JP3654514B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置に係わり、特に、電源電圧低下の発生を高感度に誤検出することなく検出し、制御を安定的に保てるようにした電力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6に電源低下検出回路を備えたサイリスタレオナード装置の構成を示す。
【0003】
図6において、交流電源1には、交流電源1からの交流電力を任意の直流電圧に変換するための順変換器と、負荷となっている直流電動機3からの回生電力を交流電源1に回生させるための逆変換器とから構成されたサイリスタ変換器2が接続されている。
【0004】
サイリスタ変換器2が回生運転をしている時に、交流電源1の電圧低下や停電等が発生すると、転流に失敗して短絡事故に発展する可能性があることから、交流電源1の電圧が低下したことを検出し、所定の保護動作を実行させるために電源電圧低下検出回路4を備えている。
【0005】
電源電圧低下検出回路4は、交流電源1系統より、変圧器5、整流器6、及びA/D変換器7から成る電源電圧信号検出回路により検出された交流電源電圧信号Vacと、電源電圧検出信号Vpsfとを比較器8に入力することにより、電源電圧低下検出信号PSF_Sが出力される。
【0006】
電源電圧低下検出信号PSF_Sが動作すると、サイリスタレオナード装置は所定の保護動作を実行する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の電源電圧低下検出回路4においては、次のような問題がある。
【0008】
交流電源1系統は、季節や、同一系統に接続された大容量負荷の運転状況による影響を受け変動する。
【0009】
この交流電源1の変動は電源電圧低下検出回路4に、下記の影響を及ぼす。
【0010】
例えば、同一系統の大容量負荷の負荷が増大し交流電源1系統の電圧が低下すると、電源電圧検出信号Vpsfと交流電源電圧信号Vacとの差が縮まり、電源電圧検出に対する余裕がなくなり、検出感度を上げるために、電源電圧検出信号Vpsfの設定を上げると誤検出する可能性がある。
【0011】
例えば、検出レベルを85%とした場合の電源電圧低下検出信号PSF_Sを図7においてAで示すが、同図に示すように、停電発生を検出できるが、電源変動により交流電源1系統の電圧が15%以上低下した場合は停電発生が生じなくとも誤検出してしまうことになる。
【0012】
また、大容量負荷の負荷が減少し交流電源1系統の電圧が上昇すると、交流電源電圧信号Vacも上昇することから、本来の検出レベルで電源電圧の低下を検出できなくなる。
【0013】
そこで、本発明は、従来のこのような点に鑑み為されたもので、電源が、季節変動や、同一系統に接続された大容量負荷の運転状況による影響を受けた場合でも、それらの影響を受けることなく良好な電源電圧低下を検出することができる手段を備えた電力変換装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の本発明に係る電力変換装置は、電源からの電力を任意の電圧に変換する電力変換装置において、電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号を得る平均化手段と、この平均化手段により得られた平均電源電圧信号と電源電圧信号の瞬時値とを比較し、その偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出するとともに、電源の系統の負荷の変動を検出し、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、電源の系統の負荷の変動が所定の条件を満たしている場合に、電源電圧低下検出信号を出力する電源電圧低下検出手段とを備えて成ることを特徴とする。
【0015】
請求項1に記載の本発明によれば、季節変動などの電源変動の影響による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【0016】
請求項2に記載の本発明に係る電力変換装置は、電源からの電力を任意の電圧に変換する電力変換装置において、電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号を得る平均化手段と、この平均化手段により得られた平均電源電圧信号に対して短い時間で電源電圧信号を平均化した短時間平均電源電圧信号を得る短時間平均化手段と、平均化手段により得られた平均電源電圧信号と短時間平均化手段により得られた短時間平均電源電圧信号とを比較し、その偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出するとともに、電源の系統の負荷の変動を検出し、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、電源の系統の負荷の変動が所定の条件を満たしている場合に、電源電圧低下検出信号を出力する電源電圧低下検出手段とを備えて成ることを特徴とする。
【0017】
請求項2に記載の本発明によれば、請求項1に記載の本発明よりも、更に電源変動の影響による誤検出の可能性の少ない電源電圧低下検出動作が可能となる。
【0018】
請求項3に記載の本発明は、請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、電源電圧低下検出手段が、電源電圧の低下率を検出する電圧低下率検出手段を備え、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、電圧低下率検出手段により検出される低下率が設定値以上の場合にのみ、電源電圧低下検出信号を出力するものであることを特徴とする。
【0019】
請求項3に記載の本発明によれば、電源電圧の低下が急激であると判断された場合にのみ電源電圧低下検出動作を行うことで、電源系統の負荷変動などによる緩やかな電圧低下による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【0020】
