(57)【要約】【課題】  回生効率を向上できる電力回生方法および電力回生装置を提供することを目的としている。【解決手段】  回生トランジスタＱを有する単相コンバータＫの電力回生を、電源Ｅの極性を判別して導通させるトランジスタＱ，Ｑの組を選択してその導通可能指令３１を生成する一方、電源電圧Ｖｅの絶対値Ｖｅａを算出し、ついでそれを閾値処理して回生動作指令３２を生成し、両指令３１，３２の論理積に基づいて、選択されたトランジスタＱ，Ｑの組をオン・オフする制御信号３３を生成するものである。【選択図】  図１
2006074879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回生トランジスタを有する単相コンバータの電力回生方法であって、
電源電圧からその極性を判別する手順と、
前記極性に基づいて導通させるトランジスタの組を選択する手順と、
選択されたトランジスタの組の導通可能指令を生成する手順と、
電源電圧から回生動作指令を生成するための基準信号を生成する手順と、
前記基準信号に対して所定の処理をなして回生動作指令を生成する手順と、
前記導通可能指令と前記回生動作指令との論理積を生成する手順と、
前記論理積に基づいて選択されたトランジスタの組をオン・オフする制御信号を生成する手順
とを含んでいることを特徴とする電力回生方法。
【請求項２】
前記基準信号が電圧の絶対値信号とされ、前記所定の処理が、前記絶対値信号に対する閾値処理とされることを特徴とする請求項１記載の電力回生方法。
【請求項３】
前記基準信号が電圧の正規化変化率信号とされ、前記所定の処理が前記正規化変化率信号のゼロクロス前後の所定範囲を選択する選択処理とされることを特徴とする請求項１記載の電力回生方法。
【請求項４】
前記基準信号が相当電圧信号とされ、前記所定の処理が前記相当電圧信号のピーク値の前後の所定期間を選択する選択処理とされることを特徴とする請求項１記載の電力回生方法。
【請求項５】
導通可能指令のオン期間と回生動作指令のオン期間とが重なっている期間に対し、当該トランジスタの組をオンする信号を生成することを特徴とする請求項１記載の電力回生方法。
【請求項６】
前記閾値を負荷変動に応じて変更することを特徴とする請求項２記載の電力回生方法。
【請求項７】
前記所定範囲を負荷変動に応じて変更することを特徴とする請求項３記載の電力回生方法。
【請求項８】
前記所定期間を負荷変動に応じて変更することを特徴とする請求項４記載の電力回生方法。
【請求項９】
回生トランジスタを有する単相コンバータの電力回生装置であって、
電源の極性を判別する極性判別部と、電源電圧を検出する電源電圧検出部と、電力回生制御部とを備え、
前記電力回生制御部が、前記極性判別部により判別された電源の極性および前記電源電圧検出部により検出された電源電圧に基づいて、トランジスタのオン・オフを制御する制御信号を生成する
ことを特徴とする電力回生装置。
【請求項１０】
電力回生制御部が、極性判別部により判別された電源の極性に基づいてトランジスタの組を選択する指令を生成するトランジスタ選択指令生成部と、該トランジスタ選択指令生成部からの指令に基づいて選択されたトランジスタの組の導通可能期間を設定する導通可能期間設定部と、前記極性判別部により判別された電源の極性および前記電源電圧検出部により検出された電源電圧に基づいて、電源電圧の絶対値信号を生成する電源電圧絶対値信号生成部と、該電源電圧絶対値信号生成部により生成された絶対値を閾値処理して回生動作指令を生成する回生動作指令生成部と、前記導通可能期間設定部からの導通可能指令と、回生動作指令生成部からの回生動作指令との論理積を演算して選択されたトランジスタの組のオン・オフを制御する制御信号を生成する制御信号生成部とを備えてなることを特徴とする請求項９記載の電力回生装置。
【請求項１１】
