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JP2013106368A - Power conversion device - Google Patents

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JP2013106368A JP2011246434A JP2011246434A JP2013106368A JP 2013106368 A JP2013106368 A JP 2013106368A JP 2011246434 A JP2011246434 A JP 2011246434A JP 2011246434 A JP2011246434 A JP 2011246434A JP 2013106368 A JP2013106368 A JP 2013106368A
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power
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phase rotation
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JP2011246434A
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Kazumasa Matsuoka
一正 松岡
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device that can supply power from an input system even when a phase rotation of a commercial power supply is different.SOLUTION: The DC output type power conversion device having a converter 10 for converting AC power supplied from a commercial power supply 7 to DC power, a current control circuit 20 for creating an output voltage command for the converter 10 such that a current to the converter 10 matches a current amplitude standard, and a gate control circuit 27 for controlling a gate of a switching element constituting the converter 10 on the basis of the output command for the converter 10 from the current control circuit 20 includes: a phase rotation fault detection circuit 51 for detecting a phase rotation fault in the commercial power supply 7; and a circuit for changing an input to a converter control circuit 14 and a converter gate output on the basis of an output of the phase rotation fault detection circuit 51.

Description

本実施形態は、商用電源からの交流電力を電力変換して負荷に供給するする電力変換装置に関する。   The present embodiment relates to a power conversion device that converts AC power from a commercial power source into power and converts it to a load.

従来の無停電電源装置は、商用電源から交流フィルタを介して供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給するインバータと、インバータの入力側に接続された蓄電池と、負荷への電力供給を前記商用電源側またはインバータ側のいずれかに切り換える切換回路と、コンバータの電流が電流振幅基準に一致するようにコンバータの出力電圧指令を作成する電流制御手段と、電流制御手段からのコンバータ出力指令に基づき、コンバータを構成するスイッチング素子のゲートを制御するゲート制御回路を有している。   A conventional uninterruptible power supply includes a converter that converts AC power supplied from a commercial power source through an AC filter into DC power, and an inverter that converts DC power converted by the converter into AC power and supplies the load to a load. A storage battery connected to the input side of the inverter, a switching circuit for switching the power supply to the load to either the commercial power source side or the inverter side, and the output voltage of the converter so that the converter current matches the current amplitude reference Current control means for creating a command, and a gate control circuit for controlling the gate of the switching element constituting the converter based on the converter output command from the current control means.

そして常時は、商用電源からコンバータにより所望の直流電圧源に変換され、この直流電圧源を入力とするインバータが所望の電圧を出力することによって電力変換装置から負荷への給電が行われる。   And normally, it converts into a desired direct-current voltage source from a commercial power source with a converter, and the inverter which inputs this direct-current voltage source outputs a desired voltage, and power supply from a power converter to a load is performed.

交流入力停電等の交流入力異常時は、交流入力の異常を検出してコンバータを停止させ、蓄電池のような直流電圧源を構成できるものからインバータへの電力を供給し、負荷への給電を継続する。   In the event of an AC input error such as an AC input power failure, the converter is stopped by detecting an AC input error, supplying power to the inverter from a DC voltage source that can be configured like a storage battery, and continuing to supply power to the load To do.

特開2002―27684号公報JP 2002-27684 A

しかし、従来の電力変換装置では例えば配線の接続違いにより商用電源の相回転が異なっていた場合、コンバータ制御系が不安定になり、直流定電圧制御機能や入力力率“1”を維持できない可能性があるため、装置を保護停止もしくは直流電源がある場合は直流電源を入力としたインバータ給電を継続する形であった。   However, in the conventional power converter, if the phase rotation of the commercial power supply is different due to, for example, different wiring connection, the converter control system becomes unstable and the DC constant voltage control function and the input power factor “1” cannot be maintained. Therefore, the inverter power supply was continued using the DC power supply as an input when the device was protected from protection or had a DC power supply.

このため、交流電源としてはエネルギーを有している状態にもかかわらず、相回転異常をした状態では装置保護の観点から直流運転を継続してしまうため、直流電源が喪失してしまうと負荷給電が停止してしまうことがあった。   For this reason, DC operation is continued from the viewpoint of device protection in the state of abnormal phase rotation despite the state of having an energy as an AC power source. Sometimes stopped.

本実施形態は、上記欠点を除去するためになされたもので、商用電源の相回転が異なっていても入力系統からの電源供給を可能とする電力変換装置を提供することを目的とする。   The present embodiment has been made to eliminate the above-described drawbacks, and an object thereof is to provide a power conversion device that can supply power from an input system even when the commercial power supply has different phase rotations.

実施形態の代表的な電力変換装置は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータの電流が電流振幅基準に一致するように前記コンバータの出力電圧指令を作成する電流制御手段と、前記電流制御手段からのコンバータ出力指令に基づき、前記コンバータを構成するスイッチング素子のゲートを制御するゲート制御回路を有した直流出力型の電力変換装置において、前記商用電源の相回転を検出する相回転検出回路と、前記相回転検出回路の出力によりコンバータ制御回路の入力とコンバータゲート出力を変更する回路とを備えたものである。   A typical power conversion device of an embodiment creates a converter that converts AC power supplied from a commercial power source into DC power, and an output voltage command of the converter so that the current of the converter matches a current amplitude reference. In a DC output type power converter having a current control means and a gate control circuit for controlling a gate of a switching element constituting the converter based on a converter output command from the current control means, phase rotation of the commercial power supply And a circuit for changing the input of the converter control circuit and the converter gate output by the output of the phase rotation detection circuit.

