches 6A and 6B so that the temperatures of braking resistors 5A and 5B each lower to a desired range. More specifically, during this time, the braking device 20 turns switches 6A and 6B off. The braking device 20 temporarily lowers the regenerative torque limit to temporarily reduce the braking force (regenerative torque), thereby limiting the regenerative torque. Even in this state, the power conversion system 1 continues to operate.
制動装置２０は、制動抵抗器５Ａと５Ｂの何れかの温度が第１閾値温度ＴＨ１又は第２閾値温度ＴＨ２よりも高くなっても上記の制御を継続することで、電力変換システム１の稼働を継続する。第２閾値温度ＴＨ２は、第１閾値温度ＴＨ１よりも高く設定される。 The braking device 20 continues the above control even if the temperature of either the braking resistor 5A or 5B becomes higher than the first threshold temperature TH1 or the second threshold temperature TH2, thereby continuing operation of the power conversion system 1. The second threshold temperature TH2 is set higher than the first threshold temperature TH1.
制動抵抗器５Ａと５Ｂの両方の温度が第２閾値温度よりも高いときには、温度を回復できない要因が生じている可能性がある。制動装置２０は、制動抵抗器５Ａと５Ｂの両方の温度が第２閾値温度よりも高い場合には、電力変換システム１の稼働を中断させる。 When the temperatures of both braking resistors 5A and 5B are higher than the second threshold temperature, there may be a factor preventing the temperature from recovering. When the temperatures of both braking resistors 5A and 5B are higher than the second threshold temperature, the braking device 20 suspends operation of the power conversion system 1.
制動装置２０は、電力変換システム１の稼働状態から稼働を中断（停止）させるまでの間に、制動装置２０の状態の監視を続けて、これに応じて電力変換システム１の稼働を継続させる。 The braking device 20 continues to monitor the state of the braking device 20 from the time the power conversion system 1 is in operation until its operation is interrupted (stopped), and continues operation of the power conversion system 1 accordingly.
図３に、図２に示した制動装置２０の概略ブロック図を示す。特に明記しない場合、各演算ブロックの入力と出力の論理を正論理とする。図３に示す範囲は、制動装置２０の内の状態推定部２１と、変調部２２と、第２ゲート信号制御部２３に係る範囲を含む。 Figure 3 shows a schematic block diagram of the braking device 20 shown in Figure 2. Unless otherwise specified, the input and output logic of each calculation block is positive logic. The scope shown in Figure 3 includes the scope related to the state estimation unit 21, modulation unit 22, and second gate signal control unit 23 within the braking device 20.
状態推定部２１は、例えば演算ブロック２１１から２１８を含む。 The state estimation unit 21 includes, for example, calculation blocks 211 to 218.
演算ブロック２１１は、信号レベルの判定器である。
演算ブロック２１１は、入力端子に入力される信号の大きさを比較する比較器を含む。
演算ブロック２１１の第１入力は、端子ＴＢ７Ａに接続されている。端子ＴＢ７Ａは、温度センサ７Ａの出力に接続される端子である。演算ブロック２１１の第１入力には、温度センサ７Ａによって検出された制動抵抗器５Ａの温度を示す信号ＴＲＡが供給される。
The calculation block 211 is a signal level determiner.
The operation block 211 includes a comparator that compares the magnitude of the signals input to the input terminals.
A first input of the calculation block 211 is connected to a terminal TB7A. The terminal TB7A is connected to the output of the temperature sensor 7A. A signal TRA indicating the temperature of the braking resistor 5A detected by the temperature sensor 7A is supplied to the first input of the calculation block 211.
演算ブロック２１１の第２入力は、端子ＴＢ７Ｂに接続されている。端子ＴＢ７Ｂは、温度センサ７Ｂの出力に接続される端子である。演算ブロック２１１の第２入力には、温度センサ７Ｂによって検出された制動抵抗器５Ｂの温度を示す信号ＴＲＢが供給される。 The second input of the calculation block 211 is connected to the terminal TB7B. The terminal TB7B is connected to the output of the temperature sensor 7B. The second input of the calculation block 211 is supplied with a signal TRB indicating the temperature of the braking resistor 5B detected by the temperature sensor 7B.