請求項4に記載の本発明は、請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、電源電圧低下検出手段が、同一電源系統に接続された大容量負荷の負荷の増加を検出する負荷増加検出手段を備え、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出した場合でも、負荷増加検出手段により所定量以上の負荷の増加が検出された場合は、電源電圧低下検出信号の出力を制限するものであることを特徴とする。
【0021】
請求項4に記載の本発明によれば、同一電源系統に接続された大容量負荷の負荷増加により発生する電圧低下による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【0022】
請求項5に記載の本発明は、請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、電源電圧低下検出手段が、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したことを保持する保持手段と、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したときの電源電圧信号の瞬時値もしくは平均電源電圧信号もしくは短時間平均電源電圧信号をメモリーするメモリー手段と、電源電圧信号の瞬時値もしくは短時間平均電源電圧信号が、メモリー手段によるメモリー値以上もしくはメモリー値にバイアス量を加算した値以上に復帰したとき、保持手段による電源電圧低下検出の保持をリセットするリセット手段とを備えたものであることを特徴とする。
【0023】
請求項5に記載の本発明によれば、電源電圧が低下状態から所定値以上に復帰したとき、保持されていた電源電圧低下検出を復帰させることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の図において、従来例を示す図を含めて、同符号は同一部分または対応部分を示す。
【0025】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置を、図1を用いて説明する。
【0026】
図1において、変圧器5、整流器6、及びA/D変換器7から成る電源電圧検出回路により検出された交流電源1の瞬時値である交流電源電圧信号Vacは平均化回路9に入力され、平均化回路9から平均交流電源電圧信号Vaveが出力される。
【0027】
この平均交流電源電圧信号Vaveと、交流電源1の瞬時値である交流電源電圧信号Vacとを比較し、その偏差と、電源電圧検出信号Vpsfとを比較器8に入力することにより、電源電圧低下検出信号PSF_Sが出力される。
【0028】
例えば、検出レベルを、平均交流電源電圧信号Vaveの85%とすれば、平均交流電源電圧信号Vaveと交流電源電圧信号Vacとの偏差値が平均交流電源電圧信号Vaveの15%以上となった場合に、電源電圧低下検出信号PSF_Sが出力され(比較器8出力信号が“1”から“0”に変化し)、交流電源電圧の低下を検出することができる。
【0029】
この場合の電源電圧低下検出信号PSF_Sを図7においてBで示すが、同図に示すように、この実施形態の場合の検出点としては平均交流電源電圧信号Vaveに対して85%で検出することとなっており、停電が発生し、交流電源1系統の瞬時値である交流電源電圧信号Vacが平均交流電源電圧信号Vaveの15%以上低下した場合はこれを検出するが、交流電源1の瞬時値である交流電源電圧信号Vacが電源変動により15%以上低下した場合には、図7においてAで示す従来例の場合のようにこれを誤検出するといったことは生じない。
【0030】
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置を、図2を用いて説明する。この第2の実施形態は、図1に示す第1の実施形態の構成に、短時間平均化回路10を追加して構成している。
【0031】
図2において、変圧器5、整流器6、及びA/D変換器7から成る電源電圧検出回路により検出された交流電源1の交流電源電圧信号Vacは平均化回路9に入力され、平均化回路9から平均交流電源電圧信号Vaveが出力される。
【0032】
この平均交流電源電圧信号Vaveと、交流電源1を平均化回路9に対して十分に短い時間で平均化する短時間平均化回路10で平均化された、短時間平均交流電源電圧信号Vave1とを比較し、その偏差と、電源電圧検出信号Vpsfとを比較器8に入力することにより、電源電圧低下検出信号PSF_Sが出力される。
【0033】
即ち、平均交流電源電圧信号Vaveと短時間平均交流電源電圧信号Vave1との偏差値が一定値以上となった場合に、電源電圧低下検出信号PSF_Sが出力され(比較器8出力信号が“1”から“0”に変化し)、交流電源電圧の低下を検出することができる。
【0034】
この実施形態によれば、第1の実施形態の場合よりも、更に電源変動の影響による誤検出の可能性の少ない電源電圧低下検出動作が可能となる。
【0035】
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係る電力変換装置について説明する。この第3の実施形態は、第1または第2の実施形態の構成に、電圧低下率検出器、及びOR回路を追加し、交流電源電圧の低下が急激であると判断されたことを条件に加えて交流電源電圧の低下を検出することとしたものである。図3は、図2に示す第2の実施形態の構成に、電圧低下率検出器11、及びOR回路20を追加して構成した場合の例を示すものである。
【0036】
図3において、変圧器5、整流器6、及びA/D変換器7から成る電圧検出回路により検出された交流電源1の瞬時値である交流電源電圧信号Vacは電圧低下率検出器11に入力され、設定値以上の低下率で交流電源電圧信号Vacが低下した時に電源電圧変化率信号dv/dtが出力される。
【0037】
この電源電圧変化率信号dv/dtを、電源電圧低下検出信号PSF_Sの出力条件に対し付加し、電源電圧の低下が急激であると判断された場合にのみ電源電圧低下検出を実行する。
【0038】
即ち、比較器8から電源電圧低下検出信号PSF_Sが出力され(比較器8出力信号が “0”となり)、しかも電源電圧変化率信号dv/dtが出力されたとき(電圧低下率検出器11出力信号が“0”となったとき)にのみOR回路20から電源電圧低下検出信号PSF_Sが出力される(OR回路20出力が“0”となる)ので、電源電圧の低下が急激であると判断された場合にのみ、電源電圧低下検出を実行することになる。
【0039】
このように、電源電圧の低下が急激であると判断された場合にのみ電源電圧低下検出を実行することで、交流電源系統の負荷変動による緩やかな電圧低下による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【0040】
なお、図1に示す第1の実施形態の構成に、電圧低下率検出器11、及びOR回路20を追加し、同様に実施することができる。
【0041】
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係る電力変換装置について説明する。この第4の実施形態は、第1または第2の実施形態の構成に、A/D変換器、比較器、及びOR回路を追加し、同一交流電源系統に接続された大容量負荷を監視し、大容量負荷が増大した時に発生する交流電源電圧の低下の検出を制限する条件を付加することとしたものである。図4は、図2に示す第2の実施形態の構成に、A/D変換器17、比較器18、及びOR回路20を追加して構成した場合の例を示すものである。
【0042】
図4において、交流電源1と同一の交流電源系統に接続された大容量負荷12からの負荷量信号POWER(kW)と系統負荷増加基準P_REFを比較器8に入力することにより、系統負荷増加信号P_INCが出力される。この系統負荷増加信号P_INCを電源電圧低下検出信号PSF_Sの出力条件に対し付加し電源電圧の低下が、同一交流電源系統に接続された大容量負荷12の負荷増加によると判断された場合には、電源電圧低下検出の実行が制限される。
【0043】
即ち、大容量負荷12の出力信号はA/D変換器17を介して、負荷量信号POWER(kW)として比較器18に供給され、系統負荷増加基準P_REFと比較される。負荷量信号POWER(kW)が系統負荷増加基準P_REF以上となったとき、系統負荷増加信号P_INCが出力される(比較器18出力信号が“1”となる)。比較器8から電源電圧低下検出信号PSF_Sが出力された場合(比較器8出力信号が “0”となった場合)でも、系統負荷増加信号P_INCが出力された場合(比較器18出力信号が“1”の場合)は、OR回路20からは電源電圧低下検出信号PSF_Sは出力されず(OR回路20出力信号が“0”とならず)、電源電圧低下検出の実行が制限されることになる。
【0044】
このように、同一交流電源系統に接続された大容量負荷12の所定量以上の負荷増加によると判断された場合に、電源電圧低下検出を制限することで、大容量負荷12の負荷増加により発生する交流電源1の電圧低下による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【0045】
なお、図1に示す第1の実施形態の構成に、A/D変換器17、比較器18、及びOR回路20を追加し、同様に実施することができる。
【0046】
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態に係る電力変換装置について説明する。この第5の実施形態は、第1または第2の実施形態の構成に、電源低下検出電圧メモリー、シングルショット、保持回路、及び比較回路を追加し、電源電圧低下検出時において、交流電源電圧信号の瞬時値、もしくは交流電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号、もしくは平均電源電圧に対して十分に短い時間で平均化した短時間で平均化した短時間平均交流電源電圧信号をメモリーし、交流電源電圧信号の瞬時値もしくは平均電源電圧に対して十分に短く平均化された信号が、メモリー値以上もしくはメモリー値にバイアス量を加算した値以上に復帰した時点で、保持された電源電圧低下検出をリセットすることとしたものである。図5は、図1に示す第1の実施形態の構成に、電源低下検出電圧メモリー13、シングルショット14、保持回路15、及び比較回路19を追加して構成した場合の例における電源電圧低下検出回路4の部分の構成を示すものである。
【0047】
図5において、比較器8からの出力信号を保持した保持回路15の出力信号である電源電圧低下検出信号PSF_Sを復帰させる手段として、電源電圧低下検出時の交流電源電圧信号Vac、もしくは電源電圧低下検出時の交流電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号Vave(図5では、交流電源電圧信号Vacの場合を示している)を電源電圧低下検出電圧メモリー13で記憶した電源電圧低下検出時電圧信号Vmemと、交流電源1の瞬時値である交流電源電圧信号Vacとを比較器19に入力することにより得られる電源電圧低下検出リセット信号PSF_RSTを用いる。
【0048】
即ち、電源電圧低下検出時(比較器8出力信号が “0”となったとき)の交流電源電圧信号Vacをメモリー回路13で電源電圧低下検出時電圧Vmemとして記憶する。そして、交流電源1の瞬時値である交流電源電圧信号Vacを比較器19に入力して、比較器19でこの交流電源電圧信号Vacと、電源電圧低下検出時電圧信号Vmem、もしくは電源電圧低下検出時電圧信号Vmemにバイアス量BIASを加算した値とを比較し(図5では、電源電圧低下検出時電圧信号Vmemにバイアス量BIASを加算した値と比較する場合を示している)、交流電源電圧信号Vacが電源電圧低下検出時電圧信号Vmem、もしくは電源電圧低下検出時電圧信号信号Vmemにバイアス量BIASを加算した値以上となったとき、電源電圧低下検出リセット信号PSF_RSTが出力される(比較器19出力信号が“0”となる)。この電源電圧低下検出リセット信号PSF_RSTはシングルショット14を介して、リセット用のパルス信号として保持回路15のリセット端子Rに印加され、保持回路15で保持されていた電源電圧低下検出信号PSF_Sを復帰させる。