実施形態の代表的な電力変換装置によれば、商用電源の相回転が異なっていても入力系統からの電源供給が可能となる。   According to the representative power converter of the embodiment, it is possible to supply power from the input system even if the commercial power supply has a different phase rotation.

本実施形態における電力変換装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the power converter device in this embodiment. 図1のコンバータ制御回路を説明するためのブロック図。The block diagram for demonstrating the converter control circuit of FIG. 図2の相回転異常検出回路を説明するための図。The figure for demonstrating the phase rotation abnormality detection circuit of FIG. 図1のコンバータの主回路を説明するための図。The figure for demonstrating the main circuit of the converter of FIG. 図2の直流電圧制御回路を説明するための図。The figure for demonstrating the DC voltage control circuit of FIG. 図2の交流電流検出回路を説明するための図。The figure for demonstrating the alternating current detection circuit of FIG. 図2のゲート制御回路を説明するための図。The figure for demonstrating the gate control circuit of FIG. 図2の交流電流検出回路の動作を説明するための図。The figure for demonstrating operation | movement of the alternating current detection circuit of FIG. 図2の入力電流制御回路の動作を説明するための図。The figure for demonstrating operation | movement of the input current control circuit of FIG. 図2の相回転異常検出回路の動作を説明するための図。The figure for demonstrating operation | movement of the phase rotation abnormality detection circuit of FIG. 図2の相回転異常検出回路の動作を説明するための図。The figure for demonstrating operation | movement of the phase rotation abnormality detection circuit of FIG.

図1は本実施形態の電力変換装置の第1の例を示すもので、インバータ1の出力はインバータトランス2の1次巻線に接続され、インバータトランス2の2次巻線は本電力変換装置の出力となり、切換回路3に接続されている。切換回路3は接触器4と半導体スイッチ5から構成されており、負荷6への電力供給を電力変換装置と商用電源7のいずれかを切り換えるために用いる。   FIG. 1 shows a first example of the power converter of this embodiment. The output of the inverter 1 is connected to the primary winding of the inverter transformer 2, and the secondary winding of the inverter transformer 2 is connected to the power converter. And is connected to the switching circuit 3. The switching circuit 3 includes a contactor 4 and a semiconductor switch 5, and uses the power supply to the load 6 to switch between the power converter and the commercial power source 7.

ここでは、切換回路3は接触器4と半導体スイッチ5で構成されているが、いずれか一方だけでも構わない。また、インバータトランス2の無い構成でも構わない。   Here, the switching circuit 3 includes the contactor 4 and the semiconductor switch 5, but only one of them may be used. Further, a configuration without the inverter transformer 2 may be used.

インバータ1の入力側には、商用電源7からの交流電力を交流フィルタ8と系統連系用リアクトル9とを介して入力し直流電力を出力するコンバータ10と、コンバータ10の出力を平滑化する直流コンデンサ11と、交流入力停電等の交流入力異常時における電圧源となる蓄電池12が接続されている。交流フィルタ8は、コンバータ10で発生する高調波を商用電源7に回生させないために設けられている。   On the input side of the inverter 1, AC power from the commercial power supply 7 is input via the AC filter 8 and the grid connection reactor 9, and a converter 10 that outputs DC power, and a DC that smoothes the output of the converter 10. A capacitor 11 and a storage battery 12 serving as a voltage source when an AC input abnormality such as an AC input power failure occurs are connected. The AC filter 8 is provided in order to prevent the harmonic generated in the converter 10 from being regenerated in the commercial power supply 7.

そして常時は、商用電源7からコンバータ10により所望の直流電圧源に変換され、この直流電圧源を入力とするインバータ1が所望の交流電圧を出力する、いわゆる電力変換装置によって負荷6への交流電力の給電が行われる。   And normally, the AC power to the load 6 is converted to a desired DC voltage source by the converter 10 from the commercial power source 7 and the inverter 1 having the DC voltage source as an input outputs a desired AC voltage. Is fed.

交流入力停電等の交流入力異常時は、交流入力の異常を検出してコンバータ10を停止させ、蓄電池12のような直流電圧源を構成できるものからインバータ1への電力を供給し、負荷6への給電を継続する。   When an AC input abnormality such as an AC input power failure occurs, the converter 10 is stopped by detecting an abnormality of the AC input, and power to the inverter 1 is supplied from what can constitute a DC voltage source such as the storage battery 12 to the load 6. Continue to supply power.

次に図2によりコンバータ制御回路14について説明する。   Next, the converter control circuit 14 will be described with reference to FIG.

