JP6740794B2 - Overcurrent suppression device for power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置の過電流抑制装置に係わり、特に垂下制御手段を備えた過電流抑制時の直流リンク電圧の上昇抑制に関するものである。 The present invention relates to an overcurrent suppressing device for a power conversion device, and more particularly to suppressing an increase in a DC link voltage at the time of suppressing an overcurrent having a drooping control means.
図６は電力変換装置の構成図を示したもので、交流電源からの交流入力は、リアクトルとコンデンサからなるフィルタＦL1を通して整流器１に入力され、直流電力に変換されて平滑コンデンサＣとインバータ２に供給される。インバータ２は直流電力を交流電力に変換し、フィルタＦL2を介して例えば交流電動機などの負荷へ交流電力を供給する。１０は整流器制御部、２０はインバータ制御部である。
6 shows a block diagram of a power converter, an AC input from the AC power source, reactor and is input to the
図７は整流器制御部１０の構成図で、直流リンク電圧制御手段１１、整流器電流制御手段１２、移動平均算出部１３及びＰＷＭ制御部１５を備えている。直流リンク電圧制御手段１１の減算部１１ａでは、電圧設定Ｖdc(ref)と検出された直流リンク電圧Ｖdcとの差分をＰＩ制御演算部１１ｂに入力し、差分に応じたＰＩ演算を行って直流リング電圧を一定にするための電圧指令を生成する。移動平均算出部１３は、インバータの電流検出値Ｉinvを入力して移動平均値を演算する。移動平均値は加算部１４に出力されてＰＩ制御演算部１１ｂからの電圧指令に加算され、電流指令として整流器電流制御手段１２の減算部１２ａに出力する。減算部１２ａでは電流指令と交流入力電流Ｉrecとの偏差を求め、その差分をＰＩ制御演算部１２ｂに入力して整流器１の電流制御信号を生成し、ＰＷＭ制御部１５を介して整流器１のスイッチング素子をＰＷＭ制御する。
FIG. 7 is a block diagram of the
図８はインバータ制御部２０の構成部で、出力電圧制御手段２１、ＰＷＭ制御部２３及び垂下制御手段２２を備えている。出力電圧制御手段２１の減算部２１ａでは電圧設定Ｖout(ref)とインバータ２の交流出力電圧Ｖout との差分をＰＩ制御演算部２１ｂに入力し、出力電圧指令を演算する。出力電圧指令はＰＷＭ制御部２３を介して垂下制御手段２２に出力する。垂下制御手段２２は、負荷側への突入電流等により一時的に装置の定格電流を超えた過電流が発生した場合でも運転継続するために設けられたものである。すなわち、過電流故障検出部２２ｂはインバータ２の出力電流を監視してインバータ電流が過電流か否かを判断し、過電流時にはゲート制御部２２ａに対して過電流故障信号ＳＥＴを出力してゲートを停止（ゲートブロック）すると共に、カウンタ回路２２ｃにも出力して過電流の継続時間を監視し、所定時間以内の場合にはゲート制御部２２ａにＲＥＳＥＴ信号を出力し、ゲート制御部２２ａに対してゲート信号の出力を再開させる。
FIG. 8 shows the components of the
図７で示す整流器制御部１０では、インバータの電流検出値Ｉinvを直流リンク電圧制御手段の出力側にフィードバックさせることで、負荷への電力供給の制御応答性を向上させている。なお、インバータ側の有効電力の急変に対し、応答性向上のためにインバータ側の有効電流をフィードフォワード量として使用することは、特許文献１〜３などによって公知である。
The
電力変換装置の制御部では、カウンタ回路２２ｃで過電流故障信号ＳＥＴを監視し、過電流が解消されて一定時間経過後に再度ゲートを始動（ゲートデブロック）させるためのリセット信号ＲＥＳＥＴをゲート制御部２２ａに出力してゲート出力を再開させている。これにより、突入電流のような一時的な過電流が発生しても、装置を止めることなく運転継続を可能としている。その際、カウンタ回路２２ｃでのカウントは、ＰＷＭ制御で使用する三角波キャリアの頂点をトリガとしてカウントしている。
In the control unit of the power conversion device, the
垂下制御手段２２による垂下制御の動作中では、一定時間負荷への電力供給は制限されるが、一方で、整流器制御部１０での制御においては、負荷への電力供給の応答性改善のためにインバータ電流をフィードバックして交流入力から一定の直流電力を得るように動作している。そのため、負荷への電力供給が過剰になった分は直流リンクに供給されて直流リンク電圧が上昇することになる。したがって、負荷の短絡等により極端に電力供給が制限された場合、直流リンク電圧の上昇によって故障停止する虞が生じる。
During the operation of the drooping control by the drooping control means 22, the power supply to the load is limited for a certain period of time. On the other hand, in the control by the
本発明が目的とするところは、負荷への電力供給に関する応答性能を維持しながら、負荷側の過電流に対しても装置を停止することなく電力供給を可能とする電力変換装置の過電流抑制装置を提供することにある。 An object of the present invention is to suppress overcurrent of a power conversion device that enables power supply without stopping the device even when overcurrent on the load side is maintained, while maintaining response performance related to power supply to a load. To provide a device.