【0049】
このようにして、交流電源1の瞬時値である交流電源電圧信号Vacが低下状態から所定値以上に復帰したとき、保持されていた電源電圧低下検出を復帰させることができる。
【0050】
なお、図2に示す第2の実施形態の構成に、電源低下検出電圧メモリー13、シングルショット14、保持回路15、及び比較回路19を追加して、同様に実施することができる。
【0051】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電源が、季節変動、もしくは同一系統に接続された大容量負荷の運転状況による影響を受けた場合でも、それらの影響を受けることなく良好な電源電圧低下を検出することができ、制御を安定的に保てるようにした電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図。
【図3】本発明の第3の実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図。
【図4】本発明の第4の実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図。
【図5】本発明の第5の実施形態に係る電力変換装置の主要部の構成を示すブロック図。
【図6】従来例の構成を示すブロック図。
【図7】従来例と本発明の第1の実施形態の電源電圧低下検出動作を比較して説明するためのタイミング図。
【符号の説明】
1…交流電源
2…サイリスタ変換器
3…直流電動機
4…電源電圧低下検出回路
5…変圧器
6…整流器
7、17…A/D変換器
8、18、19…比較器
9…平均化回路
10…短時間平均化回路
11…電圧低下率検出器
12…大容量負荷
13…電源低下検出電圧メモリー
14…シングルショット
15…保持回路
20…OR回路
Claims (5)
- 電源からの電力を任意の電圧に変換する電力変換装置において、電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号を得る平均化手段と、この平均化手段により得られた前記平均電源電圧信号と前記電源電圧信号の瞬時値とを比較し、その偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出するとともに、前記電源の系統の負荷の変動を検出し、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、前記電源の系統の負荷の変動が所定の条件を満たしている場合に、電源電圧低下検出信号を出力する電源電圧低下検出手段とを備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
- 電源からの電力を任意の電圧に変換する電力変換装置において、電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号を得る平均化手段と、この平均化手段により得られた前記平均電源電圧信号に対して短い時間で前記電源電圧信号を平均化した短時間平均電源電圧信号を得る短時間平均化手段と、前記平均化手段により得られた前記平均電源電圧信号と前記短時間平均化手段により得られた前記短時間平均電源電圧信号とを比較し、その偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出するとともに、前記電源の系統の負荷の変動を検出し、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、前記電源の系統の負荷の変動が所定の条件を満たしている場合に、電源電圧低下検出信号を出力する電源電圧低下検出手段とを備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
- 前記電源電圧低下検出手段は、電源電圧の低下率を検出する電圧低下率検出手段を備え、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、前記電圧低下率検出手段により検出される前記低下率が設定値以上の場合にのみ、前記電源電圧低下検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記電源電圧低下検出手段は、同一電源系統に接続された大容量負荷の負荷の増加を検出する負荷増加検出手段を備え、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出した場合でも、前記負荷増加検出手段により所定量以上の前記負荷の増加が検出された場合は、前記電源電圧低下検出信号の出力を制限するものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記電源電圧低下検出手段は、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したことを保持する保持手段と、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したときの前記電源電圧信号の瞬時値もしくは前記平均電源電圧信号もしくは前記短時間平均電源電圧信号をメモリーするメモリー手段と、前記電源電圧信号の瞬時値もしくは前記短時間平均電源電圧信号が、前記メモリー手段によるメモリー値以上もしくはメモリー値にバイアス量を加算した値以上に復帰したとき、前記保持手段による電源電圧低下検出の保持をリセットするリセット手段とを備えたものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力変換装置。
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