JP2713074B2 - コンバータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はコンバータ制御装置に
係り、特に電圧形ＰＷＭコンバータ等において商用電源
が瞬時停電した場合の再起動制御技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電圧形ＰＷＭコンバータは、電源力率１
で、高周波電流も少なく、また電源回生もできることか
ら、実用化開発が進められている。この実用化開発のな
かで、電源側の瞬時停電時の高速かつ安定な再起動を実
現することが大きな１つの検討テーマである。もとも
と、電圧形ＰＷＭコンバータは、電源電圧低下に対して
は比較的強く、２０％程度の電源電圧低下ならば、その
まま運転を継続できる。しかし、それ以上の大きな電圧
低下があると、ＰＷＭコンバータ出力である直流電圧を
保持できなくなる。このような場合に、適切な処置をと
らなければ、直流電圧は崩壊してしまい、電源側復電後
に速やかに安定な運転に復することはできなくなるばか
りか、復電時に大きな突入電流を生じる危険性も伴う。
このため、瞬時停電に対応した一時停止・再起動の制御
が必要となるのである。

【０００３】図５は、例えば平成４年電気学会論文誌
Ｄ、１１２巻１号、Ｐ２９〜Ｐ３７に示されている電圧
形ＰＷＭコンバータの瞬停再起動制御装置の内容をブロ
ック図化したものである。図において、１は電圧形ＰＷ
Ｍコンバータ、２は電圧形インバータ、３はコンバータ
用変圧器で、この変圧器を介して電圧形ＰＷＭコンバー
タ１は商用電源系統（以下、電源と略称する）１００に
接続される。４は電圧形インバータ２に接続された交流
負荷であり、例えば、誘導電導機や同期電動機といった
交流電動機である。５は、直流平滑用のコンデンサ、８
は電圧形ＰＷＭコンバータ１を電源１００側と切りはな
すためのコンバータ用の遮断器、１０は直流電圧検出
器、１１は電源１００よりコンバータ１へ流れこむ電流
を検出する入力電流検出器、１２は電源１００の電圧を
検出する入力電圧検出器、３２は交流電動機４の回転数
を検出する回転速度検出器、３３はインバータ２より出
力される電流を検出する出力電流検出器、５０は直流遮
断器、５１は、コンデンサ５への充電電流を制動する制
動抵抗器で、コンデンサ５を充電する場合には直流遮断
器５０が開放されて、制動抵抗器５１により充電突入電
流が抑制される。

【０００４】次に制御回路構成を説明する。１６は電源
１００の電圧に同期し、電源電圧位相を出力するＰＬＬ
回路で、入力電圧検出器１２より電源電圧検出値が入力
されている。１７はコンバータ入力電流を電源電圧に同
期した回転座標系に変換する入力電流座標変換器で、入
力電流検出器１１より入力電流検出値が、ＰＬＬ回路１
６より電源電圧位相が入力されて有効電流分と無効電流
分とに変換する。１３は電圧形ＰＷＭコンバータ１の出
力側の直流回路の直流電圧指令値を出力する直流電圧指
令器、１４は直流電圧指令値と直流電圧検出器１０から
の直流電圧検出値との差をとる減算器、１５は減算器１
４の減算結果を増幅する直流電圧制御器である。直流電
圧制御器１５の出力は、減算器１８に入力され、入力電
流座標変換器１７の出力である有効電流分との差が演算
される。１９は、入力電流の無効電流分の指令器で、通
常は０指令となっている。これにより力率１の運転が行
われるのである。この無効電流指令と入力電流座標変換
器１７の出力である無効電流分との差が減算器２０でと
られる。減算器１８と減算器２０との減算結果は、入力
電流制御器２１に入力されて増幅される。入力電流制御
器２１の出力は座標逆変換器２２に入力され、電圧形Ｐ
ＷＭコンバータ１が出力すべき実際の変調率指令に変換
される。以上説明してきた１３〜２２の構成要素によっ
てコンバータ１の直流出力電圧が指令値どおりに制御さ
れるのである。