本発明の請求項１は、交流入力を直流電力に変換する整流器と、
変換された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
直流リンク電圧を制御する直流リンク電圧制御手段の出力値とインバータの電流検出値の移動平均値との加算値を入力し、加算値と整流器への交流入力の検出電流との偏差をＰＩ演算して整流器の電流制御信号を生成してＰＷＭ制御する手段を有する整流器制御部と、
出力電圧制御手段からの出力電圧指令に基づいてＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御信号を入力し垂下制御を行うためのゲート制御部、過電流故障検出部およびカウンタ回路を有する垂下制御手段を備えたインバータ制御部と、
を具備した電力変換装置において、
前記整流器制御部に、直流リンク電圧を監視する直流リンク電圧監視部と監視出力を入力するインバータ電流調整部を設け、
前記直流リンク電圧監視部は、検出された直流リンク電圧Ｖdcと予め設定された閾値との比較手段を備え、
前記インバータ電流調整部は切替え機能部を有し、前記直流リンク電圧監視部での直流リンク電圧Ｖdcと閾値との比較結果、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低いときにゲイン１を出力して前記移動平均値に乗算し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高いときにゲイン０を出力して前記移動平均値に乗算するよう構成したものである。
According to
An inverter that converts the converted DC power into AC power,
The added value of the output value of the DC link voltage control means for controlling the DC link voltage and the moving average value of the current detection value of the inverter is input, and the deviation between the added value and the detected current of the AC input to the rectifier is PI-calculated. A rectifier control unit having means for generating a current control signal of the rectifier and performing PWM control,
Inverter control provided with drooping control means having a gate control section for performing PWM control based on an output voltage command from the output voltage control means and inputting a PWM control signal to perform drooping control, an overcurrent failure detection section, and a counter circuit Department,
In a power conversion device equipped with
The rectifier control unit is provided with a DC link voltage monitoring unit that monitors the DC link voltage and an inverter current adjusting unit that inputs the monitoring output,
The DC link voltage monitoring unit includes a comparing unit for comparing the detected DC link voltage Vdc with a preset threshold value,
The inverter current adjusting unit has a switching function unit, and outputs a gain of 1 when the DC link voltage Vdc is lower than the threshold value as a result of comparison between the DC link voltage Vdc and the threshold value in the DC link voltage monitoring unit, and moves the voltage. The average value is multiplied, and when the DC link voltage Vdc is higher than the threshold value, the
本発明の請求項２は、請求項１において直流リンク電圧監視部と監視出力を入力するインバータ電流調整部を有するインバータ電流調整手段を設け、
インバータ電流調整手段は、前記直流リンク電圧Ｖdcの過電圧となる閾値レベル上限値OVT-LVL-Uと閾値レベル下限値OVT-LVL-Lの２つの電圧閾値を設定し、２つの電圧閾値間で前記直流リンク電圧Ｖdcに応じて反時限特性を持った調整ゲインを、前記移動平均値に乗算するよう構成したものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an inverter current adjusting means having the DC link voltage monitoring section and the inverter current adjusting section for inputting the monitoring output in the first aspect,
The inverter current adjusting means sets two voltage thresholds of a threshold level upper limit value OVT - LVL - U and a threshold level lower limit value OVT - LVL - L which become an overvoltage of the DC link voltage Vdc, and the two voltage threshold values are set between the two voltage threshold values. It is configured such that the moving average value is multiplied by an adjustment gain having an anti-time characteristic according to the DC link voltage Vdc.
本発明の請求項３は、交流入力を直流電力に変換する整流器と、変換された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
直流リンク電圧を制御する直流リンク電圧制御手段の出力値とインバータの電流検出値の移動平均値との加算値を入力し、加算値と整流器への交流入力の検出電流との偏差をＰＩ演算して整流器の電流制御信号を生成してＰＷＭ制御する手段を有する整流器制御部と、
出力電圧制御手段からの出力電圧指令に基づいてＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御信号を入力し垂下制御を行うためのゲート制御部、過電流故障検出部およびカウンタ回路を有する垂下制御手段を備えたインバータ制御部と、
を具備した電力変換装置において、
前記インバータ制御部に、直流リンク電圧を監視する直流リンク電圧監視部と監視出力を入力するカウンタ回路調整部を設け、
前記直流リンク電圧監視部は、検出された直流リンク電圧Ｖdcと予め設定された閾値との比較手段を備え、
前記カウンタ回路調整部は、前記直流リンク電圧監視部での直流リンク電圧Ｖdcと閾値との比較結果、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低いとき前記カウンタ回路にカウンタ１の調整値を出力し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高いとき前記カウンタ回路に予め設定された任意のカウンタＮの調整値を出力し、
前記インバータの過電流検出時での前記垂下制御手段は、前記カウンタ回路調整部からの調整値入力に対応してゲートイネーブルをＳＥＴおよびＲＥＳＥＴにしてインバータのスイッチング素子に対しゲートブロック、ゲートデブロック制御を行うよう構成したものである。
According to
The added value of the output value of the DC link voltage control means for controlling the DC link voltage and the moving average value of the current detection value of the inverter is input, and the deviation between the added value and the detected current of the AC input to the rectifier is PI-calculated. A rectifier control unit having means for generating a current control signal of the rectifier and performing PWM control,
Inverter control provided with drooping control means having a gate control section for performing PWM control based on an output voltage command from the output voltage control means and inputting a PWM control signal to perform drooping control, an overcurrent failure detection section, and a counter circuit Department,
In a power conversion device equipped with
The inverter control unit is provided with a DC link voltage monitoring unit that monitors the DC link voltage and a counter circuit adjustment unit that inputs the monitoring output,
The DC link voltage monitoring unit includes a comparing unit for comparing the detected DC link voltage Vdc with a preset threshold value,
The counter circuit adjustment unit outputs the adjustment value of the
The drooping control means at the time of detecting the overcurrent of the inverter sets the gate enable to SET and RESET in response to the adjustment value input from the counter circuit adjusting section, and performs gate block and gate deblocking control on the switching element of the inverter. Is configured to do.
