(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電力を任意の電圧に変換する電力変換装置において、電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号を得る平均化手段と、この平均化手段により得られた前記平均電源電圧信号と前記電源電圧信号の瞬時値とを比較し、その偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出するとともに、前記電源の系統の負荷の変動を検出し、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、前記電源の系統の負荷の変動が所定の条件を満たしている場合に、電源電圧低下検出信号を出力する電源電圧低下検出手段とを備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
電源からの電力を任意の電圧に変換する電力変換装置において、電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号を得る平均化手段と、この平均化手段により得られた前記平均電源電圧信号に対して短い時間で前記電源電圧信号を平均化した短時間平均電源電圧信号を得る短時間平均化手段と、前記平均化手段により得られた前記平均電源電圧信号と前記短時間平均化手段により得られた前記短時間平均電源電圧信号とを比較し、その偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出するとともに、前記電源の系統の負荷の変動を検出し、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、前記電源の系統の負荷の変動が所定の条件を満たしている場合に、電源電圧低下検出信号を出力する電源電圧低下検出手段とを備えて成ることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記電源電圧低下検出手段は、電源電圧の低下率を検出する電圧低下率検出手段を備え、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、前記電圧低下率検出手段により検出される前記低下率が設定値以上の場合にのみ、前記電源電圧低下検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電源電圧低下検出手段は、同一電源系統に接続された大容量負荷の負荷の増加を検出する負荷増加検出手段を備え、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出した場合でも、前記負荷増加検出手段により所定量以上の前記負荷の増加が検出された場合は、前記電源電圧低下検出信号の出力を制限するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記電源電圧低下検出手段は、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したことを保持する保持手段と、前記偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したときの前記電源電圧信号の瞬時値もしくは前記平均電源電圧信号もしくは前記短時間平均電源電圧信号をメモリーするメモリー手段と、前記電源電圧信号の瞬時値もしくは前記短時間平均電源電圧信号が、前記メモリー手段によるメモリー値以上もしくはメモリー値にバイアス量を加算した値以上に復帰したとき、前記保持手段による電源電圧低下検出の保持をリセットするリセット手段とを備えたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置に係わり、特に、電源電圧低下の発生を高感度に誤検出することなく検出し、制御を安定的に保てるようにした電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に電源低下検出回路を備えたサイリスタレオナード装置の構成を示す。
【０００３】
図６において、交流電源１には、交流電源１からの交流電力を任意の直流電圧に変換するための順変換器と、負荷となっている直流電動機３からの回生電力を交流電源１に回生させるための逆変換器とから構成されたサイリスタ変換器２が接続されている。
【０００４】
サイリスタ変換器２が回生運転をしている時に、交流電源１の電圧低下や停電等が発生すると、転流に失敗して短絡事故に発展する可能性があることから、交流電源１の電圧が低下したことを検出し、所定の保護動作を実行させるために電源電圧低下検出回路４を備えている。
【０００５】
電源電圧低下検出回路４は、交流電源１系統より、変圧器５、整流器６、及びＡ／Ｄ変換器７から成る電源電圧信号検出回路により検出された交流電源電圧信号Ｖａｃと、電源電圧検出信号Ｖｐｓｆとを比較器８に入力することにより、電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓが出力される。
【０００６】
電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓが動作すると、サイリスタレオナード装置は所定の保護動作を実行する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の電源電圧低下検出回路４においては、次のような問題がある。
【０００８】
交流電源１系統は、季節や、同一系統に接続された大容量負荷の運転状況による影響を受け変動する。
【０００９】
この交流電源１の変動は電源電圧低下検出回路４に、下記の影響を及ぼす。
【００１０】
例えば、同一系統の大容量負荷の負荷が増大し交流電源１系統の電圧が低下すると、電源電圧検出信号Ｖｐｓｆと交流電源電圧信号Ｖａｃとの差が縮まり、電源電圧検出に対する余裕がなくなり、検出感度を上げるために、電源電圧検出信号Ｖｐｓｆの設定を上げると誤検出する可能性がある。
【００１１】
例えば、検出レベルを８５％とした場合の電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓを図７においてＡで示すが、同図に示すように、停電発生を検出できるが、電源変動により交流電源１系統の電圧が１５％以上低下した場合は停電発生が生じなくとも誤検出してしまうことになる。
【００１２】