【０００５】一方、３４は、交流電動機４の回転速度の
指令値を出力する回転速度指令器、３５は、この回転速
度指令値と回転速度検出器３２の出力である回転速度検
出値との差をとる減算器、３６はこの減算結果を増幅す
る速度制御器、３７は速度制御器３６の出力と出力電流
検出器３３の出力である出力電流検出値との差をとる減
算器、３８はこの減算結果を増幅する出力電流制御器で
ある。出力電流制御器３８の出力は、電圧形インバータ
２の実際の変調率指令となってインバータゲート制御器
３９に入力されて、ゲートパルスとなって電圧形インバ
ータ２に送られる。以上、３４〜３８の構成要素によっ
て電圧形インバータ２の負荷である交流電動機４が制御
されるのである。

【０００６】次に５２は、入力電圧検出器１２の入力電
圧検出値がゼロになったことを判定する入力電圧ゼロ判
定器、５３は、直流電圧検出器１０の直流電圧検出値が
ゼロとなったことを判定する直流電圧ゼロ判定器、５４
はゼロ判定器５２、５３の判定結果をもとに直流遮断器
５０の投入開放を制御する直流遮断器制御器である。５
５は直流電圧検出器１０からの直流電圧検出値が、あら
かじめ与えられたしきい値（Ｖ_L）以下となったかを判
定する直流電圧レベル判定器、５６はこの直流電圧レベ
ル判定器５５の出力をもとに電圧形ＰＷＭコンバータ１
のゲートをブロックするか、あるいはデブロックするか
を判定するゲートブロック・デブロック判定器である。
２３は、電圧形ＰＷＭコンバータ１のゲート信号を制御
するＰＷＭコンバータゲート制御器で、座標逆変換器２
２の出力である変調率指令に応じて、実際のゲートパル
スを出力する一方、ゲートブロック・デブロック判定器
５６の出力に応じてゲートパルスをブロックあるいはデ
ブロックする。以上、５２〜５６の構成要素によって電
源瞬停再起動制御がなされる。

【０００７】次に、この従来の電源瞬停再起動制御の動
作について説明する。直流電圧検出器１０からの直流電
圧検出値が、あらかじめ指定されたしきい値（Ｖ_L）よ
り小さくなると直流電圧レベル判定器５５が、直流電圧
低下としてゲートブロック・デブロック判定器５６へ出
力する。ゲートブロック・デブロック判定器５６は直ち
にＰＷＭコンバータゲート制御器２３にゲートブロック
を指令し、ＰＷＭコンバータゲート制御器２３はゲート
をブロックする。これは、もし、電源１００が停電する
と、電源１００側から電力が供給されず、一方、インバ
ータ側の負荷４はエネルギーを消費するので、その結果
コンデンサ５に蓄えられていたエネルギーが消費され、
直流電圧が低下するという現象を利用しているのであ
る。即ち、瞬停を直接検出してゲートブロックするので
はなく、直流電圧の低下を検出してゲートブロックする
ことにより、間接的に瞬停を検知して一時停止するわけ
である。

【０００８】一方、電源１００が復電すると、電圧形Ｐ
ＷＭコンバータ１のＧＴＯなどのスイッチング素子と逆
並列に接続されているダイオードを通して、このダイオ
ードの整流作用により、再びコンデンサ５が充電され直
流電圧が増加し、やがてしきい値（Ｖ_L）よりも大きく
なる。こうなれば、再び、直流電圧レベル判定器５５
が、直流電圧復帰を判定して、その結果ゲートブロック
・デブロック判定器５６は直ちにゲートデブロックを指
令し、電圧形ＰＷＭコンバータ１は再起動することにな
る。

【０００９】さらに、直流電圧がほとんどゼロにまで低
下してしまった場合や、電源１００の電圧低下が著し
く、やはりほとんどゼロにまで低下してしまった場合
は、復電時に逆並列ダイオードを通して、コンデンサ５
への突入電流が非常に大きな値となる危険性があるの
で、入力電圧ゼロ判定器５２，直流電圧ゼロ判定器５
３，直流遮断器制御器５４により直流遮断器５０が開放
され、制動抵抗器５１が突入電流を抑制する。従って、
電源１００の通例の瞬停に対しては直流電圧のみでその
検出を行い再起動の制御を行う方式としていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
コンバータ制御装置においては、電源１００の瞬停の検
出および再起動の制御をもっぱら直流電圧のみの検出出
力に基づいて行っていたので、以下に列挙するような問
題点があった。