電力回生制御部が、極性判別部により判別された電源の極性に基づいてトランジスタの組を選択する指令を生成するトランジスタ選択指令生成部と、該トランジスタ選択指令生成部からの指令に基づいて選択されたトランジスタの組の導通可能期間を設定する導通可能期間設定部と、前記電源電圧検出部により検出された電源電圧に基づいて、電源電圧の正規化変化率信号を生成する電源電圧正規化変化率信号生成部と、該電源電圧正規化変化率信号生成部により生成された正規化変化率信号に対して選択処理して回生動作指令を生成する回生動作指令生成部と、前記導通可能期間設定部からの導通可能指令と、回生動作指令生成部からの回生動作指令との論理積を演算して選択されたトランジスタの組のオン・オフを制御する制御信号を生成する制御信号生成部とを備えてなることを特徴とする請求項９記載の電力回生装置。
【請求項１２】
電力回生制御部が、極性判別部により判別された電源の極性に基づいてトランジスタの組を選択する指令を生成するトランジスタ選択指令生成部と、該トランジスタ選択指令生成部からの指令に基づいて選択されたトランジスタの組の導通可能期間を設定する導通可能期間設定部と、前記電源電圧検出部により検出された電源電圧に基づいて、電源電圧の相当電圧信号を生成する相当電圧信号生成部と、該相当電圧信号生成部により生成された相当電圧信号に対して選択処理して回生動作指令を生成する回生動作指令生成部と、前記導通可能期間設定部からの導通可能指令と、回生動作指令生成部からの回生動作指令との論理積を演算して選択されたトランジスタの組のオン・オフを制御する制御信号を生成する制御信号生成部とを備えてなることを特徴とする請求項９記載の電力回生装置。
【請求項１３】
導通可能指令のオン期間と回生動作指令のオン期間とが重なっている期間に対し、当該トランジスタの組をオンする信号を生成するようにされてなることを特徴とする請求項９記載の電力回生装置。
【請求項１４】
単相コンバータの直流母線の一方に回生電力消費部が直列に配設されてなることを特徴とする請求項９記載の電力回生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力回生方法および電力回生装置に関する。さらに詳しくは、回生効率を向上できる電力回生方法および電力回生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるインバータにより誘導電動機を含む電動機を駆動する場合の制動方法として、一般的に回生制動が行われている。回生制動は、インバータの出力周波数を下げ、電動機を発電機として動作させながら制動力を得る方法であり、最も効率の高い制動方法の一つである。
【０００３】
図７に、そのようなインバータの一部を構成するコンバータ装置の一例を示す。このコンバータ装置１００は、ダイオードＤ１１,Ｄ１２,Ｄ１３,Ｄ１４を用いた単相ブリッジ回路１０１と平滑コンデンサ１０２とを有し、電源Ｅ’からの単相交流をブリッジ回路１０１にて直流に変換し、平滑コンデンサ１０２が充放電を繰り返すことによって、電圧Ｖｄｃ’の直流を出力するものである。
【０００４】
また、コンバータ装置１００は、負荷が回生状態となったときに、回生電力によって電圧Ｖｄｃ’が上昇し、回路素子が破壊されてしまうのを防ぐため、回生エネルギを熱エネルギとして消費する回生電力消費部１０３が設けられている。
【０００５】
回生電力消費部１０３は、平滑コンデンサ１０２と並列に接続された回生電力を消費する回生用抵抗１０４と、これと直列に接続されたトランジスタ１０５と、出力電圧Ｖｄｃ’を監視し、電圧Ｖｄｃ’がある一定値を超えて上昇するとトランジスタ１０５をオンにして、回生用抵抗１０４を導通状態とし、回生エネルギを熱エネルギとして消費させるよう制御する回生制御回路１０６とから構成されている。
【０００６】
このような従来のコンバータ装置１００では、回生電力を回生用抵抗１０４により全て熱エネルギとして消費させているため、エネルギの有効利用ができない、といった問題がある。
【０００７】
また、発生した回生電力を全て熱エネルギとして消費させているために、比較的大型の抵抗を用いる必要があり、装置の小型化が困難になる、といった別の問題もある。
【０００８】