また、大容量負荷の負荷が減少し交流電源１系統の電圧が上昇すると、交流電源電圧信号Ｖａｃも上昇することから、本来の検出レベルで電源電圧の低下を検出できなくなる。
【００１３】
そこで、本発明は、従来のこのような点に鑑み為されたもので、電源が、季節変動や、同一系統に接続された大容量負荷の運転状況による影響を受けた場合でも、それらの影響を受けることなく良好な電源電圧低下を検出することができる手段を備えた電力変換装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る電力変換装置は、電源からの電力を任意の電圧に変換する電力変換装置において、電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号を得る平均化手段と、この平均化手段により得られた平均電源電圧信号と電源電圧信号の瞬時値とを比較し、その偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出するとともに、電源の系統の負荷の変動を検出し、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、電源の系統の負荷の変動が所定の条件を満たしている場合に、電源電圧低下検出信号を出力する電源電圧低下検出手段とを備えて成ることを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の本発明によれば、季節変動などの電源変動の影響による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の本発明に係る電力変換装置は、電源からの電力を任意の電圧に変換する電力変換装置において、電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号を得る平均化手段と、この平均化手段により得られた平均電源電圧信号に対して短い時間で電源電圧信号を平均化した短時間平均電源電圧信号を得る短時間平均化手段と、平均化手段により得られた平均電源電圧信号と短時間平均化手段により得られた短時間平均電源電圧信号とを比較し、その偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出するとともに、電源の系統の負荷の変動を検出し、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、電源の系統の負荷の変動が所定の条件を満たしている場合に、電源電圧低下検出信号を出力する電源電圧低下検出手段とを備えて成ることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の本発明によれば、請求項１に記載の本発明よりも、更に電源変動の影響による誤検出の可能性の少ない電源電圧低下検出動作が可能となる。
【００１８】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、電源電圧低下検出手段が、電源電圧の低下率を検出する電圧低下率検出手段を備え、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したとき、電圧低下率検出手段により検出される低下率が設定値以上の場合にのみ、電源電圧低下検出信号を出力するものであることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の本発明によれば、電源電圧の低下が急激であると判断された場合にのみ電源電圧低下検出動作を行うことで、電源系統の負荷変動などによる緩やかな電圧低下による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【００２０】
請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、電源電圧低下検出手段が、同一電源系統に接続された大容量負荷の負荷の増加を検出する負荷増加検出手段を備え、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出した場合でも、負荷増加検出手段により所定量以上の負荷の増加が検出された場合は、電源電圧低下検出信号の出力を制限するものであることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の本発明によれば、同一電源系統に接続された大容量負荷の負荷増加により発生する電圧低下による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【００２２】
請求項５に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置において、電源電圧低下検出手段が、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したことを保持する保持手段と、偏差がある一定値以上になったことにより電源電圧の低下を検出したときの電源電圧信号の瞬時値もしくは平均電源電圧信号もしくは短時間平均電源電圧信号をメモリーするメモリー手段と、電源電圧信号の瞬時値もしくは短時間平均電源電圧信号が、メモリー手段によるメモリー値以上もしくはメモリー値にバイアス量を加算した値以上に復帰したとき、保持手段による電源電圧低下検出の保持をリセットするリセット手段とを備えたものであることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の本発明によれば、電源電圧が低下状態から所定値以上に復帰したとき、保持されていた電源電圧低下検出を復帰させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の図において、従来例を示す図を含めて、同符号は同一部分または対応部分を示す。
【００２５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置を、図１を用いて説明する。
【００２６】
図１において、変圧器５、整流器６、及びＡ／Ｄ変換器７から成る電源電圧検出回路により検出された交流電源１の瞬時値である交流電源電圧信号Ｖａｃは平均化回路９に入力され、平均化回路９から平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅが出力される。
【００２７】
この平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅと、交流電源１の瞬時値である交流電源電圧信号Ｖａｃとを比較し、その偏差と、電源電圧検出信号Ｖｐｓｆとを比較器８に入力することにより、電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓが出力される。
