(57)【要約】【課題】比較的簡単な方式により、コンバータおよびインバータのＰＷＭ制御装置におけるキャリア信号を同期させる。【解決手段】一方のキャリア信号の位相を、他方のキャリア信号を位相基準として、または両キャリア信号の差分に基づいて、調整する。【効果】零相電流を抑制できる。【選択図】　図１
2004080855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記コンバータをＰＷＭ制御するコンバータ制御装置と、
前記インバータをＰＷＭ制御するインバータ制御装置と、
を備え、
前記コンバータ制御装置および前記インバータ制御装置の内の一方の制御装置は、他方の制御装置のキャリア信号を位相基準として、前記一方の制御装置のキャリア信号の位相を、前記位相基準に合わせるように調整する電力変換装置。
【請求項２】
電源電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記コンバータをＰＷＭ制御するコンバータ制御装置と、
前記インバータをＰＷＭ制御するインバータ制御装置と、
を備え、
前記コンバータ制御装置および前記インバータ制御装置の内の一方の制御装置は、前記一方の制御装置のキャリア信号と他方の制御装置のキャリア信号との差分を零に近づけるように、前記一方の制御装置のキャリア信号の位相を調整する電力変換装置。
【請求項３】
電源電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記直流電力を交流電力に変換するインバータと、
コンバータ側キャリア信号発生部，前記コンバータ側キャリア信号発生部が発生するキャリア信号およびコンバータ用電圧指令信号とに基づいて前記コンバータをＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号を出力するコンバータ制御装置と、
インバータ側キャリア信号発生部，前記インバータ側キャリア信号発生部が発生するキャリア信号およびインバータ用電圧指令信号とに基づいて前記インバータをＰＷＭ制御するためのＰＷＭ信号を出力するインバータ制御装置と、
を備え、
前記コンバータ制御装置および前記インバータ制御装置の内の一方の制御装置は、他方の制御装置のキャリア信号を位相基準として、前記一方の制御装置のキャリア信号の位相を、前記位相基準に合わせるように前記一方の制御装置のキャリア信号発生部を制御するキャリア信号演算部を備える電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機の可変速制御などに用いられる電力変換装置においては、コンバータによって三相交流電源からの交流電力を直流電力に変換し、さらに、この直流電力をインバータによって可変周波数の交流電力に変換する。インバータにおいては、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：以下ＰＷＭと記す）制御によって周波数が制御される。また、省エネルギー化の観点から、電動機側から回生する電力を電源側に送るため、コンバータもＰＷＭ制御される。
【０００３】
このような電力変換装置としては、特開平４−１２１０６５号公報に記載のものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
コンバータとインバータの間に流れ電力損失の要因となる零相電流を抑えるために、コンバータおよびインバータにおけるＰＷＭキャリア信号は同期される。ＰＷＭキャリア信号の同期のために、特開平４−１２１０６５号公報に記載の電力変換装置においては、コンバータおよびインバータとは別に一つのＰＷＭキャリア信号発生部を設け、同じＰＷＭキャリア信号発生部からコンバータおよびインバータの両方にＰＷＭキャリア信号を送り、コンバータおよびインバータの
ＰＷＭキャリア信号が実質同期するようにしている。しかし、コンバータおよびインバータとは別個にＰＷＭキャリア信号発生部が設けられるため、配線や信号が複雑になるなどの問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、比較的簡単な方式により、コンバータとインバータの制御信号を同期させることができる電力変換装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による電力変換装置においては、コンバータ側およびインバータ側のキャリア信号の一方の位相を、他方を位相基準として、この位相基準に合わせるように調整する。
