JPH10337043A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ変換器の出力側が開放状態で運転
を行うと、変圧器の１次側に設けられたパイロットリア
クトル回路に過電流が発生する。 【解決手段】 変圧器の２次側の電圧とパイロットリア
クトル回路に流れる電流とを検出し、変圧器の２次側の
電圧が発生しているときにパイロットリアクトル回路に
所定値以上の電流が流れていると、インバータ変換器の
出力側が開放状態であると判断して、インバータ変換器
と停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流側の負荷とし
てモータ用コイルなどの出力周波数を可変する電力変換
装置に係り、特に変換器と負荷の間に変圧器を接続し、
変圧器の負荷側回路に開閉器を接続した電力変換装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自励式電圧形インバータ変換器を
ＰＷＭ方式により出力電流制御を行い負荷に電力を供給
する電力変換装置においては、変換器と負荷との間で絶
縁あるいは昇圧、降圧を行うために、変換器と負荷の間
に変圧器が設けられており、さらに、負荷系統が複数系
統存在する場合には、開閉器により給電系統を選択する
ような構成となる。

【０００３】図６に上記のような電力変換装置の構成を
示す。図６において、直流電源１には直列接続された電
圧型インバータ変換器用のコンデンサ２、３が並列に接
続され、該コンデンサにはインバータ変換器４、５が接
続されている。インバータ変換器４、５は、自励式電圧
型の単相ブリッジ構成としている。

【０００４】変圧器６の１次側は変圧器磁束検出用のリ
アクトル９、抵抗１０からなるパイロットリアクトル電
流検出回路を介してインバータ変換器４の出力側に接続
され、２次側の出力側の一端はインバータ変換器５の出
力側と接続され、他端は開閉器７を介して負荷８の一端
に接続されている。負荷８の他端は、直列接続されたコ
ンデンサ２、３の中性点に接続されている。

【０００５】インバータ変換器４、５の制御回路は、図
中に示すように運転電流、運転周波数を設定する制御信
号基準回路２０からの指令値が、出力電流制御回路２１
に入力され、変圧器６の１次側と２次側に接続された電
流検出器１１、１２で検出したインバータ交流電流と比
較演算することにより、インバータ変換器４、５の出力
電圧を決定する。ＰＷＭゲート信号制御を行うゲート信
号制御回路２２は、出力電流制御回路２１より入力され
た電圧制御信号と内部で発生した三角波搬送信号とを比
較して、ゲートパルスを生成しインバータ変換器４、５
にゲ−ト信号を与える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この自励式電力変換装
置を１〜５Ｈｚ程度の低周波領域で運転する場合は、変
圧器６には直流分が定常的に発生し変圧器６に印加され
電圧時間積が次第に増加し鉄心が飽和して、直流偏磁が
発生して過大な励磁電流が流れる。このため低周波領域
では変圧器を使用しないインバータ変換器５の出力電圧
により負荷８に電流を流し、インバータ変換器４では変
圧器６の励磁電流を流さないように電流検出器１１から
の検出値を最小にするように出力電流制御回路２１で電
流制御が行われている。

【０００７】しかし、出力回路の開閉器７が開放状態で
は電流検出器１２の検出信号がないので、インバータ変
換器５の分担電圧制限以上の出力制御信号が発生してし
まう。すると、インバータ変換器５が分担しきれない電
圧については、インバー夕変換器４が出力電圧を分担す
ることになり、インバー夕変換器４により変圧器６に電
圧が印加される。

【０００８】変圧器６の１次側に設けてある変圧器磁束
検出用のリアクトル９、抵抗１０からなるパイロットリ
アクトル電流検出回路に流れる電流は、インバータ変換
器４の発生電圧に対して、低周波数領域では抵抗分しか
インピーダンスとして作用しないため過大な電流が流れ
長時間の運転が継続した場合は、パイロットリアクトル
回路の焼損や電流検出器の破損にいたってしまう。ま
た、本来出力電圧が大きい領域で発生する変圧器の直流
偏磁現象による励磁電流による過電流の発生との判別が
困難となり、故障復旧に時間が必要になるなどの問題点
が発生する。

