(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電源から交流を直流に変換するＰＷＭコンバータの電源相順の判別装置において、前記三相交流電源に接続される前記ＰＷＭコンバータの入力電圧値（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）から、三相／二相変換して入力電圧の二相電圧値（Ｖａ、Ｖｂ）を求める第１の手段と、前記二相電圧値（Ｖａ，Ｖｂ）の微分値（ｄＶａ、ｄＶｂ）を求める第２の手段と、それぞれ時間関数で表される前記に第１の手段で求められた二相電圧値（Ｖａ，Ｖｂ）と第２の手段で求められた二相電圧値の微分値（ｄＶａ、ｄＶｂ）を用いて、相順判別基準値（Ｊ）を求める第３の手段とを設け、該第３の手段で数７で定義される時間関数演算式を用いて
Ｊ＝Ｖａ×ｄＶｂ−Ｖｂ×ｄＶａ・・・・・・・・・・（７）
求められた相順判別基準値（Ｊ）の極性に基づき、ＰＷＭコンバータに接続する電源の相順を判別することを特徴とする三相ＰＷＭコンバータの電源相順判別装置。
【請求項２】
前記第３の手段で求められた相順判別基準値（Ｊ）をローパスフィルタを通し、相順判別基準値の時間領域の平均値（Ｊ１）を求める第４の手段を設け、該第４の手段で求められた相順判別基準値の時間領域の平均値（Ｊ１）の極性に基づき、ＰＷＭコンバータに接続する電源の相順を判別することを特徴とする請求項１記載の三相ＰＷＭコンバータの電源相順判別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相ＰＷＭコンバータの制御装置に係わり、特にコンバータに接続される交流電源の相順判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の技術を説明するための三相交流を直流に変換するＰＷＭコンバータの主回路構成を示す図であって、同図において、１はコンバータを構成するＰＷＭ変換ブリッジ、２は三相交流電源、３は交流リアクトル、４直流回路である。
三相交流電源のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電圧がＶＲ、ＶＳ、ＶＴ、コンバータの１、２、３番の相の入力電圧がＶ１，Ｖ２，Ｖ３としよう。電源をコンバータに接続するとき、Ｖ１−＞Ｖ２−＞Ｖ３の順はＶＲ−＞ＶＳ−＞ＶＴの順と一致する時、順相といい、一致していない時、逆相という。従来では、コンバータと電源とを接続するとき、順相で接続することを要求することは一般的である。そうでなければ、制御器が想定した電源の相順と実際接続された電源の相順と逆になり、コンバータの内部の制御器はそれに対応していない場合、制御動作がおかしくなり、故障の原因になり兼ねない。
コンバータを電源と接続する時、いちいち電源の相順を確認しなければならないのは、ユーザにとっては面倒と思われている。使い勝手を目指して、最近電源が逆順で接続しても、動作可能なコンバータ制御方法が考案されてきている。この場合、接続の相順情報を予め認識しておく必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、三相コンバータに接続される電源の相順を判別する装置を提供し、これにより、逆接続による故障を防げ、また、逆接続でも制御器を正常動作可能とすることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
つまり、その目的を達成するために、交流から直流に変換する三相ＰＷＭコンバータに接続される交流電源の相順の判別装置において、
（１）請求項１では、
三相交流電源に接続されるＰＷＭコンバータの入力電圧値（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）から、三相／二相変換して入力電圧の二相電圧値（Ｖａ、Ｖｂ）を求める第１の手段と、前記二相電圧値（Ｖａ，Ｖｂ）の微分値（ｄＶａ、ｄＶｂ）を求める第２の手段と、前記に第１の手段で求められた入力電圧の二相電圧値（Ｖａ，Ｖｂ）と第２の手段で求められた入力電圧の二相電圧値の微分値（ｄＶａ、ｄＶｂ）を用いて、相順判別基準値（Ｊ）を求める第３の手段とを設け、該第３の手段で求められた相順判別基準値（Ｊ）の極性に基づき、三相ＰＷＭコンバータに接続する電源の相順を判別する。
【０００５】
（２）請求項２では、
第３の手段で求められた相順判別基準値（Ｊ）をローパスフィルタを通し、相順判別基準値の平均値（Ｊ１）を求める第４の手段を設け、該第４の手段で求められた相順判別基準値の平均値（Ｊ１）の極性に基づき、三相ＰＷＭコンバータに接続する電源の相順を判別するものである。
【０００７】
（３）請求項３では、前記コンバータの三相入力電圧値（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）は検出値を用いている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の電源相順判別装置の構成を示す図である。
同図において、５は三相入力電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）を三相／二相変換して、入力電圧の二相電圧値（Ｖａ，Ｖｂ）を求める第１の手段であり、６は第１の手段で求められた二相電圧値の微分値（ｄＶａ，ｄＶｂ）を求める第２の手段であり、７は第３の手段であり、第１の手段で求められた二相電圧値（Ｖａ，Ｖｂ）と第２の手段で求められた二相電圧値の微分値（ｄＶａ，ｄＶｂ）を用いて、相順判別基準値（Ｊ）を求める。電源の相順は相順判別基準値（Ｊ）の極性により判別される。
【００１０】
以下、本発明の電源相順判別の原理を詳述する。
交流電源は角周波数がωで、線間実効値がＥの三相対称の正弦波電圧源として、Ｒ，Ｓ，Ｔ相の相電圧値ＶＲ，ＶＳ，ＶＴは、数１の（１）式のように表される。ただし、ｔは時間変数を表す。
【００１１】
【数１】
0004162295.tif 000002
【００１２】
三相電源に接続されるコンバータの入力電圧の電圧値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、順相の場合、Ｖ１＝ＶＲ，Ｖ２＝ＶＳ，Ｖ３＝ＶＴのように表され、逆相の場合、例えば  Ｖ１＝ＶＲ，Ｖ２＝ＶＴ，Ｖ３＝ＶＳのように表される。
ここに、相順変数ｐを導入し、数２の（２）式のように定義すると、
【００１３】
【数２】
0004162295.tif 000003
【００１４】
コンバータの三相入力電圧値（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）は相順変数ｐを使って数３の（３）式のように表すことができる。
【００１５】
【数３】
0004162295.tif 000004
【００１６】
本発明の請求項１に記載の第１の手段は、三相入力電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）を三相／二相変換して、入力電圧の二相電圧値（Ｖａ，Ｖｂ）を求める手段であり、その計算式は公知のように数４の（４）式のように求められる。
【００１７】
【数４】
0004162295.tif 000005
【００１８】
数４の（４）式内のＶ１，Ｖ２，Ｖ３に数３の（３）式を代入すると、二相電圧Ｖａ，Ｖｂは数５の（５）式のように表すことができる。
【００１９】
【数５】
0004162295.tif 000006
【００２０】
数５の（５）式を時間ｔに対して微分すると、入力電圧の二相電圧値の微分値（ｄＶａ，ｄＶｂ）は数６の（６）式のようになる。
【００２１】
【数６】
0004162295.tif 000007
【００２２】
ここで、相順判別基準値Ｊを数７の（７）式のように定義し、
【００２３】
【数７】
0004162295.tif 000008
【００２４】
数７の（７）式の演算式は、本発明請求項１に記載の相順判別基準値Ｊを求める第３の手段である。
数５の（５）式の二相電圧値Ｖａ，Ｖｂ  と数６の（６）式の二相電圧値の微分値ｄＶａ，ｄＶｂを数７の（７）式に代入し、相順判別基準値Ｊを時間関数で表すと、数８の（８）式のようになる。
【００２５】
【数８】
0004162295.tif 000009
【００２６】
数８の（８）式において、電源の角周波数ω、実効値の二乗値（Ｅ×Ｅ）は共に正の一定値なので、Ｊの極性は相順変数ｐの極性と一致し、その値も一定値となることが判る。
従って、本発明の第３の手段の数７の（７）式で求められた相順判別基準値Ｊの極性で、コンバータに接続される電源の相順を判別することができ、Ｊは正のとき、順相であり、負のとき、逆相であると判別することができる。
以上は本発明の請求項１に請求した内容である。
【００２７】
本発明の請求項２では、第４の手段を設け、前記第３の手段で求められた相順判別基準値Ｊをローパスフィルタを通し、その平均値Ｊ１を求める。そして、Ｊ１の極性で電源の相順を判別する。Ｊは前述のように一定値なので、Ｊ１も一定値である。
Ｊの平均値Ｊ１の極性で相順を判別するのは、三相入力電圧値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）に混入するノイズの影響を除去し、相順の判別をより確実にするためである。
【００２９】
【数９】
0004162295.tif 000010
【００３０】
本発明の請求項３は、前記三相入力電圧値（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）をセンサからの検出値としたものである。＿以上は本発明請求項１〜３に記載した内容である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、交流を直流に変換する三相ＰＷＭコンバータの制御装置において、コンバータに接続される三相電源の相順を確実に判別することができ、この相順情報を利用して、逆接続による故障を防げ、または、逆接続でも動作可能なコンバータ制御を実現することが可能となり、実用上、極めて有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】三相ＰＷＭコンバータの主回路構成を示す図である。
【符号説明】
１      ＰＷＭ変換器
２、２’交流電源
３、３’交流リアクトル
４、４’直流回路
５      本発明の第１の手段
６      本発明の第２の手段
７      本発明の第３の手段
ＶＲ    電源のＲ相電圧値
ＶＳ    電源のＳ相電圧値
ＶＴ    電源のＴ相電圧値
Ｖ１    コンバータの１番目の相の電圧値
Ｖ２    コンバータの２番目の相の電圧値
Ｖ３    コンバータの３番目の相の電圧値
ｔ      時間変数
ｐ      相順変数
ω      電源角周波数
Ｅ      電源線間電圧実効値
Ｖａ，Ｖｂ      コンバータの入力電圧の二相電圧値
ｄＶａ，ｄＶｂ  コンバータの入力電圧の二相電圧値の微分値
Ｊ      相順判別基準値
Ｊ１    相順判別基準値の平均値
ｓ      ラプラス演算子
τ      フィルタ時定数
【図１】
0004162295.tif 000011
【図２】
0004162295.tif 000012