図４は、図３に示す比較器（演算ブロック２１１）の一例を示すブロック図である。
演算ブロック２１１は、例えば、演算ブロック２１１ａから演算ブロック２１１ｄの４つの比較器を含む。演算ブロック２１１ａは、信号ＴＲＡが示す温度を、第２閾値温度ＴＨ２を用いて識別して、その識別結果を示す信号ＨＴＲＡを演算ブロック２１１の第１出力から出力する。演算ブロック２１１ｂは、信号ＴＲＢが示す温度を、第２閾値温度ＴＨ２を用いて識別して、その識別結果を示す信号ＨＴＲＢを演算ブロック２１１の第２出力から出力する。演算ブロック２１１ｃは、信号ＴＲＡが示す温度を、第１閾値温度ＴＨ１を用いて識別して、その識別結果を示す信号ＬＴＲＡを演算ブロック２１１の第３出力から出力する。演算ブロック２１１ｄは、信号ＴＲＢが示す温度を、第１閾値温度ＴＨ１を用いて識別して、その識別結果を示す信号ＬＴＲＢを演算ブロック２１１の第４出力から出力する。例えば、演算ブロック２１１ａは、信号ＴＲＡが示す温度が第２閾値温度ＴＨ２を超えているときに、信号ＨＴＲＡとして１を出力し、超えていないときに０を出力する。他の演算ブロックも同様である。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the comparator (operation block 211) shown in FIG.
The calculation block 211 includes, for example, four comparators, calculation blocks 211a to 211d. The calculation block 211a identifies the temperature indicated by the signal TRA using the second threshold temperature TH2 and outputs a signal HTRA indicating the identification result from the first output of the calculation block 211. The calculation block 211b identifies the temperature indicated by the signal TRB using the second threshold temperature TH2 and outputs a signal HTRB indicating the identification result from the second output of the calculation block 211. The calculation block 211c identifies the temperature indicated by the signal TRA using the first threshold temperature TH1 and outputs a signal LTRA indicating the identification result from the third output of the calculation block 211. The calculation block 211d identifies the temperature indicated by the signal TRB using the first threshold temperature TH1 and outputs a signal LTRB indicating the identification result from the fourth output of the calculation block 211. For example, the calculation block 211a outputs 1 as the signal HTRA when the temperature indicated by the signal TRA exceeds the second threshold temperature TH2, and outputs 0 when the temperature does not exceed the second threshold temperature TH2. The same applies to the other calculation blocks.
図３に戻り、説明を続ける。
演算ブロック２１１の第１出力には、演算ブロック２１２の第１入力が接続されている。演算ブロック２１１の第２出力には、演算ブロック２１２の第２入力が接続されている。演算ブロック２１１の第３出力には、演算ブロック２１３の第１入力と、演算ブロック２１６の第１入力とが夫々接続されている。演算ブロック２１１の第４出力には、演算ブロック２１３の第２入力と、演算ブロック２１６の第２入力とが夫々接続されている。
Returning to FIG. 3, the description will continue.
A first input of operation block 212 is connected to a first output of operation block 211. A second input of operation block 212 is connected to a second output of operation block 211. A first input of operation block 213 and a first input of operation block 216 are connected to a third output of operation block 211. A second input of operation block 213 and a second input of operation block 216 are connected to a fourth output of operation block 211.
端子ＴＢ８Ａには、演算ブロック２１４の第１入力と、演算ブロック２１７の第１入力とが接続されている。演算ブロック２１４の第１入力と演算ブロック２１７の第１入力とには、端子ＴＢ８Ａを介して、冷却用ファン８Ａによって検出されたファンアラーム信号ＦＡＡが供給される。例えば冷却用ファン８Ａが停止したときにファンアラーム信号ＦＡＡが１になる。 The first input of calculation block 214 and the first input of calculation block 217 are connected to terminal TB8A. A fan alarm signal FAA detected by cooling fan 8A is supplied to the first input of calculation block 214 and the first input of calculation block 217 via terminal TB8A. For example, when cooling fan 8A stops, the fan alarm signal FAA becomes 1.