このため、図８に示すようないわゆるＰＷＭコンバータ１１０を用いて電力回生を行うことが考えられる。ところが、従来のＰＷＭコンバータにおいては、各整流素子Ｄ１１〜Ｄ１４と逆並列に接続される電力帰還用トランジスタＱ１１,Ｑ１２,Ｑ１３,Ｑ１４に突入電流を含む全ての回生エネルギが流入することから、前記トランジスタに大容量のものを用いたり、電流を制限するために電流センサを設けたりする必要があり、システムが複雑化し、コストアップおよび装置の大型化を招くといった問題がある。
【０００９】
なお、特開２０００−１５６９３７号公報には、放電回路を不要とした電力回生装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１５６９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、回生効率を向上できる電力回生方法および電力回生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電力回生方法および装置は、電源電圧から回生動作指令を生成するための基準信号を生成し、その基準信号に対して所定の処理をして回生動作指令を生成する一方、電源電圧の極性に基づいてオンさせるトランジスタの組を選定し、その選定された組のトランジスタをオンさせる信号を生成し、両信号の論理積により得られた制御信号により選定された組のトランジスタをオン・オフさせて電力回生をなすものである。ここで、前記基準信号として、例えば電圧の絶対値信号、電圧の正規化変化率信号、電圧信号などが用いられる。
【００１２】
すなわち、本発明の電力回生方法は、回生トランジスタを有する単相コンバータの電力回生方法であって、電源電圧からその極性を判別する手順と、前記極性に基づいて導通させるトランジスタの組を選択する手順と、選択されたトランジスタの組の導通可能指令を生成する手順と、電源電圧から回生動作指令を生成するための基準信号を生成する手順と、  前記基準信号に対して所定の処理をなして回生動作指令を生成する手順と、前記導通可能指令と前記回生動作指令との論理積を生成する手順と、前記論理積に基づいて選択されたトランジスタの組をオン・オフする制御信号を生成する手順とを含んでいることを特徴とする。
【００１３】
本発明の電力回生方法においては、例えば前記基準信号が電圧の絶対値信号とされ、前記所定の処理が、前記絶対値信号に対する閾値処理とされてもよい。
【００１４】
また、本発明の電力回生方法においては、例えば前記基準信号が電圧の正規化変化率信号とされ、前記所定の処理が前記正規化変化率信号のゼロクロス前後の所定範囲を選択する選択処理とされてもよい。
【００１５】
さらに、本発明の電力回生方法においては、前記基準信号が相当電圧信号とされ、前記所定の処理が前記相当電圧信号のピーク値の前後の所定期間を選択する選択処理とされてもよい。
【００１６】
さらに、本発明の電力回生方法においては、導通可能指令のオン期間と回生動作指令のオン期間とが重なっている期間に対し、当該トランジスタの組をオンする信号を生成するものとされる。
【００１７】
さらに、本発明の電力回生方法においては、前記閾値を負荷変動に応じて変更するのが好ましい。
【００１８】
さらに、本発明の電力回生方法においては、前記所定範囲を負荷変動に応じて変更するのが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明の電力回生方法においては、前記所定期間を負荷変動に応じて変更するのが好ましい。
【００２０】
本発明の電力回生装置は、回生トランジスタを有する単相コンバータの電力回生装置であって、電源の極性を判別する極性判別部と、電源電圧を検出する電源電圧検出部と、電力回生制御部とを備え、前記電力回生制御部が、前記極性判別部により判別された電源の極性および前記電源電圧検出部により検出された電源電圧に基づいて、トランジスタのオン・オフを制御する制御信号を生成することを特徴とする。
【００２１】
