JP4310617B2

JP4310617B2 - Power regeneration converter

Info

Publication number: JP4310617B2
Application number: JP2002342202A
Authority: JP
Inventors: 佐田夫石井; 博士桐野; 和彦平松; 隆昭寺田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2002-11-26
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: JP2004180393A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源を直流電源に変換するコンバータに関し、特に交流電動機において発生した直流電力を交流電源に回生する電源回生コンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流電動機の駆動制御を行うために、３相交流電源をコンバータにより一旦直流電源に変換し、この直流電源をインバータにおいてスイッチング制御することにより交流電動機の駆動を行うことが一般に行われている。このような制御において電源回生を行う場合、制御対象である交流電動機が回生運転状態となると、交流電動機において発生した直流電力はインバータで直流電圧に変換されてコンバータに印加される。そして、コンバータでは回生用スイッチ素子により交流電圧に変換され交流電源に帰還されるようになっている。
【０００３】
インバータとコンバータとが一体構造となっているものの場合には、交流電動機の現在の運転状態が力行運転か回生運転かの情報がインバータの制御回路からコンバータの制御回路に対して送信される。そのため、コンバータの制御回路では、この情報に基づいて力行運転のための制御を行うべきなのか、回生運転のための制御を行うべきなのかの判定を行うことができる。
【０００４】
しかし、インバータとコンバータとが別置きにして使用される場合、インバータの制御回路とコンバータの制御回路との間では運転状態に関する情報の送受信を行うことができない場合がある。このような場合には、電源回生を行っている電源回生コンバータでは、交流電動機の現在の運転状態が力行運転なのか回生運転なのかの判定を行わなければならない。
【０００５】
このようにインバータとは別置きにして用いられる電源回生コンバータにおいて、現在の運転状態の判定を行うようにしたものが、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００６】
この特許文献１に開示されている従来の電源回生コンバータ１０の構成を図４を参照して説明する。この電源回生コンバータ１０は、３相の商用電源７０とインバータ４０との間に配置されている。電源回生コンバータ１０は、モータ８０の運転状態を判定するための力行・回生判定部１１と、減算器３１と、電源電圧の位相を検出するための電源電圧位相検出部３２と、スイッチング制御部３３と、瞬時過電流制限回路３４と、商用電源線路に配置されたＡＣリアクトル３５及び電流検出器３６と、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｉｔｏｒ）等の素子によるスイッチング素子３７と、スイッチング素子３７の出力側に接続された平滑コンデンサ３８と、平滑コンデンサ３８の電圧を検出するための電圧検出器３９とから構成されている。なお、スイッチング素子３７やインバータ４０は、便宜上、１個の素子で示しているが実際には３相にそれぞれ２個ずつ設けられているので合計６個設けられている。
【０００７】
スイッチング制御部３３では、力行・回生判定部１１により回生運転状態と判定されると、電源電圧位相検出部３２からの検出結果を用いて、３相のうち最も電圧の大きな相と最も電圧の小さな相を判定する。スイッチング制御部３３では、この判定結果をもとに、電圧が最大の相の上アーム側スイッチング素子３７と電圧が最小の相の下アーム側スイッチング素子３７をオンさせるようなゲート信号を出力する。一方、スイッチング制御部３３は、力行状態と判定した場合には、すべてのスイッチング素子３７をオフとする。このようなゲート信号に基づいて、スイッチング素子３７をスイッチングすることにより、回生電力をＡＣリアクトル３５を介して商用電源７０側に返す。
【０００８】
瞬時過電流制限回路３４では、電流検出器３６で検出された電流値が、予め設定されたスレッシュホールドレベルを越えた時に、スイッチング素子３７のスイッチングを制御するためのゲート信号を断とすることにより、電源電圧変動等の原因による過電流を防止する。
【０００９】
上述したように、別置き型の電源回生コンバータの場合、インバータと別置きに設置されるため、負荷側の運転状態を、インバータ制御部から得ることが困難である。そのため、この従来の電源回生コンバータ１０では、力行・回生判定部１１を備えることにより、直流電圧情報および入力電流情報の両方の情報に基づいて運転状態の判定を行っている。
【００１０】
力行・回生判定部１１は、電圧による判定を行うための手段として、ヒステリシスコンパレータ１２とその出力側に接続されたワンショットトリガ回路１３とを備え、入力電流による判定を行うための手段として３相−２相座標変換部１４と、ローパスフイルタ１５と、ヒステリシスコンパレータ１６とを備え、更にワンショットトリガ回路１３の出力とヒステリシスコンパレータ１６の出力との論理和を演算するためのオアゲート回路１７を有している。以下に、力行・回生判定部１１における運転状態判定動作を説明する。