【００２８】
例えば、検出レベルを、平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅの８５％とすれば、平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅと交流電源電圧信号Ｖａｃとの偏差値が平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅの１５％以上となった場合に、電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓが出力され（比較器８出力信号が“１”から“０”に変化し）、交流電源電圧の低下を検出することができる。
【００２９】
この場合の電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓを図７においてＢで示すが、同図に示すように、この実施形態の場合の検出点としては平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅに対して８５％で検出することとなっており、停電が発生し、交流電源１系統の瞬時値である交流電源電圧信号Ｖａｃが平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅの１５％以上低下した場合はこれを検出するが、交流電源１の瞬時値である交流電源電圧信号Ｖａｃが電源変動により１５％以上低下した場合には、図７においてＡで示す従来例の場合のようにこれを誤検出するといったことは生じない。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置を、図２を用いて説明する。この第２の実施形態は、図１に示す第１の実施形態の構成に、短時間平均化回路１０を追加して構成している。
【００３１】
図２において、変圧器５、整流器６、及びＡ／Ｄ変換器７から成る電源電圧検出回路により検出された交流電源１の交流電源電圧信号Ｖａｃは平均化回路９に入力され、平均化回路９から平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅが出力される。
【００３２】
この平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅと、交流電源１を平均化回路９に対して十分に短い時間で平均化する短時間平均化回路１０で平均化された、短時間平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅ１とを比較し、その偏差と、電源電圧検出信号Ｖｐｓｆとを比較器８に入力することにより、電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓが出力される。
【００３３】
即ち、平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅと短時間平均交流電源電圧信号Ｖａｖｅ１との偏差値が一定値以上となった場合に、電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓが出力され（比較器８出力信号が“１”から“０”に変化し）、交流電源電圧の低下を検出することができる。
【００３４】
この実施形態によれば、第１の実施形態の場合よりも、更に電源変動の影響による誤検出の可能性の少ない電源電圧低下検出動作が可能となる。
【００３５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置について説明する。この第３の実施形態は、第１または第２の実施形態の構成に、電圧低下率検出器、及びＯＲ回路を追加し、交流電源電圧の低下が急激であると判断されたことを条件に加えて交流電源電圧の低下を検出することとしたものである。図３は、図２に示す第２の実施形態の構成に、電圧低下率検出器１１、及びＯＲ回路２０を追加して構成した場合の例を示すものである。
【００３６】
図３において、変圧器５、整流器６、及びＡ／Ｄ変換器７から成る電圧検出回路により検出された交流電源１の瞬時値である交流電源電圧信号Ｖａｃは電圧低下率検出器１１に入力され、設定値以上の低下率で交流電源電圧信号Ｖａｃが低下した時に電源電圧変化率信号ｄｖ／ｄｔが出力される。
【００３７】
この電源電圧変化率信号ｄｖ／ｄｔを、電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓの出力条件に対し付加し、電源電圧の低下が急激であると判断された場合にのみ電源電圧低下検出を実行する。
【００３８】
即ち、比較器８から電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓが出力され（比較器８出力信号が “０”となり）、しかも電源電圧変化率信号ｄｖ／ｄｔが出力されたとき（電圧低下率検出器１１出力信号が“０”となったとき）にのみＯＲ回路２０から電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓが出力される（ＯＲ回路２０出力が“０”となる）ので、電源電圧の低下が急激であると判断された場合にのみ、電源電圧低下検出を実行することになる。
【００３９】
このように、電源電圧の低下が急激であると判断された場合にのみ電源電圧低下検出を実行することで、交流電源系統の負荷変動による緩やかな電圧低下による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【００４０】
なお、図１に示す第１の実施形態の構成に、電圧低下率検出器１１、及びＯＲ回路２０を追加し、同様に実施することができる。
【００４１】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置について説明する。この第４の実施形態は、第１または第２の実施形態の構成に、Ａ／Ｄ変換器、比較器、及びＯＲ回路を追加し、同一交流電源系統に接続された大容量負荷を監視し、大容量負荷が増大した時に発生する交流電源電圧の低下の検出を制限する条件を付加することとしたものである。図４は、図２に示す第２の実施形態の構成に、Ａ／Ｄ変換器１７、比較器１８、及びＯＲ回路２０を追加して構成した場合の例を示すものである。
【００４２】
