(57)【要約】【課題】系統連系する電力変換装置において、連系運転中に連系トランスの系統側巻線の内部が何らかの要因によってインピーダンスを持って短絡した際、系統電圧に影響がない、かつ、短絡電流が過電流レベルに達しない場合でも、連系運転を継続せず停止させる。【解決手段】減算器１において、ｄ軸，ｑ軸系統電流検出値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値との差分、または、ｄ軸，ｑ軸系統電流指令値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流指令値との差分を演算する。第１絶対値ブロックＡＢＳ１は、差分の絶対値である第１絶対値を演算する。第１異常判定処理部２ａは、第１絶対値と第１閾値との比較により短絡異常の判定を行う。故障停止処理部３は、第１異常判定処理部２ａで短絡異常と判定された場合、故障停止処理を行う。【選択図】図１
2019213303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流−交流変換または交流−直流変換を行う変換器と、前記変換器と交流系統との間に設けられた連系トランスと、前記変換器の制御を行う制御部と、を備えた電力変換装置において、
前記制御部は、
ｄ軸，ｑ軸系統電流検出値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値との差分、または、ｄ軸，ｑ軸系統電流指令値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流指令値との差分を演算する減算器と、
差分の絶対値である第１絶対値を演算する第１絶対値ブロックと、
前記第１絶対値と第１閾値との比較により短絡異常の判定を行う異常判定部と、
前記異常判定部で短絡異常と判定された場合、故障停止処理を行う故障停止処理部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
直流−交流変換または交流−直流変換を行う変換器と、前記変換器と交流系統との間に設けられた連系トランスと、前記変換器の制御を行う制御部と、を備えた電力変換装置において、
前記制御部は、
ｄ軸，ｑ軸系統電流検出値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値との差分、または、ｄ軸，ｑ軸系統電流指令値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流指令値との差分を演算する減算器と、
差分を積分する積分器と、
前記積分器の出力の絶対値である第２絶対値を演算する第２絶対値ブロックと、
前記第２絶対値と第２閾値との比較により短絡異常の判定を行う異常判定部と、
前記異常判定部で短絡異常と判定された場合、故障停止処理を行う故障停止処理部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
直流−交流変換または交流−直流変換を行う変換器と、前記変換器と交流系統との間に設けられた連系トランスと、前記変換器の制御を行う制御部と、を備えた電力変換装置において、
前記制御部は、
ｄ軸，ｑ軸系統電流検出値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値との差分、または、ｄ軸，ｑ軸系統電流指令値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流指令値との差分を演算する減算器と、
差分の絶対値である第１絶対値を演算する第１絶対値ブロックと、
前記第１絶対値と第１閾値との比較により短絡異常の判定を行う第１異常判定部と、
差分を積分する積分器と、
前記積分器の出力の絶対値である第２絶対値を演算する第２絶対値ブロックと、
前記第２絶対値と第２閾値との比較により短絡異常の判定を行う第２異常判定部と、
前記第１異常判定部および前記第２異常判定部のうち少なくとも何れか一方が短絡異常と判定した場合、故障停止処理を行う故障停止処理部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置における連系トランス内の短絡検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータ制御を行う電力変換装置において、電流指令値と電流検出値の差分の積分値を使用してモータ内の短絡を検出する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許６１０８０４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、系統連系された電力変換装置において、連系運転中に何らかの要因によって連系トランス内部の系統側巻線間がインピーダンスを持って短絡すると、系統電圧に影響がない、かつ、短絡電流が過電流レベルに達しない場合、連系運転し続けてしまう問題がある。
【０００５】
このような状態の場合、連系トランスの系統側電流は不平衡電流となり、インバータ側電流は三相平衡電流を流している状態となる。連系トランスはΔ−Ｙ結線の他、Ｙ−Ｙ結線，Δ−Δ結線，Ｙ−Δ結線がある。
【０００６】