【０００７】
本発明による他の電力変換装置においては、コンバータ側およびインバータ側のキャリア信号の一方の位相を、両キャリア信号の差分を零に近づけるように、調整する。
【０００８】
これらの電力変換装置においては、一方のキャリア信号の位相を、他方のキャリア信号を用いて調整するので、比較的簡単な方式により両キャリア信号を同期することができる。
【０００９】
本発明の他の特徴は、以下の記載より明らかになるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である電力変換装置を示す。本電力変換装置は、エレベータ駆動用である。図１において、１は電源として利用する三相交流電源、２は三相交流電源１のフィルタとして利用されるコンバータ側のリアクトル、３はリアクトル２に流れる電流を検出するコンバータ側の電流検出器である。４は電源電力すなわち三相の交流電力を直流電力に変換するコンバータ、５はコンバータ側のスイッチング素子である絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　：以下ＩＧＢＴと記す）、６はコンバータ４で整流した直流電圧を平滑する平滑コンデンサ、７は平滑コンデンサ６で平滑した直流電圧を所定電圧および所定周波数の交流電力に変換するインバータ、８はインバータ側のＩＧＢＴである。９はインバータ７から出力された電流を検出するインバータ側の電流検出器、１０はインバータ７の出力によって回転する誘導電動機、１１は誘導電動機１０の速度検出のためのエンコーダ、１２は誘導電動機１０によって駆動されるエレベータの巻上機、１３はエレベータのそらせ車、１４は乗りかご、１５はつり合いおもりである。１６はコンバータ制御装置、１７はコンバータ側の電圧を制御する電圧制御回路、１８は電流検出器３と電圧制御回路１７から出力された信号で電流制御するコンバータ側ＡＣＲ（電流制御回路）、１９はＡＣＲ１８より出力された信号によってコンバータ４を制御するコンバータ側ＰＷＭ制御回路、２０はＰＷＭ制御回路２４から出力されたＰＷＭ信号をＩＧＢＴ５のゲートへ出力するコンバータ側ゲート駆動回路である。２１はインバータ制御装置、２２はエンコーダ１１より出力された信号を受けとる速度制御回路、２３は電流検出器９と速度制御回路２２から出力された信号で電流制御するインバータ側のＡＣＲ、２４はＡＣＲ２３より出力された信号によってインバータを制御するインバータ側ＰＷＭ制御回路、２５はＰＷＭ制御回路２４から出力されたＰＷＭ信号をＩＧＢＴ５のゲートへ出力するインバータ側ゲート駆動回路である。
【００１１】
三相交流電源１より入力された交流は、コンバータ４で整流される。整流した直流電圧は平滑コンデンサ６で平滑され一定電圧の直流に変換される。平滑された直流電圧はインバータ７で所定電圧および所定周波数の交流電力に変換され、この交流電力によって誘導電動機１０が回転駆動される。この誘導電動機１０の回転により、エレベータの巻上機１２が駆動され、乗りかご１４が上下に移動する。
【００１２】
コンバータ側では、電圧制御回路１７が、電圧検出器３１によって検出した三相交流電源１の電圧値と平滑コンデンサ６の直流電圧値とを入力して、電流指令信号を出力する。この電流指令信号と電流検出器３によって検出される三相交流電源から出力される交流電流の値とに基づいて、コンバータ側ＡＣＲ１８は交流電流の値を電流指令値に近づけるためのコンバータ用電圧指令信号をＰＷＭ制御回路１９に出力する。ＰＷＭ制御回路１９は、キャリア信号とＡＣＲ１８からの電圧指令信号とによって、コンバータ側ＩＧＢＴ５を制御するためのＰＷＭ信号を出力する。コンバータ側ゲート駆動回路２０は、ＰＷＭ制御回路１９から入力したＰＷＭ信号によって、コンバータ側の各ＩＧＢＴ５をスイッチングするためのゲート信号を出力する。
【００１３】
インバータ側では、速度制御回路２２が、エンコーダ１１から速度信号を入力して、電流指令信号を出力する。この電流指令信号と電流検出器９によって検出されるインバータ７の交流出力電流の値とに基づいて、インバータ側ＡＣＲ２３は交流出力電流の値を電流指令値に近づけるためのインバータ用電圧指令信号をＰＷＭ制御回路２４に出力する。ＰＷＭ制御回路２４は、キャリア信号とＡＣＲ２３からの電圧指令信号とによって、インバータ側ＩＧＢＴ８を制御するためのＰＷＭ信号を出力する。インバータ側ゲート駆動回路２５は、ＰＷＭ制御回路
２４から入力したＰＷＭ信号によって、インバータ側の各ＩＧＢＴ８をスイッチングするためのゲート信号を出力する。
【００１４】
