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JPH08168265A - 変換器異常検出装置 - Google Patents

変換器異常検出装置

Info

Publication number
JPH08168265A
JPH08168265A JP6306135A JP30613594A JPH08168265A JP H08168265 A JPH08168265 A JP H08168265A JP 6306135 A JP6306135 A JP 6306135A JP 30613594 A JP30613594 A JP 30613594A JP H08168265 A JPH08168265 A JP H08168265A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
converter
circuit
deviation
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6306135A
Other languages
English (en)
Inventor
Touma Yamamoto
融真 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP6306135A priority Critical patent/JPH08168265A/ja
Publication of JPH08168265A publication Critical patent/JPH08168265A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば電流制御ループを持つインバータの欠
相を検出する安価な変換器異常検出装置を得ることを目
的とする。 【構成】 係数器105、抵抗106、107を備え、
インバータ電流指令値IARとインバータ電流IAとの
偏差VMを出力する偏差出力回路、基準信号発生回路2
01、202、比較回路203、204、OR回路20
5を備え、偏差出力VMが所定の値以上となったとき信
号を出力する比較回路、およびこの比較回路からの出力
信号が所定の時間以上継続したとき異常検出信号ALを
出力する遅延回路206を備えている。 【効果】 インバータ主回路に部品を追加する必要がな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電源制御ループを有
するインバータ等の変換器の異常検出装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図8は例えば特願昭60−57344号
に示された従来のインバータ異常検出装置を、後述する
本発明と同様の形式に書き改めたブロック図である。図
において、1は直流電源、2はインバータトランス、3
と4、5と6はそれぞれ一対のアームを構成する電気弁
としてのトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4である。
7、8、9、10は、それぞれトランジスタ3、4、
5、6に逆並列に接続されているダイオードD1、D
2、D3、D4である。11、12、13、14は、そ
れぞれトランジスタ3、4、5、6に並列に接続されて
いる抵抗R1、R2、R3、R4で、これら抵抗はトラ
ンジスタ3〜6がOFF状態となるときのインバータの
アーム出力端電位VA1、VA2を決めるためのもの
で、各抵抗値は全て同一に設定されている。15、16
は直流電源1の中点電位VNを作るためのインピーダン
スZ1、Z2である。
【0003】208は中点電位VNとアーム出力端電位
VA1との差電圧を検出するための差動アンプ、308
は中点電位VNとアーム出力端電位VA2との差電圧を
検出するための差動アンプである。201、202、3
01、302は基準信号発生回路、203、204、3
03、304は比較回路、207、307はAND回路
である。そして、例えば、AND回路207は、差動ア
ンプ208からの信号が、基準信号発生回路201から
の値VRPより小さく、かつ基準信号発生回路202か
らの値VRNより大きいとき、″H″レベルの信号を出
力する。206、306は遅延回路で、AND回路20
7、307からの信号が所定の時間以上継続したとき異
常検出信号AL1、AL2を出力する。
【0004】次に動作について説明する。図8に示した
