JP6452215B2 - 電力変換装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、系統電源擾乱時におけるインバータの継続運転が可能な電力変換装置に関する。
例えば、インバータなどのドライブ装置の入力電圧が、系統電源擾乱によって変動するとき、一般的に、ＰＷＭコンバータでは、コンバータ出力電圧のＰＬＬ制御が追従できず、コンバータ出力が過電流や過電圧に至る可能性がある。
従来から、ＰＷＭコンバータでは、ＰＬＬ制御が異常になった場合、一般的な瞬停発生時と同様に、コンバータ出力及びインバータ出力をゲート信号により停止し（以下、ゲートブロックと称する。）、電源擾乱が解消するまで運転を停止し、再起動を行うことにより、系統電源擾乱を回避していた。
（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００９−２７３２８１号公報
しかしながら、上述した特許文献記載の方法では、系統事故の際に過電流消費装置を用いるなど、他の装置を必要とし、インバータを用いた適切な制御を行うものではない。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、電源擾乱によりＰＬＬ制御が異常になった場合などにおいて、コンバータをゲートブロックすることよりコンバータの過電流・過電圧を回避しつつ、インバータはトルク電流を絞って直流電圧を保持し、励磁したままで運転を継続する電力変換装置、又はダイオード整流のピーク直流電圧で出力可能な電圧でリミットすることにより弱め界磁で速度を保持し、運転を継続する電力変換装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の請求項記載の電力変換装置は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ（ＣＮＶ）及び当該直流電力を交流電力に変換するインバータ（ＩＮＶ）を備えた電力変換装置であって、電源擾乱を検出する電源擾乱検出手段と、前記電源擾乱検出手段で電源異常擾乱が検出され、かつ、所定の機能動作必要条件を満たす時、前記コンバータの制御をゲートブロックするＣＮＶゲートブロック手段と、前記ＣＮＶゲートブロック手段からＣＮＶゲートブロックフラグ信号が出力され、かつ、前記直流電力に係る直流電圧が所定の電圧以下の場合に、前記インバータの制御を切り替えるＩＮＶ制御切替手段と、前記ＩＮＶ制御切替手段から出力されたＩＮＶ制御切替フラグ信号に基づいてインバータを制御するインバータ制御手段と、を備え、前記電源擾乱検出手段によって電源擾乱が検出されたとき、前記ＣＮＶゲートブロックフラグ信号により前記コンバータをゲートブロックすると共に、前記インバータ制御手段は、前記ＩＮＶ制御切替フラグ信号が出力されている期間、前記インバータの動作を継続するように制御する。
この発明によれば、系統電源擾乱検出時、コンバータ電源出力をゲートブロックすることによりコンバータの過電流・過電圧を回避しつつ、インバータのトルク電流を絞って直流電圧を保持し、励磁したままで電動機の運転を継続することができる。
実施例１に係る系統電源擾乱を検出するためのブロック図。 図１に係る系統電源擾乱検出時に出力されるインバータ制御切替フラグを用いたインバータ制御を説明するブロック図。 図２に係る系統電源擾乱検出時のインバータ制御を説明するタイミングチャート。
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は、実施例１に係る系統電源擾乱を検出するためのブロック図である。このブロック図を用いて、（１）入力電源擾乱検出手段、（２）コンバータ（CNV）異常検出手段、（３）電源擾乱復帰手段、（４）機能動作必要条件に付いて説明する。
（１）入力電源擾乱検出手段
入力電源擾乱検出手段としての入力電源擾乱部１０は、入力電源の変動を直接検出する手段及びコンバータ制御量（ＣＮＶ制御量）で検出する手段を備えている。
（入力電源の変動を直接検出する手段）