端子ＴＢ８Ｂには、演算ブロック２１４の第２入力と、演算ブロック２１７の第１入力とが接続されている。演算ブロック２１４の第２入力と演算ブロック２１７の第１入力とには、端子ＴＢ８Ｂを介して、冷却用ファン８Ｂによって検出されたファンアラーム信号ＦＡＢが供給される。例えば冷却用ファン８Ｂが停止したときにファンアラーム信号ＦＡＢが１になる。 The second input of the calculation block 214 and the first input of the calculation block 217 are connected to terminal TB8B. A fan alarm signal FAB detected by the cooling fan 8B is supplied to the second input of the calculation block 214 and the first input of the calculation block 217 via terminal TB8B. For example, when the cooling fan 8B stops, the fan alarm signal FAB becomes 1.
演算ブロック２１３と演算ブロック２１４は、２入力の論理和演算を行うＯＲゲートである。演算ブロック２１３は、演算結果を信号ＧＣＡとして出力する。演算ブロック２１４は、演算結果を信号ＧＣＢとして出力する。演算ブロック２１３の出力には、演算ブロック２１５の第１入力と、第２ゲート信号制御部２３の第１入力が接続されている。演算ブロック２１４の出力には、演算ブロック２１５の第２入力が接続されている。 Operation block 213 and operation block 214 are OR gates that perform a logical OR operation on two inputs. Operation block 213 outputs the operation result as signal GCA. Operation block 214 outputs the operation result as signal GCB. The output of operation block 213 is connected to the first input of operation block 215 and the first input of second gate signal control unit 23. The output of operation block 214 is connected to the second input of operation block 215.
演算ブロック２１６と演算ブロック２１７は、２入力の論理積演算を行うＡＮＤゲートである。演算ブロック２１６と演算ブロック２１７は、演算結果を信号Ｓ２１６とＳ２１７として出力する。演算ブロック２１６の出力は、演算ブロック２１８の第１入力に接続されている。演算ブロック２１７の出力は、演算ブロック２１８の第２入力に接続されている。 Operation block 216 and operation block 217 are AND gates that perform a logical AND operation on two inputs. Operation block 216 and operation block 217 output the operation results as signals S216 and S217. The output of operation block 216 is connected to the first input of operation block 218. The output of operation block 217 is connected to the second input of operation block 218.
演算ブロック２１５と演算ブロック２１８は、２入力の論理和演算を行うＯＲゲートである。演算ブロック２１５は、演算結果を信号ＴＬ１として出力する。演算ブロック２１８は、演算結果を信号ＴＬ２として出力する。演算ブロック２１５の出力には、変調部２２の第１入力が接続されている。演算ブロック２１８の出力には、変調部２２の第２入力が接続されている。 Operation block 215 and operation block 218 are OR gates that perform a logical OR operation on two inputs. Operation block 215 outputs the operation result as signal TL1. Operation block 218 outputs the operation result as signal TL2. The output of operation block 215 is connected to the first input of modulation unit 22. The output of operation block 218 is connected to the second input of modulation unit 22.
なお、前述の図２の検出条件１が満たされたときに、信号ＴＬ１が１になる。前述の図２の検出条件２が満たされたときに、信号ＴＬ２が１になる。 When detection condition 1 in Figure 2 is met, signal TL1 becomes 1. When detection condition 2 in Figure 2 is met, signal TL2 becomes 1.
第２ゲート信号制御部２３は、演算ブロック２３１と２３２を備える。演算ブロック２３１と２３２は、第１入力を負論理とする２入力のＡＮＤゲートである。
演算ブロック２３１の第１入力と演算ブロック２３２の第１入力には、前段からのゲート制御信号ＧＣＡが供給される。演算ブロック２３１の第２入力には、ゲート信号ＧＰＡ０が供給される。演算ブロック２３２の第２入力には、ゲート信号ＧＰＢ０が供給される。
The second gate signal control unit 23 includes operation blocks 231 and 232. The operation blocks 231 and 232 are two-input AND gates whose first inputs are negative logic.
A gate control signal GCA from the previous stage is supplied to a first input of the operation block 231 and a first input of the operation block 232. A gate signal GPA0 is supplied to a second input of the operation block 231. A gate signal GPB0 is supplied to a second input of the operation block 232.