直流コンデンサ等の直流電圧を測定する直流電圧検出器13の出力である、直流電圧検出信号16は、コンバータ制御回路14に入力され、コンバータ制御回路14内の直流電圧制御回路15に直流電圧フィードバックとして入力される。また、コンバータ制御回路14には、交流入力電圧を検出する交流電圧検出回路17の出力に基づいて交流入力停電等の交流入力異常を検出する停電検出回路18及びPLL回路19とが接続される。   A DC voltage detection signal 16, which is an output of a DC voltage detector 13 that measures a DC voltage such as a DC capacitor, is input to the converter control circuit 14, and is supplied as a DC voltage feedback to the DC voltage control circuit 15 in the converter control circuit 14. Entered. The converter control circuit 14 is connected to a power failure detection circuit 18 and a PLL circuit 19 that detect an AC input abnormality such as an AC input power failure based on the output of the AC voltage detection circuit 17 that detects an AC input voltage.

入力電流制御回路20の入力には、以下に述べる信号が入力される。すなわち、直流電圧制御回路15の出力である入力電流振幅基準21が、PLL回路19の出力であるコンバータ基準位相22が、入力電圧フィードバックとして交流電圧検出器17の入力電圧検出信号23が、入力電流フィードバックとして電流検出器25の入力電流検出信号24が、それぞれ入力される。   Signals described below are input to the input of the input current control circuit 20. That is, the input current amplitude reference 21 that is the output of the DC voltage control circuit 15 is the converter reference phase 22 that is the output of the PLL circuit 19, and the input voltage detection signal 23 of the AC voltage detector 17 is the input voltage feedback. The input current detection signal 24 of the current detector 25 is input as feedback.

入力電流制御回路20において求められる入力電圧指令26は、ゲート制御回路27に入力されると共に、ゲート制御回路27に後述する停電検出信号29及びコンバータ相順入替信号が入力され、ゲート制御回路27において求められるコンバータ10のゲート信号28が出力される。   An input voltage command 26 obtained in the input current control circuit 20 is input to the gate control circuit 27, and a power failure detection signal 29 and a converter phase order switching signal described later are input to the gate control circuit 27. The required gate signal 28 of the converter 10 is output.

図2において、直流電圧制御回路15は、電力変換装置が本来出力すべき電圧相当の出力をインバータが出力できるように入力電流振幅基準21を出力する。入力電流制御回路20は電流検出器25によって検出された入力電流検出信号24が入力電流振幅基準21と等しくなり、かつPLL回路19によって検出されたコンバータ基準位相22と等しくなるように制御を行い、入力電圧指令26を出力する。ゲート制御回路27はコンバータ10の出力が入力電圧指令26に一致するようにゲート信号28を出力する。   In FIG. 2, the DC voltage control circuit 15 outputs an input current amplitude reference 21 so that the inverter can output an output corresponding to the voltage that the power converter should originally output. The input current control circuit 20 performs control so that the input current detection signal 24 detected by the current detector 25 is equal to the input current amplitude reference 21 and the converter reference phase 22 detected by the PLL circuit 19. An input voltage command 26 is output. The gate control circuit 27 outputs a gate signal 28 so that the output of the converter 10 matches the input voltage command 26.

以上述べたコンバータ制御回路14に、次に述べる相回転異常検出回路51が付加されている。相回転異常検出回路51は、交流電圧検出回路17からの出力である入力電圧検出信号(交流入力電圧、コンバータ入力)23及び停電検出回路18からの入力電圧健全信号57を入力し、相回転異常検出回路51は出力としてコンバータ相順入替信号52を入力電流制御回路20及びゲート制御回路27にそれぞれ入力されるようになっている。   The converter control circuit 14 described above is provided with a phase rotation abnormality detection circuit 51 described below. The phase rotation abnormality detection circuit 51 receives an input voltage detection signal (AC input voltage, converter input) 23 that is an output from the AC voltage detection circuit 17 and an input voltage sound signal 57 from the power failure detection circuit 18, and a phase rotation abnormality is detected. The detection circuit 51 receives a converter phase order switching signal 52 as an output to the input current control circuit 20 and the gate control circuit 27, respectively.

図3は相回転異常検出回路51の具体例を示すもので、Dラッチ回路53と論理積回路58からなり、Dラッチ回路53は、クロック入力端子CLKにクロック信号54のタイミングでラッチ入力端子Dに入力信号55があれば、出力端子Qからラッチ出力を出力せず、これ以外のとき出力端子Qからラッチ出力を出力する。Dラッチ入力55とクロック入力54は、後述するように前記入力電圧検出信号23から得られ、Dラッチ回路53のDラッチ出力56及び入力電圧健全信号57が論理積回路58に入力されている。この結果、Dラッチ出力56及び入力電圧健全信号57が共に存在したとき論理積回路58からの出力としてコンバータ相順入替信号52が得られる。   FIG. 3 shows a specific example of the phase rotation abnormality detection circuit 51, which comprises a D latch circuit 53 and an AND circuit 58. The D latch circuit 53 is connected to the clock input terminal CLK at the timing of the clock signal 54. If there is an input signal 55, the latch output is not output from the output terminal Q, and the latch output is output from the output terminal Q in other cases. The D latch input 55 and the clock input 54 are obtained from the input voltage detection signal 23 as described later, and the D latch output 56 and the input voltage sound signal 57 of the D latch circuit 53 are input to the AND circuit 58. As a result, when both the D latch output 56 and the input voltage sound signal 57 exist, the converter phase order change signal 52 is obtained as an output from the AND circuit 58.

