JP5600438B2 - 電力変換器の過電圧保護装置 - Google Patents
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Description
本発明は車両の電力変換器を過電圧から保護する電力変換器の過電圧保護装置に関する。
従来の電力変換器の過電圧検出方式は、フィルタコンデンサの電圧を予め設定した過電圧設定値と比較し、フィルタコンデンサ電圧が過電圧設定値を超えた場合に、フィルタコンデンサに並列に接続したフィルタコンデンサ短絡用半導体スイッチをオンしてフィルタコンデンサを放電する制御となっている。これによりフィルタコンデンサ電圧が過電圧設定値を上回り電力変換器が破壊を防止することが可能である。また、フィルタコンデンサ電圧と過電圧設定値との比較、過電圧検出信号の出力はプロセッサにて処理しており、過電圧検出条件、過電圧検出信号の出力条件をメモリ内のデータにより任意に変更できる構成となっている。
このような従来の過電圧検出方式は、過電圧検出手段が故障していた場合、例えばプロセッサの処理に不具合がありプロセッサが停止した場合、メモリ内のデータがノイズなどの外乱により変更された場合などにおいて、フィルタコンデンサ電圧が上昇した場合、フィルタコンデンサ過電圧を検出できず、電力変換器が破壊される問題がある。特許文献１記載の従来技術は、フィルタコンデンサ電圧が過電圧設定値を超えた場合に短絡用半導体スイッチをオンし、その電圧が規定値を下回れば短絡用半導体スイッチをオフする方式としているため、単独で構成する過電圧検出手段が故障した場合、フィルタコンデンサ過電圧を検出できない状態、フィルタコンデンサ電圧が規定値を下回ったことを検出できない状態となる問題がある。
上記課題は、断流器と、フィルタコンデンサと、前記フィルタコンデンサに並列に接続される短絡用半導体スイッチと、前記フィルタコンデンサに過電圧を検出した場合に、予め設定した信号保持時間の断流器開放信号及び過電圧保護信号を出力し、前記断流器開放信号を出力して前記断流器を開放して電力変換器と電源とを切り離し、前記過電圧保護信号を出力して前記短絡用半導体スイッチをオンして前記フィルタコンデンサを放電する過電圧保護手段を備える電力変換器において、前記過電圧保護手段は、予めメモリに設定した過電圧設定値と前記フィルタコンデンサの電圧を比較して前記フィルタコンデンサの過電圧を検出する過電圧検出手段と、予め回路定数で設定した過電圧検出用参照電圧と前記フィルタコンデンサの電圧を比較して前記フィルタコンデンサの過電圧を検出する過電圧検出手段の両方により構成される過電圧検出手段と、前記両方の過電圧検出手段から検出した過電圧検出信号を単独の過電圧検出信号に集約する論理和回路と、前記論理和回路を通して前記両方の過電圧検出手段からの過電圧検出信号を入力し、前記過電圧検出信号の一方が出力する時刻から前記断流器開放信号及び前記過電圧保護信号を出力し、前記両方の過電圧検出信号の出力が無くなる時刻から予め設定した一定の信号保持時間だけ延長した前記断流器開放信号及び前記過電圧保護信号を出力する信号保持回路と、を備えている電力変換器の過電圧保護装置により解決できる。
本発明によれば、フィルタコンデンサの過電圧検出手段を複数備えることにより、一部の過電圧検出手段が故障した場合においても、他方の健全な過電圧検出手段によりフィルタコンデンサ電圧上昇を検出して電力変換器を保護することが可能である。
プロセッサを用いて予めメモリに設定した過電圧設定値とフィルタコンデンサ電圧を比較して過電圧検出をおこなうことにより、メモリ内データを変更することで、回路を変更することなく過電圧検出条件の変更が可能である。
比較器を用いて回路定数により設定した過電圧検出用参照電圧とフィルタコンデンサ電圧を比較して過電圧検出をおこなうことにより、プロセッサ処理特有のメモリ不具合等の脆弱性を除いた過電圧検出が可能である。
プロセッサ処理による過電圧検出と、比較器による過電圧検出の両方による構成とすることにより、プロセッサ処理の条件変更の柔軟性と、プロセッサ処理の脆弱性を除いた過電圧検出の両方の効果を有する過電圧検出方式の構成が可能である。
過電圧検出時に短絡用半導体スイッチをオンする時間を予め設定した一定時間とすることで、短絡用半導体スイッチがオンし続けて電力変換器の制御が停止することを防ぐことが可能である。