【０００９】そこで本発明の目的は、電力変換装置の出
力側開放状態での運転を早期に検出し、保護停止する事
で、変圧器の１次側に設けたパイロットリアクトル回路
を保護すると共に故障内容を直流偏磁による異常か判別
し、電力変換装置の運転復旧を容易にした電力変換装置
を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る電力変換装置では、変圧器
の２次側の電圧とパイロットリアクトル回路に流れる電
流を検出して、変圧器の２次側の電圧が予め設定された
電圧値以上のときにパイロットリアクトル回路に流れる
電流が予め設定された電流値以上であると、パイロット
リアクトル回路に流れる過電流はインバータ変換器の出
力側の開閉器が開放状態で運転されていることによるも
のとして、インバータ変換器を保護停止する。

【００１１】本発明の請求項２に係る電力変換装置で
は、変圧器の２次側の電圧とパイロットリアクトル回路
に流れる電流を検出して、インバータ変換器の運転開始
からワンショット手段で予め設定された期間において、
変圧器の２次側の電圧が予め設定された電圧値以上のと
きにパイロットリアクトル回路に流れる電流が予め設定
された電流値以上であると、パイロットリアクトル回路
に流れる過電流はインバータ変換器の出力側の開閉器が
開放状態で運転されていることによるものとして、イン
バータ変換器を保護停止する。

【００１２】本発明の請求項３に係る電力変換装置で
は、変圧器の２次側の電圧と変圧器の２次側の電流を検
出して、変圧器の２次側の電圧が予め設定された電圧値
以上のときに変圧器の２次側の電流が予め設定された電
流値以下であると、インバータ変換器の出力側の開閉器
が開放状態で運転されているとして、インバータ変換器
を保護停止する。

【００１３】本発明の請求項４に係る電力変換装置で
は、変圧器の２次側の電圧と変圧器の２次側の電流を検
出して、変圧器の２次側の電圧と変圧器の２次側の電流
を基に負荷のインピーダンス値を演算を演算して、演算
により求められた負荷のインピーダンス値が予め実測さ
れた負荷のインピーダンス値以上であると、インバータ
変換器の出力側の開閉器が開放状態で運転されていると
して、インバータ変換器を保護停止する。

【００１４】本発明の請求項５に係る電力変換装置で
は、変圧器の２次側の電圧と開閉器の負荷側の電圧を検
出して、変圧器の２次側の電圧と開閉器の負荷側の電圧
の電圧差が予め設定された電圧差以上であると、インバ
ータ変換器の出力側の開閉器が開放状態で運転されてい
るとして、インバータ変換器を保護停止する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態のブロック図である。ここでは、図６に示した従
来の構成と異なった点を記載する。

【００１６】図１の電力変換装置の制御装置において、
新たに設けられたものは主回路運転状態の検出回路で、
電流検出器１１は変圧器６のインバータ変換器側に接続
される巻線側のパイロットリアクトル回路に流れる電流
を検出し、電圧検出器１４は変圧器６の出力側の発生電
圧を検出する。

【００１７】レベル検出回路３０は、電圧検出器１４の
出力が入力され、所定値以上の信号が入力されると信号
を出力し、レベル検出回路３１は、電流検出器１１の出
力が入力され、所定値以上の信号が入力されると信号を
出力する。ＡＮＤ回路３２は、レベル検出回路３０、３
１の出力が入力され、論理積をとる。

【００１８】この様に構成された電力変換装置の制御装
置で、出力側回路の開閉器７が開放された状態で且つ電
力変換装置の運転周波数が低い場合、制御回路は出力電
流制御しているため主回路電流を流すように出力電圧を
大きく発生する。このため、変圧器６の１次側に設けて
いるパイロットリアクトル回路の電流は増加する。

【００１９】このときには、パイロットリアクトル回路
に流れる電流が所定値以上になるのでレベル検出回路３
１が信号出力すると共に、変圧器６の２次側電圧は発生
しているのでレベル検出回路３０が信号出力する。よっ
て、ＡＮＤ回路３２が成立し、この信号を図示していな
い変換器保護回路に信号を送出して、変換器を停止させ
る。