入力電源の変動を直接検出する手段（第1の手段）は、入力電源電圧(VAC)の変動を検出する電圧変動検出部１１ａ、絶対値算出部１１ｂ及び入力電圧レベル判定部１１ｃなどを有して構成される。
電圧変動検出部１１ａは、入力電圧の微分要素を用いて入力電源電圧の変動を検出し、検出した差分電圧を絶対値算出部１１ｂに出力する。上記電圧変動の検出方法及び絶対値算出方法は、周知技術であり、ここでその詳細な説明は省略してある。
絶対値算出部１１ｂは、電圧変動検出部１１ａから入力した差分電圧の絶対値を算出し、算出された絶対値を入力電圧レベル判定部１１ｃに出力する。
入力電圧レベル判定部１１ｃは、絶対値算出部１１ｂから入力した差分電圧の絶対値を入力電圧変動検出レベルと比較する。この比較の結果、差分電圧の絶対値が入力電圧変動検出レベルを超える場合には、入力電圧(VAC)の変動が検出されたものと見なし、入力電圧異常検出信号１１ａ（例えば、１（Ｈレベル））を出力する。
入力電圧レベル判定部１１ｃから出力された入力電圧異常検出信号１１ａは、ＯＲ回路１４に出力される。
ＯＲ回路１４は、入力電圧異常検出信号１１ｄの入力を受け、入力電源擾乱が検出されたものと見なして、入力電源擾乱検出信号１４ａを出力する。入力電源擾乱検出信号１４ａはＡＮＤ回路３１の一方の端子に入力される。
後述するコンバータ異常がＣＮＶ異常検出部２０によって検出されている間、コンバータ異常検出信号２３ａがＡＮＤ回路３１の他方の端子に入力される。従って、入力電源擾乱検出信号１４ａが出力されたときに、上述したＣＮＶ異常検出信号２３ａも出力されている場合には、当該入力信号の論理ＡＮＤ条件が成立し、フリップフロップ３２がセットされ、フリップフロップ３２の出力端子ＱからＣＮＶゲートブロックフラグ(FLG_CNV_GB)が出力される。このフリップフロップ３２の出力端子からＣＮＶゲートブロックフラグ(FLG_CNV_GB)が出力されている期間、コンバータをゲートブロックするＣＮＶゲートブロック手段としての機能を有する。
ＣＮＶゲートブロックフラグ(FLG_CNV_GB)は、ＡＮＤ回路３３の一方の端子に入力される。
後述する直流電圧異常（例えば、直流電圧低下）が直流電圧レベル判定部３０によって検出されると、当該直流電圧レベル判定部３０から直流電圧低下検出信号３０ａが出力され、ＡＮＤ回路３３の他方の端子に入力される。
上述した入力電源擾乱検出信号が出力されたことにより、フリップフロップ３２がセットされ、ＣＮＶゲートブロックフラグ(FLG_CNV_GB)が出力されているときに、上記直流電圧低下検出信号３０ａが出力されている場合に、ＡＮＤ回路３３において、当該入力信号の論理ＡＮＤ条件が成立し、当該ＡＮＤ回路３３の出力端子からＩＮＶ制御切替フラグ（FLG_INV）が出力される。このＡＮＤ回路３３の出力端子からＩＮＶ制御切替フラグ（FLG_INV）が出力されている期間、コンバータがゲートブロックされているにも拘らず、インバータを継続動作させるために切り替えるＩＮＶ制御切替手段としての機能を有する。（ＣＮＶ制御量で検出する手段）
コンバータは、入力電源としての交流電源を直流電源に変換する。従って、入力電源の変動を直接検出することにより入力電源擾乱を検出することができるのは、上述した通りである。一方、入力電源擾乱が検出された場合には、当該コンバータを制御するコンバータ制御量で検出する手段がある。
コンバータ制御量としては、コンバータ制御電流の異常を検出するコンバータ制御電流の変動を検出する手段（第２の手段）、及びコンバータ制御電圧の変動を検出するコンバータ制御電圧の変動を検出手段（第３の手段）がある。
コンバータ制御電流の変動を検出する手段（第２の手段）は、電流変動検出部１２ａ、絶対値算出部１２ｂ及びコンバータ制御電流レベル判定部（ＣＮＶ制御電流レベル判定部）１２ｃなどを有して構成される。
コンバータ制御電流（ＣＮＶ制御電流）としては、例えば、コンバータｄ軸電流フィードバック（ＣＮＶｄ軸電流ＦＢＫ）がある。
電流変動検出部１２ａは、ＣＮＶｄ軸電流ＦＢＫを、コンバータｄ軸電流基準（図示しない）と比較し、その差分電流を検出し、絶対値算出部１２ｂに出力する。