【００１１】（ａ）直流電圧の低下は必ずしも瞬停によ
ってのみ発生するのではない。その他の故障が原因とな
って発生しているかもしれず、もし、その故障が緊急性
を要するものであれば直ちにコンバータ用の遮断器８を
開放し、電源と切り離すべきである。 （ｂ）直流電圧の復帰は必ずしも電源側復電によるとは
限らない。インバータ側からの回生によって直流電圧が
元に戻ることもあり、これらを区別する必要がある。 （ｃ）ＰＷＭコンバータが大容量となってくると、直流
遮断器を必要とするような回路構成には無理があり、直
流平滑用のコンデンサの充電のため、全く別の充電器を
もつのが普通となってくるため、それに対応した制御方
法としなければならない。 （ｄ）大容量となってくると、電源に与える影響も大き
いため、復電時の突入電流、再起動時の充電電流の大き
さは、できる限り抑制しなければならない。従来例のよ
うに、一時停止と再起動とを同じ直流電圧レベルで実施
すると、充電・突入電流への不安が残る。 （ｅ）瞬停が発生しても、インバータ側から回生されて
いれば、直流電圧が低下しないので、コンバータはゲー
トブロックしない。この場合、コンバータが大容量であ
るとＰＷＭコンバータ側から電源を逆加圧することにな
り、電源への影響が心配される。さらに、電源側での再
閉路や回線切換といった停電時の連動にも影響を与えか
ねない。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、大容量の電圧形ＰＷＭコンバー
タであっても安定した瞬停再起動を可能にするととも
に、電源への影響を少なくし、安全で品質の高い瞬停再
起動動作特性を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るコンバータ制御装置は、商用電源の電圧を検出する電
源電圧検出手段、コンバータの直流出力電圧を検出する
直流電圧検出手段、上記電源電圧検出手段の出力が所定
の第１のしきい値以下となったとき出力する第１の電源
電圧判定手段、上記電源電圧検出手段の出力が所定の第
２のしきい値以上となったとき出力する第２の電源電圧
判定手段、上記直流電圧検出手段の出力が所定の第１の
しきい値以下となったとき出力する第１の直流電圧判定
手段、上記直流電圧検出手段の出力が所定の第２のしき
い値以上となったとき出力する第２の直流電圧判定手
段、上記第１の電源電圧判定手段と上記第１の直流電圧
判定手段との両者の出力があったとき上記商用電源が停
電したと判断して上記コンバータへのゲート信号を停止
するゲートブロック判定手段、およびゲートブロック後
上記第２の電源電圧判定手段と上記第２の直流電圧判定
手段との両者の出力があったとき上記商用電源が復電し
たと判断して上記コンバータへのゲート信号を再開する
ゲートデブロック判定手段を備えたものである。

【００１４】この発明の請求項２に係るコンバータ制御
装置は、商用電源の周波数を検出する電源周波数検出手
段、および上記周波数が所定の設定範囲から外れたとき
上記商用電源が停電したと判断してコンバータへのゲー
ト信号を停止する第２のゲートブロック判定手段を付加
したものである。

【００１５】この発明の請求項３に係るコンバータ制御
装置は、電源電圧検出手段の出力が定格値より大きい所
定の第３のしきい値以上となったとき出力する第３の電
源電圧判定手段、およびこの第３の電源電圧判定手段の
出力があったとき商用電源が停電したと判断してコンバ
ータへのゲート信号を停止する第３のゲートブロック判
定手段を付加したものである。

【００１６】この発明の請求項４に係るコンバータ制御
装置は、ゲートデブロック判定手段によりコンバータへ
のゲート信号再開時、直流電圧指令値を所定の値に制限
する指令値制限手段を付加したものである。

【００１７】この発明の請求項５に係るコンバータ制御
装置は、直流電圧検出手段の出力が、第１のしきい値よ
り小さい所定の第３のしきい値以下となったとき出力す
る第３の直流電圧判定手段を備え、この第３の直流電圧
判定手段の出力があったとき遮断器を開放するようにし
たものである。

【００１８】この発明の請求項６に係るコンバータ制御
装置は、コンデンサの端子間にチョッパを介して抵抗器
を接続し、コンバータと上記チョッパとを協調制御する
ことにより、交流負荷からの回生エネルギーを分担して
処理するものであって、コンバータとチョッパとに流れ
る電流の比を検出しこの電流比が所定のしきい値以上と
なったとき出力する電流比判定手段、およびこの電流比
判定手段の出力があったとき商用電源が停電したと判断
して上記コンバータへのゲート信号を停止する第４のゲ
ートブロック判定手段を備えたものである。

【００１９】

【作用】この発明においては、直流電圧低下と電源電圧
低下との両条件が成立したときコンバータのゲートブロ
ックを行うので、電源の瞬停に正確に応答することにな
る。また、そのゲートデブロックも、直流電圧復帰と電
源電圧復帰との両条件成立で行うので、電源復電の判断
がより正確となり、確実な再起動が達成される。

【００２０】また、電源周波数が異常となったり、電源
電圧が異常に上昇した場合は、電源断でコンバータ側か
らの回生出力による現象であることが明かであるので、
コンバータのゲートブロックを行う。

【００２１】また、コンバータのゲートデブロック時、
その直流電圧指令値を制限することにより安定した再起
動特性が得られる。

【００２２】さらに、直流電圧が極端に低下したとき
は、電源側の遮断器を開放する。これによって、その後
の電源復電時、コンデンサへの過大な突入電流の流入が
阻止される。

【００２３】また、回生エネルギーの一部を分担するチ
ョッパ側に多くの電流が片寄った場合は、電源停電と判
断されコンバータのゲートブロックを行う。

【００２４】

【実施例】実施例１．図１はこの発明の実施例１による
コンバータ制御装置の構成を示すブロック図である。図
において、従来と同一または相当する場合には同一符号
を付して説明を省略する。

【００２５】先ず、この発明の主要部であるゲートブロ
ック判定およびゲートデブロック判定に係る構成につい
て説明する。２４は、直流電圧検出器１０からの直流電
圧検出値があらかじめ与えられた第１のしきい値
（Ｖ_L1）以下となったことを判定する第１の直流電圧判
定手段としての第１の直流電圧レベル判定器、２５は同
じく直流電圧検出値が、あらかじめ与えられた第２のし
きい値（Ｖ_L2）以上となったことを判定する第２の直流
電圧判定手段としての第２の直流電圧レベル判定器であ
る。２６は、入力電圧検出器１２からの入力電圧検出値
をＰＬＬ回路１６からの電源電圧位相を用いて、電源電
圧に同期した回転座標系での値に変換する入力電圧座標
変換器である。２７は、この入力電圧座標変換器２６の
出力を用いて入力電圧の大きさを演算する入力電圧値演
算器、２８は、入力電圧値演算器２７の出力である入力
電圧の大きさがあらかじめ与えられた第１のしきい値
（Ｅ_L）以下となったことを判定する第１の電源電圧判
定手段としての停電検出器、２９は、入力電圧値演算器
２７の出力である入力電圧の大きさが、第２のしきい値
（但し、ここでは第２のしきい値＝第１のしきい値＝Ｅ
_Lとしている）以上となり、しかも、その状態があらか
じめ与えられた時間設定値以上連続して持続された場合
に復電と判定する第２の電源電圧判定手段としての復電
検出器である。

【００２６】３０は、第１の直流電圧レベル判定器２４
の出力と、停電検出器２８の出力とをもとに電圧形ＰＷ
Ｍコンバータ１および電圧形インバータ２のゲートブロ
ックを判定・指令するとともに遮断器８の開放を判定・
指令するゲートブロック判定器、３１は、第２の直流電
圧レベル判定器２５の出力と、復電検出器２９の出力と
をもとに電圧形ＰＷＭコンバータ１および電圧形インバ
ータ２のゲートデブロックを判定・指令するゲートデブ
ロック判定器である。５８は、ゲートブロック判定器３
０からの遮断器開放指令により、実際に遮断器８を開放
する遮断器制御器である。そして、ゲートブロック判定
器３０およびゲートデブロック判定器３１からのゲート
ブロック指令、ゲートデブロック指令は、いずれもＰＷ
Ｍコンバータゲート制御器２３およびインバータゲート
制御器３９に与えられ、実際にゲート制御が行われる。

【００２７】また、６，７，９は、コンデンサ５の初期
充電を行うためのそれぞれ整流器、変圧器および遮断器
で、初期充電時にのみ投入される。

【００２８】次に、本発明の動作について説明する。入
力電圧座標変換器２６では下式のような、入力電圧の３
相２相変換（いわゆるｄｑ変換）が行われる。

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、Ｅ_U，Ｅ_V，Ｅ_Wは入力電圧検出器
１２からの入力電圧検出値３相分、θは、ＰＬＬ回路１
６からの電源電圧位相である。この演算で得られた
Ｅ_d，Ｅ_qが入力電圧座標変換器２６の出力となる。入力
電圧値演算器２７では下式のような演算を行う。

【００３１】

【数２】

【００３２】ここで得られたＥ_ACは直流量となり、入力
電圧、従って電源電圧の大きさに比例した値を表すもの
となる。このＥ_ACの値をもとに停電検出器２８ではＥ_AC
≦Ｅ_Lとなれば停電と判定し、ゲートブロック判定器３０
へ停電状態として出力する。一方、第１の直流電圧レベ
ル判定器２４は直流電圧検出器１０からの直流電圧検出
値Ｖ_dcがＶ_dc≦Ｖ_L1となれば、直流電圧低下一段とし
て、ゲートブロック判定器３０へ出力する。

【００３３】ゲートブロック判定器３０は、下記の条件
で判定する。 （ａ）停電、かつ直流電圧低下一段ならばコンバータ・
インバータともゲートブロック。 （ｂ）直流電圧低下一段のみならば、コンバータ・イン
バータゲートブロックとともにコンバータ遮断器開放。 （ｃ）上記以下はゲートブロックしない。 上記判定結果を、ＰＷＭコンバータ制御器２３、インバ
ータゲート制御器３９、コンバータ遮断器制御器５８へ
出力する。

【００３４】これにより、停電が原因となった直流電圧
低下時のみ、一時ゲートブロックすることになり、ま
た、停電が発生してないのに直流電圧低下１段となった
時は、他の故障が発生していると考えられるので、ゲー
トブロックとともに遮断器８を開放して、安全が保たれ
る。

【００３５】一方、復電検出器２９は、Ｅ_AC≧Ｅ_Lの状
態が、ある一定時間以上持続した時に復電と判定し、ゲ
ートデブロック判定器３１へ出力する。これは、一線地
絡等により、電源電圧低下の現象が、３相不平衡の形で
発生する場合も考えられ、この時にはＥ_ACの値が、電源
周波数の２倍の周波数で振動する。従って、この２倍周
波数の１サイクル分の時間以上連続してＥ_AC≧Ｅ_Lなら
ば３相不平衡の電圧低下も含めて、復電したものと見な
せるのである。また、第２の直流電圧レベル判定器２５
はＶ_dc≧Ｖ_L2となれば、再起動可能直流電圧状態として
ゲートデブロック判定器３１へ出力する。

【００３６】ここで、両しきい値はＶ_L1＞Ｖ_L2とするの
がよい。停電による直流電圧低下をできる限り小さくす
るには、なるべく早い段階でゲートブロックするのがよ
い。このゲートブロックが遅れて、直流電圧の低下が大
きくなると、復電時の突入電流が大きくなって、電源１
００へも悪影響を与えるし、あるいは再起動不可能とな
る場合もある。従って、Ｖ_L1は大きくしたい。一方、復
電後の再起動をできる限り高速化するためには、Ｖ_L2は
なるべく小さくしておきたいわけである。装置の許容す
る範囲で、Ｖ_L1はできる限り大きく、Ｖ_L2はできる限り
小さくとることにより、安全性と有効性とを両立する品
質の高い再起動が可能となるのである。本発明が、ゲー
トブロック用とゲートデブロック用との２つの直流電圧
レベル検出をもつのは、以上のような理由によるのであ
る。

【００３７】さて、ゲートデブロック判定器３１は下記
の条件で判定する。 （ａ）復電、かつ再起動可能直流電圧状態ならば、コン
バータをゲートデブロックし、コンバータ立ち上がり
後、インバータもゲートデブロック。 （ｂ）上記以外はゲートデブロックしない。 上記判定結果をＰＷＭコンバータゲート制御器２３、イ
ンバータゲート制御器３９へ出力する。これにより、復
電による直流電圧の復帰時のみ、再起動することにな
り、インバータ側からの回生で直流電圧が復帰したよう
な場合は、再起動せず、ＰＷコンバータ１による電源１
００への逆加圧といった現象も防ぐことができる。

【００３８】実施例２．一方、インバータ２側からの回
生運転時に電源１００で停電が発生しても、直流電圧の
低下は発生せず、さらに、電圧形ＰＷＭコンバータ１が
運転を継続することにより、電源１００を逆加圧し、見
かけ上、停電が生じていないような状況が生じる場合が
ある。このような状況は、電源１００側の停電復旧に重
大な影響を及ぼすと考えられるので、このケースにおい
ても、電圧形ＰＷＭコンバータ１は一時停止し、電源１
００の復電を待たなければならない。