【００２０】以上のように本発明の第１の実施の形態に
よれば、インバータ変換器の起動時に速やかに出力側が
開放していることが検出して、変換器を保護停止するこ
とができる。

【００２１】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図２は、本発明の第２の実施の形態のブロック
図である。図１と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を
付してその説明を省略する。

【００２２】第２の実施の形態は、図１に示した第１の
実施の形態に対して、新たに変換器の運転信号によりあ
る設定時間信号を出力するワンショット回路３３を設
け、開放状態の監視を起動信号からワンショット回路３
３で設定した時間だけ監視するようにしている。

【００２３】ワンショット回路３３の出力は、レベル検
出器３０、３１の出力と共にＡＮＤ回路３４に入力さ
れ、論理積がとられる。このため、変換器の起動後、ワ
ンショット回路３３で設定された期間において、開閉器
７が開放状態で、パイロットリアクトル回路に流れる電
流が所定値以上になるのでレベル検出回路３１が信号出
力すると共に、変圧器６の２次側電圧は発生しているの
でレベル検出回路３０が信号出力したときのみ、ＡＮＤ
回路３２が成立し、この信号を図示していない変換器保
護回路に信号を送出して、変換器を停止させることがで
きる。

【００２４】以上のように本発明の第２の実施の形態に
よれば、インバータ変換器の起動時に速やかに出力側が
開放していることが検出して、変換器を保護停止するこ
とができる。

【００２５】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。図３は、本発明の第３の実施の形態のブロッ
ク図である。図１と同一の要素にはそれぞれ同一の符号
を付してその説明を省略する。

【００２６】図３の電力変換装置の制御装置において、
新たに設けられたものは主回路運転状態の検出回路で、
電圧検出器１４は変圧器６の出力側の発生電圧を検出
し、電流検出器１２は変圧器６の負荷側の電流を検出す
る。

【００２７】レベル検出回路３０は、電圧検出器１４の
出力が入力され、所定値以上の信号が入力されると信号
を出力し、レベル検出回路３５は、電流検出器１２の出
力が入力され、所定値以下の信号が入力されるとき信号
を出力する。ＡＮＤ回路３６は、レベル検出回路３０、
３５の出力が入力され、論理積をとる。

【００２８】この様に構成された電力変換装置の制御装
置で、出力側回路の開閉器７が開放された状態運転した
場合、変圧器６の出力側には電圧は発生するが電流は発
生しない。

【００２９】よって、変圧器６の２次側電圧は発生して
いるのでレベル検出回路３０が信号出力すると共に、変
圧器６の負荷側の電流は発生しないのでレベル検出回路
３５が信号出力する。したがって、ＡＮＤ回路３２が成
立し、この信号を図示していない変換器保護回路に信号
を送出して、変換器を停止させることができる。

【００３０】以上のように本発明の第３の実施の形態に
よれば、インバータ変換器の起動時に速やかに出力側が
開放していることが検出して、変換器を保護停止するこ
とができる。

【００３１】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。図４は、本発明の第４の実施の形態のブロッ
ク図である。図１と同一の要素にはそれぞれ同一の符号
を付してその説明を省略する。

【００３２】図４の電力変換装置の制御装置において、
新たに設けられたものは主回路運転状態の検出回路で、
電圧検出器１４は変圧器６の出力側の発生電圧を検出
し、電流検出器１２は変圧器６の負荷側の電流を検出す
る。

【００３３】インピーダンス演算回路３７は、電圧検出
器１４の出力と電流検出器１２の出力が入力され、負荷
回路のインピーダンスを演算する。レベル検出回路３８
は、予め実測してある負荷のインピーダンスとインピー
ダンス演算回路３７で求められたインピーダンスとを比
較し、インピーダンス演算回路３７で求められたが予め
実測してある負荷のインピーダンス以上である場合に信
号を出力する。

【００３４】この様に構成された電力変換装置の制御装
置で、出力側回路の開閉器７が開放された状態運転した
場合、インピーダンス演算回路３７で求められたインピ
ーダンスは、予め実測してある負荷のインピーダンスよ
りも非常に大きな値となる。よって、レベル検出回路３
８は、信号を出力し、この信号を図示していない変換器
保護回路に信号を送出して、変換器を停止させることが
できる。