本発明の請求項４は、交流入力を直流電力に変換する整流器と、
変換された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
直流リンク電圧を制御する直流リンク電圧制御手段の出力値とインバータの電流検出値の移動平均値との加算値を入力し、加算値と整流器への交流入力の検出電流との偏差をＰＩ演算して整流器の電流制御信号を生成してＰＷＭ制御する手段を有する整流器制御部と、
出力電圧制御手段からの出力電圧指令に基づいてＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御信号を入力し垂下制御を行うためのゲート制御部、過電流故障検出部およびカウンタ回路を有する垂下制御手段を備えたインバータ制御部と、
を具備した電力変換装置において、
前記整流器制御部に、直流リンク電圧を監視する直流リンク電圧監視部と監視出力を入力するインバータ電流調整部を設け、
前記直流リンク電圧監視部は、検出された直流リンク電圧Ｖdcと予め設定された閾値との比較手段を備え、
前記インバータ電流調整部は切替え機能部を有し、前記直流リンク電圧監視部での直流リンク電圧Ｖdcと閾値との比較結果、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低いときにゲイン１を出力して前記移動平均値に乗算し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高いときにゲイン０を出力して前記移動平均値に乗算するよう構成すると共に、
前記インバータ制御部に、前記直流リンク電圧監視部の監視出力に対応したカウンタ調整値を出力するカウンタ回路調整部を設け、
前記カウンタ回路調整部は、前記直流リンク電圧監視部での直流リンク電圧Ｖdcと閾値との比較結果、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低いときに前記カウンタ回路にカウンタ１の調整値を出力し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高いときに前記カウンタ回路に予め設定された任意のカウンタＮの調整値を出力し、
前記インバータの過電流検出時での前記垂下制御手段は、前記カウンタ回路調整部からの調整値入力に対応してゲートイネーブルをＳＥＴ、及びＲＥＳＥＴにしてインバータのスイッチング素子に対しゲートブロック、ゲートデブロック制御を行うよう構成したものである。
According to claim 4 of the present invention, a rectifier for converting an AC input into a DC power,
An inverter that converts the converted DC power into AC power,
The added value of the output value of the DC link voltage control means for controlling the DC link voltage and the moving average value of the current detection value of the inverter is input, and the deviation between the added value and the detected current of the AC input to the rectifier is PI-calculated. A rectifier control unit having means for generating a current control signal of the rectifier and performing PWM control,
Inverter control provided with drooping control means having a gate control section for performing PWM control based on an output voltage command from the output voltage control means and inputting a PWM control signal to perform drooping control, an overcurrent failure detection section, and a counter circuit Department,
In a power conversion device equipped with
The rectifier control unit is provided with a DC link voltage monitoring unit that monitors the DC link voltage and an inverter current adjusting unit that inputs the monitoring output,
The DC link voltage monitoring unit includes a comparing unit for comparing the detected DC link voltage Vdc with a preset threshold value,
The inverter current adjusting unit has a switching function unit, and outputs a gain of 1 when the DC link voltage Vdc is lower than the threshold value as a result of comparison between the DC link voltage Vdc and the threshold value in the DC link voltage monitoring unit, and moves the voltage. The average value is multiplied, and when the DC link voltage Vdc is higher than the threshold value, the
The inverter control unit is provided with a counter circuit adjustment unit that outputs a counter adjustment value corresponding to the monitoring output of the DC link voltage monitoring unit,
The counter circuit adjusting unit outputs the adjustment value of the
The drooping control unit at the time of detecting the overcurrent of the inverter sets the gate enable to SET and RESET corresponding to the input of the adjustment value from the counter circuit adjustment unit, and sets the gate block and the gate deblock to the switching element of the inverter. It is configured to perform control.
本発明の請求項５は、請求項４において直流リンク電圧監視部と監視出力を入力するインバータ電流調整部を有するインバータ電流調整手段を設け、
インバータ電流調整手段は、前記直流リンク電圧Ｖdcの過電圧となる閾値レベル上限値OVT-LVL-Uと閾値レベル下限値OVT-LVL-Lの２つの電圧閾値を設定し、２つの電圧閾値間で前記直流リンク電圧Ｖdcに応じて反時限特性を持った調整ゲインを、前記移動平均値に乗算するよう構成したものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an inverter current adjusting means having the DC link voltage monitoring section and the inverter current adjusting section for inputting the monitoring output in the fourth aspect,
The inverter current adjusting means sets two voltage thresholds of a threshold level upper limit value OVT - LVL - U and a threshold level lower limit value OVT - LVL - L which become an overvoltage of the DC link voltage Vdc, and the two voltage threshold values are set between the two voltage threshold values. It is configured such that the moving average value is multiplied by an adjustment gain having an anti-time characteristic according to the DC link voltage Vdc.