【００１１】
先ず、直流電圧に基づいて運転状態の判定を行う際の動作について説明する。この直流電圧に基づいて運転状態の判定を行う場合、平滑コンデンサ３８の直流電圧と商用電源７０の電圧ピーク値との差が、予め設定されたスレッシュホールドレベルを超えた場合に回生運転状態であると判定する。
【００１２】
この判定を行うために、電圧検出器３０は平滑コンデンサ３８の直流電圧を検出している。そして、減算器３１では、電圧検出器３９により検出された直流電圧と、商用電源７０の電圧値との差を算出している。そして、ヒステリシスコンパレータ１２では、減算器３１により算出される直流電圧と商用電源の電圧値の差を監視し、その差が予め設定されたスレッシュホールドレベルを越えると回生運転状態と判定する。また、ヒステリシスコンパレータ１２は、このスレッシュホールドレベルより低いレベルに復帰レベルを設定し、減算器３１からの差電圧が復帰レベルより小さくなると力行状態に復帰させる。
【００１３】
次に、入力電流に基づいて運転状態の判定を行う際の動作について説明する。３相−２相座標変換部１４は、電流検出器３６で検出された電流値を電源電圧位相検出部３２で検出された電源位相に同期した２軸の回転座標系に座標変換することにより、電源電圧位相と同相成分の電流値Ｉｄを演算する。なお、電流値Ｉｄは、有効電流に相当し、商用電源電圧をほぼ一定と仮定すると、この値から有効電力を推定することができる。ただし、入力電流は、多分の高調波電流を含み、検出値が大きく変動するため、ローパスフイルタ１５で、高調波電流の影響を除去することにより安定化を図っている。ヒステリシスコンパレータ１６では、電流値Ｉｄの極性を監視し、電流値Ｉｄがマイナス側のスレッシュホールドレベルより小さくなった時に、回生運転状態と判定する。以上の点から理解できるように、この従来の電源回生コンバータ１０では、電流検出器３６で検出された電流値と電源電圧位相検出部３２で検出された電源位相とが入力電流情報として利用される。
【００１４】
一方、直流電圧情報からの判定は、直流電圧と商用電源の電庄ピーク値との差をヒステリシスコンパレータ１２で監視することにより行っている。ここで、ワンショットトリガ回路１３を追加して、一旦回生動作を開始すると、設定された時間以上回生動作を継続させることにより、入力電流情報側における判定が安定するまでの時間を確保できるようにしている。言い換えれば、ローパスフィルタ１５からの出力が安定するまでの時間を確保できるようにしている。
【００１５】
そして、入力電流情報から得られた判定結果と直流電圧情報から得られた判定結果とをオアゲート回路１７で論理和演算を行うことにより最終判定とする。この判定においては、どちらか一方でも回生状態と判定されれば、最終判定も回生状態となる。
【００１６】
このような従来の電源回生コンバータ１０では、入力電流情報から得られた判定結果と、直流電圧情報から得られた判定結果との両方の判定結果に基づいて回生状態であるかまたは力行状態であるかの判定を行っているため、精度の高い判定を行うことが可能である。しかし、この従来の電源回生コンバータ１０では、入力電流情報により力行または回生の判定をするために３相−２相座標変換部１４が必要であるため、演算が複雑であり、また高速な演算速度が必要となるため高価なシステムとなっていた。
【００１７】
【特許文献１】
特開平１１−２８９７９４号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の電源回生コンバータでは、入力電流情報に基づいて力行運転か回生運転かの運転状態の判定を行っているため、複雑な演算が必要となる３相−２相座標変換処理が必要となり、システムが高価になってしまうという問題点があった。
【００１９】
本発明の目的は、複雑な演算を必要とすることなく、力行運転か回生運転かの運転状態の判定を高い精度で行うことができる電源回生コンバータを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電源回生コンバータは、商用電源とインバータとの間に接続され、前記商用電源側の位相を検出するための電源電圧位相検出手段と、前記電源電圧位相検出手段により検出された位相情報に基づいて回生用トランジスタのスイッチングを制御するためのゲート信号を生成するスイッチング制御手段と、前記インバータの入力側の直流電圧を検出して直流電圧情報として出力する電圧検出手段と、前記商用電源側の電流を検出して入力電流検出情報として出力する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された入力電流検出情報及び前記スイッチング制御手段により生成されたゲート信号により出力電流を推定し、該出力電流推定値と前記直流電圧情報とに基づいて力行運転か回生運転かの運転状態の判定を行う力行・回生判定手段とを備えた電源回生コンバータにおいて、
前記力行・回生判定手段が、
前記直流電圧情報に基づいて前記運転状態の判定を行う電圧用判定部と、
前記出力電流推定値に基づいて前記運転状態の判定を行う電流用判定部と、
前記電圧用判定部の判定結果と前記電流用判定部の判定結果のいずれかの判定結果が回生運転状態であることを示している場合に、回生運転状態である旨を前記スイッチング制御手段に通知するゲート手段と、