図４において、交流電源１と同一の交流電源系統に接続された大容量負荷１２からの負荷量信号ＰＯＷＥＲ（ｋＷ）と系統負荷増加基準Ｐ＿ＲＥＦを比較器８に入力することにより、系統負荷増加信号Ｐ＿ＩＮＣが出力される。この系統負荷増加信号Ｐ＿ＩＮＣを電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓの出力条件に対し付加し電源電圧の低下が、同一交流電源系統に接続された大容量負荷１２の負荷増加によると判断された場合には、電源電圧低下検出の実行が制限される。
【００４３】
即ち、大容量負荷１２の出力信号はＡ／Ｄ変換器１７を介して、負荷量信号ＰＯＷＥＲ（ｋＷ）として比較器１８に供給され、系統負荷増加基準Ｐ＿ＲＥＦと比較される。負荷量信号ＰＯＷＥＲ（ｋＷ）が系統負荷増加基準Ｐ＿ＲＥＦ以上となったとき、系統負荷増加信号Ｐ＿ＩＮＣが出力される（比較器１８出力信号が“１”となる）。比較器８から電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓが出力された場合（比較器８出力信号が “０”となった場合）でも、系統負荷増加信号Ｐ＿ＩＮＣが出力された場合（比較器１８出力信号が“１”の場合）は、ＯＲ回路２０からは電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓは出力されず（ＯＲ回路２０出力信号が“０”とならず）、電源電圧低下検出の実行が制限されることになる。
【００４４】
このように、同一交流電源系統に接続された大容量負荷１２の所定量以上の負荷増加によると判断された場合に、電源電圧低下検出を制限することで、大容量負荷１２の負荷増加により発生する交流電源１の電圧低下による電源電圧低下の誤検出を防止することができる。
【００４５】
なお、図１に示す第１の実施形態の構成に、Ａ／Ｄ変換器１７、比較器１８、及びＯＲ回路２０を追加し、同様に実施することができる。
【００４６】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る電力変換装置について説明する。この第５の実施形態は、第１または第２の実施形態の構成に、電源低下検出電圧メモリー、シングルショット、保持回路、及び比較回路を追加し、電源電圧低下検出時において、交流電源電圧信号の瞬時値、もしくは交流電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号、もしくは平均電源電圧に対して十分に短い時間で平均化した短時間で平均化した短時間平均交流電源電圧信号をメモリーし、交流電源電圧信号の瞬時値もしくは平均電源電圧に対して十分に短く平均化された信号が、メモリー値以上もしくはメモリー値にバイアス量を加算した値以上に復帰した時点で、保持された電源電圧低下検出をリセットすることとしたものである。図５は、図１に示す第１の実施形態の構成に、電源低下検出電圧メモリー１３、シングルショット１４、保持回路１５、及び比較回路１９を追加して構成した場合の例における電源電圧低下検出回路４の部分の構成を示すものである。
【００４７】
図５において、比較器８からの出力信号を保持した保持回路１５の出力信号である電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓを復帰させる手段として、電源電圧低下検出時の交流電源電圧信号Ｖａｃ、もしくは電源電圧低下検出時の交流電源電圧信号を平均化した平均電源電圧信号Ｖａｖｅ（図５では、交流電源電圧信号Ｖａｃの場合を示している）を電源電圧低下検出電圧メモリー１３で記憶した電源電圧低下検出時電圧信号Ｖｍｅｍと、交流電源１の瞬時値である交流電源電圧信号Ｖａｃとを比較器１９に入力することにより得られる電源電圧低下検出リセット信号ＰＳＦ＿ＲＳＴを用いる。
【００４８】
即ち、電源電圧低下検出時（比較器８出力信号が “０”となったとき）の交流電源電圧信号Ｖａｃをメモリー回路１３で電源電圧低下検出時電圧Ｖｍｅｍとして記憶する。そして、交流電源１の瞬時値である交流電源電圧信号Ｖａｃを比較器１９に入力して、比較器１９でこの交流電源電圧信号Ｖａｃと、電源電圧低下検出時電圧信号Ｖｍｅｍ、もしくは電源電圧低下検出時電圧信号Ｖｍｅｍにバイアス量ＢＩＡＳを加算した値とを比較し（図５では、電源電圧低下検出時電圧信号Ｖｍｅｍにバイアス量ＢＩＡＳを加算した値と比較する場合を示している）、交流電源電圧信号Ｖａｃが電源電圧低下検出時電圧信号Ｖｍｅｍ、もしくは電源電圧低下検出時電圧信号信号Ｖｍｅｍにバイアス量ＢＩＡＳを加算した値以上となったとき、電源電圧低下検出リセット信号ＰＳＦ＿ＲＳＴが出力される（比較器１９出力信号が“０”となる）。この電源電圧低下検出リセット信号ＰＳＦ＿ＲＳＴはシングルショット１４を介して、リセット用のパルス信号として保持回路１５のリセット端子Ｒに印加され、保持回路１５で保持されていた電源電圧低下検出信号ＰＳＦ＿Ｓを復帰させる。
【００４９】
このようにして、交流電源１の瞬時値である交流電源電圧信号Ｖａｃが低下状態から所定値以上に復帰したとき、保持されていた電源電圧低下検出を復帰させることができる。
【００５０】
なお、図２に示す第２の実施形態の構成に、電源低下検出電圧メモリー１３、シングルショット１４、保持回路１５、及び比較回路１９を追加して、同様に実施することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電源が、季節変動、もしくは同一系統に接続された大容量負荷の運転状況による影響を受けた場合でも、それらの影響を受けることなく良好な電源電圧低下を検出することができ、制御を安定的に保てるようにした電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る電力変換装置の主要部の構成を示すブロック図。
【図６】従来例の構成を示すブロック図。
【図７】従来例と本発明の第１の実施形態の電源電圧低下検出動作を比較して説明するためのタイミング図。
【符号の説明】
１…交流電源
２…サイリスタ変換器
３…直流電動機
４…電源電圧低下検出回路
５…変圧器
６…整流器
７、１７…Ａ／Ｄ変換器
８、１８、１９…比較器
９…平均化回路
１０…短時間平均化回路
１１…電圧低下率検出器
１２…大容量負荷
１３…電源低下検出電圧メモリー
１４…シングルショット
１５…保持回路
２０…ＯＲ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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