絶対値算出部１２ｂは、電流変動検出部１２ａから入力した差分電流の絶対値を算出し、ＣＮＶ制御電流レベル判定部１２ｃに出力する。
ＣＮＶ制御電流レベル判定部１２ｃは、絶対値算出部１２ｂから入力した差分電流の絶対値をＣＮＶ制御電流検出レベル（図示しない）と比較する。この比較の結果、差分電流の絶対値がＣＮＶ制御電流検出レベルを超える場合には、ＣＮＶ制御電流の変動が検出されたものと見なし、ＣＮＶ制御電流異常検出信号１２ｄ（例えば、１（Ｈレベル））をＯＲ回路１４に出力する。
ＯＲ回路１４は、ＣＮＶ制御電流異常検出信号１２ｄの入力を受け、入力電源擾乱が検出されたものと見なして、入力電源擾乱検出信号１４ａを出力する。入力電源擾乱検出信号１４ａは、ＡＮＤ回路３１の一方の端子に入力される。
なお、上述したＣＮＶ制御電流を検出することによりＰＬＬの異常も検出することができる。
コンバータ制御電圧の変動を検出する手段（第３の手段）は、絶対値算出部１３ａ及びコンバータ制御電圧レベル判定部１３ｂなどを有して構成される。
コンバータ制御電圧（ＣＮＶ制御電圧）としては、例えば、コンバータｄ軸電圧フィードバック（ＣＮＶｄ軸電圧ＦＢＫ）がある。
絶対値算出部１３ａは、入力されたＣＮＶｄ軸電圧ＦＢＫの絶対値算を算出してＣＮＶ制御電圧レベル判定部１３ｂに出力する。
ＣＮＶ制御電圧レベル判定部１３ｂは、絶対値算出部１３ａから入力したＣＮＶｄ軸電圧ＦＢＫの絶対値をＣＮＶ制御電圧検出レベル（図示しない）と比較する。この比較の結果、ＣＮＶ制御電圧の絶対値がＣＮＶ制御電圧検出レベルを超える場合には、ＣＮＶ制御電圧の変動が検出されたものと見なし、ＣＮＶ制御電圧異常検出信号１３ｃ（例えば、１（Ｈレベル））を出力する。
ＣＮＶ制御電圧レベル判定部１３ｂから出力されたＣＮＶ制御電圧異常検出信号１３ｃは、ＯＲ回路１４に入力される。このようにして入力電源擾乱部１０によって入力電源擾乱が検出された後の動作は上述した通りである。
（２）コンバータ異常検出手段
コンバータ異常検出部２０は、コンバータ電流レベル判定部（ＣＮＶ電流レベル判定部）２１と、コンバータ直流電圧レベル判定部（ＣＮＶ直流電圧レベル判定部）２２を有して構成される。
ＣＮＶ電流レベル判定部２１は、ＣＮＶ電流(I_CNV)をコンバータ電流基準（ＣＮＶ電流基準、図示しない）と比較する。この比較の結果、ＣＮＶ電流がＣＮＶ電流基準を超える場合には、過電流が検出されたものと見なして、過電流検出信号２１ａを出力する。過電流検出信号２１ａは、ＯＲ回路２３に入力される。
ＯＲ回路は、ＣＮＶ電流レベル判定部２１から過電流検出信号２１ａを入力した場合には、コンバータ異常が検出されたものと見なしてＣＮＶ異常検出信号２３ａを出力する。
ＣＮＶ直流電圧レベル判定部２２は、ＣＮＶ直流電圧（VDC）をコンバータ直流電圧基準（ＣＮＶ直流電圧基準、図示しない）と比較する。この比較の結果、ＣＮＶ直流電圧がＣＮＶ直流電圧基準を超える場合には、過電圧が検出されたものと見なして、過電圧検出信号２２ａを出力する。過電圧検出信号２２ａは、ＯＲ回路２３に入力される。
ＯＲ回路２３は、ＣＮＶ直流電圧レベル判定部２２から過電圧検出信号２２ａを入力した場合には、コンバータ異常が検出されたものと見なしてＣＮＶ異常検出信号２３ａを出力する。
（３）電源擾乱復帰検出手段
電源が正常又は上述した電源擾乱が正常に復帰したか否かは、ＣＮＶ制御電圧復帰レベル判定部１５によって判定される。
ＣＮＶ制御電圧復帰レベル判定部１５は、絶対値算出部１３ａから出力されたＣＮＶｄ軸電圧ＦＢＫの絶対値をＣＮＶ制御電圧復帰レベル（図示しない）と比較する。この比較の結果、ＣＮＶｄ軸電圧ＦＢＫがＣＮＶ制御電圧復帰レベル以下の場合には、電源は正常又は電源擾乱が正常に復帰したものとして、フリップフロップ回路３２をリセットする。
（４）機能動作必要条件
ＣＮＶゲートブロックフラグ（FLG_CNV_GB）や、インバータ制御切替フラグ(FLG_INV)をセットするための必要条件は、ＣＮＶ電流（I_CNV）が過電流になった場合や、ＣＮＶ直流電圧（VDC）が過電圧になった場合である。