ここで、Dラッチ回路53のクロック入力54として入力電圧検出信号23の一つのa相(例えばU相)を入力し、もう一つの他のb相(前記の相がU相であれば例えばV相)をDラッチ入力55としている。これにより、交流入力電圧のU相とV相があらかじめ決められた時間(位相)内であることを検出し、あらかじめ決められた時間を超えた場合(本構成では180度:50Hzの場合10ms)、すなわち交流入力電圧の相順が正しくないと検知した場合Dラッチ回路の出力56がオンとなる。Dラッチ出力56と停電検出回路18の出力である入力電圧健全信号57は論理積回路58の入力となり、論理積回路58の出力はコンバータ相順入替信号52となっている。   Here, one a phase (for example, U phase) of the input voltage detection signal 23 is input as the clock input 54 of the D latch circuit 53, and another b phase (for example, V phase if the above phase is U phase) Phase) is the D latch input 55. Thereby, it is detected that the U phase and V phase of the AC input voltage are within a predetermined time (phase), and when the predetermined time is exceeded (in this configuration, 180 degrees: 50 ms, 10 ms) That is, when it is detected that the phase sequence of the AC input voltage is not correct, the output 56 of the D latch circuit is turned on. The D latch output 56 and the input voltage sound signal 57 that is the output of the power failure detection circuit 18 are input to the logical product circuit 58, and the output of the logical product circuit 58 is the converter phase order replacement signal 52.

また、図1のコンバータ10には蓄電池12を充電するための充電電流制御回路(図示しない)が設けられているが、ここでは説明を省略する。   Moreover, although the converter 10 of FIG. 1 is provided with a charging current control circuit (not shown) for charging the storage battery 12, the description thereof is omitted here.

インバータ1についてもコンバータ10のコンバータ制御回路14と同様にインバータ制御回路(図示せず)が設けられている。   Similarly to the converter control circuit 14 of the converter 10, an inverter control circuit (not shown) is also provided for the inverter 1.

図4はコンバータ10の主回路を示すもので、以下のような素子等のアームがブリッジ接続され、その入力側に商用電源7が接続され、また出力側に正極P及び負極Nを備えている。正極Pにはスイッチング素子31a,31c,31eのコレクタが各々接続され、各スイッチング素子には各々逆並列にダイオード32a,32c,32eが接続されている。負極Nにはスイッチング素子31b,31d,31fのコレクタが各々接続され、各スイッチング素子には各々逆並列にダイオード32b,32d,32fが接続されている。正極P及び負極Nの間に、直流コンデンサ11が接続され、正極P及び負極N並びに直流コンデンサ11の両端からコンバータ出力33が得られるようになっている。   FIG. 4 shows a main circuit of the converter 10, and an arm such as the following elements is bridge-connected, a commercial power supply 7 is connected to the input side, and a positive electrode P and a negative electrode N are provided on the output side. . Collectors of switching elements 31a, 31c, and 31e are connected to the positive electrode P, and diodes 32a, 32c, and 32e are connected in antiparallel to the switching elements. Collectors of switching elements 31b, 31d, and 31f are connected to the negative electrode N, and diodes 32b, 32d, and 32f are connected in antiparallel to the switching elements. A DC capacitor 11 is connected between the positive electrode P and the negative electrode N, and a converter output 33 is obtained from both ends of the positive electrode P and the negative electrode N and the DC capacitor 11.

ゲート駆動回路34にはゲート信号28が入力されている。各スイッチング素子32には個別または一括にスイッチング時のサージ電圧抑制用のスナバ回路が設けられているがここでは説明を簡単にするため省略している。ゲート信号28に対し、ゲート駆動回路34は上下直列に接続されたスイッチング素子、例えば31a,31bなどが同時にオンすることを防止する(デッドタイム)を生成したり、各スナバ回路の充放電の期間を確保したりする。コンバータ10はパルス幅変調(PWM)により直流コンデンサ11の直流電圧を制御することにより、電力蓄積要素である蓄電池12を充電する。   A gate signal 28 is input to the gate drive circuit 34. Each switching element 32 is provided with a snubber circuit for suppressing a surge voltage during switching individually or collectively, but is omitted here for the sake of simplicity. In response to the gate signal 28, the gate driving circuit 34 generates a dead time that prevents switching elements connected in series, for example, 31a and 31b, from turning on at the same time, and the charge / discharge period of each snubber circuit Or to secure. The converter 10 charges the storage battery 12 as a power storage element by controlling the DC voltage of the DC capacitor 11 by pulse width modulation (PWM).

図5は、コンバータ制御回路14内の直流電圧制御回路15の一構成例である。直流電圧指令(直流電圧基準信号)35は、インバータ1が所望の電圧出力できるように一定の電圧指令を出力する。電力蓄積要素である蓄電池12の特性に合わせて、各種の直流電圧指令を設定する回路を設けることもあるが、ここでは説明を簡単にするため省略している。   FIG. 5 is a configuration example of the DC voltage control circuit 15 in the converter control circuit 14. The DC voltage command (DC voltage reference signal) 35 outputs a constant voltage command so that the inverter 1 can output a desired voltage. A circuit for setting various DC voltage commands may be provided in accordance with the characteristics of the storage battery 12 that is a power storage element, but is omitted here for the sake of simplicity.

直流電圧指令35と前述の直流電圧検出器13からの直流電圧検出信号16との差分が差分検出器37で求められ、この差分がPI制御回路36に入力され、PI制御回路36の出力として入力電流振幅基準21が得られる。   A difference between the DC voltage command 35 and the DC voltage detection signal 16 from the DC voltage detector 13 is obtained by a difference detector 37, and this difference is input to the PI control circuit 36 and input as an output of the PI control circuit 36. A current amplitude reference 21 is obtained.

なお、本例では電圧制御としてPI制御を用いた例としているが、PID制御やI−P制御その他の一般的な制御手法や現代制御理論などを用いた制御回路でもよいことは言うまでもない。   In this example, PI control is used as voltage control, but it goes without saying that it may be a control circuit using PID control, IP control, other general control methods, modern control theory, or the like.

図6はコンバータ制御回路14内の入力電流制御回路20の一構成例である。入力電流振幅基準21と、PLL回路19の出力であるコンバータ基準位相22a〜22cとは乗算器41a〜41cに接続されている。乗算器41a〜41cの出力はU相、V相、W相の交流入力電流基準となる。交流入力電流基準は入力電流検出信号24との差分を各々とられ、P制御回路42a〜42cに各々入力される。   FIG. 6 is a configuration example of the input current control circuit 20 in the converter control circuit 14. The input current amplitude reference 21 and the converter reference phases 22a to 22c which are the outputs of the PLL circuit 19 are connected to multipliers 41a to 41c. The outputs of the multipliers 41a to 41c serve as U-phase, V-phase, and W-phase AC input current references. A difference from the input current detection signal 24 is taken for each AC input current reference, and each difference is input to the P control circuits 42a to 42c.

図6において、P制御回路42a〜42cは入力電流検出信号24が入力電流基準に追従するように制御を行う。なお、本例では電圧制御としてP制御を用いた例としているが、PID制御やI−P制御その他の一般的な制御手法や現代制御理論などを用いた制御回路でもよいことは言うまでもない。特に、高速化や安定化を図る意味で入力電流の後段または前段あるいは並列に、入力電圧などのオフセットを付加することがあってもよい。ここでは、後段に入力電圧検出信号23を各相毎に加算して、入力電圧指令26としている。また、本構成例は1相毎に個別に制御を行う構成であるが、公知のd−q軸理論を用いて、3相の電流、電圧を振幅成分と位相成分に分けた制御回路で構成であってもよい。   In FIG. 6, P control circuits 42a to 42c perform control so that the input current detection signal 24 follows the input current reference. In this example, the P control is used as the voltage control, but it goes without saying that a control circuit using PID control, IP control, other general control methods, modern control theory, or the like may be used. In particular, an offset such as an input voltage may be added in a subsequent stage, an upstream stage, or a parallel stage of the input current in order to increase speed and stability. Here, the input voltage detection signal 23 is added to the subsequent stage for each phase to obtain the input voltage command 26. In addition, this configuration example is a configuration in which control is performed individually for each phase, but using a known dq axis theory, it is configured with a control circuit that divides current and voltage of three phases into amplitude components and phase components. It may be.

図7はコンバータ制御回路14内のゲート制御回路27の一構成例である。入力電流制御回路20からの各入力電圧指令26と各キャリア発生回路43からの信号は、それぞれオペアンプ44a〜44cに入力される。オペアンプ44aは、入力電圧指令26とキャリア発生回路43からの信号の差分を求める減算器44a1と前記差分を増幅する増幅器44a2を備え、同様にオペアンプ44bは、入力電圧指令26とキャリア発生回路43からの信号の差分を求める減算器44b1と前記差分を増幅する増幅器44b2を備え、オペアンプ44cは、入力電圧指令26とキャリア発生回路43からの信号の差分を求める減算器44c1と前記差分を増幅する増幅器44c2を備えている。オペアンプ44a〜44cの出力はゲート信号出力回路45a〜45cに入力される。ゲート信号出力回路45a〜45cの出力は信号切換回路46の一方の入力となる。もう一方は出力オフとなっており、本信号切換には、停電検出回路18の出力である停電検出信号29を用いている。信号切換回路45の出力はゲート信号28となる。本構成例は、一般的に言われる三角波比較方式を示した一例である。ゲートパルスの発生手法は特に限定しない。   FIG. 7 shows a configuration example of the gate control circuit 27 in the converter control circuit 14. Each input voltage command 26 from the input current control circuit 20 and a signal from each carrier generation circuit 43 are input to the operational amplifiers 44a to 44c, respectively. The operational amplifier 44 a includes a subtractor 44 a 1 that obtains a difference between the input voltage command 26 and the signal from the carrier generation circuit 43 and an amplifier 44 a 2 that amplifies the difference. Similarly, the operational amplifier 44 b includes the input voltage command 26 and the carrier generation circuit 43. The operational amplifier 44c includes a subtractor 44c1 that obtains the difference between the input voltage command 26 and the carrier generation circuit 43, and an amplifier that amplifies the difference. 44c2. The outputs of the operational amplifiers 44a to 44c are input to the gate signal output circuits 45a to 45c. The outputs of the gate signal output circuits 45 a to 45 c become one input of the signal switching circuit 46. The other is turned off, and the power failure detection signal 29, which is the output of the power failure detection circuit 18, is used for this signal switching. The output of the signal switching circuit 45 is the gate signal 28. This configuration example is an example showing a generally-known triangular wave comparison method. The method for generating the gate pulse is not particularly limited.

図8は本実施形態で用いる入力電流制御回路25の一構成例である。コンバータ相順入替信号52がオンのときは、コンバータ基準位相22,入力電圧検出信号23及び入力電流検出信号24の相順(V相とW相)を入れ替える構成となっている
図9は本実施形態で用いるゲート制御回路27の一構成例である。コンバータ相順入替信号52がオンのときは、ゲート信号28の相順(V相とW相)を入れ替える構成となっている。
FIG. 8 shows a configuration example of the input current control circuit 25 used in the present embodiment. When the converter phase order change signal 52 is on, the phase order (V phase and W phase) of the converter reference phase 22, the input voltage detection signal 23, and the input current detection signal 24 is changed. 3 is a configuration example of a gate control circuit 27 used in the embodiment. When the converter phase order switching signal 52 is on, the phase order (V phase and W phase) of the gate signal 28 is switched.

図10は相回転異常検出回路51の動作例を説明するための図で、(1)は交流入力電圧の一つのa相(例えばU相)を入力電圧の波形を示し、(2)はa相検出信号で、(1)の負の期間をオンとする。(3)は交流入力電圧もう一つのb相(前記の相がU相であれば例えばV相)を示し、(4)はb相検出信号で、(3)の負から正に変化するゼロクロス点から1ms程度をオンとする。(5)は相回転が正常ときの相回転検出信号であり、(6)はb相検出信号が相回転が異常のときであり、(7)は相回転が異常のときの相回転異常検出信号である。(8)は、各相における相回転が正常な場合の状態と、相回転が異常な場合の状態を示している。 FIG. 10 is a diagram for explaining an operation example of the phase rotation abnormality detection circuit 51. (1) shows the waveform of the input voltage for one a phase (for example, U phase) of the AC input voltage. In the phase detection signal, the negative period of (1) is turned on. (3) shows an AC input voltage, another b phase (for example, V phase if the above phase is U phase), (4) is a b phase detection signal, and zero crossing that changes from negative to positive in (3). Turn on for about 1 ms from the point. (5) is a phase rotation detection signal when the phase rotation is normal, (6) is a phase b detection signal when the phase rotation is abnormal, and (7) is a phase rotation abnormality detection when the phase rotation is abnormal. Signal. (8) shows a state when the phase rotation in each phase is normal and a state when the phase rotation is abnormal.

図11は本実施形態で用いる相回転異常検出回路51の動作タイミング例である。   FIG. 11 is an example of the operation timing of the phase rotation abnormality detection circuit 51 used in this embodiment.

図11の(1)に示すように切換回路3に有する接触器4により電力変換装置の交流電源入力を商用電源7から自家発電源設備60に切り換える場合、コンバータ10は一度停電を検出する。このとき、コンバータ10は停止するが、復電後、相順が異なる状態で自家発電源設備60が接続されていた場合、まず始めに図11の(3)に示す電圧健全信号57が復帰(健全)となり、その後相回転異常検出回路51のDラッチ出力56が異常(オン)となり、コンバータ相順入替信号52がオンとなる。最後に停電検出信号29が復帰(健全)となることで、再度コンバータ10が動作を始める。したがってコンバータ10の動作の前に相回転異常を検出することで、コンバータ10の動作前に相順を変更することができる。 As shown in (1) of FIG. 11, when the AC power input of the power converter is switched from the commercial power supply 7 to the self-generated power supply facility 60 by the contactor 4 included in the switching circuit 3, the converter 10 detects a power failure once. At this time, the converter 10 stops, but after the power recovery, when the self-generated power supply facility 60 is connected in a phase sequence different state, first, the voltage sound signal 57 shown in (3) of FIG. Then, the D latch output 56 of the phase rotation abnormality detection circuit 51 becomes abnormal (on), and the converter phase order replacement signal 52 is turned on. Finally, when the power failure detection signal 29 is restored (sound), the converter 10 starts operating again. Therefore, the phase order can be changed before the operation of the converter 10 by detecting the phase rotation abnormality before the operation of the converter 10.

電力変換装置の交流電源入力を商用電源7から発電機58に切り換える場合、コンバータ10は一度停電を検出する。このとき、コンバータは停止するが、復電後、相順が異なる状態で発電機58が接続されていた場合、まず始めに図11の(3)に示すように電圧健全信号57が復帰(健全)となり、その後位相異常検出回路のDラッチ回路出力56が異常(オン)となり、図11の(4)に示すようにコンバータ相順入替信号52がオンとなる。最後に図11の(5)に示すように停電検出信号29が復帰(健全)となることで、再度コンバータが動作を始める。したがってコンバータ動作の前に相回転異常を検出することで、コンバータ動作前に相順を変更することができる。   When switching the AC power input of the power converter from the commercial power supply 7 to the generator 58, the converter 10 detects a power failure once. At this time, the converter stops, but when the generator 58 is connected in a state where the phase sequence is different after power recovery, first, the voltage sound signal 57 is restored (sound) as shown in (3) of FIG. After that, the D latch circuit output 56 of the phase abnormality detection circuit becomes abnormal (on), and the converter phase order switching signal 52 is turned on as shown in (4) of FIG. Finally, as shown in (5) of FIG. 11, when the power failure detection signal 29 is restored (healthy), the converter starts operating again. Therefore, by detecting the phase rotation abnormality before the converter operation, the phase order can be changed before the converter operation.