本発明の電力回生装置の第１形態においては、電力回生制御部が、極性判別部により判別された電源の極性に基づいてトランジスタの組を選択する指令を生成するトランジスタ選択指令生成部と、該トランジスタ選択指令生成部からの指令に基づいて選択されたトランジスタの組の導通可能期間を設定する導通可能期間設定部と、前記極性判別部により判別された電源の極性および前記電源電圧検出部により検出された電源電圧に基づいて、電源電圧の絶対値信号を生成する電源電圧絶対値信号生成部と、該電源電圧絶対値信号生成部により生成された絶対値を閾値処理して回生動作指令を生成する回生動作指令生成部と、前記導通可能期間設定部からの導通可能指令と、回生動作指令生成部からの回生動作指令との論理積を演算して選択されたトランジスタの組のオン・オフを制御する制御信号を生成する制御信号生成部とを備えてなるものとされる。
【００２２】
本発明の電力回生装置の第２形態においては、電力回生制御部が、極性判別部により判別された電源の極性に基づいてトランジスタの組を選択する指令を生成するトランジスタ選択指令生成部と、該トランジスタ選択指令生成部からの指令に基づいて選択されたトランジスタの組の導通可能期間を設定する導通可能期間設定部と、前記電源電圧検出部により検出された電源電圧に基づいて、電源電圧の正規化変化率信号を生成する電源電圧正規化変化率信号生成部と、該電源電圧正規化変化率信号生成部により生成された正規化変化率信号に対して選択処理して回生動作指令を生成する回生動作指令生成部と、前記導通可能期間設定部からの導通可能指令と、回生動作指令生成部からの回生動作指令との論理積を演算して選択されたトランジスタの組のオン・オフを制御する制御信号を生成する制御信号生成部とを備えてなるものとされる。
【００２３】
本発明の電力回生装置の第３形態においては、電力回生制御部が、極性判別部により判別された電源の極性に基づいてトランジスタの組を選択する指令を生成するトランジスタ選択指令生成部と、該トランジスタ選択指令生成部からの指令に基づいて選択されたトランジスタの組の導通可能期間を設定する導通可能期間設定部と、前記電源電圧検出部により検出された電源電圧に基づいて、電源電圧の相当電圧信号を生成する相当電圧信号生成部と、該相当電圧信号生成部により生成された相当電圧信号に対して選択処理して回生動作指令を生成する回生動作指令生成部と、前記導通可能期間設定部からの導通可能指令と、回生動作指令生成部からの回生動作指令との論理積を演算して選択されたトランジスタの組のオン・オフを制御する制御信号を生成する制御信号生成部とを備えてなるものとされる。
【００２４】
また、本発明の電力回生装置においては、導通可能指令のオン期間と回生動作指令のオン期間とが重なっている期間に対し、当該トランジスタの組をオンする信号を生成するようにされてなるものとされる。
【００２５】
さらに、本発明の電力回生装置においては、単相コンバータの直流母線の一方に回生電力消費部が直列に配設されてなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、制御の簡素化を図りながら、電力回生の効率向上がなされるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２８】
実施形態１
図１に、本発明の実施形態１に係る電力回生方法を用いたコンバータ装置を示す。なお、実施形態１においては、電源電圧の絶対値信号に対して閾値処理をすることにより電力回生がなされるようにされている。
【００２９】
コンバータ装置Ｋは、図示しないＡＣモータの速度制御を行うインバータ装置（狭義のインバータ、つまり逆変換装置）に直流を供給するものであって、図１に示すように、入力端子Ｉ１,Ｉ２が単相交流電源Ｅに接続され、前記ＡＣモータの力行時には電源Ｅからの入力交流を整流し、直流母線Ｐ,Ｎから出力端子Ｏ１,Ｏ２を介して出力する一方、電力回生時には回生エネルギを電源Ｅに帰還させる電力回生型コンバータとして構成されている。
【００３０】
コンバータ装置Ｋは、具体的には、入力交流を整流する整流部１と、出力直流を平滑化する平滑化部２と、電力回生時における回生電力を消費する回生電力消費部３と、交流電源Ｅの極性を判別する極性判別部４と、電源電圧Ｖｅを検出する電源電圧検出部５と、前記極性判別部４および電源電圧検出部５の出力に基づいて、整流部１における電力回生を制御する電力回生制御部６とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【００３１】
ここで、電力回生制御部６は、導通させるトランジスタＱを選択するトランジスタ選択指令生成部１１と、選択されたトランジスタＱの導通可能期間を設定する導通可能期間設定部１２と、基準信号としての電源電圧Ｖｅの絶対値信号を生成する電源電圧絶対値信号生成部１３と、回生動作指令生成部１４と、制御信号生成部１５とを含む。なお、かかる各部を有する電力回生制御部６は、例えばマイコンに後述する各機能に対応させたプログラムを格納することにより実現される。
【００３２】
整流部１は、単相ブリッジ回路を構成する４個の整流素子（ダイオード）Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のそれぞれに、回生電力帰還用のトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を逆並列に接続してなるものとされる。
【００３３】
平滑化部２は、直流母線Ｐ,Ｎの一方に所定容量のコンデンサ２１の一方の端子を接続し、コンデンサ２１の他方の端子を他方の母線Ｎに接続して構成されており、出力電圧Ｖｄｃが基準電圧より高ければ充電状態となり、基準電圧より低ければ放電状態となる、というように、充放電を繰り返して出力電圧Ｖｄｃを平滑化するものとされる。
【００３４】
回生電力消費部３は、コンデンサ２１のプラス側の直流母線Ｐとの接続部２１ａと、整流部１の前記直流母線Ｐとの接続部１ａとの間に、力行時に導通状態となり電力回生時にオフとなるスイッチとして機能するようダイオードＤ５を配設するとともに、これと並列に電力回生時に回生電力を消費する抵抗２２を接続して構成されている。
【００３５】
極性判別部４は、図２（ａ）に示すように変化する電源電圧Ｖｅの極性を判別し、その判別結果を示す信号を電力回生制御部６のトランジスタ選択指令生成部１１および電源電圧絶対値演算部１３に出力する。
【００３６】
トランジスタ選択指令生成部１１は、電源電圧Ｖｅの極性に応じて、電力回生時に、電源Ｅのプラス側にコンデンサ２１に充電された正電荷が流れ、電源Ｅの負極側にコンデンサ２１に充電された負電荷が流れるように、トランジスタＱ１〜Ｑ４の各組（トランジスタＱ１,Ｑ４とトランジスタＱ２,Ｑ３の各組）から、導通させる組を選択する信号を生成し、導通可能期間設定部１２に出力する。例えば、図１に示す例では、電源電圧Ｖｅがプラスであれば、トランジスタＱ１,Ｑ４の組が選択される一方、電源電圧Ｖｅがマイナスであれば、トランジスタＱ２,Ｑ３の組が選択される。
【００３７】
導通可能期間設定部１２は、極性判別部４により判別された極性に応じて選択されたトランジスタの組の導通可能期間を設定する。例えば、電源電圧Ｖｅがプラスの期間がトランジスタＱ１,Ｑ４の組の導通可能期間とされる一方、電源電圧Ｖｅがマイナスの期間がトランジスタＱ２,Ｑ３の組の導通可能期間とされる(図２（ｃ），（ｄ）参照)。この設定された導通可能期間は、導通可能期間指令３１として制御信号生成部１５に出力される。
【００３８】
なお、トランジスタ選択指令生成部１１と導通可能期間設定部１２は、一体化されて単にトランジスタ選択指令生成部１１とされてもよい。
【００３９】
電源電圧絶対値信号生成部１３は、極性判別部４および電源電圧検出部５からの入力に基づいて、図２（ｂ）に示すように、電源電圧Ｖｅの絶対値Ｖｅａを表す信号を生成する。
【００４０】
回生動作指令生成部１４は、電源電圧絶対値信号生成部１３により算出された電源電圧絶対値Ｖｅａ信号に対して回生しきい値Ｖｒにより閾値処理し、電源電圧絶対値Ｖｅａが回生しきい値Ｖｒよりも高くなったときに、図２（ｅ）に示すような回生動作指令３２を出力するものとされる。
【００４１】
なお、この回生しきい値Ｖｒは、負荷変動に合わせて任意の値に設定することが可能である。ここで、負荷変動は、出力電圧Ｖｄｃから求められるのが通常であるが、実施形態１では出力電圧Ｖｄｃを計測しないものとし、下記手順１〜３により求めるものとされる。これにより、出力電圧Ｖｄｃの計測機構の省略が可能となり、装置のより一層の小型化およびコストダウンが図られる。
【００４２】
手順１：回生時に回生電力によって直流電圧Ｖｄｃが上昇する上昇率を予め測定もしくは算定しておく。
【００４３】
手順２：前記手順１で測定もしくは算定された上昇率を考慮して、出力電圧Ｖｄｃが回路定格をオーバーしないように回生動作が作動する条件を算定する。このような条件は、具体的には、負荷の条件例えばモータの動作パターンなどに応じて実験などに基づいて算定される。
【００４４】
手順３：前記手順２で算定された条件にしたがって回生しきい値Ｖｒを設定する。
【００４５】
また、回生動作指令生成部１４にて生成された回生動作指令３２は、導通可能期間設定部１２からの導通可能期間指令３１（図２（ｃ）、（ｄ）参照）とともに制御信号生成部１５に入力される。
【００４６】
制御信号生成部１５は、導通可能期間指令３１と回生動作指令３２との論理積をとり、つまり両指令のオン信号が重なっている個所を抽出し、図２（ｆ）、（ｇ）に示すように、各導通可能期間においてトランジスタのＱ１,Ｑ４の組とトランジスタＱ２,Ｑ３の組を実際にオンにする制御信号３３を生成する。
【００４７】
これらの制御信号３３はトランジスタＱ１,Ｑ４の組とトランジスタＱ２,Ｑ３の組とに供給されて、トランジスタＱ１,Ｑ４の組とトランジスタＱ２,Ｑ３の組とを所定期間オンとし、これにより電力回生がなされる。
【００４８】
この電力回生により回生電流がトランジスタＱ１,Ｑ２,Ｑ３,Ｑ４に流れ込むが、この回生電流は回生電力消費部３の抵抗２２を介して電源側に帰還するので、トランジスタＱ１,Ｑ２,Ｑ３,Ｑ４における回生電流の突入が抑制される。そのため、トランジスタＱ１,Ｑ２,Ｑ３,Ｑ４の容量を小さくできてトランジスタＱ１,Ｑ２,Ｑ３,Ｑ４の小型化が図られる。また、この抵抗２２により直流回路電圧の急峻な変化も抑制される。
【００４９】
ただし、回生電流は抵抗２２を介して電源側に帰還するので、その際回生エネルギの一部は熱エネルギとして放出されることになる。しかしながら、抵抗２２両端子間の電位差は端子間電圧、つまり出力電圧Ｖｄｃに比して非常に小さいので、抵抗２２を低抵抗のものとできて同抵抗２２で消費される回生エネルギは、図７に示す抵抗１０４で消費される回生エネルギよりはるかに少なくてすむことになる。つまり、抵抗２２の小型化が図られ、かつ回生エネルギの損失が非常に低減されることになる。
【００５０】
次に、かかる構成とされているコンバータ装置Ｋによる電力回生について説明する。
【００５１】
手順１１：電源Ｅの極性を判別する。
【００５２】
手順１２：電源電圧Ｖｅの絶対値Ｖｅａを算出する。
【００５３】
手順１３：判別された電源Ｅの極性に応じて導通させるトランジスタＱ，Ｑの組を選択する。
【００５４】
手順１４：選択されたトランジスタＱ，Ｑの組(つまり、Ｑ１，Ｑ４の組とＱ２，Ｑ３の組)の導通可能期間指令３１を生成する(図２（ｃ），（ｄ）参照)。
【００５５】
手順１５：電源電圧絶対値Ｖｅａが回生しきい値Ｖｒを超えているか否か判定し、超えていれば手順１６に移行する一方、超えていなければ本手順を繰り返す。
【００５６】
手順１６：回生動作指令３２を生成する。つまり、閾値を超えている期間を回生動作指令のオン期間とする(図２（ｅ）参照)。
【００５７】
手順１７：導通可能期間指令３１と回生動作指令３２との論理積を演算する。つまり、導通可能期間指令３１のオン期間と回生動作指令３２のオン期間とが重なっている期間を検出する。
【００５８】
手順１８：前記演算結果に基づいて、制御信号３３を生成する。つまり、導通可能期間と回生動作指令のオン期間とが重なっている期間に対し、当該トランジスタＱ，Ｑの組をオンする信号を生成する。(図２（ｆ），（ｇ）参照)