を含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明では、力行・回生判定手段において、入力電流検出情報とゲート信号から出力電流を推定し、現在の運転状態が力行運転状態なのか回生運転状態なのかの判定を行っているため、複雑な演算が必要となる３相−２相座標変換処理を必要とせずに精度の高い運転状態の判定を行うことができ、信頼性の高い低コストの電源回生コンバータを実現することができる。
【００２３】
さらに、前記電流用判定部は、
前記電流検出手段により検出された入力電流検出情報及び前記スイッチング制御手段により生成されたゲート信号により出力電流を推定して出力電流推定値として出力する出力電流推定手段と、
前記出力電流推定値に含まれる高調波電流の影響を除去するためのローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタを介して入力された出力電流推定値がマイナス側のスレッシュホールドレベルより小さくなった時に、回生運転状態と判定するヒステリシスコンパレータとから構成するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、前記出力電流推定手段は、
前記スイッチング制御手段からのゲート信号がハイレベルのときに、該相に対応する入力電流検出情報を選択し、前記ゲート信号がロウレベルのときにグランド電位を選択する処理を各相毎に行う切替スイッチと、
前記切替スイッチからの各相毎の出力を加算して出力電流推定値として出力する加算器とから構成するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態の電源回生コンバータの構成を示すブロック図である。図１において、図４中の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【００２７】
本実施形態の電源回生コンバータ６０は、図１に示した従来の電源回生コンバータ１０に対して力行・回生判定部１１が、力行・回生判定部６１に置き換えられた点のみが異なっている。また、本実施形態における力行・回生判定部６１は、従来例における力行・回生判定部１１に対して、３相−２相座標変換部１４が出力電流推定部５０に置き換えられた構成となっている。
【００２８】
出力電流推定部５０は、電流検出器３６により検出された入力電流検出値と、スイッチング制御部３３により生成されたゲート信号を入力し、出力電流を推定して出力電流推定値として出力する。出力電流推定部５０により算出された出力電流推定値はローパスフイルタ１５を経由してヒステリシスコンパレータ１６に入力される。電流検出器３６の検出方向がスイッチング素子３７からＡＣリアクトル３５への向きを正方向とすると、出力電流推定値が正のとき回生運転状態であると判定され、負のとき力行運転状態であると判定される。この出力電流推定部５０と、ローパスフィルタ１５と、ヒステリシスコンパレータ１６とにより電流用判定部が構成される。
【００２９】
次に、出力電流推定部５０の具体的な構成について図２を用いて説明する。出力電流推定部５０は、切替スイッチ５１と、加算器５２とから構成することができる。切替スイッチ５１は、スイッチング制御部３３からの各相毎のゲート信号ＰＲ、ＰＳ、ＰＴがＨ（ハイレベル）のときに、その相に対応する入力電流検出信号を選択し、Ｌ（ロウレベル）のときにゼロであるグランド電位を選択する処理を各相毎に行う。加算器５２は、切替スイッチ５１からの各相毎の出力を加算して出力電流推定値として出力する。
【００３０】
次に、各部のタイミンチャートを図３に示す。ゲート信号ＰＲ、ＰＳ、ＰＴはスイッチング制御部３３より出力されて、電源電圧位相に同期した信号である。
【００３１】
回生運転状態の場合には、出力電流推定部５０では、電流検出器３６により検出された３相の入力電流ＩＲ、ＩＳ、ＩＴを、スイッチング制御部３３により生成された各相のゲート信号ＰＲ、ＰＳ、ＰＴにより切り替えて加算することにより、スイッチング素子３７により出力される出力電流と同様の波形となる出力電流推定値が生成される。そのため、回生運転状態が継続している間は、この出力電流推定値の大きさは予め設定された値以上となりオアゲート回路１７から出力される回生信号もＨとなる。ここで、回生運転状態から力行（電動）運転状態に切り替わると、母線電流の向きが反転して、出力電流推定部５０から出力される出力電流推定値も負となる。そのため、オアゲート回路１７から出力される回生信号はＬとなり、スイッチング制御部３３はゲート信号の出力を停止する。
【００３２】
力行（電動）運転状態から回生運転状態に切り替わる場合には、平滑コンデンサ３８の電圧が上昇することによりワンショットトリガ回路１３からワンショットトリガが出力され、スイッチング制御部３３は回生運転状態になったことを知ることができる。
【００３３】
このように本実施形態の電源回生コンバータ１０では、切替スイッチ５１と加算器５２という簡単な構成により実現することができる出力電流推定部５０を用いて、入力電流検出値とゲート信号から出力電流を推定して力行運転状態なのか回生運転状態なのかの判定を行うことができる。そのため、図４に示した従来の電源回生コンバータ１０のように、３相−２相座標変換処理のような複雑な演算を必要とする処理が不要となり、信頼性の高い低コストの電源回生コンバータを提供することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力電流検出値とゲート信号から出力電流を推定し、現在の運転状態が力行運転状態なのか回生運転状態なのかの判定を行っているため、複雑な演算が必要となる３相−２相座標変換処理を必要とせず、演算も簡単になり信頼性の高い低コストの電源回生コンバータを提供することができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電源回生コンバータの構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の出力電流推定部５０の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の電源回生コンバータの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】従来の電源回生コンバータの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０電源回生コンバータ