制動装置２０の状態が正常な場合には、信号ＴＬ１と信号ＴＬ２とゲート制御信号ＧＣＡがともに０であり、ゲート制御信号ＧＣＡとＧＣＢが０である。
変調部２２は、信号ＴＬ１と信号ＴＬ２とがともに０のときに、回生トルクリミットを、制動装置２０の状態が正常な場合の値（１００％）に設定して、要求トルクの大きさに応じたゲート信号ＧＰＡ０とＧＰＢ０を生成する。ゲート制御信号ＧＣＡが０であるから、第２ゲート信号制御部２３は、変調部２２から供給されるゲート信号ＧＰＡ０とＧＰＢ０を、ゲート信号ＧＰＡとＧＰＢとして透過的に出力する。
When the braking device 20 is in a normal state, the signals TL1, TL2 and the gate control signal GCA are all 0, and the gate control signals GCA and GCB are also 0.
When signals TL1 and TL2 are both 0, modulation unit 22 sets the regenerative torque limit to the value (100%) that is used when braking device 20 is in a normal state, and generates gate signals GPA0 and GPB0 according to the magnitude of the required torque. Because gate control signal GCA is 0, second gate signal control unit 23 transparently outputs gate signals GPA0 and GPB0 supplied from modulation unit 22 as gate signals GPA and GPB.
制動装置２０の状態が軽故障と判定される場合には、図３に示す構成によれば信号ＴＬ１と信号ＴＬ２の何れかが１であり、ゲート制御信号ＧＣＡが０である。
変調部２２は、信号ＴＬ１と信号ＴＬ２の値により回生トルクリミットを、制動装置２０の状態が正常な場合の値よりも低減した値（例えば５０％又は０．５％）に設定して、これに従い最大値を制限して要求トルクの大きさに応じたゲート信号ＧＰＡ０とＧＰＢ０を生成する。軽故障の場合には、ゲート制御信号ＧＣＡが０であるから、第２ゲート信号制御部２３は、変調部２２から供給されるゲート信号ＧＰＡ０とＧＰＢ０を、ゲート信号ＧＰＡとＧＰＢとして透過的に出力する。
When the state of the braking device 20 is determined to be a minor failure, either the signal TL1 or the signal TL2 is 1 and the gate control signal GCA is 0 according to the configuration shown in FIG.
The modulation unit 22 sets the regenerative torque limit to a value (for example, 50% or 0.5%) that is lower than the value when the braking device 20 is in a normal state, based on the values of the signals TL1 and TL2, and limits the maximum value accordingly to generate gate signals GPA0 and GPB0 according to the magnitude of the required torque. In the case of a minor fault, the gate control signal GCA is 0, so the second gate signal control unit 23 transparently outputs the gate signals GPA0 and GPB0 supplied from the modulation unit 22 as gate signals GPA and GPB.
制動装置２０の状態が重故障と判定される場合には、図３に示す構成によれば信号ＴＬ１と信号ＴＬ２の両方が１であり、ゲート制御信号ＧＣＡが１である。
変調部２２は、信号ＴＬ１と信号ＴＬ２の値により回生トルクリミットを、制動装置２０の状態が正常な場合の値よりも低減した値（例えば０．５％）に設定して、最大値を制限して要求トルクの大きさに応じたゲート信号ＧＰＡ０とＧＰＢ０を生成する。重故障の場合には、ゲート制御信号ＧＣＡが１であるから、第２ゲート信号制御部２３は、変調部２２から供給されるゲート信号ＧＰＡ０とＧＰＢ０をマスクして、ゲート信号ＧＰＡとＧＰＢの出力を制限する。
When the braking device 20 is determined to be in a serious failure state, both the signals TL1 and TL2 are 1 and the gate control signal GCA is 1 according to the configuration shown in FIG.
The modulation unit 22 sets the regenerative torque limit to a value (e.g., 0.5%) that is lower than the value when the braking device 20 is in a normal state, based on the values of the signals TL1 and TL2, and generates gate signals GPA0 and GPB0 according to the magnitude of the required torque by restricting the maximum value. In the case of a major failure, the gate control signal GCA is 1, so the second gate signal control unit 23 masks the gate signals GPA0 and GPB0 supplied from the modulation unit 22 and restricts the output of the gate signals GPA and GPB.
実施形態によれば、制動装置２０は、回生型のインバータ３（交直変換装置）によって交流電動機Ｍを駆動させる電力変換システム１における制動装置である。制動装置２０の第１直列回路は、インバータ３の直流側に並列接続になるように設けられ、制動抵抗器５Ａ（第１制動抵抗器）とスイッチ６Ａ（第１半導体スイッチ）とを含む。第２直列回路は、第１直列回路に並列接続になるように設けられ、制動抵抗器５Ｂ（第２制動抵抗器）とスイッチ６Ｂ（第２半導体スイッチ）とを含む。制動制御部（２１、２２、２３）は、制動抵抗器（５Ａ，５Ｂ）の温度が第１閾値温度ＴＨ１を超えた第１状態にあるときに、スイッチ６Ａ又はスイッチ６Ｂの駆動方法を制動抵抗器の温度が第１閾値温度ＴＨ１を超えない場合の駆動方法とは異なる駆動方法にする。これにより、制動装置２０は、制動装置２０が設けられたインバータ３の運転継続性をより高めることができる。 According to an embodiment, the braking device 20 is a braking device in a power conversion system 1 that drives an AC motor M using a regenerative inverter 3 (AC/DC converter). The first series circuit of the braking device 20 is connected in parallel to the DC side of the inverter 3 and includes a braking resistor 5A (first braking resistor) and a switch 6A (first semiconductor switch). The second series circuit is connected in parallel to the first series circuit and includes a braking resistor 5B (second braking resistor) and a switch 6B (second semiconductor switch). When the temperature of the braking resistors (5A, 5B) is in a first state exceeding a first threshold temperature TH1, the braking control unit (21, 22, 23) changes the drive method of switch 6A or 6B from the drive method used when the temperature of the braking resistor does not exceed the first threshold temperature TH1. This allows the braking device 20 to further improve the operational continuity of the inverter 3 in which the braking device 20 is provided.
上記の制動制御部は、制動装置２０が第１状態にあるときに、制動抵抗器（５Ａ，５Ｂ）の消費電力を低減させるための１つ以上の保護動作を実施するとよい。上記の制動制御部は、例えば、スイッチ６Ａ又は６Ｂの通電時間を減少させる保護動作のための制御を実施するとよい。この保護動作には、交流電動機Ｍの制動に係る回生トルクの上限値を制限する制限値（回生トルクリミット）を下げるように制御することを含めてよい。
なお、この保護動作には、スイッチ６Ａ又は６Ｂを継続的にオフ状態に制御することを含めてよい。
The braking control unit may perform one or more protective operations to reduce the power consumption of the braking resistors (5A, 5B) when the braking device 20 is in the first state. The braking control unit may perform control for the protective operation to reduce the conduction time of the switch 6A or 6B, for example. The protective operation may include control to lower a limit value (regenerative torque limit) that restricts the upper limit of the regenerative torque related to braking of the AC motor M.
This protection operation may include controlling the switch 6A or 6B to be continuously in the OFF state.
上記の制動制御部は、例えば制動抵抗器５Ａの温度の上昇による第１状態が生じているときに、スイッチ６Ａをオフ状態にして、スイッチ６Ｂをオンオフ制御することで、制動抵抗器５Ａの発熱を抑制するとよい。さらに上記の制動制御部は、制動抵抗器５Ａの温度上昇により生じた第１状態と、制動抵抗器５Ｂの温度上昇により生じた別の第１状態の両方が生じているときに、スイッチ６Ａとスイッチ６Ｂの両方のオフ状態を継続させるとよい。 For example, when a first state occurs due to a temperature rise in braking resistor 5A, the braking control unit may suppress heat generation in braking resistor 5A by turning switch 6A off and controlling switch 6B on and off. Furthermore, when both a first state caused by a temperature rise in braking resistor 5A and another first state caused by a temperature rise in braking resistor 5B occur, the braking control unit may maintain both switches 6A and 6B in the off state.