ここで、コンバータ側ＰＷＭ制御回路１９のキャリア信号をインバータ側ＰＷＭ制御回路２４に送る。コンバータ側から送られたキャリア信号を位相基準として、インバータ側ＰＷＭ制御回路のキャリア信号の位相は、位相基準に合うように調整される。これによって、コンバータ側およびインバータ側ＰＷＭ制御回路
１９，２４のキャリア信号を同期させることができる。
【００１５】
図２は、図１におけるコンバータ側ＰＷＭ制御回路１９とインバータ側ＰＷＭ制御回路２４の詳細を示すブロック図である。１０１，１０３は、それぞれコンバータ側ＰＷＭ制御回路１９のＰＷＭ信号発生部，キャリア信号発生部である。１０２，１０４，１０５は、それぞれインバータ側ＰＷＭ制御回路２４のＰＷＭ信号発生部，キャリア信号発生部，キャリア信号演算回路である。
【００１６】
コンバータ側ＰＷＭ制御回路において、ＰＷＭ信号発生部１０１は、公知の
ＰＷＭ制御回路と同様に、キャリア信号発生部１０３が作成するキャリア信号である三角波信号と、ＡＣＲ１８が出力するコンバータ用電圧指令信号ＶＡ＊とを比較することによりＰＷＭ信号を発生する。インバータ側ＰＷＭ制御回路においても同様に、ＰＷＭ信号発生部１０２は、キャリア信号発生部１０４が作成する三角波信号と、ＡＣＲ２３が出力するインバータ用電圧指令信号ＶＢ＊とを比較することによりＰＷＭ信号を発生する。
【００１７】
インバータ側ＰＷＭ制御回路においては、さらに、コンバータ側ＰＷＭ制御回路のキャリア信号発生部１０３から送られるキャリア信号を位相基準とし、キャリア信号発生部１０４から出力されたキャリア信号との差分を演算する。本実施例においては、両キャリア信号のオンエッジの差分を演算し、位相差に対応する差分信号として出力する。キャリア信号演算回路１０５は、差分信号から両キャリア信号の位相差を求め、位相差が零に近づくようにキャリア信号発生部１０４を制御し、キャリア信号発生部１０４が出力するキャリア信号の位相を調整する。これにより、各キャリア信号波形間の位相差が小さくなる。ＰＷＭキャリア信号の差分の演算を繰り返すことで、位相差は徐々に小さくなり、最終的にほぼ零となり、両キャリア信号が同期する。従って、コンバータとインバータとの間に流れ、モータを介して大地に流れ出る、いわゆる零相電流を抑制できる。
【００１８】
図３は、キャリア信号を同期させるための演算フロー図である。電力変換装置に起動の信号が入ると、コンバータ，インバータの順番で起動する（ＳＴＥＰ
２０１）。コンバータ側のキャリア信号を基準とし、インバータ側のＰＷＭキャリア信号との差分を演算する（ＳＴＥＰ２０２）。差分の演算を繰り返し、キャリア信号の差分がほぼ零になると、コンバータおよびインバータのキャリア信号が同期する（ＳＴＥＰ２０３，２０４）。
【００１９】
上記実施例によれば、一方のキャリア信号の位相を、他方のキャリア信号との位相関係に基づいて調整するので、比較的簡単な方式により両キャリア信号を比較的高精度に同期することができる。
【００２０】
上記の実施例においては、コンバータ側のキャリア信号を位相基準としたが、インバータ側のキャリア信号を位相基準として、コンバータ側のキャリア信号の位相を調整しても良い。また、キャリア信号やＰＷＭ信号は、アナログ回路およびデジタル回路のどちらによっても発生できるほか、マイクロコンピューターを用いてソフトウェア的にも生成できる。さらに、電力変換装置の負荷としては、エレベータ用電動機に限らず、交流電力を使用する各種の負荷を適用できる。
【００２１】
なお、上記実施例の構成は、本発明の技術的思想の範囲内で、各種の変形が可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡単な方式により、コンバータとインバータの制御信号を同期させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電力変換装置を示す。
【図２】図１におけるコンバータ側ＰＷＭ制御回路とインバータ側ＰＷＭ制御回路の詳細を示すブロック図。
【図３】キャリア信号を同期させるための演算フロー図。
【符号の説明】
４…コンバータ、５，８…ＩＧＢＴ、７…インバータ、９…電流検出器、１０…誘導電動機、１１…エンコーダ、１２…巻上機、１６…コンバータ制御装置、２１…インバータ制御装置、１０１，１０２…ＰＷＭ信号発生部、１０３，１０４…キャリア信号発生部、１０５…キャリア信号演算回路。
【図１】
2004080855.tif 000003
【図２】
2004080855.tif 000004
【図３】
2004080855.tif 000005