【００３９】図２は、上記のように直流電圧低下をとも
なわない回生運転時の停電に対応した停電検知機能を追
加したものである。図２において、４１はＰＬＬ回路１
６から、電源電圧周波数が入力され、この値が通常の商
用周波数域の外に出た場合に停電と判断する。第２のゲ
ートブロック判定手段としての第１の回生時停電判定器
である。ゲートブロック判定器３０は、この判定により
直ちにゲートブロックする。

【００４０】回生時の停電により電圧形ＰＷＭコンバー
タ１が電源１００側を逆加圧していると、電圧形ＰＷＭ
コンバータ１のＰＬＬ回路１６は、自分自身の発生する
電圧に同期しようとして動作するので、ＰＬＬ回路１６
は次第に発散し、周波数が異常な値となっていくのを利
用したものである。

【００４１】実施例３．図２の４２は、同じく回生時の
停電検知を行うための第３のゲートブロック判定手段と
しての第２の回生時停電判定器で、停電の主たるモード
である短絡モードと開放モードの内、特に開放モードの
場合に有効となるものである。図２において、第２の回
生時停電判定器４２は、入力電圧値演算器２７から入力
電圧Ｅ_ACが入力され、この値が定格値より大きいあらか
じめ与えられた第３のしきい値より大きくなると停電と
判定して出力する。この停電判定によりゲートブロック
判定器３０は直ちにゲートブロックする。

【００４２】開放モードで回生時停電すると、電圧形Ｐ
ＷＭコンバータ１は回生電流を流そうとして電圧を増加
させるが、開放モードのため、電圧を増加させても必要
な回生電流を流すことができず、その結果、さらに電圧
を増加させていくという現象を利用したものである。

【００４３】実施例４．さらに、図３は再起動時ゲート
デブロックでのコンデンサ５への充電電流が過大値にな
らないように新たな機能を追加したものである。図３に
おいて、４０は直流電圧指令器１３からの直流電圧指令
値に制限を与える指令値制限手段としての直流電圧指令
制限器である。この直流電圧指令制限器４０は以下のよ
うな動作をする。ゲートデブロック判定器３１から電圧
形ＰＷコンバータ１へのゲートデブロック指令が出力さ
れたならば、その直流電圧指令値を、直流電圧検出器１
０からの、低い値となっている直流電圧検出値あるいは
あらかじめ与えられたゲートデブロック時直流電圧指令
値に制限し、一定時間後に、直流電圧指令器１３からの
直流電圧指令値に復帰させる。

【００４４】このように、ゲートデブロック時に、本来
の直流電圧指令値より低い直流電圧指令を与えることに
より、ゲートデブロック時のコンデンサ５への充電電流
を抑制することが可能となる。これにより、逆にゲート
デブロック用の直流電圧しきい値Ｖ_L2をさらに小さくす
ることも可能となるのである。

【００４５】実施例５．同じく図３の５７は、さらに瞬
停再起動制御装置の安全性を高めるために追加したもの
で、直流電圧検出器１０からの直流電圧検出値が、あら
かじめ与えられた第３のしきい値（Ｖ_L3）以下となれば
再起動不可直流電圧状態として遮断器制御器５８へ遮断
器８の開放指令を出力する第３の直流電圧判定手段とし
ての第３の直流電圧レベル判定器である。このしきい値
Ｖ_L3は、Ｖ_L1，Ｖ_L2よりさらに小さな値に設定すること
になる。

【００４６】直流電圧がＶ_L3以下となっている時に、電
源１００が復電すると、逆並列ダイオードを介したコン
デンサ５への突入電流が、もはや許容値を超えて危険な
レベルになるので、遮断器８を開放することによりこの
危険を取り除くことができるのである。遮断器８を開放
した後、装置の運転を再開する場合、先ず、必要となる
コンデンサ５の初期充電は、既述した通り、遮断器９を
投入し、変圧器７および整流器６を介して行うことにな
る。

【００４７】実施例６．図４は、ＰＷＭコンバータ１と
インバータ２とをリンクする直流回路に、さらにチョッ
パ装置４３，チョッパ用の抵抗器４４，チョッパ電流検
出器４５，コンバータ直流電流検出器４６等を付加した
ＰＷＭコンバータシステムに対応した回生時停電検知機
能を備えた瞬停再起動制御装置の例である。