制動装置２０は、制動抵抗器５Ａの放熱を促進させる冷却用ファン８Ａ（第１冷却用ファン）と、制動抵抗器５Ｂの放熱を促進させる冷却用ファン８Ｂ（第２冷却用ファン）と、を備える。上記の制動制御部は、冷却用ファン８Ａの不具合と冷却用ファン８Ｂの不具合を、電力変換システム１の停止要因に含めないように構成してもよい。 The braking device 20 includes a cooling fan 8A (first cooling fan) that promotes heat dissipation from the braking resistor 5A, and a cooling fan 8B (second cooling fan) that promotes heat dissipation from the braking resistor 5B. The braking control unit may be configured so that malfunctions of the cooling fans 8A and 8B are not included in the factors that will cause the power conversion system 1 to stop.
上記の通り制動抵抗器５Ａと５Ｂは、回生エネルギーを熱に変換させる。冷却用ファン８Ａと８Ｂは、送風によって制動抵抗器５Ａと５Ｂの冷却効率を高めている。制動制御部は、制動抵抗器５Ａと５Ｂによる変換率を制御するとともに、制動装置２０の状態を検出して、重故障のときに電力変換システム１を停止させる。これにより、制動装置２０が設けられている電力変換システム１の運転継続性をより高めることができる。 As described above, braking resistors 5A and 5B convert regenerative energy into heat. Cooling fans 8A and 8B increase the cooling efficiency of braking resistors 5A and 5B by blowing air. The braking control unit controls the conversion rate of braking resistors 5A and 5B, detects the state of the braking device 20, and stops the power conversion system 1 in the event of a major fault. This further improves the operational continuity of the power conversion system 1 equipped with the braking device 20.
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、制動装置は、回生型の交直変換装置によって交流電動機を駆動させる電力変換システムにおける制動装置である。制動装置は、第１直列回路と、第２直列回路と、制動制御部とを備える。第１直列回路は、交直変換装置の直流側に並列接続になるように設けられ、第１制動抵抗器と第１半導体スイッチとを含む。第２直列回路は、第１直列回路に並列接続になるように設けられ、第２制動抵抗器と第２半導体スイッチとを含む。制動制御部は、第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の何れかの制動抵抗器の温度が第１閾値温度を超えた第１状態にあるときに、第１半導体スイッチ又は第２半導体スイッチの駆動方法を制動抵抗器の温度が第１閾値温度を超えない場合の駆動方法とは異なる駆動方法にすることにより、制動装置が設けられた電力変換器の運転継続性をより高めることができる。 According to at least one embodiment described above, the braking device is a braking device in a power conversion system that drives an AC motor using a regenerative AC/DC converter. The braking device includes a first series circuit, a second series circuit, and a braking control unit. The first series circuit is connected in parallel to the DC side of the AC/DC converter and includes a first braking resistor and a first semiconductor switch. The second series circuit is connected in parallel to the first series circuit and includes a second braking resistor and a second semiconductor switch. When the temperature of either the first or second braking resistor is in a first state where it exceeds a first threshold temperature, the braking control unit changes the driving method of the first semiconductor switch or the second semiconductor switch to a driving method different from the driving method used when the temperature of the braking resistor does not exceed the first threshold temperature, thereby further improving the operational continuity of the power converter equipped with the braking device.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments may be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are within the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims. Furthermore, the above-described embodiments may be implemented in combination with each other.
例えば、ダイオードコンバータ２とインバータ３などを含む主回路と、制動装置２０とを冗長構成にしてもよい。 For example, the main circuit including the diode converter 2 and inverter 3, etc., and the braking device 20 may be configured redundantly.
１ 電力変換システム、２ ダイオードコンバータ、３ インバータ、４ 平滑コンデンサ、５Ａ、５Ｂ 制動抵抗器、６Ａ、６Ｂ スイッチ、７Ａ、７Ｂ 温度センサ、８Ａ、８Ｂ 冷却用ファン、１０ 電力変換制御装置、１１ 速度制御器、１３ 電流制御器、１４ ＰＷＭ制御部、２０ 制動装置、２１ 状態推定部（制動制御部）、２２ 変調部（制動制御部）、２３ 第２ゲート信号制御部（制動制御部）、Ｍ 交流電動機 1. Power conversion system, 2. Diode converter, 3. Inverter, 4. Smoothing capacitor, 5A, 5B. Braking resistor, 6A, 6B. Switch, 7A, 7B. Temperature sensor, 8A, 8B. Cooling fan, 10. Power conversion control device, 11. Speed controller, 13. Current controller, 14. PWM controller, 20. Braking device, 21. State estimation unit (braking controller), 22. Modulation unit (braking controller), 23. Second gate signal controller (braking controller), M. AC motor
Claims (10)
交直変換装置の直流側に並列接続になるように設けられ、第１制動抵抗器と第１半導体スイッチとを含む第１直列回路と、
前記第１直列回路に並列接続になるように設けられ、第２制動抵抗器と第２半導体スイッチとを含む第２直列回路と、
第１状態又は第２状態にあるときに、前記第１半導体スイッチ又は前記第２半導体スイッチの駆動方法を制動抵抗器の温度が第１閾値温度を超えない場合の駆動方法とは異なる駆動方法にする制動制御部と
を備え、
前記第１状態は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の何れかの制動抵抗器の温度が前記第１閾値温度を超えた状態を含み、
前記第２状態は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の両方の制動抵抗器の温度が前記第１閾値温度を超えた状態、又は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の何れかの制動抵抗器の温度が第２閾値温度を超えた状態を含む、
制動装置。 A braking device in a power conversion system in which an AC motor is driven by a regenerative AC/DC converter,
a first series circuit provided on a DC side of the AC/DC converter so as to be connected in parallel, the first series circuit including a first braking resistor and a first semiconductor switch;
a second series circuit connected in parallel with the first series circuit and including a second braking resistor and a second semiconductor switch;
a braking control unit that, when in the first state or the second state, changes a driving method of the first semiconductor switch or the second semiconductor switch to a driving method different from a driving method when the temperature of the braking resistor does not exceed a first threshold temperature,
the first state includes a state in which the temperature of either the first braking resistor or the second braking resistor exceeds the first threshold temperature;
the second state includes a state in which the temperature of both the first braking resistor and the second braking resistor exceeds the first threshold temperature, or a state in which the temperature of either the first braking resistor or the second braking resistor exceeds a second threshold temperature.
Braking device.
前記第１状態又は第２状態にあるときに、前記第１制動抵抗器又は前記第２制動抵抗器の消費電力を低減させるための１つ以上の保護動作を実施する
請求項１に記載の制動装置。 The braking control unit
The braking device according to claim 1 , wherein when in the first state or the second state, one or more protective actions are performed to reduce power consumption of the first braking resistor or the second braking resistor.
前記第１半導体スイッチ又は前記第２半導体スイッチの通電時間を減少させる前記保護動作のための制御を実施する
請求項２に記載の制動装置。 The braking control unit
The braking device according to claim 2 , wherein the control for the protective operation is to reduce a conduction time of the first semiconductor switch or the second semiconductor switch.
請求項２又は請求項３に記載の制動装置。 The braking device according to claim 2 or 3, wherein the protection operation includes control to lower a limit value that limits an upper limit value of regenerative torque related to braking of the AC motor.
請求項２から請求項４の何れか１項に記載の制動装置。 The braking device according to claim 2 , wherein the protection operation includes controlling the first semiconductor switch or the second semiconductor switch to be continuously in an off state.
前記第１制動抵抗器の温度の上昇により生じた前記第１状態が生じているときに、前記第１半導体スイッチをオフ状態にして、前記第２半導体スイッチをオンオフ制御する
請求項１に記載の制動装置。 The braking control unit
2. The braking device according to claim 1, wherein when the first state occurs due to a rise in temperature of the first braking resistor, the first semiconductor switch is turned off and the second semiconductor switch is controlled to be turned on and off.
前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の両方の制動抵抗器の温度が第２閾値温度を超えているときに、前記第１半導体スイッチと前記第２半導体スイッチの両方のオフ状態を継続させる
請求項１に記載の制動装置。 The braking control unit
2. The braking device according to claim 1, wherein when the temperatures of both the first braking resistor and the second braking resistor exceed a second threshold temperature, both the first semiconductor switch and the second semiconductor switch are kept in an off state.
前記第２制動抵抗器の放熱を促進させる第２冷却用ファンと、
を備え、
前記制動制御部は、
前記第１冷却用ファンの不具合と前記第２冷却用ファンの不具合を、前記電力変換システムの停止要因に含めない
請求項１に記載の制動装置。 a first cooling fan for promoting heat dissipation from the first braking resistor;
a second cooling fan for promoting heat dissipation from the second braking resistor;
Equipped with
The braking control unit
The braking device according to claim 1 , wherein a malfunction of the first cooling fan and a malfunction of the second cooling fan are not included in factors that cause the power conversion system to stop.
交直変換装置の直流側に並列接続になるように設けられ、第１制動抵抗器と第１半導体スイッチとを含む第１直列回路と、
前記第１直列回路に並列接続になるように設けられ、第２制動抵抗器と第２半導体スイッチとを含む第２直列回路と、
第１状態又は第２状態にあるときに、前記第１半導体スイッチ又は前記第２半導体スイッチの駆動方法を制動抵抗器の温度が第１閾値温度を超えない場合の駆動方法とは異なる駆動方法にする制動制御部と
を備え、
前記第１状態は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の何れかの制動抵抗器の温度が前記第１閾値温度を超えた状態を含み、
前記第２状態は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の両方の制動抵抗器の温度が前記第１閾値温度を超えた状態、又は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の何れかの制動抵抗器の温度が第２閾値温度を超えた状態を含む、
電力変換システム。 A power conversion system that drives an AC motor using a regenerative AC/DC converter,
a first series circuit provided on a DC side of the AC/DC converter so as to be connected in parallel, the first series circuit including a first braking resistor and a first semiconductor switch;
a second series circuit connected in parallel with the first series circuit and including a second braking resistor and a second semiconductor switch;
a braking control unit that, when in the first state or the second state, changes a driving method of the first semiconductor switch or the second semiconductor switch to a driving method different from a driving method when the temperature of the braking resistor does not exceed a first threshold temperature,
the first state includes a state in which the temperature of either the first braking resistor or the second braking resistor exceeds the first threshold temperature;
the second state includes a state in which the temperature of both the first braking resistor and the second braking resistor exceeds the first threshold temperature, or a state in which the temperature of either the first braking resistor or the second braking resistor exceeds a second threshold temperature.
Power conversion systems.
前記制動装置は、
交直変換装置の直流側に並列接続になるように設けられ、第１制動抵抗器と第１半導体スイッチとを含む第１直列回路と、
前記第１直列回路に並列接続になるように設けられ、第２制動抵抗器と第２半導体スイッチとを含む第２直列回路と、
を備え、
第１状態又は第２状態にあるときに、前記第１半導体スイッチ又は前記第２半導体スイッチの駆動方法を制動抵抗器の温度が第１閾値温度を超えない場合の駆動方法とは異なる駆動方法にすること
を含み、
前記第１状態は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の何れかの制動抵抗器の温度が前記第１閾値温度を超えた状態を含み、
前記第２状態は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の両方の制動抵抗器の温度が前記第１閾値温度を超えた状態、又は、前記第１制動抵抗器と前記第２制動抵抗器の何れかの制動抵抗器の温度が第２閾値温度を超えた状態を含む、
制動制御方法。 A braking method using a braking device in a power conversion system in which an AC motor is driven by a regenerative AC/DC converter, comprising:
The braking device is
a first series circuit provided on a DC side of the AC/DC converter so as to be connected in parallel, the first series circuit including a first braking resistor and a first semiconductor switch;
a second series circuit connected in parallel with the first series circuit and including a second braking resistor and a second semiconductor switch;
Equipped with
When the braking resistor is in the first state or the second state, a driving method of the first semiconductor switch or the second semiconductor switch is set to a driving method different from a driving method when the temperature of the braking resistor does not exceed a first threshold temperature,
the first state includes a state in which the temperature of either the first braking resistor or the second braking resistor exceeds the first threshold temperature;
the second state includes a state in which the temperature of both the first braking resistor and the second braking resistor exceeds the first threshold temperature, or a state in which the temperature of either the first braking resistor or the second braking resistor exceeds a second threshold temperature.
Braking control method.
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