１１力行・回生判定部
１２ヒステリシスコンパレータ
１５ローパスフィルタ
１６ヒステリシスコンパレータ
１７オアゲート回路
３１減算器
３２電源電圧位相検出部
３３スイッチング制御部
３４瞬時過電流制限回路
３５ＡＣリアクトル
３６電流検出器
３７スイッチング素子
３８平滑コンデンサ
３９電源検出器
４０インバータ
５０出力電流推定部
５１切替スイッチ
５２加算器
６０電源回生コンバータ
６１力行・回生判定部
７０商用電源
８０モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a converter that converts AC power into DC power, and more particularly to a power regeneration converter that regenerates DC power generated in an AC motor to AC power.
[0002]
[Prior art]
In order to perform drive control of an AC motor, it is generally performed that a three-phase AC power source is once converted into a DC power source by a converter and the AC motor is driven by switching control of the DC power source in an inverter. When performing power regeneration in such control, when the AC motor to be controlled enters a regenerative operation state, DC power generated in the AC motor is converted into a DC voltage by an inverter and applied to the converter. And in a converter, it is converted into an alternating voltage by the switch element for regeneration, and is fed back to an alternating current power supply.
[0003]
In the case where the inverter and the converter have an integrated structure, information on whether the current operating state of the AC motor is a power running operation or a regenerative operation is transmitted from the inverter control circuit to the converter control circuit. Therefore, the control circuit of the converter can determine whether control for power running operation should be performed or control for regenerative operation should be performed based on this information.
[0004]
However, when the inverter and the converter are used separately, there is a case where information regarding the operation state cannot be transmitted and received between the control circuit of the inverter and the control circuit of the converter. In such a case, in a power regeneration converter that performs power regeneration, it is necessary to determine whether the current operation state of the AC motor is a power running operation or a regenerative operation.