【００４８】このようなＰＷＭコンバータシステムは、
例えば平成３年電気学会交通電気鉄道・リニアドライブ
合同研究会資料ＴＥＲ−９１−２３に述べられている。
この報告によれば、電圧形ＰＷＭコンバータ１とチョッ
パ装置４３とは、互いに協調して直流電圧を制御するよ
うに、直流電圧協調制御器４７およびチョッパ用ゲート
制御器４８が動作する。

【００４９】特に、回生時の協調動作については、次の
ことがいえる。 （ａ）過渡的には、ＰＷＭコンバータ１とチョッパ４３
とが両方とも動作して回生エネルギーを処理するが、定
常的にはＰＷＭコンバータが全て処理する。 （ｂ）停電等によりＰＷＭコンバータ１の電源１００へ
回生が不可能となると、自動的にチョッパ４３が動作し
て回生エネルギーを全て処理するようになる。このこと
から、回生エネルギーの処理分担比をみれば、停電を検
知することができるので、この発明の実施例６は、この
分担比の変化から電源停電を検出するものである。

【００５０】ＰＷＭコンバータ１とチョッパ４３との処
理分担比は、コンバータ直流電流検出器４６からのコン
バータ直流電流検出値とチョッパ電流検出器４５からの
チョッパ電流検出値との比較でわかる。４９は、この比
（チョッパ電流検出値／コンバータ直流電流検出値）を
計算し、あらかじめ与えられたしきい値以上となると停
電と判定する第４のゲートブロック判定手段としての第
３の回生時停電判定器である。この判定によりゲートブ
ロック判定器３０が直ちにゲートブロックする。

【００５１】実施例７．なお、上記各実施例において
は、停電検出器２８および復電検出器２９の入力である
電源１００の電圧信号としては、入力電圧検出器１２で
検出した３相交流電圧瞬時値を入力電圧座標変換器２６
でｄ−ｑ２相に変換し、さらに入力電圧値演算器２７で
その平方根平均値をとった形態のものとしたが、この発
明の各実施例の適用上、上記形態のものに限定されるも
のではなく、例えば、入力電圧検出器１２の検出信号か
ら波高値絶対値を求め、これらの３相分平均値をとった
形態のものとしてもよい。

【００５２】また、上記各実施例における停電検出器２
８および復電検出器２９は、その判定演算のためのしき
い値を等しくＥ_Lとしたが、例えば、後者のそれを前者
のそれより小さくする等、互いに異なる値を設定するよ
うにしてもよい。

【００５３】また、以上では、コンバータ、インバータ
はＰＷＭ制御方式のものとして説明したが、この発明の
適用上必ずしもこの方式のものに限られるものではな
い。

【００５４】

【発明の効果】この発明は以上のように、電源電圧検出
手段と直流電圧手段とを設け、直流電圧低下と電源電圧
低下との両条件が成立したときコンバータのゲートブロ
ックを行うので、電源の瞬停に正確に応答することにな
る。また、そのゲートデブロックも、直流電圧復帰と電
源電圧復帰との両条件成立で行うので、電源復電の判断
がより正確となり、正確な再起動が達成される。

【００５５】また、電源周波数検出手段を設けその出力
が設定範囲外か否かを検出し、また、電源電圧が異常に
上昇しているか否かを検出する判定手段を設けたので、
回生運転時の電源側停電を確実に検出してゲートブロッ
クによる保護動作を行うことができる。