このような構成にすることにより、単に入力電源の擾乱を検出しただけでコンバータをゲートブロック（停止）させてしまう必要はなく、電源擾乱を検出した状態で、過電流や過電圧になった場合のみ、ゲートブロックすることにより、誤検知による誤動作を防止し、電源系としての継続運転の可能性を向上させることになることから、当該条件を、機能動作の必要条件としている。
上記ＡＮＤ回路３１によって、ＡＮＤ条件が成立した場合、上述した機能動作必要条件を満たす電源擾乱が検出され、ＡＮＤ回路３１から電源擾乱検出信号３１ａが出力され、所定の要件のもとで、フリップフロップ回路３２がセットされる。
上記所定の要件とは、ＣＮＶｄ軸電圧ＦＢＫの絶対値がＣＮＶ制御電圧復帰レベル判定部１５で検出されない場合は、電源擾乱が継続しているものとみなし、フリップフロップ３２の端子Ｒが解放されていることである。この要件が満たされている場合に、上記電源擾乱検出信号３１ａが出力された場合、上記電源擾乱が検出される。
フリップフロップ回路３２の出力であるＣＮＶゲートブロックフラグ(FLG_CNV_GB)によって、コンバータをゲートブロックし、過電流・過電圧の異常は、回避される。また、コンバータは、ダイオード整流によって、運転を継続し、インバータも同様に運転を継続する。
図２は、図１に係る系統電源擾乱時に出力されるインバータ制御切替フラグ(FLG_INV)を用いたインバータ制御を説明するブロック図である。図１も参照しながら説明する。
モータ５２の回転速度は速度検出部４７によって検出され、速度制御部４２に入力される。速度制御部４２は、速度基準設定部４１で設定された速度基準と速度検出部４７で検出された回転速度を比較し、モータ５２の回転速度を速度基準設定部４１で設定した回転速度から許容される範囲に含まれるように制御する。
モータ５２が、上述した速度制御部４２によって速度が制御され、速度基準設定部で設定された回転速度で動作中に、図１で説明した電源擾乱により電源異常が検出された場合、ＡＮＤ回路３３から出力されたＩＮＶ制御切替フラグ(FLG_INV)がトルク・磁束基準設定部４３に入力される。
トルク・磁束基準設定部４３は、ＩＮＶ制御切替フラグが入力されると、上記電源異常が検出された場合に、トルク基準や磁束基準を操作して可能な限りモータ５２の運転を継続する。
トルク基準設定部４３ａは、モータ５２を駆動するためのトルク基準を設定する。例えば、トルクを絞るトルク絞り制御では、直流電圧(VDC)を保持又は増加するためにトルク基準を絞る（図３（４）（Ｆ）参照）。
磁束基準設定部４３ｂは、モータ５２を駆動するための磁束基準を設定する。例えば、磁束を弱める磁束弱め制御では、変調率が飽和に達している場合（図３（３）（Ｄ））には、磁束を弱めて変調率を低下させて飽和状態を解放後、磁束を次第に回復させる制御をおこなう（図３（３）（Ｄ）（Ｅ）参照）。
例えば、ＩＮＶ制御切替フラグ(FLG_INV)信号が出力されている期間、ＣＮＶがゲートブロックされ、直流電圧が低下した際に、変調率が増加し飽和に達することがある。本実施例では、これを防止するために、磁束基準設定部４３ｂは、直流電圧の低下に伴い、モータ５２の磁束を弱める設定を行うことにより（磁束弱め制御、図３（３））、前記変調率を緩やかに増加（図３（３）（Ｄ））させることにより、モータの回転速度、磁束及びトルクを所定の範囲でより長時間保持することを可能にする。
上述したトルク絞り制御及び磁束弱め制御は、何れか一方又は両方の制御を組み合わせて行うことができる。その目的は、許容範囲の直流電圧(VDC)の低下を許容し、許容範囲で直流電圧を保持し、可能な範囲でモータ５２の運転を継続するのである。
トルク基準設定部４３ａで設定されたトルク基準及び磁束基準設定部４３ｂで設定された磁束基準は、磁束基準演算部４４に入力される。
電流基準演算部４４は、入力されたトルク基準及び磁束基準を基に上述した運転を継続するための演算を行い、電流基準を設定し、設定した電流基準を電流制御部４５に入力する。