[0005]
For example, Patent Document 1 discloses a power regeneration converter that is used separately from an inverter and that determines the current operation state.
[0006]
A configuration of a conventional power regeneration converter 10 disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. The power regeneration converter 10 is disposed between the three-phase commercial power supply 70 and the inverter 40. The power regeneration converter 10 includes a power running / regeneration determination unit 11 for determining the operating state of the motor 80, a subtractor 31, a power supply voltage phase detection unit 32 for detecting the phase of the power supply voltage, and a switching control unit 33. An instantaneous overcurrent limiting circuit 34, an AC reactor 35 and a current detector 36 arranged on the commercial power line, a switching element 37 by an element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and the output side of the switching element 37 The smoothing capacitor 38 is connected, and a voltage detector 39 for detecting the voltage of the smoothing capacitor 38. In addition, although the switching element 37 and the inverter 40 are shown as one element for convenience, in reality, since two elements are provided for each of the three phases, a total of six elements are provided.
[0007]
In the switching control unit 33, when the power running / regeneration determination unit 11 determines that the regenerative operation state is present, the phase having the highest voltage and the voltage having the lowest voltage among the three phases are detected using the detection result from the power supply voltage phase detection unit 32. Determine the phase. Based on the determination result, the switching control unit 33 outputs a gate signal that turns on the upper arm side switching element 37 having the maximum voltage and the lower arm side switching element 37 having the minimum voltage. On the other hand, the switching control part 33 turns off all the switching elements 37, when it determines with a power running state. By switching the switching element 37 based on such a gate signal, the regenerative power is returned to the commercial power source 70 via the AC reactor 35.
[0008]
In the instantaneous overcurrent limiting circuit 34, when the current value detected by the current detector 36 exceeds a preset threshold level, the gate signal for controlling the switching of the switching element 37 is cut off. Prevent overcurrent caused by power supply voltage fluctuations.
[0009]
As described above, in the case of a separately installed power regenerative converter, it is installed separately from the inverter, so it is difficult to obtain the operation state on the load side from the inverter control unit. For this reason, the conventional power regeneration converter 10 includes the power running / regeneration determination unit 11 to determine the operating state based on both the DC voltage information and the input current information.
[0010]
The power running / regeneration determination unit 11 includes a hysteresis comparator 12 and a one-shot trigger circuit 13 connected to the output side as means for performing determination based on voltage, and includes three-phase as means for performing determination based on input current. -Phase coordinate converter 14, low-pass filter 15, and hysteresis comparator 16, and further includes an OR gate circuit 17 for calculating the logical sum of the output of the one-shot trigger circuit 13 and the output of the hysteresis comparator 16. ing. Below, the driving | running state determination operation | movement in the power running / regeneration determination part 11 is demonstrated.
[0011]
First, the operation when determining the operating state based on the DC voltage will be described. When the operation state is determined based on the direct current voltage, the regenerative operation state is established when the difference between the direct current voltage of the smoothing capacitor 38 and the voltage peak value of the commercial power source 70 exceeds a preset threshold level. Is determined.
[0012]
In order to make this determination, the voltage detector 30 detects the DC voltage of the smoothing capacitor 38. The subtractor 31 calculates the difference between the DC voltage detected by the voltage detector 39 and the voltage value of the commercial power source 70. The hysteresis comparator 12 monitors the difference between the DC voltage calculated by the subtractor 31 and the voltage value of the commercial power supply, and determines that the regenerative operation state is present when the difference exceeds a preset threshold level. The hysteresis comparator 12 sets the return level to a level lower than the threshold level, and returns to the power running state when the difference voltage from the subtractor 31 becomes smaller than the return level.
[0013]
Next, the operation when determining the operating state based on the input current will be described. The three-phase to two-phase coordinate conversion unit 14 performs coordinate conversion of the current value detected by the current detector 36 into a two-axis rotational coordinate system synchronized with the power supply phase detected by the power supply voltage phase detection unit 32. A current value Id having a component in phase with the power supply voltage phase is calculated. The current value Id corresponds to an effective current, and assuming that the commercial power supply voltage is substantially constant, the effective power can be estimated from this value. However, since the input current includes a higher harmonic current and the detected value fluctuates greatly, stabilization is achieved by removing the influence of the higher harmonic current with the low-pass filter 15. The hysteresis comparator 16 monitors the polarity of the current value Id, and when the current value Id becomes smaller than the minus threshold level, it is determined that the regenerative operation state. As can be understood from the above points, in this conventional power regeneration converter 10, the current value detected by the current detector 36 and the power supply phase detected by the power supply voltage phase detector 32 are used as input current information. .