以上示したようなことから、系統連系する電力変換装置において、連系運転中に連系トランスの系統側巻線の内部が何らかの要因によってインピーダンスを持って短絡した際、系統電圧に影響がない、かつ、短絡電流が過電流レベルに達しない場合でも、連系運転を継続せず停止させることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、直流−交流変換または交流−直流変換を行う変換器と、前記変換器と交流系統との間に設けられた連系トランスと、前記変換器の制御を行う制御部と、を備えた電力変換装置において、前記制御部は、ｄ軸，ｑ軸系統電流検出値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値との差分、または、ｄ軸，ｑ軸系統電流指令値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流指令値との差分を演算する減算器と、差分の絶対値である第１絶対値を演算する第１絶対値ブロックと、前記第１絶対値と第１閾値との比較により短絡異常の判定を行う異常判定部と、前記異常判定部で短絡異常と判定された場合、故障停止処理を行う故障停止処理部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、他の態様として、直流−交流変換または交流−直流変換を行う変換器と、前記変換器と交流系統との間に設けられた連系トランスと、前記変換器の制御を行う制御部と、を備えた電力変換装置において、前記制御部は、ｄ軸，ｑ軸系統電流検出値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値との差分、または、ｄ軸，ｑ軸系統電流指令値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流指令値との差分を演算する減算器と、差分を積分する積分器と、前記積分器の出力の絶対値である第２絶対値を演算する第２絶対値ブロックと、前記第２絶対値と第２閾値との比較により短絡異常の判定を行う異常判定部と、前記異常判定部で短絡異常と判定された場合、故障停止処理を行う故障停止処理部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、他の態様として、直流−交流変換または交流−直流変換を行う変換器と、前記変換器と交流系統との間に設けられた連系トランスと、前記変換器の制御を行う制御部と、を備えた電力変換装置において、前記制御部は、ｄ軸，ｑ軸系統電流検出値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値との差分、または、ｄ軸，ｑ軸系統電流指令値とｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流指令値との差分を演算する減算器と、差分の絶対値である第１絶対値を演算する第１絶対値ブロックと、前記第１絶対値と第１閾値との比較により短絡異常の判定を行う第１異常判定部と、差分を積分する積分器と、前記積分器の出力の絶対値である第２絶対値を演算する第２絶対値ブロックと、前記第２絶対値と第２閾値との比較により短絡異常の判定を行う第２異常判定部と、前記第１異常判定部および前記第２異常判定部のうち少なくとも何れか一方が短絡異常と判定した場合、故障停止処理を行う故障停止処理部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、系統連系する電力変換装置において、連系運転中に連系トランスの系統側巻線の内部が何らかの要因によってインピーダンスを持って短絡した際、系統電圧に影響がない、かつ、短絡電流が過電流レベルに達しない場合でも、連系運転を継続せず停止させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１における短絡検出処理を示す制御ブロック図。
【図２】実施形態１における異常判定処理部のフローチャート。
【図３】実施形態２における短絡検出処理を示す制御ブロック図。
【図４】実施形態３における短絡検出処理を示す制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本願発明における電力変換装置の実施形態１〜４を図１〜図４に基づいて詳述する。
【００１３】
［実施形態１］
本実施形態１の電力変換装置は、直流−交流変換または交流−直流変換を行う変換器（以下、インバータと称する）と、インバータと交流系統との間に設けられた連系トランスと、インバータの制御を行う制御部と、を備えている。
【００１４】
制御部は、系統電圧，連系トランス一次側（系統側）の電流である系統電流検出値，連系トランス二次側（インバータ側）の電流であるＩＮＶ電流検出値を検出している。
【００１５】
系統電流検出値およびＩＮＶ電流検出値は、系統電圧の電圧位相θ１および連系トランス二次側の電圧位相θ２に基づいて、ｄ軸，ｑ軸系統電流検出値およびｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値に回転座標変換する。短絡検出処理では、このｄ軸，ｑ軸系統電流検出値およびｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値を用いる。
【００１６】
本実施形態１における短絡検出処理の制御ブロック図を図１に示す。これは、連系トランスの内部短絡を瞬時検出するための処理である。なお、図１に基づいて、ｄ軸の制御ブロックを説明するが、ｑ軸の制御ブロックもｄ軸の制御ブロックと同様に構成される。
【００１７】
図１に示すように、減算器１において、ｄ軸系統電流検出値とｄ軸ＩＮＶ電流検出値との差分を計算する。次に、ローパスフィルタＬＰＦにおいて、差分を平均化する。次に、第１絶対値ブロックＡＢＳ１において、平均化された差分の絶対値を第１絶対値として算出する。
【００１８】
第１異常判定処理部２ａは、第１絶対値と第１閾値Ａと基づいて異常判定を行う。図２は、第１異常判定処理部２ａの処理を示すフローチャートである。
【００１９】
図２に示すように、Ｓ１では、第１絶対値と第１閾値Ａとの比較行う。ただし、誤動作防止のため、第１閾値Ａはマージンを持たせて設定する必要がある。第１絶対値が第１閾値Ａ以上であればＳ２へ移行し、カウントアップ（＋１）する。Ｓ２の処理後Ｓ４へ移行する。第１絶対値が第１閾値Ａよりも小さければＳ３へ移行し、カウントをリセットしてカウント＝０とする。Ｓ３の処理が終わったら、その演算周期での処理を終了する。
【００２０】
Ｓ４では、カウンタが所定値に到達しているか否かを判定し、カウンタが所定値に到達している場合Ｓ５へ移行し、カウンタが所定値に到達していない場合その演算周期での処理を終了する。Ｓ５において停止フラグを立てその演算周期での処理を終了する。
【００２１】
図１に示すように、故障停止処理部３では、第１異常判定処理部２ａで停止フラグが立っていれば故障停止処理を行う。停止フラグが立っていなければ故障停止処理を行わず、通常の運転を継続する。
【００２２】
以上示したように、本実施形態１によれば、系統連系する電力変換装置において、連系運転中に連系トランスの系統側巻線の内部が何らかの要因によってインピーダンスを持って短絡した際、系統電圧に影響がない、かつ、短絡電流が過電流レベルに達しない場合でも、連系運転を継続せず停止させることが可能となる。本実施形態１では、短絡の瞬時検出も可能である。
【００２３】
なお、本実施形態１では、短絡インピーダンスが小さい場合に短絡を検出できない。
【００２４】
［実施形態２］
本実施形態２における短絡検出処理の制御ブロックを図３に示す。本実施形態２は、連系トランスの内部短絡を時限で検出する方法である。実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２５】
本実施形態２では、ローパスフィルタＬＰＦで平均化した差分を、デッドバンド４に入力する。デッドバンド４は、ローパスフィルタＬＰＦの出力（絶対値）が第３閾値ｂ以下であれば０として出力する。これは後の積分処理での誤検出を防止するための処理である。
【００２６】
積分器５は、デッドバンド４の出力を積分する。なお、積分器５は、停止中などリセットできるようにしておく。第２絶対値ブロックＡＢＳ２は、デッドバンド４の出力を絶対値を第２絶対値として算出する。第２絶対値ブロックＡＢＳ２はデッドバンド４の出力を積分したあと絶対値処理を行うことで、第３閾値ｂを越えるような０をまたぐ変動で正の積分量と負の積分量が相殺されることを防ぐ。
【００２７】
第２異常判定処理部２ｂは、第２絶対値と第２閾値Ｂの比較を行う。それ以外は実施形態１の第１異常判定処理部２ａの動作と同一である。また、故障停止処理部３の動作は実施形態１のと同様である。
【００２８】
以上示したように、本実施形態２によれば、実施形態１と同様の作用効果を奏する。また、実施形態１では、短絡インピーダンスが小さい場合、短絡を検出することができなかったが、本実施形態２では短絡インピーダンスが小さい場合でも短絡を検出することが可能となる。
【００２９】
ただし、本実施形態２は、積分により短絡検出まで時限があるため、瞬時検出はできない。
【００３０】
［実施形態３］
本実施形態３における短絡検出処理の制御ブロック図を図４に示す。本実施形態３は、図４に示すように、実施形態１の第１異常判定処理部２ａまでの制御ブロックと、実施形態２の第２異常判定処理部２ｂまでの制御ブロックと、を備える。そして、２つの第１,第２異常判定処理部２ａ，２ｂの出力を論理和回路６に出力する。
【００３１】
論理和回路６は、第１異常判定処理部２ａと第２異常判定処理部２ｂのうち少なくともどちらか一方が故障フラグを立てていた場合、故障停止処理部３に「１」レベルの信号を出力する。故障停止処理部３は、第１異常判定処理部２ａ，第２異常判定処理部２ｂのうち少なくとも何れか一方が短絡異常と判定した場合、故障停止処理を行う。
【００３２】
以上示したように、本実施形態３は、実施形態１と実施形態２の異常判定結果の論理和としたものである。これにより、短絡インピーダンスが小さい場合でも短絡を検出することができ、瞬時検出も可能となる。よって、実施形態１および実施形態２の問題を解決できる。
【００３３】
［実施形態４］
本実施形態４は、実施形態３のｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値およびｄ軸，ｑ軸系統電流検出値をｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流指令値およびｄ軸，ｑ軸系統電流指令値に置き換えたものである。電流指令値は電流検出値より安定した値であるため、誤検出を抑制することが可能となる。
【００３４】
また、実施形態１，２のｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流検出値およびｄ軸，ｑ軸系統電流検出値をｄ軸，ｑ軸ＩＮＶ電流指令値およびｄ軸，ｑ軸系統電流指令値としても良い。
【００３５】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【００３６】
１…減算器
２ａ，２ｂ…異常判定処理部
３…故障停止処理部
４…デッドバンド
５…積分器
６…論理和回路
ＡＢＳ１，ＡＢＳ…第１，第２絶対値ブロック
ＬＰＦ…ローパスフィルタ
【図１】
2019213303.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019213303.tif 000005
【図４】
2019213303.tif 000006