手順１９：前記制御信号３３により該当するトランジスタＱ，Ｑの組をオンして電力回生を所定期間実行する。
【００５９】
このように、実施形態１によれば、検出部の構成の簡素化を図りながら、電力回生における回生効率の向上が図られる。また、トランジスタＱの小型化および抵抗２２の小型化が図られるので、装置の小型化および低コスト化が図られる。
【００６０】
実施形態２
本発明の実施形態２は、実施形態１を改変してなるものであり、電源電圧Ｖｅの変化率ｄＶｅ（図６参照）に基づき回生動作指令を生成するものである。つまり、基準信号として正規化変化率信号を用い、それに対して選択処理をして電力回生がなされている。
【００６１】
図３に示すように、実施形態２のコンバータ装置Ｋ１は、電力回生制御部６Ａが、実施形態１の電源電圧絶対値信号生成部１３に代えて電源電圧変化率信号生成部４１を含んでなるものとされる。ここで、コンバータ装置Ｋ１の極性判別部４Ａは、その判別結果を表す信号をトランジスタ選択指令生成部１１にのみ出力するものとされる。
【００６２】
電源電圧変化率信号生成部４１は、電源電圧検出部５により検出された電源電圧Ｖｅの変化率ｄＶｅを演算し、演算された電源電圧変化率ｄＶｅを電源電圧Ｖｅの波高値Ｖｅｍにより除して正規化し、その正規化値（以下、正規化変化率という）を回生動作指令生成部１４Ａに出力するものとされる。
【００６３】
回生動作指令生成部１４Ａは、入力された前記正規化変化率に対して所定の選択処理をして回生動作指令３２Ａを生成し、制御信号生成部１５Ａに出力する。
【００６４】
以下、回生動作指令生成部１４Ａの動作についてより詳細に説明する。
【００６５】
図５に示すように、電源電圧Ｖｅの変動により、その波高値Ｖｅｍが本来の値Ｖ１から、例えば回生しきい値Ｖｒよりも低い所定値Ｖ２に低下した場合には、電源電圧Ｖｅが回生しきい値Ｖｒを上回ることがなく、その結果、実施形態１のコンバータ装置Ｋでは回生動作指令が所望の期間に出力されなくなる。また逆に、波高値Ｖｅｍが本来の値Ｖ１よりも上昇した場合（不図示である）には、回生動作指令を出力する期間は所望の期間よりも長くなる。そして、このような状態の継続は、システムの異常につながる。
【００６６】
そこで、電源電圧Ｖｅ（波高値Ｖｅｍ）の変動に拘わらず適切に回生動作指令が出力されるように、回生動作指令生成部１４Ａは、電源電圧Ｖｅの正規化変化率が所定範囲の値であるか否かに応じて回生動作指令３２Ａをオンにするか否かを判定するものとされる。
【００６７】
すなわち、図６に示すように、電源電圧Ｖｅは、その波高値Ｖｅｍを用いて下記式１のように表される。
【００６８】
Ｖｅ＝Ｖｅｍ・sinθ                                               （１）
このとき、その変化率ｄＶｅは下記式２で表される。
【００６９】
ｄＶｅ＝Ｖｅｍ・cosθ                                             （２）
ここで、前記式２のcosθ（正規化変化率：ｄＶｅ値をＶｅｍ値で除した値）は、電源電圧Ｖｅ（波高値Ｖｅｍ）の変動による影響を受けないので、正規化変化率（つまりcosθ）がゼロクロス前後の所定範囲（図６参照）にあるか否かを判定することによって、電源電圧Ｖｅの変動に拘わらず適切に回生動作を行えるように制御することが可能となる。
【００７０】
ただし、αは、０＜α＜１の数であり、実施形態１の回生しきい値Ｖｒと同様にして設定される正規化変化率（つまりcosθ）についての判定値、つまり相当回生しきい値である。
【００７１】
このように、実施形態２では、電源電圧の変動に拘わらず適正な電力回生がなされるという実施形態１では得られない効果も得られる。
【００７２】
実施形態３
本発明の実施形態３は、実施形態１を改変してなるものであり、電源電圧Ｖｅのピーク時を基準にして回生動作指令を生成するものである。つまり、基準信号として相当電圧信号を用い、それに対して選択処理をして電力回生がなされている。
【００７３】
図４に示すように、実施形態３のコンバータ装置Ｋ２は、電力回生制御部６Ｂが、実施形態１の電源電圧絶対値信号生成部１３に代えて相当電圧信号生成部４２を含んでなるものとされる。ここで、コンバータ装置Ｋ２の極性判別部４Ｂは、その判別結果を表す信号をトランジスタ選択指令生成部１１にのみ出力するものとされる。
【００７４】
相当電圧信号生成部４２は、電源電圧検出部５により検出される電源電圧Ｖｅの相当電圧信号を生成し、生成された相当電圧信号を回生動作指令生成部１４Ｂに出力するものとされる。
【００７５】
回生動作指令生成部１４Ｂは、入力された相当電圧信号のピーク時θmaxを検出し、その前後の所定期間２Δθについて回生動作指令３２Ｂを生成し、制御信号生成部１５Ｂに出力する。
【００７６】
例えば、図６に示すように、電源電圧Ｖｅつまり相当電圧のピーク時θmaxが、９０度であるとすれば、その前後の所定期間２Δθを回生動作指令生成部１４Ｂが回生動作指令３２Ｂをオンにするものとされる。
【００７７】
この場合、電源電圧Ｖｅつまり相当電圧のピーク時θmaxは、電源電圧Ｖｅ（波高値Ｖｅｍ）の変動による影響を受けないので、ピーク時θmaxの前後の所定期間２Δθを選択することによって、電源電圧Ｖｅの変動に拘わらず適切に回生動作を行えるように制御することが可能となる。
【００７８】
ただし、Δθは、０＜Δθ＜９０°の範囲であり、実施形態１の回生しきい値Ｖｒと同様にして設定される相当電圧のピーク時θmaxについて判定値、つまり相当回生しきい値である。
【００７９】
このように、実施形態３では、電源電圧の変動に拘わらず適正な電力回生がなされるという実施形態１では得られない効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は電力回生がなされているコンバータ装置に適用してその効率の向上および小型化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態１に係る電力回生方法に用いられるコンバータ装置の構成を示す回路図である。
【図２】同装置の電力回生制御部による電力回生時の制御内容を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施形態２に係る電力回生方法に用いられるコンバータ装置の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る電力回生方法に用いられるコンバータ装置の構成を示す回路図である。
【図５】電源電圧変動の回生動作に及ぼす影響を示すグラフ図である。
【図６】実施形態２および実施形態３の回生動作の原理を示すグラフ図である。
【図７】従来のコンバータ装置の構成を示す回路図である。
【図８】従来のＰＷＭコンバータ装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００８２】
Ｋ        コンバータ装置
Ｄ        ダイオード
Ｑ        トランジスタ
Ｅ        交流電源
１        整流部
２        平滑部
３        回生電力消費部
４        極性判別部
５        電源電圧検出部
６        電力回生制御部
１１        トランジスタ選択指令生成部
１２        導通可能期間設定部
１３        電源電圧絶対値信号生成部
１４        回生動作指令生成部
１５        制御信号生成部
４１        電源電圧変化率信号生成部
４２        相当電圧信号生成部
【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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【図８】
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