[0014]
On the other hand, the determination from the DC voltage information is performed by monitoring the difference between the DC voltage and the voltage peak value of the commercial power supply with the hysteresis comparator 12. Here, once the regenerative operation is started by adding the one-shot trigger circuit 13, the regenerative operation is continued for a set time or longer so that a time until the determination on the input current information side is stabilized can be secured. ing. In other words, a time until the output from the low-pass filter 15 is stabilized can be secured.
[0015]
The OR gate circuit 17 performs a logical OR operation on the determination result obtained from the input current information and the determination result obtained from the DC voltage information to obtain a final determination. In this determination, if either one is determined to be in the regenerative state, the final determination is also in the regenerative state.
[0016]
Such a conventional power regeneration converter 10 is in a regenerative state or in a power running state based on both the determination results obtained from the input current information and the determination results obtained from the DC voltage information. Therefore, it is possible to make a highly accurate determination. However, this conventional power regeneration converter 10 requires a three-phase to two-phase coordinate conversion unit 14 to determine power running or regeneration based on input current information, so that the calculation is complicated and the calculation speed is high. It was an expensive system.
[0017]
[Patent Document 1]
JP-A-11-289794 [0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional power regeneration converter described above, since the operation state of power running operation or regenerative operation is determined based on the input current information, a three-phase to two-phase coordinate conversion process that requires complicated calculation is required. There is a problem that the system becomes expensive.
[0019]
An object of the present invention is to provide a power regenerative converter that can determine an operation state of power running operation or regenerative operation with high accuracy without requiring complicated calculation.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power regeneration converter of the present invention is connected between a commercial power supply and an inverter, and includes a power supply voltage phase detection means for detecting a phase on the commercial power supply side, and the power supply voltage phase detection Switching control means for generating a gate signal for controlling the switching of the regenerative transistor based on the phase information detected by the means, and voltage detection for detecting the DC voltage on the input side of the inverter and outputting it as DC voltage information Means, current detection means for detecting the current on the commercial power source side and outputting it as input current detection information, input current detection information detected by the current detection means, and a gate signal generated by the switching control means Estimate current, and based on the estimated output current value and the DC voltage information, whether the power running operation or regenerative operation In power regeneration converter with a power running and regeneration determination means for determining,
The power running / regeneration determining means is
A voltage determination unit that determines the operation state based on the DC voltage information;
A current determination unit for determining the operation state based on the output current estimated value;
When the determination result of either the determination result of the voltage determination unit or the determination result of the current determination unit indicates the regenerative operation state, the switching control unit is notified that the regenerative operation state is present. Gating means to
It is characterized by including .
[0021]
In the present invention, the power running / regeneration determination means estimates the output current from the input current detection information and the gate signal, and determines whether the current operation state is the power running operation state or the regenerative operation state. A highly reliable operation state can be determined without requiring a three-phase to two-phase coordinate conversion process that requires computation, and a highly reliable and low-cost power regeneration converter can be realized.
[0023]
Further, the current determination unit includes:
Output current estimation means for estimating an output current from the input current detection information detected by the current detection means and the gate signal generated by the switching control means, and outputting it as an output current estimated value;
A low-pass filter for removing the influence of the harmonic current contained in the output current estimated value;
You may make it comprise from the hysteresis comparator which determines that it is in a regenerative driving | running state, when the output current estimated value input via the said low-pass filter becomes smaller than the threshold level on the negative side.