構成のインバータ回路において、一対のアームを構成す
るトランジスタQ1、Q2の正常時のスイッチング動作
は、図9(a)、(b)に示すように行われているとす
る。図中、斜線部分がONの区間を示している。そし
て、出力端電位VA1と中点電位VNとの差電圧は、図
9(c)のように変化する。以上のように、インバータ
が正常な場合、差動アンプ208の出力には図9(c)
に示す波形が得られ、常に直流電源1の電圧値に応じた
正または負の信号が出力される。従って、異常検出信号
AL1は出力されない。なお、図9(d)は、インバー
タ電流IAの波形を示す。
【0005】次にインバータに欠相が発生した場合の動
作について、図10を用いて説明する。図10(a)、
(b)はトランジスタQ1、Q2のスイッチング動作を
示している。時刻t1において、トランジスタQ2が欠
相した場合には、出力端電位VA1と中点電位VNとの
差電圧は図10(c)のようになる。即ち、時刻t2
おいてトランジスタQ1、Q2、ダイオードD1、D2
がオフになると、電位VA1は抵抗R1、R2により直
流電源1の中点電位VNとほぼ等しくなる。以下、時刻
3、t4、t5と電位VA1とVNとがほぼ等しくなる
区間が発生し、その区間では差動アンプ208の出力が
ほぼ零となる。
【0006】従って、差動アンプ208の出力が、基準
信号発生回路201の正側基準電圧VRPより小さくか
つ基準信号発生回路202の負側基準電圧VRNより大
きくなるため、これを比較回路203、204にて検出
し、さらに、AND回路207が比較回路203、20
4の出力の論理積をとって信号を出力する。この状態が
遅延回路206に予め設定された確認のための時間T以
上継続した場合、インバータ異常とみなして異常検出信
号AL1を送出する。なお、301〜307の構成要素
は、トランジスタQ3、Q4に対応した異常検出回路で
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ異常
検出装置は以上のように構成されているので、変換器主
回路に、中点電位を検出するためのインピーダンスZ
1、Z2および出力端電位VA1、VA2を検出するた
めの抵抗R1〜R4が必要になるとともに、両電位の差
電圧を検出するための差動アンプ208、308が必要
となり、変換器主回路の部品点数が多く、高価になると
いう問題点があった。
【0008】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、変換器主回路の部品点数が少な
く安価な変換器異常検出装置を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る変換器異常検出装置は、変換器指令値と変換器本体か
らの出力値との偏差を出力する偏差出力回路、この偏差
出力が所定の値以上となったとき信号を出力する比較回
路、およびこの比較回路からの出力信号が所定の時間以
上継続したとき異常検出信号を出力する遅延回路を備え
たものである。
【0010】また、請求項2に係る変換器異常検出装置
は、請求項1の制御増幅器を、変換器電流指令値と変換
器本体からの電流出力値との偏差を電流制御入力として
電気弁の開閉を制御する電流制御増幅器としたものであ
る。
【0011】また、請求項3に係る変換器異常検出装置
は、請求項2の偏差出力回路を、入力信号の一方の極性
を反転させる係数器、および2個の抵抗からなり、それ
ぞれの抵抗の一端に上記係数器からの反転信号および上
記入力信号の他方の信号が入力され共通に接続した上記
2個の抵抗の他端から偏差出力を得る加算器で構成した
ものである。
【0012】また、請求項4に係る変換器異常検出装置
は、請求項2の偏差出力回路を、所定のバイアス信号源
を備え、変換器電流指令値と変換器本体からの電流出力
値との偏差に、更に上記バイアス信号を加えて偏差出力
とするものである。
【0013】また、請求項5に係る変換器異常検出装置
は、請求項4の偏差出力回路を、入力信号の一方の極性
を反転させる係数器、および3個の抵抗からなり、それ
ぞれの抵抗の一端に上記係数器からの反転信号、上記入
力信号の他方の信号およびバイアス信号が入力され共通
に接続した上記3個の抵抗の他端から偏差出力を得る加
算器で構成したものである。
【0014】また、請求項6に係る変換器異常検出装置
は、請求項3または5において、偏差出力回路からの出
力信号を電圧源信号に変換して比較回路に出力する信号
変換回路を備えたものである。
【0015】また、請求項7に係る変換器異常検出装置
は、請求項2の偏差出力回路を、電流制御増幅器の制御
出力信号をその偏差出力としたものである。
【0016】
【作用】この発明の請求項1に係る変換器異常検出装置
においては、変換器に異常が発生すると、偏差出力回路
の出力が所定の値以上となって比較回路が信号を出力す
る。更に、この信号出力が所定の時間以上継続して遅延
回路が異常検出信号を出力する。
【0017】また、請求項2の偏差出力回路は、変換器
電流指令値と電流出力値との偏差を出力する。
【0018】また、請求項3の偏差出力回路では、例え
ば、電流出力値の反転信号と変換器電流指令値の信号と
が各抵抗の一端に入力され、抵抗の他端から両信号の偏
差出力が得られる。
【0019】また、請求項4の偏差出力回路は、変換器
電流指令値と電流出力値との偏差にバイアス信号を加え
た信号を出力する。
【0020】また、請求項5の偏差出力回路では、例え
ば、電流出力値の反転信号と変換器電流指令値の信号と
バイアス信号とが各抵抗の一端に入力され、抵抗の他端
から偏差出力が得られる。
【0021】また、請求項6では、偏差出力は電圧源信
号に変換される。
【0022】また、請求項7では、電流制御増幅器の制
御出力信号が、異常検出のための偏差出力として利用さ
れる。
【0023】
【実施例】
実施例1.図1はこの発明の実施例1によるインバータ
異常検出装置の回路構成を示すブロック図である。ここ
では、従来の図8と対応する構成要素については、同一
の符号を付して個々の説明は省略する。図1において、
101はインバータ電流IAを検出する電流検出器、1
02は、インバータ電流IAがインバータ電流指令値I
ARと一致するようにトランジスタQ1〜Q4の開閉を
制御するための制御出力信号であるインバータ電圧指令
値VARを作成する電流制御増幅器、103はPWM変
調回路、104はトランジスタQ1〜Q4のドライブ回
路である。そして、101〜104で、トランジスタと
ダイオードのフルブリッジ構成からなる変換器本体とし
てのインバータ本体の電流制御ループを構成する。な
お、この電流制御ループは、図8では図示を省略してい
るが、従来装置にも装備されている。
【0024】105は定数「−1」を乗算して入力信号
の符号を反転して出力する係数器、106、107は互
いに同一の抵抗値を有する加算器としての抵抗で、係数
器105、抵抗106、107で偏差出力回路を構成す
る。201、202は基準信号発生回路、203、20
4は比較回路、205はOR回路、206は遅延回路で
ある。
【0025】次に動作について説明する。インバータ電
流IAは電流検出器101で検出され、インバータ電流
指令値IARとともに電流制御増幅器102に入力され
る。電流制御増幅器102は、IAとIARとが一致す
るために必要なインバータ電圧指令値VARを演算す
る。このため、電流制御増幅器は、例えば、指令値と検
出値との偏差を求め、これを比例または比例積分型の増
幅器にて増幅する構成のものとされる。PWM変調回路
103は、インバータ電圧指令値VARを入力とし、ト
ランジスタQ1〜Q4のスイッチング時点を求め、ドラ
イブ回路104を介して、インバータ出力端子間にVA
Rに応じた矩形波状の電圧を発生する。これにより、い
わゆる電流フィードバック制御系が機能してインバータ
電流IAはインバータ電流指令値IARに追従する。
【0026】抵抗106と107との抵抗値は同一に設
定されているので、両抵抗106、107のつき合わせ
点の電圧VMは、 VM = (IAR−IA)/2 となる。従って、インバータが正常であればIAR≒I
Aであるので、 VM ≒ 0 となる。この結果、比較回路203、204はともに信
号を出力しない。
【0027】次にインバータに欠相が発生した場合の動
作について説明する。例えば、電流制御増幅器102が
IAとIARとを一致させるため、インバータ出力端子
間に正の電圧を発生させるようにインバータ電圧指令値
VARを演算したとする。正の電圧を発生するにはトラ
ンジスタQ1とQ4とをONにする必要があるが、もし
ここでトランジスタQ1またはQ4が欠相となると、イ
ンバータ出力端子間にはインバータ電圧指令値VARに
応じた電圧が発生せず、従って、IAはIARに追従す
ることができず偏差出力回路は偏差出力である電圧VM
を出力する。 VM = (IAR−IA)/2 = VE ≠ 0
【0028】この偏差出力VMが基準信号発生回路20
1の正側基準電圧VRP(ここではVRP=+VRとす
る)より大きい、または基準信号発生回路202の負側
基準電圧(ここではVRN=−VRとする)より小さく
なれば、これを比較回路203、204で検出し、いず
れかの比較回路が検出したのをOR回路205で検出す
る。ここで、VRは正の実数で、正常時の電流制御の追
従誤差により、誤検出しないレベルに設定する。
【0029】なお、図2は、この比較回路203、20
4の動作範囲を示すもので、上方の斜線部分は比較回路
203が検出信号を出力する範囲、下方の斜線部分は比
較回路204が検出信号を出力する範囲を示す。
【0030】以上のように、OR回路205が信号を出
力し、これが遅延回路206に予め設定された確認時間
T以上継続すると、異常とみなして異常検出信号ALを
送出する。この間の動作を図に合わせて図示している。
【0031】なお、上記で例示したケースの外、電流制
御増幅器102がインバータ出力端子間に負の電圧を指
令したときにトランジスタQ2、Q3が欠相した場合、
また、PWM変調によりトランジスタQ1とQ3あるい
はトランジスタQ2とQ4をONにしてインバータ出力
端子間に零電圧を発生するときにトランジスタQ1また
はQ3あるいはトランジスタQ2またはQ4が欠相した
場合も、同様に、インバータ電流IAはインバータ電流
指令値IARに追従することができず、偏差出力回路は
(IAR−IA)に応じた信号VM=VEを出力し、遅
延回路206から異常検出信号ALを送出する。
【0032】なお、遅延回路206で設定する確認時間
としては、具体的には、例えば10μsec程度とすれ
ば十分である。即ち、一般にインバータの上下アームの
短絡防止のために設けられるOFF−OFF期間の影響
による偏差出力を、トランジスタの異常による欠相と誤
って検出しないために必要な時間(約10μsec)を
確保しておけば、電流制御系では制御応答が極めて高い
(PWM周波数の1〜1/6倍程度)ので、電流の立ち
上がり時等に誤って異常検出信号ALを出力することは
ない。
【0033】本実施例は以上のように構成されているの
で、インバータの主回路に新たな部品を追加することな
く、簡単な構成でインバータの欠相を確実に検出するこ
とが可能となる。
【0034】実施例2.図3はこの発明の実施例2によ
るインバータ異常検出装置の回路構成を示すブロック図
である。実施例1と異なるのは、偏差出力回路で、ここ
では係数器105および抵抗106、107に加えて、
バイアス信号源であるバイアス電圧発生回路111およ
び抵抗110を備えた点のみである。
【0035】図3において、加算器である抵抗106、
107、110の抵抗値を全て同一とすると、各抵抗1
06、107、110のつき合わせ点の電圧VMは、 VM = (IAR−IA+VB)/3 となる。ここで、VB(>0)はバイアス電圧発生回路
111の出力値である。
【0036】そして、基準信号発生回路201の正側基
準電圧VRPを、 VRP = +VR+VB/3 基準信号発生回路202の負側基準電圧VRNを、 VRN = −VR+VB/3 とし、更に、ここでVB/3>VRと設定し、実施例1
の図2に準じて比較回路203、204の動作範囲を図
示すると図4の如くになる。
【0037】この場合、インバータが正常であれば、I
AR≒IAであるので、 VM ≒ VB/3 となり、比較回路203、204はともに信号を出力し
ない。また、インバータに欠相が発生すると、 VM = (IAR−IA+VB)/3 となり、実施例1と同様、比較回路203または204
のいずれかが信号を出力し、OR回路205および遅延
回路206を経て異常検出信号ALが送出される。
【0038】そして、更に、この実施例2では、偏差出
力回路の出力側で断線等が発生して比較回路への入力信
号が零になった場合、図4から判るように、比較回路2
04が信号を出力し、異常検出信号ALが送出される。
即ち、この実施例2においては、偏差出力回路にバイア
ス電圧発生回路を付加することにより、検出回路自体に
発生した異常現象の検出も可能となる。
【0039】実施例3.図5はこの発明の実施例3によ
るインバータ異常検出装置の回路構成を示すブロック図
である。先の実施例1で示した図1の回路構成と異なる
のは、偏差出力回路からの偏差出力信号VMを電圧源信
号からなる偏差出力信号VEに変換する信号変換回路を
設けた点のみである。そして、この信号変換回路は、演
算増幅器109と可変抵抗108とから構成されてい
る。
【0040】実施例1(図1)では抵抗106、107
のつき合わせ点から得られた偏差出力信号VMを直接比
較回路203、204に送出していたので、当該信号の
レベルが比較回路の入力側から見たインピーダンスの値
に左右され易く、また、ノイズの影響を受け易いという
欠点があったが、この実施例3(図5)では、一旦、電
圧源信号VEに変換した後、比較回路へ送出するように
したので、上記インピーダンスの影響を受けることもな
く、ノイズの影響も防止することができる。従って、イ
ンバータの異常検出動作の信頼性が向上する。
【0041】実施例4.図6はこの発明の実施例4によ
るインバータ異常検出装置の回路構成を示すブロック図
である。実施例2(図3)の回路に、実施例3(図5)
で説明したと同様の信号変換回路(108、109)を
付加したものである。この場合、この新たに追加した信
号変換回路(108、109)自体の異常をも比較回路
で検出することができるという利点を有する。
【0042】実施例5.図7はこの発明の実施例5によ
るインバータ異常検出装置の回路構成を示すブロック図
である。この実施例は、構成の簡略化を一層追求したも
のである。即ち、偏差出力回路を特別に設けるのではな
く、電流制御増幅器102の出力であるインバータ電圧
指令値VARを偏差出力信号として利用するもので、こ
のVAR信号を比較回路203、204へ送出するよう
にしている。
【0043】従って、この実施例5においては、インバ
ータ電圧指令値VARが所定の範囲を越えると、比較回
路203と204とのいずれかが信号を出力し、OR回
路205、遅延回路206を経て異常検出信号ALが送
出される。但し、このVAR信号は、インバータ電流指
令値IARとインバータ電流IAとの偏差そのものでは
なく、この偏差出力を基に電流制御系としての要求仕様
から決まる増幅特性で演算処理された信号であるので、
比較回路203、204における基準値やさらには遅延
回路206の時限の設定は、上述実施例の場合とは異な
り、この電流制御増幅器102の増幅特性を考慮して別
途行う必要がある。
【0044】実施例6.なお、上記各実施例では、変換
器本体として単相インバータとした場合について説明し
たが、各相毎に同様の異常検出装置を用いる、あるいは
回転座標上で同様の異常検出装置を用いることにより、
三相インバータにも適用でき、更には、コンバータ等の
他の種類の変換器への応用も可能である。また、電気弁
としては、トランジスタに限られるものではなく、サイ
リスタ等他の種類のスイッチング素子を使用してもよ
い。更に、上記各実施例では、電流制御ループにおける
電流指令値と電流出力値との偏差を使用する場合につい
て説明したが、この発明は、電圧制御ループにおける電
圧指令値と電圧出力値との偏差を利用する場合にも適用
が可能である。もっとも、その電圧制御応答を考慮に入
れた比較回路での異常検出レベルおよび遅延回路での継
続時間の新たな設定が必要となる。
【0045】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【0046】請求項1においては、元来、制御系で必要
とする情報、即ち、変換器指令値と変換器本体からの出
力値との偏差を基に異常検出が可能となり、変換器主回
路に部品を追加する必要がなく、装置が安価となる。
【0047】また、請求項2においては、特に電流制御
ループにおける偏差出力を基に異常検出を行うので、そ
の高速応答特性から異常検出の感度、精度が高くなる。
【0048】また、請求項3においては、その偏差出力
回路の構成が極めて簡単、安価となる。
【0049】また、請求項4においては、所定のバイア
ス信号を加えることで、異常検出回路自体の異常の検出
も可能となる。
【0050】また、請求項5においては、バイアス信号
を扱う偏差出力回路の構成が極めて簡単安価となる。
【0051】また、請求項6においては、所定の信号変
換回路を採用することで、耐ノイズ性等が向上して異常
検出動作の信頼性が向上する。
【0052】また、請求項7においては、電流制御系の
構成要素として元々存在する電流制御増幅器を偏差出力
回路として利用するので、異常検出のために必要な部品
が更に節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1によるインバータ異常検
出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図2】 図1の装置の比較回路の動作範囲を説明する
ための図である。