電流制御部４５は、電流基準演算部４４で設定された電流基準と、電流検出部４６で検出したモータ５２の電流を比較する。その比較結果は、電圧基準設定部４８に入力される。
電圧基準設定部４８は、電流制御部４５から入力した比較結果を基に電圧基準を設定し、ＰＷＭ制御部４９に入力する。
ＰＷＭ制御部４９は、電圧基準４８から入力した電圧基準を基にパルス幅、パルス数などを設定し、ＣＮＶ／ＩＮＶ５１に入力する。
ＣＮＶ（コンバータ）／ＩＮＶ（インバータ）５１は、ＰＷＭ制御部から入力されたパルス幅、パルス数などに基づき、ＣＮＶは、発電機５０から出力された交流電力を基に直流電力を生成し、ＩＮＶ３１は、上記直流電力を基にモータ５２を駆動するために必要な交流電力を生成する。
ＣＮＶ／ＩＮＶ５１には、ＣＮＶゲートブロックフラグ(FLG_CNV_GB)が入力される。これは、上述したようにＣＮＶゲートブロックフラグがセットされた場合、この信号を基に、コンバータ（ＣＮＶ）のみゲートブロックし、インバータは上述したトルク絞り制御又は磁束弱め制御などのインバータ制御を行う。
図３は、図２に係る系統電源擾乱検出時のインバータ制御を説明するタイミングチャートである。以下（１）電源正常動作時、（２）(FLG_CNV_GB)オン動作時、（３）磁束弱め動作時、（４）トルク絞り動作時、（５）（CNV_GB）オン動作時、（６）電源正常動作時にそれぞれの場合の動作を説明する。
（１）電源正常動作時◎
電源正常動作時は、電源異常の際にセットされる電源異常ビットはリセット状態（“０”レベル）になっている。
電源正常時には、以下、直流電圧、速度、変調率、磁束及びトルク電流が定常動作を行っているものとする。従って、図示したレベルで定常動作を行っているものとする。
（２）(FLG_CNV_GB)オン動作時◎
(FLG_CNV_GB)オン動作時は、フリップフロップ３２がセットされた状態（(FLG_CNV_GB)が“１”レベル）であり、電源擾乱が検出された状態である。この場合の対応の１つとして、コンバータをゲートブロックし、インバータをそのまま駆動する方法が用いられる。図３はこの状態の動作を示している。
この時、コンバータをゲートブロックするため、直流電圧は低下する（（２）（Ｂ））。一方、直流電圧の低下に伴って、変調率は反比例して増加するため（（２）（Ｄ））、変調率の許容範囲では、速度・磁束・トルクは所定の範囲で保持される（（２）（Ｃ）・（Ｅ）・（Ｆ））。
しかしながら、変調率は増加に伴い飽和するため、(FLG_CNV_GB)オン動作時には、ＩＮＶ制御切替フラグ(FLG_INV)が出力されるため、この信号を用いて磁束弱め制御をすることも可能である。すなわち、磁束を弱めることにより（（２）（Ｅ）ｂ）に示す波形のように磁束が緩やかに減衰するのに伴い、変調率が緩やかに増加し、変調率の飽和を抑えることができる。
（３）磁束弱め◎
上述したように、磁束を弱めることにより、変調率の飽和を抑えることにより変調率が緩やかに増加する（（Ｅ）・（Ｄ））。この結果、直流電圧が低下しても、許容される範囲であれば、速度・磁束・トルクは所定の範囲で保持される。
（４）トルク絞り◎
トルク電流が負電流になるようにトルクを絞ることにより（図３（４）（Ｆ））、速度は低下するが（（４）（Ｃ））、回生方向に電流が流れ、直流電圧が次第に上昇する（（４）（Ｂ））。
（５）(FLG_CNV_GB)オン動作時◎
上記（４）トルク絞り処理を止めると、トルクは復帰し、直流電圧の上昇が止まり、直流電圧が次第に低下し（（５）（Ｂ））、速度が上昇する（（５）（Ｃ））。直流電圧の低下に伴い、上述同様に変調率が上昇する（（５）（Ｄ））。
（６）電源正常◎
電源が正常に復帰すると、ＡＮＤ回路１８の出力信号であるＩＮＶ制御切替フラグ(FLG_INV)がオフになる。この結果、直流電圧（（６）（Ｂ））、速度（（６）（Ｃ））、変調率（（６）（Ｄ））が正常状態に復帰する。
以上説明したように、電源擾乱によりＰＬＬ制御が異常になった場合などにおいて、コンバータをゲートブロックすることよりコンバータの過電流・過電圧を回避しつつ、インバータはトルク電流を絞って直流電圧を保持し、励磁したままで運転を継続する電力変換装置、又はダイオード整流のピーク直流電圧で出力可能な電圧でリミットすることにより弱め界磁で速度を保持し、運転を継続する電力変換装置を提供することができる。
１０ 入力電源擾乱検出部
１１ａ 電圧変動検出部
１１ｂ 絶対値算出部
１１ｃ 入力電圧レベル判定部
１２ａ 電流変動検出部
１２ｂ 絶対値算出部
１２ｃ ＣＮＶ制御電流レベル判定部
１３ａ 絶対値算出部
１３ｂ ＣＮＶ制御電圧レベル判定部
１３ｂ ＣＮＶ制御電圧レベル判定部
１４ ＯＲ回路
１５ ＣＮＶ制御電圧復帰レベル判定部
２０ ＣＮＶ異常検出部
２１ ＣＮＶ 電流レベル判定部
２２ ＣＮＶ直流電圧レベル判定部
２３ ＯＲ回路
３０ 直流電圧レベル判定部
３１、３３ ＡＮＤ回路
３２ フリップフロップ
４１ 速度基準設定部
４２ 速度制御部
４３ トルク・磁束基準設定部
４４ 電流基準演算部
４５ 電流制御部
４６ 電流検出部
４７ 速度検出部
４８ 電圧基準設定部
４９ ＰＷＭ制御部
５０ 発電機
５１ ＣＮＶ／ＩＮＶ
５２ モータ

Claims (6)

  1. 交流電力を直流電力に変換するコンバータ（ＣＮＶ）及び当該直流電力を交流電力に変換するインバータ（ＩＮＶ）を備えた電力変換装置であって、
    電源擾乱を検出する電源擾乱検出手段と、
    前記電源擾乱検出手段で電源異常擾乱が検出され、かつ、所定の機能動作必要条件を満たす時、前記コンバータの制御をゲートブロックするＣＮＶゲートブロック手段と、
    前記ＣＮＶゲートブロック手段からＣＮＶゲートブロックフラグ信号が出力され、かつ、前記直流電力に係る直流電圧が所定の電圧以下の場合に、前記インバータの制御を切り替えるＩＮＶ制御切替手段と、
    前記ＩＮＶ制御切替手段から出力されたＩＮＶ制御切替フラグ信号に基づいてインバータを制御するインバータ制御手段と、を備え、
    前記電源擾乱検出手段によって電源擾乱が検出されたとき、前記ＣＮＶゲートブロックフラグ信号により前記コンバータをゲートブロックすると共に、前記インバータ制御手段は、前記ＩＮＶ制御切替フラグ信号が出力されている期間、前記インバータの動作を継続するように制御する電力変換装置。
  2. 前記電源擾乱検出手段は、
    入力電源の変動を直接検出する第１の手段を備え、
    前記第１の手段は、
    入力電圧の変動を差分電圧として検出する電源変動検出部と、
    前記電源変動検出部で検出された差分電圧の絶対値を算出する絶対値算出部と、
    前記絶対値算出部で算出された差分電圧の絶対値を入力電圧変動検出レベルと比較し、
    当該比較の結果、前記差分電圧の絶対値が前記入力電圧変動検出レベルを超える場合に入力電圧の変動が検出されたものと判定し、入力電圧異常検出信号を出力する入力電圧レベル判定部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
  3. 前記電源擾乱検出手段はさらに、
    ＣＮＶ制御電流の変動を検出して判定する第２の手段と、
    ＣＮＶ制御電圧の変動を検出して判定する第３の手段と、を備え、
    前記第２の手段は、
    ＣＮＶ制御電流としてのＣＮＶｄ軸電流ＦＢＫの変動を差分電流として検出する電流変動検出部と、
    前記電流変動検出部で検出した差分電流の絶対値を算出する絶対値算出部と、
    前記絶対値算出部で算出した差分電流の絶対値をＣＮＶ制御電流検出レベルと比較し、当該比較の結果、前記差分電流の絶対値が前記ＣＮＶ制御電流検出レベルを超える場合に、ＣＮＶ制御電流の変動が検出されたものと判定し、ＣＮＶ制御電流異常信号を出力するＣＮＶ制御電流レベル判定部と、を備え、
    前記第３の手段は、
    ＣＮＶ制御電圧としてのＣＮＶｄ軸電圧ＦＢＫの絶対値を算出する絶対値算出部と、
    前記絶対値算出部で算出されたＣＮＶｄ軸電圧ＦＢＫの絶対値をＣＮＶ制御電圧検出レベルと比較し、当該比較の結果、前記ＣＮＶｄ軸電圧ＦＢＫの絶対値がＣＮＶ制御電圧検出レベルを超える場合に、ＣＮＶ制御電圧の変動が検出されたものと判定し、ＣＮＶ制御電圧異常検出信号を出力するＣＮＶ制御電圧レベル判定部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
  4. 前記インバータ制御手段は、
    前記ＣＮＶゲートブロックフラグ信号が出力されたことにより、前記コンバータがゲートブロックされ、直流電圧は低下するが、変調率が増加するため、モータの回転速度、磁束及びトルクを所定の範囲で保持することが可能であることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
  5. 前記インバータ制御手段はまた、
    モータを駆動するための磁束基準を設定する磁束基準設定部を備え、
    前記ＣＮＶゲートブロックフラグ信号が出力されたことにより、前記コンバータがゲートブロックされ、直流電圧が低下した際に、変調率が増加し飽和に達するのを防止するため、前記磁束基準設定部は、前記ＩＮＶ制御切替フラグ信号が出力されている期間、前記直流電圧の低下に伴い、前記モータの磁束を弱める設定を行うことにより、前記変調率を緩やかに増加させることにより、モータの回転速度、磁束及びトルクを、所定の範囲で、より長時間保持することが可能になることを特徴とする請求項１又は請求項４記載の電力変換装置。
  6. 前記インバータ制御手段はまた、
    モータを駆動するためのトルク基準を設定するトルク基準設定部を備え、
    前記ＣＮＶゲートブロックフラグ信号が出力されたことにより、前記コンバータがゲートブロックされ、直流電圧が低下した際に、直流電圧を保持又は増加するために、前記磁束基準設定部は、前記ＩＮＶ制御切替フラグ信号が出力されている期間、トルク基準を絞る設定を行うことにより、直流電圧を保持又は増加することを特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60139186A (ja) * 1983-12-27 1985-07-23 Toshiba Corp 電動機制御装置
JPH06121548A (ja) * 1992-10-06 1994-04-28 Mitsubishi Electric Corp インバータ装置
JP2007049798A (ja) * 2005-08-09 2007-02-22 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電力変換装置
JP4834691B2 (ja) 2008-05-09 2011-12-14 株式会社日立製作所 風力発電システム
KR101506411B1 (ko) * 2010-12-01 2015-03-26 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 전기차의 제어장치
US8902616B2 (en) * 2011-10-13 2014-12-02 Rockwell Automation Technologies, Inc. Active front end power converter with diagnostic and failure prevention using peak detector with decay
JP5749632B2 (ja) * 2011-11-18 2015-07-15 京セラ株式会社 直流給電機能付きパワーコンディショナおよびその制御方法
JP5784470B2 (ja) * 2011-11-28 2015-09-24 京セラ株式会社 パワーコンディショナ及びその制御方法
JP5689497B2 (ja) * 2013-04-22 2015-03-25 ファナック株式会社 Ｄｃリンク部異常検出機能を備えたモータ駆動装置
JP6358834B2 (ja) * 2014-04-08 2018-07-18 株式会社日立産機システム ベクトル制御装置、それを組み込んだインバータ及びそれを組み込んだインバータとモータとのセット装置

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