以上のとおり、本発明によれば、整流器制御部でゲインを調整することで直流リンク電圧の上昇が抑制できる。また、インバータ制御部においてカウンタ回路調整部の調整値Ｎを任意に調整し、過電流からの復帰後のゲートのリスタート間隔を調整することで、平均的にインバータのフィードバック電流が制御できるので、ゲートブロック、ゲートデブロックの繰り返しによる直流リンク電圧の上昇を防止することができる。 As described above, according to the present invention, the increase in the DC link voltage can be suppressed by adjusting the gain in the rectifier control unit. Further, since the inverter control unit arbitrarily adjusts the adjustment value N of the counter circuit adjustment unit and the restart interval of the gate after the recovery from the overcurrent, the feedback current of the inverter can be controlled on average, It is possible to prevent the rise of the DC link voltage due to the repetition of gate block and gate deblock.
本発明は、整流器制御部に直流リンク電圧監視部とインバータ電流調整部を設ける。電圧監視により直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高くなったときゲイン０を出力して移動平均値に乗算する。また、インバータ制御部にカウンタ回路調整部を設け、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高くなったときカウンタ調整値Ｎを垂下制御手段に出力する。垂下制御手段は、カウンタ回路調整部からの調整値入力に対応してゲートイネーブルをＳＥＴ、及びＲＥＳＥＴにしてインバータのスイッチング素子に対しゲートブロック、ゲートデブロック制御を行うもので、以下図に基づいて説明する。 According to the present invention, the rectifier control unit is provided with the DC link voltage monitoring unit and the inverter current adjusting unit. When the DC link voltage Vdc becomes higher than the threshold value by voltage monitoring, gain 0 is output and the moving average value is multiplied. Further, a counter circuit adjustment unit is provided in the inverter control unit and outputs the counter adjustment value N to the drooping control means when the DC link voltage Vdc becomes higher than the threshold value. The drooping control means sets the gate enable to SET and RESET in response to the adjustment value input from the counter circuit adjustment section to perform gate block and gate deblock control on the switching element of the inverter. explain.
図１は本発明による整流器制御部１０の構成図、図２は本発明によるインバータ制御部２０の構成図で、何れも図７，８で示す従来と同一部分若しくは相当する部分に同一符号を付してその説明を省略する。図１において、１６は直流リンク電圧監視部で、検出された直流リンク電圧Ｖdcと予め設定された閾値とを比較器で比較し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値以下のとき１を出力し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値以上のとき０を出力する。
FIG. 1 is a block diagram of a
１７はインバータ電流調整部で、直流リンク電圧監視部１６からの信号に基づきゲインを切替える切替え機能部１７ａと乗算部１７ｂを備え、１の信号が入力されたときゲインを端子ａ側に切替え、入力が０の時にはゲインを端子ｂ側に切替える。乗算部１７ｂは移動平均算出部１３の出力側に接続されて平均値とゲインとの乗算を行うことで、ゲイン０時には移動平均算出部１３からのインバータのフィードバック電流信号をゼロにする。
図２はインバータ制御部２０の構成図を示したもので、図８で示す従来のインバータ制御部に、カウンタ回路調整部２５を追加すると共に、出力電圧制御手段２１が演算した出力電圧指令にインバータの出力電圧Ｖoutを加算するよう構成したものである。
FIG. 2 shows a configuration diagram of the
カウンタ回路調整部２５は、直流リンク電圧監視部１６が出力する直流リンク電圧Ｖdcと閾値との比較結果の信号に基づき端子ａ，ｂを切替える切替え手段２５ａを有し、その出力によってカウンタ回路２２ｃのカウント値を調整する。切替え手段２５ａは、直流リンク電圧監視部１６における比較結果、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低い場合には、端子ａを通してカウント１を出力し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高い場合には端子ｂを通してカウントＮを出力する。カウントＮは予め設定される任意の値で、例えばＮ＝３のように設定される。
The counter
以上のように構成された本発明の動作について説明する。
整流器制御部１０が力率１で制御しているとする。直流リンク電圧監視部１６では直流リンク電圧Ｖdcを監視し、Ｖdcが閾値より低い場合には切替え機能部１７ａに対して端子ａ側への切替え信号を出力する。これにより、インバータ電流調整部１７はゲイン１を出力し、移動平均算出部１３を経てインバータ電流は加算部１４に有効分としてフィードバックされる。
The operation of the present invention configured as above will be described.
It is assumed that the
直流リンク電圧が上昇してＶdcが閾値より高くなると、直流リンク電圧監視部１６はこれを検出して切替え機能部１７ａに対し端子ｂ側への切替え信号を出力する。これにより、インバータ電流調整部１７はゲイン０を出力し、移動平均算出部１３を経て出力されるインバータ電流信号はゼロとなるため、電流指令として整流器電流制御手段１２に入力される信号はＰＩ制御演算部１１ｂにより算出された信号のみとなる。
When the DC link voltage rises and Vdc becomes higher than the threshold value, the DC link
整流器電流制御手段１２では、入力された電流指令と交流入力電流Ｉrecとの偏差に基づいて整流器の電流制御信号を生成し、ＰＷＭ制御部１５を介して整流器１のスイッチング素子をＰＷＭ制御する。すなわち、電流指令に加算されるべきインバータのフィードバック電流信号がゼロとなるため、整流器制御部１０での制御により直流リンクへの電力供給は抑制されて閾値以上の直流リンク電圧の上昇は無く、故障停止は防止される。なお、整流器制御部１０では交流入力電流Ｉrecを用いているが、力率１で制御しているので有効電流である。
The rectifier current control means 12 generates a current control signal for the rectifier based on the deviation between the input current command and the AC input current Irec, and PWM-controls the switching element of the
一方、インバータ制御部２０の出力電圧制御手段２１では、直流リンクの電圧設定Ｖout(ref)とインバータ２の出力電圧Ｖout（または指令値） との差分に基づき演算された出力電圧指令に、出力電圧Ｖoutをフィードフォワード的に加算することで出力電圧の応答性向上を図っている。同時に、直流リンク電圧監視部１６の監視信号は、インバータ制御部２０のカウンタ回路調整部２５にも入力される。
On the other hand, in the output voltage control means 21 of the
検出された直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低い場合、切替え手段２５ａは端子ａ側に切り替わってカウンタ回路２２ｃにはカウンタ１を出力し、過電流が検出されている期間中ゲート制御部２２ａに対してＲＥＳＥＴを出力する。直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高くなった場合、切替え手段２５ａは端子ｂ側に切り替わってカウンタ回路２２ｃにはカウントＮを出力し、カウンタ回路２２ｃはカウントＮ後にＲＥＳＥＴを出力する。
When the detected DC link voltage Vdc is lower than the threshold value, the switching means 25a switches to the terminal a side and outputs the
図３はカウンタ回路調整部２５の出力による垂下制御手段２２の動作波形で、図３（ａ）は直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低い場合、図３（ｂ）は電圧Ｖdcが閾値より高い場合をそれぞれ示す。垂下制御手段２２には、ゲートイネーブル信号、インバータの電流検出値Ｉinvおよびカウンタ回路２２ｃを 動作させるカウント値が入力されている。また、過電流故障検出部２２ｂには、図示省略されているが、インバータ過電流閾値が設定されており、入力される電流Ｉinvとインバータ過電流閾値が比較され、電流Ｉinvがインバータ過電流閾値より高くなったときにＳＥＴ信号をゲート制御部２２ａに出力する。
3A and 3B are operation waveforms of the drooping control means 22 based on the output of the counter
図３（ａ）において、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低い場合で、電流Ｉinvがインバータ過電流閾値より高くなり、過電流検出信号が発生すると過電流故障検出部２２ｂからゲート制御部２２ａに対してＳＥＴ信号を送信し、同時にゲートイネーブルがＳＥＴ、カウント値も０となる。これにより、インバータ電流（絶対値）は減少する。インバータ電流の減少により過電流検出信号がなくなると、カウンタ回路２２ｃでは、カウンタ回路調整部２５からの調整カウント値１の設定値により、キャリアのカウント値が１になったときゲートイネーブル信号がＲＥＳＥＴされ、再度ゲート信号が出力されることでインバータ電流も上昇を開始する。以下同様の動作が繰返される。
In FIG. 3A, when the DC link voltage Vdc is lower than the threshold value, the current Iinv becomes higher than the inverter overcurrent threshold value, and when the overcurrent detection signal occurs, the overcurrent
図３（ｂ）は、カウンタ回路調整部２５において調整値Ｎ＝３に設定した例を示したものである。電圧Ｖdcが閾値より高くなった場合、カウンタ回路２２ｃでは、過転流検出信号発生後のキャリアのカウント値は３に設定される。これにより、過転流検出信号が発生してゲートイネーブルがＳＥＴされると、カウンタ回路２２ｃは、キャリアの３週目のカウントをした後にＲＥＳＥＴ信号を発生し、インバータ電流の流れが再開される。
FIG. 3B shows an example in which the counter
以上実施例１によれば、整流器制御部１０でゲインを調整することで直流リンク電圧の上昇を抑制する。また、インバータ制御部２０においてカウンタ回路調整部２５の調整値Ｎを任意に調整し、過電流からの復帰後のゲートのリスタート間隔を調整することで、平均的にインバータのフィードバック電流が制御できるので、ゲートデブロックでの直流リンク電圧の上昇を防止することができる。
よって、図１と図２で示す何れか一方側の手段、または両者を組み合わせた手段とすることで、負荷側への過電流に対して装置を停止させることなく負荷への電力供給の継続が可能となるものである。
According to the first embodiment described above, the
Therefore, by using either one of the means shown in FIGS. 1 and 2 or a combination of both means, it is possible to continue the power supply to the load without stopping the device against an overcurrent to the load. It is possible.
図４は整流器制御部の他の実施例を示したものである。この実施例ではインバータ電流調整手段１９において、移動平均処理前のインバータのフィードバック電流（有効分）の値に対して、ゲイン１からゲイン０の出力の間に、図５で示す反時限特性を有する調整ゲイン値を出力する機能を備えている。なお、図示省略されているが、インバータ電流調整手段１９においても、図１と同様に直流リンク電圧監視部とゲイン１と０との切り替え機能を備えている。
FIG. 4 shows another embodiment of the rectifier controller. In this embodiment, the inverter current adjusting means 19 has the anti-time characteristic shown in FIG. 5 between the
図５において、横軸が調整ゲイン値Ｋ、縦軸が検出された直流リンク電圧Ｖdcである。インバータ電流調整手段１９は、調整ゲイン値Ｋを出力するために、直流リンク電圧の過電圧となる２つの電圧閾値、すなわち、閾値レベル上限値OVT-LVL-Uと、閾値レベル下限値OVT-LVL-Lの過電圧閾値を設けて直流リンク電圧Ｖdcを監視し、直流リンク電圧Ｖdcが、閾値レベル下限値OVT-LVL-Lより低いときにはゲイン１を出力し、インバータ電流Ｉinvは移動平均算出部１３を経て加算部１４に有効分としてフィードバックされる。調整ゲイン値Ｋは、（OVT-LVL-U−Ｖdc）／（OVT-LVL-U−OVT-LVL-L）で演算する。
In FIG. 5, the horizontal axis represents the adjustment gain value K, and the vertical axis represents the detected DC link voltage Vdc. Inverter current adjusting means 19, to output an adjustment gain value K, overvoltage become two voltage thresholds of the DC link voltage, i.e., the threshold level upper limit OVT - LVL - U and a threshold level lower limit OVT - LVL - The DC link voltage Vdc is monitored by providing an overvoltage threshold of L. When the DC link voltage Vdc is lower than the threshold level lower limit value OVT - LVL - L, the
直流リンク電圧Ｖdcが、閾値レベル下限値OVT-LVL-Lを超えて閾値レベル上限値OVT-LVL-Uの間、調整ゲインの出力特性は、Ｖdc値に応じて徐々にゲインを減らす方向の反時限特性を持ったフィードバック電流となるような特性としている。フィードバック電流の調整ゲインに反時限特性を持たせたことにより、制御中においてフィードバック電流のゲイン調整中に直流リンク電圧の過電圧を回避している。なお、さらに直流リンク電圧Ｖdcが上昇して閾値レベル上限値OVT-LVL-Uを超えた場合には、移動平均算出部１３を経てフィードバックされるインバータ電流はゼロとなり、以下は図１と同様に電流指令として整流器電流制御手段１２に入力される信号はＰＩ制御演算部１１ｂにより算出された信号のみとなる。
While the DC link voltage Vdc exceeds the threshold level lower limit value OVT - LVL - L and the threshold level upper limit value OVT - LVL - U, the output characteristic of the adjustment gain has the opposite tendency of gradually decreasing the gain according to the Vdc value. The characteristics are such that the feedback current has time characteristics. By providing the feedback current adjustment gain with the anti-time characteristic, an overvoltage of the DC link voltage is avoided during the feedback current gain adjustment during control. When the DC link voltage Vdc further rises and exceeds the threshold level upper limit value OVT - LVL - U, the inverter current fed back through the moving
以上のように構成されたものにおいて、インバータ電流調整手段１９は、その直流リンク電圧監視部での監視において、直流リンク電圧Ｖdcが閾値レベル下限値OVT-LVL-L以下であれば調整ゲインを１とし、整流器電流制御手段１２ではインバータのフィードバック電流信号を維持するため整流器１の負荷であるインバータ２への電力供給の制御応答に追従する。そして直流リンクの電力供給が過剰になると直流リンク電圧は上昇する。
In the configuration as described above, the inverter current adjusting means 19 sets the adjustment gain to 1 if the DC link voltage Vdc is equal to or lower than the threshold level lower limit value OVT - LVL - L in the monitoring by the DC link voltage monitoring unit. In order to maintain the feedback current signal of the inverter, the rectifier current control means 12 follows the control response of power supply to the
直流リンク電圧監視部では、直流リンク電圧Ｖdcが閾値レベル下限値OVT-LVL-Lを超えたことを検出したら、直流リンク電圧Ｖdcに応じて調整ゲインを減少させ、閾値レベル上限値OVT-LVL-U以上では調整ゲインをゼロにすることで、インバータのフィードバック電流信号がゼロとなって整流器制御の直流リンクへの電力供給は抑えられ、閾値以上の直流リンク電圧になることはない。これにより、故障停止することはなく運転継続が可能となる。 The DC link voltage monitoring unit, the DC link voltage Vdc threshold level lower limit OVT - LVL - Once detected that exceeds L, and the reduce the adjusted gain in accordance with the DC link voltage Vdc, the threshold level upper limit OVT - LVL - If the adjustment gain is zero or more at U or more, the feedback current signal of the inverter becomes zero and the power supply to the DC link for rectifier control is suppressed, and the DC link voltage does not exceed the threshold value. As a result, it becomes possible to continue operation without stopping due to failure.
この実施例によれば、ゲイン１からゲイン０までの間でフィードバック電流の調整ゲインに反時限特性を持たせたことにより、円滑な制御で閾値以上の直流リンク電圧の上昇抑制が可能となる。他は実施例１と同様の効果が得られる。
According to this embodiment, the adjustment gain of the feedback current between the
１… 整流器
２… インバータ
１０… 整流器制御部
１１… 直流リンク電圧制御手段
１２… 整流器電流制御手段
１３… 移動平均算出部
１６… 直流リンク電圧監視部
１７… インバータ電流調整部
１９… インバータ電流調整手段
２０… インバータ制御部
２１… 出力電圧制御手段
２２… 垂下制御手段
２５… カウンタ回路調整部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
変換された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
直流リンク電圧を制御する直流リンク電圧制御手段の出力値とインバータの電流検出値の移動平均値との加算値を入力し、加算値と整流器への交流入力の検出電流との偏差をＰＩ演算して整流器の電流制御信号を生成してＰＷＭ制御する手段を有する整流器制御部と、
出力電圧制御手段からの出力電圧指令に基づいてＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御信号を入力し垂下制御を行うためのゲート制御部、過電流故障検出部およびカウンタ回路を有する垂下制御手段を備えたインバータ制御部と、
を具備した電力変換装置において、
前記整流器制御部に、直流リンク電圧を監視する直流リンク電圧監視部と監視出力を入力するインバータ電流調整部を設け、
前記直流リンク電圧監視部は、検出された直流リンク電圧Ｖdcと予め設定された閾値との比較手段を備え、
前記インバータ電流調整部は切替え機能部を有し、前記直流リンク電圧監視部での直流リンク電圧Ｖdcと閾値との比較結果、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低いときにゲイン１を出力して前記移動平均値に乗算し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高いときにゲイン０を出力して前記移動平均値に乗算するよう構成したことを特徴とする電力変換装置の過電流抑制装置。 A rectifier that converts AC input to DC power,
An inverter that converts the converted DC power into AC power,
The added value of the output value of the DC link voltage control means for controlling the DC link voltage and the moving average value of the current detection value of the inverter is input, and the deviation between the added value and the detected current of the AC input to the rectifier is PI-calculated. A rectifier control unit having means for generating a current control signal of the rectifier and performing PWM control,
Inverter control provided with drooping control means having a gate control section for performing PWM control based on an output voltage command from the output voltage control means and inputting a PWM control signal to perform drooping control, an overcurrent failure detection section, and a counter circuit Department,
In a power conversion device equipped with
The rectifier control unit is provided with a DC link voltage monitoring unit that monitors the DC link voltage and an inverter current adjusting unit that inputs the monitoring output,
The DC link voltage monitoring unit includes a comparing unit for comparing the detected DC link voltage Vdc with a preset threshold value,
The inverter current adjusting unit has a switching function unit, and outputs a gain of 1 when the DC link voltage Vdc is lower than the threshold value as a result of comparison between the DC link voltage Vdc and the threshold value in the DC link voltage monitoring unit, and moves the voltage. An overcurrent suppressing device for a power conversion device, comprising: multiplying an average value, outputting a gain of 0 when the DC link voltage Vdc is higher than a threshold value, and multiplying the moving average value.
インバータ電流調整手段は、前記直流リンク電圧Ｖdcの過電圧となる閾値レベル上限値OVT-LVL-Uと閾値レベル下限値OVT-LVL-Lの２つの電圧閾値を設定し、２つの電圧閾値間で前記直流リンク電圧Ｖdcに応じて反時限特性を持った調整ゲインを、前記移動平均値に乗算するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置の過電流抑制装置。 Inverter current adjusting means having an inverter current adjusting unit for inputting the DC link voltage monitoring unit and the monitoring output,
The inverter current adjusting means sets two voltage thresholds of a threshold level upper limit value OVT - LVL - U and a threshold level lower limit value OVT - LVL - L which become an overvoltage of the DC link voltage Vdc, and the two voltage threshold values are set between the two voltage threshold values. 2. The overcurrent suppressing device for a power conversion device according to claim 1, wherein the moving average value is multiplied by an adjustment gain having an anti-time characteristic according to the DC link voltage Vdc.
変換された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
直流リンク電圧を制御する直流リンク電圧制御手段の出力値とインバータの電流検出値の移動平均値との加算値を入力し、加算値と整流器への交流入力の検出電流との偏差をＰＩ演算して整流器の電流制御信号を生成してＰＷＭ制御する手段を有する整流器制御部と、
出力電圧制御手段からの出力電圧指令に基づいてＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御信号を入力し垂下制御を行うためのゲート制御部、過電流故障検出部およびカウンタ回路を有する垂下制御手段を備えたインバータ制御部と、
を具備した電力変換装置において、
前記インバータ制御部に、直流リンク電圧を監視する直流リンク電圧監視部と監視出力を入力するカウンタ回路調整部を設け、
前記直流リンク電圧監視部は、検出された直流リンク電圧Ｖdcと予め設定された閾値との比較手段を備え、
前記カウンタ回路調整部は、前記直流リンク電圧監視部での直流リンク電圧Ｖdcと閾値との比較結果、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低いとき前記カウンタ回路にカウンタ１の調整値を出力し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高いとき前記カウンタ回路に予め設定された任意のカウンタＮの調整値を出力し、
前記インバータの過電流検出時での前記垂下制御手段は、前記カウンタ回路調整部からの調整値入力に対応してゲートイネーブルをＳＥＴおよびＲＥＳＥＴにしてインバータのスイッチング素子に対しゲートブロック、ゲートでブロック制御を行うよう構成したことを特徴とする電力変換装置の過電流抑制装置。 A rectifier that converts AC input to DC power,
An inverter that converts the converted DC power into AC power,
The added value of the output value of the DC link voltage control means for controlling the DC link voltage and the moving average value of the current detection value of the inverter is input, and the deviation between the added value and the detected current of the AC input to the rectifier is PI-calculated. A rectifier control unit having means for generating a current control signal of the rectifier and performing PWM control,
Inverter control provided with drooping control means having a gate control section for performing PWM control based on an output voltage command from the output voltage control means and inputting a PWM control signal to perform drooping control, an overcurrent failure detection section, and a counter circuit Department,
In a power conversion device equipped with
The inverter control unit is provided with a DC link voltage monitoring unit that monitors the DC link voltage and a counter circuit adjustment unit that inputs the monitoring output,
The DC link voltage monitoring unit includes a comparing unit for comparing the detected DC link voltage Vdc with a preset threshold value,
The counter circuit adjustment unit outputs the adjustment value of the counter 1 to the counter circuit when the DC link voltage Vdc is lower than the threshold value as a result of the comparison between the DC link voltage Vdc and the threshold value in the DC link voltage monitoring unit. When the voltage Vdc is higher than a threshold value, the preset adjustment value of an arbitrary counter N is output to the counter circuit,
The drooping control unit at the time of detecting the overcurrent of the inverter sets the gate enable to SET and RESET corresponding to the input of the adjustment value from the counter circuit adjusting unit, and performs a gate block on the switching element of the inverter and a block control by the gate. An overcurrent suppressing device for a power conversion device, which is configured to perform.
変換された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
直流リンク電圧を制御する直流リンク電圧制御手段の出力値とインバータの電流検出値の移動平均値との加算値を入力し、加算値と整流器への交流入力の検出電流との偏差をＰＩ演算して整流器の電流制御信号を生成してＰＷＭ制御する手段を有する整流器制御部と、
出力電圧制御手段からの出力電圧指令に基づいてＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御信号を入力し垂下制御を行うためのゲート制御部、過電流故障検出部およびカウンタ回路を有する垂下制御手段を備えたインバータ制御部と、
を具備した電力変換装置において、
前記整流器制御部に、直流リンク電圧を監視する直流リンク電圧監視部と監視出力を入力するインバータ電流調整部を設け、
前記直流リンク電圧監視部は、検出された直流リンク電圧Ｖdcと予め設定された閾値との比較手段を備え、
前記インバータ電流調整部は切替え機能部を有し、前記直流リンク電圧監視部での直流リンク電圧Ｖdcと閾値との比較結果、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低いときにゲイン１を出力して前記移動平均値に乗算し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高いときにゲイン０を出力して前記移動平均値に乗算するよう構成すると共に、
前記インバータ制御部に、前記直流リンク電圧監視部の監視出力に対応したカウンタ調整値を出力するカウンタ回路調整部を設け、
前記カウンタ回路調整部は、前記直流リンク電圧監視部での直流リンク電圧Ｖdcと閾値との比較結果、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より低いときに前記カウンタ回路にカウンタ１の調整値を出力し、直流リンク電圧Ｖdcが閾値より高いときに前記カウンタ回路に予め設定された任意のカウンタＮの調整値を出力し、
前記インバータの過電流検出時での前記垂下制御手段は、前記カウンタ回路調整部からの調整値入力に対応してゲートイネーブルをＳＥＴ、及びＲＥＳＥＴにしてインバータのスイッチング素子に対しゲートブロック、ゲートデブロック制御を行うよう構成したことを特徴とする電力変換装置の過電流抑制装置。 A rectifier that converts AC input to DC power,
An inverter that converts the converted DC power into AC power,
The added value of the output value of the DC link voltage control means for controlling the DC link voltage and the moving average value of the current detection value of the inverter is input, and the deviation between the added value and the detected current of the AC input to the rectifier is PI-calculated. A rectifier control unit having means for generating a current control signal of the rectifier and performing PWM control,
Inverter control provided with drooping control means having a gate control section for performing PWM control based on an output voltage command from the output voltage control means and inputting a PWM control signal to perform drooping control, an overcurrent failure detection section, and a counter circuit Department,
In a power conversion device equipped with
The rectifier control unit is provided with a DC link voltage monitoring unit that monitors the DC link voltage and an inverter current adjusting unit that inputs the monitoring output,
The DC link voltage monitoring unit includes a comparing unit for comparing the detected DC link voltage Vdc with a preset threshold value,
The inverter current adjusting unit has a switching function unit, and outputs a gain of 1 when the DC link voltage Vdc is lower than the threshold value as a result of comparison between the DC link voltage Vdc and the threshold value in the DC link voltage monitoring unit, and moves the voltage. The average value is multiplied, and when the DC link voltage Vdc is higher than the threshold value, the gain 0 is output to multiply the moving average value, and
The inverter control unit is provided with a counter circuit adjustment unit that outputs a counter adjustment value corresponding to the monitoring output of the DC link voltage monitoring unit,
The counter circuit adjusting unit outputs the adjustment value of the counter 1 to the counter circuit when the DC link voltage Vdc is lower than the threshold value as a result of the comparison between the DC link voltage Vdc and the threshold value in the DC link voltage monitoring unit. When the link voltage Vdc is higher than a threshold value, an adjustment value of an arbitrary counter N preset to the counter circuit is output,
The drooping control unit at the time of detecting the overcurrent of the inverter sets the gate enable to SET and RESET corresponding to the input of the adjustment value from the counter circuit adjustment unit, and sets the gate block and the gate deblock to the switching element of the inverter. An overcurrent suppressing device for a power conversion device, which is configured to perform control.
インバータ電流調整手段は、前記直流リンク電圧Ｖdcの過電圧となる閾値レベル上限値OVT-LVL-Uと閾値レベル下限値OVT-LVL-Lの２つの電圧閾値を設定し、２つの電圧閾値間で前記直流リンク電圧Ｖdcに応じて反時限特性を持った調整ゲインを、前記移動平均値に乗算するよう構成したことを特徴とする請求項４記載の電力変換装置の過電流抑制装置。 Inverter current adjusting means having an inverter current adjusting unit for inputting the DC link voltage monitoring unit and the monitoring output,
The inverter current adjusting means sets two voltage thresholds of a threshold level upper limit value OVT - LVL - U and a threshold level lower limit value OVT - LVL - L which become an overvoltage of the DC link voltage Vdc, and the two voltage threshold values are set between the two voltage threshold values. The overcurrent suppressing device for a power conversion device according to claim 4, wherein the moving average value is multiplied by an adjustment gain having an anti-time characteristic according to the DC link voltage Vdc.
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