[0024]
Further, the output current estimating means includes
A selector switch that selects input current detection information corresponding to the phase when the gate signal from the switching control means is at a high level and selects a ground potential for each phase when the gate signal is at a low level. When,
You may make it comprise from the adder which adds the output for every phase from the said changeover switch, and outputs it as an output current estimated value.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power regeneration converter according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
[0027]
The power regeneration converter 60 of the present embodiment differs from the conventional power regeneration converter 10 shown in FIG. 1 only in that the power running / regeneration determination unit 11 is replaced with a power running / regeneration determination unit 61. Further, the powering / regeneration determination unit 61 in the present embodiment has a configuration in which the three-phase to two-phase coordinate conversion unit 14 is replaced with an output current estimation unit 50 with respect to the powering / regeneration determination unit 11 in the conventional example. Yes.
[0028]
The output current estimation unit 50 receives the input current detection value detected by the current detector 36 and the gate signal generated by the switching control unit 33, estimates the output current, and outputs it as an output current estimation value. The estimated output current value calculated by the output current estimation unit 50 is input to the hysteresis comparator 16 via the low-pass filter 15. Assuming that the detection direction of the current detector 36 is a positive direction from the switching element 37 to the AC reactor 35, it is determined that the regenerative operation state is obtained when the output current estimation value is positive, and that the power running operation state is obtained when the output direction is negative. Determined. The output current estimation unit 50, the low-pass filter 15, and the hysteresis comparator 16 constitute a current determination unit.
[0029]
Next, a specific configuration of the output current estimation unit 50 will be described with reference to FIG. The output current estimation unit 50 can be composed of a changeover switch 51 and an adder 52. When the gate signal PR, PS, PT for each phase from the switching control unit 33 is H (high level), the changeover switch 51 selects an input current detection signal corresponding to that phase, and is L (low level). A process of selecting a ground potential that is sometimes zero is performed for each phase. The adder 52 adds the outputs for each phase from the changeover switch 51 and outputs the result as an output current estimated value.
[0030]
Next, a timing chart of each part is shown in FIG. The gate signals PR, PS, PT are signals output from the switching control unit 33 and synchronized with the power supply voltage phase.
[0031]
In the regenerative operation state, the output current estimation unit 50 uses the three-phase input currents IR, IS, IT detected by the current detector 36 as the gate signals PR, By switching and adding by PS and PT, an output current estimated value having a waveform similar to the output current output by the switching element 37 is generated. For this reason, while the regenerative operation state continues, the magnitude of the output current estimated value is equal to or greater than a preset value, and the regenerative signal output from the OR gate circuit 17 is also H. Here, when the regenerative operation state is switched to the powering (electric) operation state, the direction of the bus current is reversed, and the output current estimation value output from the output current estimation unit 50 is also negative. Therefore, the regenerative signal output from the OR gate circuit 17 becomes L, and the switching control unit 33 stops outputting the gate signal.
[0032]
When switching from the power running (electric) operation state to the regenerative operation state, the one-shot trigger circuit 13 outputs a one-shot trigger as the voltage of the smoothing capacitor 38 increases, and the switching control unit 33 enters the regenerative operation state. I can know that.
[0033]
As described above, in the power regeneration converter 10 of the present embodiment, the output current is calculated from the input current detection value and the gate signal by using the output current estimation unit 50 that can be realized by a simple configuration of the changeover switch 51 and the adder 52. It is possible to estimate and determine whether the state is a power running operation state or a regenerative operation state. Therefore, unlike the conventional power regenerative converter 10 shown in FIG. 4, a process that requires a complicated operation such as a three-phase to two-phase coordinate conversion process is unnecessary, and a highly reliable and low-cost power regenerative converter. Can be provided.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the output current is estimated from the input current detection value and the gate signal, and it is determined whether the current operation state is the power running operation state or the regenerative operation state. This eliminates the need for a three-phase to two-phase coordinate conversion process that requires a simple calculation, simplifies the calculation, and provides a highly reliable and low-cost power regeneration converter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power regeneration converter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an output current estimation unit 50 in FIG.
