(57)【要約】【課題】インバータに発生するサージ電圧抑制のためにローパスフィルタを設けると、実際の直流電圧とローパスフィルタ後の検出電圧に乖離が発生する。【解決手段】直流電圧検出回路に、ゲート指令のアップ及びダウンエッジで平滑処理するエッジ処理部を有するサージ電圧補正部を設ける。各エッジ処理部は、直流電圧と遮断電流をパラメータ値とし、データテーブルに予めサンプリング時の測定値をテーブルとして記憶する。データテーブルのデータ呼び出しに第１，第２の選択部を設ける。第１の選択部は、検出された直流電圧と遮断電流に対応した値からデータテーブルに記憶されたパラメータ値を選択する。第２の選択部は、選択されたパラメータ値に対応する測定値を前記データテーブルから読み出して出力部に出力し、出力部で読み出した値を直流電圧から減算する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサを接続したインバータの直流電圧を、Ａ／Ｄ変換器及びデータ演算処理部を有する直流電圧検出回路で検出し、検出電圧をデータ演算処理部に入力してスイッチング素子のゲート信号を生成するものにおいて、
前記Ａ／Ｄ変換器とデータ演算処理部の間にサージ電圧補正部を設け、
サージ電圧補正部は、前記インバータのスイッチング素子に対するゲート指令がオフ時のダウンエッジで平滑処理するエッジ処理部と、ゲート指令がオン時のアップエッジで平滑処理するエッジ処理部を有し、
前記各エッジ処理部は、前記直流電圧と遮断電流をパラメータ値とし、所定時間内で所定のサンプリング間隔にて測定される測定値を予めテーブルとして記憶されるデータテーブルと、前記検出された直流電圧と遮断時の電流を入力し、入力された直流電圧と遮断電流に対応した値から前記データテーブルに記憶されたパラメータ値を選択する第１の選択部と、選択されたパラメータ値に対応する測定値を前記データテーブルからサンプリング毎に読み出して出力部に出力する第２の選択部と、
前記出力部は、前記検出された直流電圧から第２の選択部の出力値を減算して前記データ演算処理部に出力するよう構成したことを特徴としたサージ電圧補正装置。
【請求項２】
前記データテーブルに記憶するパラメータ値は、検出された直流電圧と遮断時の電流を入力して移動平均処理を行い、移動平均処理後の値をパラメータ値として記憶することを特徴とした請求項１記載のサージ電圧補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サージ電圧補正装置に係わり、特に電力変換装置の直流部に重畳するサージ電圧による影響を抑制する補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、インバータの１相分を示したインバータ装置の概略図である。Ｔ１，Ｔ２はスイッチング素子で、直列接続されてインバータ１相分が構成される。Ｃ１，Ｃ２はコンデンサ、Ｌ１，Ｌ２はインダクタンス、１は直流電圧検出回路、２は電流検出回路である。図５のような回路で、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２がオン・オフした際に、直流部導体の配線長により発生するインダクタンスＬ１，Ｌ２の影響によりサージ電圧が発生する。
【０００３】
直流電圧を検出する直流電圧検出回路１の接続点がコンデンサＣ１の直近の場合にはサージ電圧による影響は少ないが、電流経路の先に直流電圧検出回路１の接続点がある場合、配線長によるインダクタンスＬ１の影響を受け、直流電圧検出回路１の検出値にサージ電圧が重畳する。
【０００４】
図６は、直流電圧検出回路１のブロック図を示したもので、重畳された電圧はインバータの制御には不必要な成分であるため、一般にはローパスフィルタ回路１２を通してサージ電圧を抑制している。すなわち、直流電圧検出回路１では、絶縁アンプ１１で検出する。検出された直流電圧Ｖdcには図７（ａ）で示すように直流電圧Ｖdcにサージ電圧Ａが重畳される。ローパスフィルタ回路１２を通すことで、図７（ｂ）で示すよう抑制し、Ａ／Ｄ変換器１３を介してデータ演算処理部１４に入力し、ゲート信号生成のためのデータ演算を行う。
【０００５】
なお、図５でＬ１，Ｌ２を集中定数として記載しているが、導体の自己インダクタンスと内部インダクタンスである。また、コンデンサ内部にもインダクタンス分があり、コンデンサ両端にも図６（ａ）の形状波形は測定される。
【０００６】
インバータ装置の直流部の電圧を検出するものとしては特許文献１が公となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−８４４７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図６で示すようなローパスフィルタ回路１２を設けた場合、直流電圧変動が激しい用途では電圧値の検出遅れが発生し、図８で示すように実際の直流電圧とローパスフィルタ後の検出電圧に乖離が発生する。検出値より実測値が高くなるとスイッチング素子のターンオン時に高電圧が印加され、スイッチング素子の耐圧電圧を超えた場合には装置を破損する虞を有している。
【０００９】
本発明が目的とするところは、外乱成分を除去しながら直流電圧の検出おくれを防止した電力変換装置のサージ電圧補正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、コンデンサを接続したインバータの直流電圧を、Ａ／Ｄ変換器及びデータ演算処理部を有する直流電圧検出回路で検出し、検出電圧をデータ演算処理部に入力してスイッチング素子のゲート信号を生成するものにおいて、
前記Ａ／Ｄ変換器とデータ演算処理部の間にサージ電圧補正部を設け、
サージ電圧補正部は、前記インバータのスイッチング素子に対するゲート指令がオフ時のダウンエッジで平滑処理するエッジ処理部と、ゲート指令がオン時のアップエッジで平滑処理するエッジ処理部を有し、
前記各エッジ処理部は、前記直流電圧と遮断電流をパラメータ値とし、所定時間内で所定のサンプリング間隔にて測定される測定値を予めテーブルとして記憶されるデータテーブルと、前記検出された直流電圧と遮断時の電流を入力し、入力された直流電圧と遮断電流に対応した値から前記データテーブルに記憶されたパラメータ値を選択する第１の選択部と、選択されたパラメータ値に対応する測定値を前記データテーブルからサンプリング毎に読み出して出力部に出力する第２の選択部と、
前記出力部は、前記検出された直流電圧から第２の選択部の出力値を減算して前記データ演算処理部に出力するよう構成したことを特徴としたものである。
【００１１】
また、本発明は、前記データテーブルに記憶するパラメータ値は、検出された直流電圧と遮断時の電流を入力して移動平均処理を行い、移動平均処理後の値をパラメータ値として記憶することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のとおり、本発明によれば、直流電圧検出の応答を劣化させることなく、かつ外乱成分を除去して平滑化された直流電圧検出値を得ることができ、スイッチング素子の耐圧電圧を超えた電圧出力が防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態を示す直流電圧検出回路の構成図。
【図２】本発明のサージ電圧補正部の機能図。
【図３】データテーブルの状態図。
【図４】サージ電圧補正部の動作波系図。
【図５】インバータの部分構成図。
【図６】従来の直流電圧検出回路の構成図。
【図７】従来の直流電圧検出回路の動作波系図。
【図８】ローパスフィルタ設置時の波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の直流電圧検出回路の構成図を示したもので、図６と相違する点は、ローパスフィルタ回路１２を省いてＡ／Ｄ変換器１３の出力側にサージ電圧補正部２０を設けたことである。サージ電圧補正部２０は、図２で示すようにゲート指令がオフ時のダウンエッジで平滑処理するエッジ処理部２０ａと、ゲート指令がオン時のアップエッジで平滑処理するエッジ処理部２０ｂを有している。なお、２０ａと２０ｂは同一機能を有しているため、図２では機能表示をダウン側のエッジ処理部２０ａ側のみ記載している。
【００１５】
各エッジ処理部２０ａ，２０ｂは、検出された直流電圧とスイッチング素子の遮断時における電流を入力し、例えば移動平均演算によってデータを作成し保存するデータテーブル２１と第１の選択部２２及び第２の選択部２３を備えており、図３のように作成されたデータテーブル２１から所定のデータを選択する。
なお、第２の選択部２３は、後述の遮断電流と直流電圧のパラメータにそれぞれ対応するサンプリング時刻毎のデータの選択が可能に構成されている。２４は出力部で、検出されたインバータの直流電圧Ｖdc-adから選択されたデータテーブルのＶdc-offset値を減算してデータ演算処理部１４に出力する。
【００１６】
サージ電圧補正部２０は、サージ電圧とゲート指令の同期関係を利用してサージ電圧の振動を平滑するものである。サージ電圧はゲート指令のアップエッジ（ターンオン時）とダウンエッジ（ターンオフ時）のタイミングで発生し、そのサージ電圧の大きさは、Ｌ１・ｄｉ／ｄｔの関係よりリアクタンスＬ１に依存する。リアクタンスＬ１の値は、直流電圧検出回路１の接続点までの導体の長さによって決まり、その電圧検出点までの長さは装置によって一定である。そのため、サージ電圧Ｖsargeはスイッチング時の電流と電圧から固有の波形となる。サージ電圧補正部２０はこの性質を利用してゲート指令のエッジに合わせてサージ電圧Ｖsarge分をキャンセルするものである。
【００１７】
図３で示すデータテーブル２１の初期値は、予め各直流電圧・遮断電流の条件で取得したデータを基にテーブル化することで得る。インバータの駆動時には、オン・オフ時毎にサンプリング時刻Ｔ[1]，Ｔ[2]…での電圧・電流データを取得し、ここでは、取得したデータの指定回数分を移動平均してテーブルに更新することで装置毎のバラツキを抑えている。指定回数分のデータがないときにはあるだけのデータで更新する。
【００１８】
データテーブル２１の縦軸Ｉ＆Ｖ[1]〜Ｉ＆Ｖ[n]は遮断電流と直流電圧のパラメータ、横軸のＴ[1]，Ｔ[2]〜Ｔ[m]はサンプリング時点で、図４の例ではＩ＆Ｖ[n]＝Ｉ＆Ｖ[9]，Ｔ[m]＝Ｔ[9]となっている。なお、Ｔ[1]がオフゲート（又はオンゲート）に入る時刻を基準とし、基準時刻でのサンプリング時点Ｔ[1]で測定されたサージ電圧Ｖsargeであり、したがってＸ[1][1]はゼロである。
【００１９】
インバータのスイッチング素子に対するゲート指令により、そのダウンエッジ（又はアップエッジ）によるエネーブルが立ち上がる時刻Ｔ[1]では、検出された直流電圧がＡ／Ｄ変換器１３を経由してサージ電圧補正部２０に入力するＶdc-adはゼロである。すなわち図４において、（ａ）で示すゲート指令オフ時の基準時刻Ｔ[1]でのダウンエッジのタイミング（ｅ）でエネーブルが立ち上がり、エネーブル期間中でのサージ電圧Ｖsarge（ｂ）に対する基準時刻Ｔ[1]での予め設定されたオフセットＶdc-offset値は（ｃ）で示すようにゼロである。したがって、出力部２４の出力Ｖdc-ad’もゼロである。
【００２０】
次に、時刻Ｔ[2]となってサージ電圧Ｖsargeが発生すると、第１の選択部２２は検出された直流電圧と遮断電流に対応したデータＩ＆Ｖ[2]をデータテーブル２１から選択する。第２の選択部２３は、第１の選択部２２によるデータＩ＆Ｖ[2]の選択によってＩ＆Ｖ[2]時のデータＸ[2][2]を選択し、オフセットＶdc-offset値として出力部２４に出力する。出力部２４では、直流電圧Ｖdc-adから選択されたデータテーブルのＶdc-offset値を減算して平滑された検出値Ｖdc-ad’としてデータ演算処理部１４に出力する。
【００２１】
以下同様にして、基準時刻をトリガとして予め設定された遮断電流と直流電圧のパラメータに対応するサンプリング時刻毎のデータを選択し、エネーブル信号のオン期間中で出力部２４に出力する。その結果、出力部２４からの出力電圧はサージ電圧Ｖsarge分の除去された直流電圧としてデータ演算処理部１４に出力される。また、アップエッジの場合も同様にして補正処理される。
【００２２】
本発明によれば、直流電圧検出の応答を劣化させることなく、かつ外乱成分を除去して平滑化された直流電圧検出値を得ることができ、スイッチング素子の耐圧電圧を超えた電圧出力が防止できるものである。
【符号の説明】
【００２３】
１…  直流電圧検出回路
２…  電流検出回路
１１…  絶縁アンプ
１２…  ローパスフィルタ回路
１３…  Ａ／Ｄ変換器
１４…  データ演算処理部
２０…  サージ電圧補正部
２１…  データテーブル
２２…  第１の選択部
２３…  第２の選択部
２４…  出力部
【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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