複数の過電圧検出手段からの過電圧検出信号を、論理和により単独の過電圧検出信号に集約することで、過電圧検出時の保護に用いる回路を集約することが可能となり、部品の省略が可能である。
以下、発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による電力変換器の制御装置を示す。なお、本実施形態では２つの過電圧検出手段を有する電力変換器にて車両電動機駆動用インバータ装置を駆動する場合について説明する。
本実施形態において、電力変換器は、インバータ装置１、断流器２、フィルタコンデンサ３、フィルタコンデンサ短絡用半導体スイッチ４、制限抵抗５、電圧検出手段６、過電圧保護手段７からなり、電動機８を加速する場合には断流器２を短絡してフィルタコンデンサ３を充電させ、インバータ装置１がスイッチングすることで電動機８に交流電圧を供給する。電動機８を減速させる場合には電動機８を発電機として作動させ、電動機８から発生する交流電圧をインバータ装置１で直流電圧に変換して架線に回生する。
過電圧保護手段７は、過電圧検出手段１０ａ、１０ｂ、制御信号出力手段１１からなる。フィルタコンデンサ電圧９は、電圧検出手段６を通して過電圧検出手段１０ａ、１０ｂに入力する。
過電圧検出手段１０ａ、１０ｂは、予め設定した過電圧設定値とフィルタコンデンサ電圧９を比較し、フィルタコンデンサ電圧９が過電圧設定値を超える場合に過電圧検出信号１２ａ、１２ｂを制御信号出力手段１１に出力する。
制御信号出力手段１１は、過電圧検出信号１２ａ、１２ｂの少なくともひとつが入力された場合に過電圧保護動作を実行する。制御信号出力手段１１は、過電圧検出信号１２ａ、１２ｂが入力された場合、インバータ停止信号１３を出力してインバータ装置１の制御を停止し、断流器開放信号１４を出力して断流器２を開放して電力変換器と電源を切り離し、過電圧保護信号１５を出力して短絡用半導体スイッチ４をオンしてフィルタコンデンサ３を、制限抵抗５を介して放電する。
ここで、過電圧検出手段の一方が故障した場合の動作として、過電圧検出手段１０ａに故障が発生したと仮定し、その場合の過電圧保護動作について以下に述べる。
フィルタコンデンサ電圧９が過電圧設定値を超えた場合、過電圧検出手段１０ａは過電圧検出信号１２ａを出力しない事象が発生しても、健全である過電圧検出手段１０ｂから制御信号出力手段１１に過電圧検出信号１２ｂが出力されて過電圧保護動作が実行される。
以下、過電圧保護手段７の詳細な構成について述べる。図２は、本発明の一実施形態による過電圧保護手段を示す。なお、本実施形態では過電圧検出手段１０ａは予めメモリに設定した過電圧設定値をプロセッサがフィルタコンデンサ電圧を比較して過電圧検出をおこなう方式、過電圧検出手段１０ｂは回路定数により設定した過電圧設定値とフィルタコンデンサ電圧を比較器で比較して過電圧検出をおこなう方式として説明する。
過電圧検出手段１０ａは、アナログデジタル変換回路１６、プロセッサ１７、メモリ１８より構成する。フィルタコンデンサ電圧９はアナログデジタル変換回路１６でデジタル値に変換してプロセッサ１７に入力する。プロセッサ１７はメモリ１８に設定した過電圧設定値とデジタル値に変換したフィルタコンデンサ電圧を比較し、フィルタコンデンサ電圧が過電圧設定値を超えている場合に過電圧検出信号１２ａを出力する。
過電圧検出手段１０ｂは、直流電源１９、固定抵抗２０、可変抵抗２１、比較器２２より構成する。比較器２２には過電圧検出用参照電圧として直流電源１９を固定抵抗２０と可変抵抗２１で分圧した電圧を入力する。比較器２２は、フィルタコンデンサ電圧９と過電圧設定値を比較して、フィルタコンデンサ電圧９が過電圧設定値を超えている場合に過電圧検出信号１２ｂを出力する。
制御信号出力手段１１は、論理和回路２３、信号保持回路２４より構成する。過電圧検出信号１２ａ、１２ｂは、論理和回路２３を通して信号保持回路２４に入力し、信号保持回路２４は予め設定した信号保持時間のインバータ停止信号１３、断流器開放信号１４、過電圧保護信号１５を出力する。
図３は、フィルタコンデンサ電圧９、過電圧検出信号１２ａ、１２ｂ、過電圧保護信号１５、短絡用半導体スイッチ４の各動作のタイムチャートを示す。
フィルタコンデンサ電圧９が過電圧設定値を超えたｔ１で過電圧検出信号１２ａ、１２ｂが出力され、短絡用半導体スイッチ４がオンしてフィルタコンデンサ電圧９が過電圧設定値を下回るｔ２で過電圧検出信号１２ａ、１２ｂの出力が無くなる。