【００５６】さらに、コンバータのデブロック時、その
直流電圧指令値を制限する指令値制限手段を設けたの
で、安定した再起動特性が得られる。

【００５７】また、直流電圧が極端に低下したときは、
電源側の遮断器を開放するようにしたので、電源復電時
のコンデンサへの過大な突入電流の流入が防止される。

【００５８】また、コンバータとチョッパとで回生エネ
ルギーを分担して処理する装置において、その分担比の
判定からコンバータのゲートをブロックする手段を設け
たので、回生運転時の電源停電を確実に検出して適確な
保護動作を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるコンバータ制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例２および実施例３によるコン
バータ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図３】この発明の実施例４および実施例５によるコン
バータ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図４】この発明の実施例６によるコンバータ制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図５】従来のコンバータ制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 電圧形ＰＷＭコンバータ ２ 電圧形インバータ ４ 交流電動機 ５ コンデンサ ８ 遮断器 １０ 直流電圧検出器 １２ 入力電圧検出器 １３ 直流電圧指令器 ２３ ＰＷＭコンバータゲート制御器 ２４ 第１の直流電圧レベル判定器 ２５ 第２の直流電圧レベル判定器 ２７ 入力電圧値演算器 ２８ 停電検出器 ２９ 復電検出器 ３０ ゲートブロック判定器 ３１ ゲートデブロック判定器 ４０ 直流電圧指令制限器 ４１ 第１の回生時停電判定器 ４２ 第２の回生時停電判定器 ４３ チョッパ装置 ４４ 抵抗器 ４５ チョッパ電流検出器 ４６ コンバータ直流電流検出器 ４９ 第３の回生時停電判定器 ５７ 第３の直流電圧レベル判定器 ５８ 遮断器制御器 １００ 商用電源 Ｖ_dc 直流電圧 Ｅ_AC 電源電圧（入力電圧）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−248968（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−106169（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−138062（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241319（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−60189（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−10590（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遮断器を介して商用電源と接続されたコ
   ンバータ、およびこのコンバータの直流出力側に直流平
   滑用のコンデンサを介して接続され、交流出力側に交流
   負荷が接続された電圧形インバータを備え、直流電圧指
   令値に基づき上記コンバータの直流出力電圧を制御する
   コンバータ制御装置において、 上記商用電源の電圧を検出する電源電圧検出手段、上記
   コンバータの直流出力電圧を検出する直流電圧検出手
   段、上記電源電圧検出手段の出力が所定の第１のしきい
   値以下となったとき出力する第１の電源電圧判定手段、
   上記電源電圧検出手段の出力が所定の第２のしきい値以
   上となったとき出力する第２の電源電圧判定手段、上記
   直流電圧検出手段の出力が所定の第１のしきい値以下と
   なったとき出力する第１の直流電圧判定手段、上記直流
   電圧検出手段の出力が所定の第２のしきい値以上となっ
   たとき出力する第２の直流電圧判定手段、上記第１の電
   源電圧判定手段と上記第１の直流電圧判定手段との両者
   の出力があったとき上記商用電源が停電したと判断して
   上記コンバータへのゲート信号を停止するゲートブロッ
   ク判定手段、およびゲートブロック後上記第２の電源電
   圧判定手段と上記第２の直流電圧判定手段との両者の出
   力があったとき上記商用電源が復電したと判断して上記
   コンバータへのゲート信号を再開するゲートデブロック
   判定手段を備えたことを特徴とするコンバータ制御装
   置。
2. 【請求項２】 商用電源の周波数を検出する電源周波数
   検出手段、および上記周波数が所定の設定範囲から外れ
   たとき上記商用電源が停電したと判断してコンバータへ
   のゲート信号を停止する第２のゲートブロック判定手段
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のコンバータ制
   御装置。
3. 【請求項３】 電源電圧検出手段の出力が定格値より大
   きい所定の第３のしきい値以上となったとき出力する第
   ３の電源電圧判定手段、およびこの第３の電源電圧判定
   手段の出力があったとき商用電源が停電したと判断して
   コンバータへのゲート信号を停止する第３のゲートブロ
   ック判定手段を備えたことを特徴とする請求項１または
   ２記載のコンバータ制御装置。
4. 【請求項４】 ゲートデブロック判定手段によりコンバ
   ータへのゲート信号再開時、直流電圧指令値を所定の値
   に制限する指令値制限手段を備えたことを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれかに記載のコンバータ制御装
   置。
5. 【請求項５】 直流電圧検出手段の出力が、第１のしき
   い値より小さい所定の第３のしきい値以下となったとき
   出力する第３の直流電圧判定手段を備え、この第３の直
   流電圧判定手段の出力があったとき遮断器を開放するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   に記載のコンバータ制御装置。
6. 【請求項６】 コンデンサの端子間にチョッパを介して
   抵抗器を接続し、コンバータと上記チョッパとを協調制
   御することにより、交流負荷からの回生エネルギーを分
   担して処理するコンバータ制御装置において、 上記コンバータとチョッパとに流れる電流の比を検出し
   この電流比が所定のしきい値以上となったとき出力する
   電流比判定手段、およびこの電流比判定手段の出力があ
   ったとき商用電源が停電したと判断して上記コンバータ
   へのゲート信号を停止する第４のゲートブロック判定手
   段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
   かに記載のコンバータ制御装置。