以上述べた実施形態では、上位系統の相回転異常を検出することにより、電力変換装置を構成するコンバータ制御回路14内の入力信号の相順を入れ替えることで、コンバータ制御を健全に行わせ、コンバータ制御出力を出力相順に合わせることで、コンバータ制御出力を相回転異常状態でも健全な形で出力させることができる。   In the embodiment described above, by detecting the phase rotation abnormality of the host system, the phase order of the input signals in the converter control circuit 14 constituting the power conversion device is changed, so that the converter control is performed soundly, and the converter By matching the control outputs in the order of the output phases, the converter control outputs can be output in a sound form even in a phase rotation abnormal state.

以上述べた実施形態は、次のようにしても同様に実施できる。   The embodiment described above can be similarly implemented as follows.

1)前述したコンバータ及びインバータを備えた電力変換装置に限らず、商用電源からの交流電力を電力変換して負荷に供給する電力変換器と、前記商用電源の相回転を検出する相回転検出回路と、前記相回転検出回路の出力により前記電力変換器の入力及び出力の相回転を変更する相回転変更回路とを備えた電力変換装置であってもよい。   1) Not only the power converter provided with the converter and inverter described above, but also a power converter that converts AC power from a commercial power source and supplies it to a load, and a phase rotation detection circuit that detects the phase rotation of the commercial power source And a phase rotation change circuit that changes the phase rotation of the input and output of the power converter according to the output of the phase rotation detection circuit.

2)前述したコンバータ及びインバータを備えた電力変換装置に限らず、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータの電流が電流振幅基準に一致するように前記コンバータの出力電圧指令を作成する電流制御手段と、前記電流制御手段からのコンバータ出力指令に基づき、前記コンバータを構成するスイッチング素子のゲートを制御するゲート制御回路を有した直流出力型の電力変換装置において、前記商用電源の相回転を検出する相回転検出回路と、前記相回転検出回路の出力によりコンバータ制御回路の入力とコンバータゲート出力を変更する回路とを備えた電力変換装置であってもよい。   2) Not only the above-described power converter including the converter and the inverter, but also a converter that converts AC power supplied from a commercial power source into DC power, and that the current of the converter matches a current amplitude reference. In a DC output type power conversion device having a current control means for creating an output voltage command and a gate control circuit for controlling a gate of a switching element constituting the converter based on a converter output command from the current control means, The power converter may include a phase rotation detection circuit that detects phase rotation of the commercial power supply, and a circuit that changes an input of the converter control circuit and a converter gate output based on the output of the phase rotation detection circuit.

3)前述の回転検出回路は、クロック信号のタイミングで前記商用電源の入力電圧信号があれば出力をラッチするラッチ回路と、前記商用電源の入力電圧健全信号と前記ラッチ回路の出力の論理積が成立したとき相順入替信号を出力するものであるが、相回転検出回路は、前記商用電源の電圧信号を入力し、dq変換を行い、d軸に生じる2次振動により相順の異常を検出するものであってもよい。   3) The rotation detection circuit described above includes a latch circuit that latches the output if there is an input voltage signal of the commercial power supply at the timing of the clock signal, and a logical product of the input voltage sound signal of the commercial power supply and the output of the latch circuit. When it is established, it outputs a phase order change signal, but the phase rotation detection circuit inputs the voltage signal of the commercial power supply, performs dq conversion, and detects an abnormality in the phase order by the secondary vibration generated on the d axis. You may do.

1…インバータ、2…インバータトランス、3…切換回路、4… 接触器、5…半導体スイッチ、6…負荷、7…商用電源、8…交流フィルタ、9…系統連系用リアクトル、10…コンバータ、11…直流コンデンサ、12…蓄電池、13…直流電圧検出器、14…コンバータ制御回路、15…直流電圧制御回路、16…直流電圧検出信号、17…交流電圧検出回路、18…停電検出回路、19…PLL回路、20…入力電流制御回路、21…入力電流振幅基準、22…コンバータ基準位相、23…入力電圧検出信号、24…入力電流検出信号、25…交流電流検出回路、26…入力電圧指令、27…ゲート制御回路、28…コンバータ10のゲート信号、29…停電検出信号、31…スイッチング素子、32…ダイオード、33…コンバータ出力、34…ゲート駆動回路、35…直流電圧基準信号、36…PI制御回路、41…乗算器、42…P制御回路、43…キャリア発生回路、44…オペアンプ、45…ゲート信号出力回路、46…信号切換回路、51…相回転異常検出回路、52…コンバータ相順入替信号、53…Dラッチ回路、54…クロック入力、55…Dラッチ入力、56…Dラッチ出力、57…入力電圧健全信号、58…論理積回路、59…相順入替回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inverter, 2 ... Inverter transformer, 3 ... Switching circuit, 4 ... Contactor, 5 ... Semiconductor switch, 6 ... Load, 7 ... Commercial power supply, 8 ... AC filter, 9 ... Reactor for system connection, 10 ... Converter, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... DC capacitor, 12 ... Storage battery, 13 ... DC voltage detector, 14 ... Converter control circuit, 15 ... DC voltage control circuit, 16 ... DC voltage detection signal, 17 ... AC voltage detection circuit, 18 ... Power failure detection circuit, 19 ... PLL circuit, 20 ... input current control circuit, 21 ... input current amplitude reference, 22 ... converter reference phase, 23 ... input voltage detection signal, 24 ... input current detection signal, 25 ... AC current detection circuit, 26 ... input voltage command 27 ... Gate control circuit, 28 ... Gate signal of converter 10, 29 ... Power failure detection signal, 31 ... Switching element, 32 ... Diode, 33 ... Converter Output 34: Gate drive circuit 35: DC voltage reference signal 36 ... PI control circuit 41 ... Multiplier 42 ... P control circuit 43 ... Carrier generation circuit 44 ... Operational amplifier 45 ... Gate signal output circuit 46 ... Signal switching circuit, 51 ... Phase rotation abnormality detection circuit, 52 ... Converter phase order switching signal, 53 ... D latch circuit, 54 ... Clock input, 55 ... D latch input, 56 ... D latch output, 57 ... Input voltage sound signal , 58... AND circuit, 59.

Claims (5)

商用電源からの交流電力を電力変換して負荷に供給する電力変換器と、
前記商用電源の相回転を検出する相回転検出回路と、
前記相回転検出回路の出力により前記電力変換器の入力及び出力の相回転を変更する相回転変更回路と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
A power converter that converts AC power from a commercial power source and supplies it to a load;
A phase rotation detection circuit for detecting phase rotation of the commercial power supply;
A phase rotation change circuit that changes the phase rotation of the input and output of the power converter according to the output of the phase rotation detection circuit;
A power conversion device comprising:
商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータにより変換された直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給するインバータと、
前記インバータの入力側に接続された蓄電池と、
前記負荷への電力供給を前記商用電源側またはインバータ側のいずれかに切り換える切換回路と、
前記コンバータの電流が電流振幅基準に一致するように前記コンバータの出力電圧指令を作成する電流制御回路と、
前記電流制御回路からのコンバータ出力指令に基づき、前記コンバータを構成するスイッチング素子のゲートを制御するゲート制御回路を有した電力変換装置において、
前記商用電源の相回転を検出する相回転検出回路と、
前記相回転検出回路の出力によりコンバータ制御回路の入力とコンバータゲート出力を変更する回路とを
備えたことを特徴とする電力変換装置。
A converter that converts AC power supplied from commercial power into DC power;
An inverter that converts DC power converted by the converter into AC power and supplies the load to the load;
A storage battery connected to the input side of the inverter;
A switching circuit for switching power supply to the load to either the commercial power source side or the inverter side;
A current control circuit that creates an output voltage command for the converter so that the current of the converter matches a current amplitude reference;
In a power converter having a gate control circuit for controlling the gate of a switching element constituting the converter based on a converter output command from the current control circuit,
A phase rotation detection circuit for detecting phase rotation of the commercial power supply;
A power conversion device comprising: a circuit for changing an input of a converter control circuit and a converter gate output by an output of the phase rotation detection circuit.
商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータの電流が電流振幅基準に一致するように前記コンバータの出力電圧指令を作成する電流制御回路と、
前記電流制御回路からのコンバータ出力指令に基づき、前記コンバータを構成するスイッチング素子のゲートを制御するゲート制御回路を有した直流出力型の電力変換装置において、
前記商用電源の相回転を検出する相回転検出回路と、
前記相回転検出回路の出力によりコンバータ制御回路の入力とコンバータゲート出力を変更する回路とを
備えたことを特徴とする電力変換装置。
A converter that converts AC power supplied from commercial power into DC power;
A current control circuit that creates an output voltage command for the converter so that the current of the converter matches a current amplitude reference;
In a DC output type power converter having a gate control circuit for controlling a gate of a switching element constituting the converter, based on a converter output command from the current control circuit,
A phase rotation detection circuit for detecting phase rotation of the commercial power supply;
A power conversion device comprising: a circuit for changing an input of a converter control circuit and a converter gate output by an output of the phase rotation detection circuit.
前記相回転検出回路は、クロック信号のタイミングで前記商用電源の入力電圧信号があれば出力をラッチするラッチ回路と、前記商用電源の入力電圧健全信号と前記ラッチ回路の出力の論理積が成立したとき相順入替信号を出力することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の電力変換装置。   The phase rotation detection circuit has a logical product of a latch circuit that latches the output if there is an input voltage signal of the commercial power supply at the timing of the clock signal, and an output voltage sound signal of the commercial power supply and the output of the latch circuit. The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein a phase order change signal is output at times. 前記相回転検出回路は、前記商用電源の電圧信号を入力し、dq変換を行い、d軸に生じる2次振動により相順の異常を検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の電力変換装置。   The phase rotation detection circuit receives the voltage signal of the commercial power supply, performs dq conversion, and detects an abnormality in phase sequence by secondary vibration generated in the d-axis. The power converter according to claim 1.
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