【００３５】以上のように本発明の第４の実施の形態に
よれば、インバータ変換器の起動時に速やかに出力側が
開放していることが検出して、変換器を保護停止するこ
とができる。

【００３６】次に本発明の第５の実施の形態について説
明する。図５は、本発明の第５の実施の形態のブロック
図である。図１と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を
付してその説明を省略する。

【００３７】図５の電力変換装置の制御装置において、
新たに設けられたものは主回路運転状態の検出回路で、
電圧検出器１４は変圧器６の出力側の発生電圧を検出
し、電圧検出器１５は開閉器７より負荷側で負荷側の電
圧を検出する。

【００３８】加算回路３９は、電圧検出器１４の出力と
電圧検出器１５の出力が入力され、演算する。レベル検
出回路４０は、加算回路３９の出力を入力し、所定値以
上である場合に信号を出力する。

【００３９】この様に構成された電力変換装置の制御装
置で、出力側回路の開閉器７が開放された状態運転した
場合、変圧器６の出力側には電圧は発生するが、負荷側
の電圧は発生しない。

【００４０】よって、加算回路３９の出力は、その入力
信号の電圧差が非常に大きいので、大きな値となる。し
たがって、レベル検出回路４０は信号を出力し、この信
号を図示していない変換器保護回路に信号を送出して、
変換器を停止させることができる。

【００４１】以上のように本発明の第５の実施の形態に
よれば、インバータ変換器の起動時に速やかに出力側が
開放していることが検出して、変換器を保護停止するこ
とができる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の電力変換
装置によれば、インバータ変換器の起動時に速やかに出
力側が開放していることを検出し、変換器を停止させる
ことで、変圧器の１次側に設けられたパイロットリアク
トル回路の過電流を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図。

【図２】本発明の第２の実施の形態のブロック図。

【図３】本発明の第３の実施の形態のブロック図。

【図４】本発明の第４の実施の形態のブロック図。

【図５】本発明の第５の実施の形態のブロック図。

【図６】従来の電力変換装置のブロック図。

【符号の説明】

１・・・直流電源 ２、３・・
・コンデンサ ４、５・・・インバータ変換器 ６・・・変
圧器 ７・・・開閉器 ８・・・負
荷 ９・・・リアクトル １０・・・抵
抗 １１、１２・・・電流検出器 １４、１５・
・・電圧検出器 ２０・・・制御信号基準回路 ２１・・・出
力電流制御回路 ２２・・・ゲート信号制御回路 ３０、３１、３５、３８、４０・・・レベル検出回路 ３２、３４、３６・・・ＡＮＤ回路 ３３・・・ワ
ンショット回路 ３７・・・インピーダンス演算回路 ３９・・・加
算回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源と、この直流電源から供給され
   る直流電力を交流電力に変換する第１のインバータ変換
   器と、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力
   に変換する第２のインバータ変換器と、前記第１のイン
   バータ変換器の出力端にその１次側が接続され、前記第
   ２のインバータ変換器の出力端に開閉器から負荷を介し
   てその２次側が接続された変圧器と、この変圧器の１次
   側に並列に接続されたリアクトルと抵抗とからなるパイ
   ロットリアクトル回路とを有し、第１のインバータ変換
   器と第２のインバータ変換器を協調運転する電力変換装
   置において、前記パイロットリアクトル回路に流れる電
   流を検出する電流検出手段と、前記変圧器の２次側の電
   圧を検出する電圧検出手段と、前記電流検出手段の出力
   が予め設定された電流値以上で且つ前記電圧検出手段の
   出力が予め設定された電圧値以上になると前記第１と第
   ２のインバータ変換器の停止信号を出力する状態判別手
   段とを具備したことを特徴とする電力変換装置。
2. 【請求項２】 直流電源と、この直流電源から供給され
   る直流電力を交流電力に変換する第１のインバータ変換
   器と、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力
   に変換する第２のインバータ変換器と、前記第１のイン
   バータ変換器の出力端にその１次側が接続され、前記第
   ２のインバータ変換器の出力端に開閉器から負荷を介し
   てその２次側が接続された変圧器と、この変圧器の１次
   側に並列に接続されたリアクトルと抵抗とからなるパイ
   ロットリアクトル回路とを有し、第１のインバータ変換
   器と第２のインバータ変換器を協調運転する電力変換装
   置において、前記パイロットリアクトル回路に流れる電
   流を検出する電流検出手段と、前記前記変圧器の２次側
   の電圧を検出する電圧検出手段と、電力変換装置の運転
   開始指令が入力されると予め設定された期間信号を出力
   するワンショット手段と、前記電流検出手段の出力が予
   め設定された電流値以上で且つ前記電圧検出手段の出力
   が予め設定された電圧値以上で且つ前記ワンショット手
   段が出力されていると前記第１と第２のインバータ変換
   器の停止信号を出力する状態判別手段とを具備したこと
   を特徴とする電力変換装置。
3. 【請求項３】 直流電源と、この直流電源から供給され
   る直流電力を交流電力に変換する第１のインバータ変換
   器と、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力
   に変換する第２のインバータ変換器と、前記第１のイン
   バータ変換器の出力端にその１次側が接続され、前記第
   ２のインバータ変換器の出力端に開閉器から負荷を介し
   てその２次側が接続された変圧器と、この変圧器の１次
   側に並列に接続されたリアクトルと抵抗とからなるパイ
   ロットリアクトル回路とを有し、第１のインバータ変換
   器と第２のインバータ変換器を協調運転する電力変換装
   置において、前記変圧器の２次側の電圧を検出する電圧
   検出手段と、前記変圧器の２次側の電流を検出する電流
   検出手段と、前記電圧検出手段の出力が予め設定された
   電圧値以上で且つ前記電流検出手段の出力が予め設定さ
   れた電流値以下になると前記第１と第２のインバータ変
   換器の停止信号を出力する状態判別手段とを具備したこ
   とを特徴とする電力変換装置。
4. 【請求項４】 直流電源と、この直流電源から供給され
   る直流電力を交流電力に変換する第１のインバータ変換
   器と、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力
   に変換する第２のインバータ変換器と、前記第１のイン
   バータ変換器の出力端にその１次側が接続され、前記第
   ２のインバータ変換器の出力端に開閉器から負荷を介し
   てその２次側が接続された変圧器と、この変圧器の１次
   側に並列に接続されたリアクトルと抵抗とからなるパイ
   ロットリアクトル回路とを有し、第１のインバータ変換
   器と第２のインバータ変換器を協調運転する電力変換装
   置において、前記変圧器の２次側の電圧を検出する電圧
   検出手段と、前記変圧器の２次側の電流を検出する電流
   検出手段と、前記電圧検出手段の出力と前記電流検出手
   段の出力とを基に負荷のインピーダンス値を演算するイ
   ンピーダンス演算手段と、このインピーダンス演算手段
   の出力が予め実測された負荷のインピーダンス値以上で
   あると前記第１と第２のインバータ変換器の停止信号を
   出力する状態判別手段とを具備したことを特徴とする電
   力変換装置。
5. 【請求項５】 直流電源と、この直流電源から供給され
   る直流電力を交流電力に変換する第１のインバータ変換
   器と、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力
   に変換する第２のインバータ変換器と、前記第１のイン
   バータ変換器の出力端にその１次側が接続され、前記第
   ２のインバータ変換器の出力端に開閉器から負荷を介し
   てその２次側が接続された変圧器と、この変圧器の１次
   側に並列に接続されたリアクトルと抵抗とからなるパイ
   ロットリアクトル回路とを有し、第１のインバータ変換
   器と第２のインバータ変換器を協調運転する電力変換装
   置において、前記変圧器の２次側の電圧を検出する第１
   の電圧検出手段と、前記開閉器の負荷側の電圧を検出す
   る第２の電圧検出手段と、前記第１の電圧検出手段の出
   力と前記第２の電圧検出手段の出力との電圧差が予め設
   定された電圧差以上であると前記第１と第２のインバー
   タ変換器の停止信号を出力する状態判別手段とを具備し
   たことを特徴とする電力変換装置。