【図3】 この発明の実施例2によるインバータ異常検
出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図4】 図3の装置の比較回路の動作範囲を説明する
ための図である。
【図5】 この発明の実施例3によるインバータ異常検
出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図6】 この発明の実施例4によるインバータ異常検
出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図7】 この発明の実施例5によるインバータ異常検
出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図8】 従来のインバータ異常検出装置の回路構成を
示すブロック図である。
【図9】 従来の装置の検出動作(インバータ正常時)
を説明するための図である。
【図10】 従来の装置の検出動作(インバータ欠相
時)を説明するための図である。
【符号の説明】
3〜6 トランジスタ、101 電流検出器、102
電流制御増幅器、105 係数器、106〜108,1
10 抵抗、109 演算増幅器、111 バイアス電
圧発生回路、201,202 基準信号発生回路、20
3,204 比較回路、205 OR回路、206 遅
延回路、IA インバータ電流、IAR インバータ電
流指令値、VAR インバータ電圧指令値、AL 異常
検出信号、VM,VE 偏差出力。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 開閉可能な電気弁を備えた変換器本体、
    および変換器指令値と上記変換器本体からの出力値との
    偏差を制御入力として上記電気弁の開閉を制御する制御
    増幅器を備えた変換器の異常を検出する装置において、 上記変換器指令値と上記変換器本体からの出力値との偏
    差を出力する偏差出力回路、この偏差出力が所定の値以
    上となったとき信号を出力する比較回路、およびこの比
    較回路からの出力信号が所定の時間以上継続したとき異
    常検出信号を出力する遅延回路を備えたことを特徴とす
    る変換器異常検出装置。
  2. 【請求項2】 制御増幅器は、変換器電流指令値と変換
    器本体からの電流出力値との偏差を電流制御入力として
    電気弁の開閉を制御する電流制御増幅器であることを特
    徴とする請求項1記載の変換器異常検出装置。
  3. 【請求項3】 偏差出力回路は、入力信号の一方の極性
    を反転させる係数器、および2個の抵抗からなり、それ
    ぞれの抵抗の一端に上記係数器からの反転信号および上
    記入力信号の他方の信号が入力され共通に接続した上記
    2個の抵抗の他端から偏差出力を得る加算器からなるこ
    とを特徴とする請求項2記載の変換器異常検出装置。
  4. 【請求項4】 偏差出力回路は、所定のバイアス信号源
    を備え、変換器電流指令値と変換器本体からの電流出力
    値との偏差に、更に上記バイアス信号を加えて偏差出力
    とすることを特徴とする請求項2記載の変換器異常検出
    装置。
  5. 【請求項5】 偏差出力回路は、入力信号の一方の極性
    を反転させる係数器、および3個の抵抗からなり、それ
    ぞれの抵抗の一端に上記係数器からの反転信号、上記入
    力信号の他方の信号およびバイアス信号が入力され共通
    に接続した上記3個の抵抗の他端から偏差出力を得る加
    算器からなることを特徴とする請求項4記載の変換器異
    常検出装置。
  6. 【請求項6】 偏差出力回路からの出力信号を電圧源信
    号に変換して比較回路に出力する信号変換回路を備えた
    ことを特徴とする請求項3または5に記載の変換器異常
    検出装置。
  7. 【請求項7】 偏差出力回路は、電流制御増幅器の制御
    出力信号をその偏差出力としたことを特徴とする請求項
    2記載の変換器異常検出装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007306725A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Toshiba Corp Dc/dcコンバータ

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