フィルタコンデンサ電圧９が過電圧設定値を超えたｔ１で過電圧検出信号１２ａ、１２ｂが出力され、短絡用半導体スイッチ４がオンしてフィルタコンデンサ電圧９が過電圧設定値を下回るｔ２で過電圧検出信号１２ａ、１２ｂの出力が無くなる。
信号保持回路２４は、過電圧検出信号１２ａ、１２ｂが出力するｔ１から過電圧保護信号１５を出力し、過電圧検出信号１２ａ、１２ｂの出力が無くなるｔ２から予め設定した信号保持時間ｔ４だけ過電圧保護信号１５の出力を延長する。
なお、本実施形態では、インバータ装置１台を制御する構成にて説明したが、本発明は、複数台のコンバータ装置、インバータ装置、電源装置を制御する場合においても構成可能である。
１ インバータ装置
２ 断流器
３ フィルタコンデンサ
４ フィルタコンデンサ短絡用半導体スイッチ
５ 制限抵抗
６ 電圧検出手段
７ 過電圧保護手段
８ 電動機
９ フィルタコンデンサ電圧
１０ａ、１０ｂ 過電圧検出手段
１１ 制御信号出力手段
１２ａ、１２ｂ 過電圧検出信号
１３ インバータ停止信号
１４ 断流器開放信号
１５ 過電圧保護信号
１６ アナログデジタル変換回路
１７ プロセッサ
１８ メモリ
１９ 直流電源
２０ 固定抵抗
２１ 可変抵抗
２２ 比較器
２３ 論理和回路
２４ 信号保持回路
２ 断流器
３ フィルタコンデンサ
４ フィルタコンデンサ短絡用半導体スイッチ
５ 制限抵抗
６ 電圧検出手段
７ 過電圧保護手段
８ 電動機
９ フィルタコンデンサ電圧
１０ａ、１０ｂ 過電圧検出手段
１１ 制御信号出力手段
１２ａ、１２ｂ 過電圧検出信号
１３ インバータ停止信号
１４ 断流器開放信号
１５ 過電圧保護信号
１６ アナログデジタル変換回路
１７ プロセッサ
１８ メモリ
１９ 直流電源
２０ 固定抵抗
２１ 可変抵抗
２２ 比較器
２３ 論理和回路
２４ 信号保持回路
Claims (1)
- 断流器と、フィルタコンデンサと、前記フィルタコンデンサに並列に接続される短絡用半導体スイッチと、前記フィルタコンデンサに過電圧を検出した場合に、予め設定した信号保持時間の断流器開放信号及び過電圧保護信号を出力し、前記断流器開放信号を出力して前記断流器を開放して電力変換器と電源とを切り離し、前記過電圧保護信号を出力して前記短絡用半導体スイッチをオンして前記フィルタコンデンサを放電する過電圧保護手段を備える電力変換器において、
前記過電圧保護手段は、
予めメモリに設定した過電圧設定値と前記フィルタコンデンサの電圧を比較して前記フィルタコンデンサの過電圧を検出する過電圧検出手段と、予め回路定数で設定した過電圧検出用参照電圧と前記フィルタコンデンサの電圧を比較して前記フィルタコンデンサの過電圧を検出する過電圧検出手段の両方により構成される過電圧検出手段と、
前記両方の過電圧検出手段から検出した過電圧検出信号を単独の過電圧検出信号に集約する論理和回路と、
前記論理和回路を通して前記両方の過電圧検出手段からの過電圧検出信号を入力し、前記過電圧検出信号の一方が出力する時刻から前記断流器開放信号及び前記過電圧保護信号を出力し、前記両方の過電圧検出信号の出力が無くなる時刻から予め設定した一定の信号保持時間だけ延長した前記断流器開放信号及び前記過電圧保護信号を出力する信号保持回路と、を備えていることを特徴とする電力変換器の過電圧保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010007909A JP5600438B2 (ja) | 2010-01-18 | 2010-01-18 | 電力変換器の過電圧保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2010007909A JP5600438B2 (ja) | 2010-01-18 | 2010-01-18 | 電力変換器の過電圧保護装置 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2010007909A Active JP5600438B2 (ja) | 2010-01-18 | 2010-01-18 | 電力変換器の過電圧保護装置 |
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