3 is a timing chart for explaining the operation of the power regeneration converter of FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional power regeneration converter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power regeneration converter 11 Power running / regeneration determination part 12 Hysteresis comparator 15 Low pass filter 16 Hysteresis comparator 17 OR gate circuit 31 Subtractor 32 Power supply voltage phase detection part 33 Switching control part 34 Instantaneous overcurrent limiting circuit 35 AC reactor 36 Current detector 37 Switching Element 38 Smoothing capacitor 39 Power supply detector 40 Inverter 50 Output current estimation unit 51 Changeover switch 52 Adder 60 Power regeneration converter 61 Power running / regeneration determination unit 70 Commercial power supply 80 Motor

Claims

商用電源とインバータとの間に接続され、前記商用電源側の位相を検出するための電源電圧位相検出手段と、前記電源電圧位相検出手段により検出された位相情報に基づいて回生用トランジスタのスイッチングを制御するためのゲート信号を生成するスイッチング制御手段と、前記インバータの入力側の直流電圧を検出して直流電圧情報として出力する電圧検出手段と、前記商用電源側の電流を検出して入力電流検出情報として出力する電流検出手段と、前記電流検出手段により検出された入力電流検出情報及び前記スイッチング制御手段により生成されたゲート信号により出力電流を推定し、該出力電流推定値と前記直流電圧情報とに基づいて力行運転か回生運転かの運転状態の判定を行う力行・回生判定手段とを備えた電源回生コンバータにおいて、
前記力行・回生判定手段が、
前記直流電圧情報に基づいて前記運転状態の判定を行う電圧用判定部と、
前記出力電流推定値に基づいて前記運転状態の判定を行う電流用判定部と、
前記電圧用判定部の判定結果と前記電流用判定部の判定結果のいずれかの判定結果が回生運転状態であることを示している場合に、回生運転状態である旨を前記スイッチング制御手段に通知するゲート手段と、
を含むことを特徴とする電源回生コンバータ。 A power supply voltage phase detection means connected between a commercial power supply and an inverter for detecting the phase on the commercial power supply side, and switching of the regenerative transistor based on the phase information detected by the power supply voltage phase detection means Switching control means for generating a gate signal for control, voltage detection means for detecting a DC voltage on the input side of the inverter and outputting it as DC voltage information, and detecting an input current by detecting a current on the commercial power supply side Current detection means for outputting as information, input current detection information detected by the current detection means, and a gate signal generated by the switching control means, an output current is estimated, the output current estimated value and the DC voltage information Power regeneration converter with power running / regenerative judgment means for judging the operating state of power running or regenerative operation based on In,
The power running / regeneration determining means is
A voltage determination unit that determines the operation state based on the DC voltage information;
A current determination unit for determining the operation state based on the output current estimated value;
When the determination result of either the determination result of the voltage determination unit or the determination result of the current determination unit indicates the regenerative operation state, the switching control unit is notified that the regenerative operation state is present. Gating means to
The power regenerative converter, characterized in containing Mukoto.

前記電流用判定部は、
前記電流検出手段により検出された入力電流検出情報及び前記スイッチング制御手段により生成されたゲート信号により出力電流を推定して出力電流推定値として出力する出力電流推定手段と、
前記出力電流推定値に含まれる高調波電流の影響を除去するためのローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタを介して入力された出力電流推定値がマイナス側のスレッシュホールドレベルより小さくなった時に、回生運転状態と判定するヒステリシスコンパレータと、
から構成されている請求項１記載の電源回生コンバータ。The current determination unit includes:
Output current estimation means for estimating an output current from the input current detection information detected by the current detection means and the gate signal generated by the switching control means, and outputting it as an output current estimated value;
A low-pass filter for removing the influence of the harmonic current contained in the output current estimated value;
A hysteresis comparator that determines the regenerative operation state when the estimated output current value input through the low-pass filter becomes smaller than the negative threshold level;
The power regeneration converter according to claim 1, comprising:

前記出力電流推定手段は、
前記スイッチング制御手段からのゲート信号がハイレベルのときに、該相に対応する入力電流検出情報を選択し、前記ゲート信号がロウレベルのときにグランド電位を選択する処理を各相毎に行う切替スイッチと、
前記切替スイッチからの各相毎の出力を加算して出力電流推定値として出力する加算器と、
から構成されている請求項２記載の電源回生コンバータ。The output current estimation means includes
A selector switch that selects input current detection information corresponding to the phase when the gate signal from the switching control means is at a high level and selects a ground potential for each phase when the gate signal is at a low level. When,
An adder for adding an output for each phase from the changeover switch and outputting it as an output current estimated value;
The power regeneration converter according to claim 2, comprising: