(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源とインバータ部（４０）との間に接続された別置き型の電源回生コンバータ（１０）であって、前記インバータ部（４０）の入力側の直流電圧を検出して直流電圧情報を出力する電圧検出手段（３９）と、前記商用電源側の電流を検出するための電流検出手段（３６）と、前記商用電源側の位相を検出するための電源電圧位相検出手段（３２）と、前記電源電圧位相検出手段（３２）の情報よりスイッチング素子（３７）のスイッチングパターンを生成するスイッチング制御部（３３）と、前記電流検出手段（３６）及び前記スイッチングパターンにより出力電流情報を推定し、該出力電流情報と前記直流電圧情報とに基づいて力行運転か回生運転かの運転状態の判定を行うための力行・回生判定手段（１１）と、を備えた電源回生コンバータ（１０）において、
各相電流（IR、IS、IT）と、反転増幅器（８−１）を介した前記各相電流（IR、IS、IT）の反転出力の各々と、過電流検出レベルであるＯＣＬＶＬ（８−２）とを比較した結果の各々のロジック信号と、電源電圧位相に同期したゲート信号（ＰＲ、ＰＳ、ＰＴ、ＮＲ、ＮＳ、ＮＴ）とのＡＮＤをアンドゲート（８−４）でとって過電流判断結果を選択し、力行・回生で過電流検出レベルを変更する過電流検出保護手段（６０）を備えたことを特徴とする電源回生コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は交流電源から直流電流に変換するコンバータ装置に関し、特に直流電力を交流電源に回生する電源回生コンバータに属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電源回生コンバータは図３に示すようになっている（特開平１１−２８９７９４）。図３において、この電源回生コンバータ部１０は、３相の商用電源とインバータ部４０との間に配置されている。電源回生コンバータ部１０は、モータの運転状態を判定するための力行・回生判定部１１、電源電圧の位相を検出するための電源電圧位相検出部３２、スイッチング制御部３３、瞬時過電流制限回路３４、商用電源線路に配置されたＡＣリアクトル３５及び電流検出器３６、ＩＧＢＴ等の素子によるスイッチング素子３７、スイッチング素子３７の出力側及びインバータ部４０の入力側にそれぞれ接続された平滑コンデンサ３８、スイッチング素子３７側の平滑コンデンサ３８の電圧を検出するための電圧検出器３９から構成される。
なお、スイッチング素子３７やインバータ部４０は、便宜上、１個の素子で示している。
【０００３】
力行・回生判定部１１により負荷の運転状態が監視され、回生運転状態と判定されると、スイッチング制御部３３では電源電圧位相検出部３２からの検出結果を用いて、３相のうち最も電圧の大きな相と最も電圧の小さな相を判定する。スイッチング制御部３３では、この判定結果をもとに、電圧が最大の相の上アーム側スイッチング素子３７と電圧が最小の相の下アーム側スイッチング素子３７をオンさせるようなスイッチング信号を出力する。一方、スイッチング制御部３３は、力行状態と判定した場合には、すべてのスイッチング素子３７をオフとする。このようなスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子３７をスイッチングすることにより、回生電力をＡＣリアクトル３５を介して商用電源側に返す。瞬時過電流制限回路３４では、電流検出器３６で検出された電流値が、あらかじめ設定されたスレッショルドレベルを越えた時に、スイッチング信号を断とすることにより、電源電圧変動等の原因による過電流を防止する。
【０００４】
本形態による電源回生コンバータ１０は、運転状態判定のための力行・回生判定部１１に特徴を有する。すなわち、力行・回生判定部１１は、従来型の直流電圧情報だけでなく、入力電流情報も運転状態の判定条件に加えるようにしている。
力行・回生判定部１１は、電圧による判定を行うためのヒステリシスコンパレータ１２（第２のヒステリシスコンパレータ）とその出力側に接続されたワンショットトリガ回路１３に加えて、入力電流による判定を行うための手段として３相−２相座標変換部１４、ローパスフィルタ１５、ヒステリシスコンパレータ１６（第１のヒステリシスコンパレータ）とを有し、更にワンショットトリガ回路１３の出力とヒステリシスコンパレータ１６の出力との和をとるオアゲート１７を有している。
【０００５】
以下に、力行・回生判定部１１における運転状態判定動作を説明する。３相−２相座標変換部１４は、電流検出器３６で検出された電流値を電源電圧位相検出部３２で検出された電源位相に同期した２軸の回転座標系に座標変換することにより、電源電圧位相と同相成分の電流値Ｉｄを演算する。なお、電流値Ｉｄは、有効電流に相当し、商用電源電圧をほぼ一定と仮定すると、この値から有効電力を推定することができる。ただし、入力電流は、多分の高調波電流を含み、検出値が大きく変動するため、ローパスフィルタ１５で、高調波電流の影響を除去することにより安定化を図っている。ヒステリシスコンパレータ１６では、電流値Ｉｄの極性を監視し、電流値Ｉｄがマイナス側のスレッショルドレベルより小さくなった時に、回生状態と判定する。以上の点から理解できるように、この形態では、電流検出器３６で検出された電流値と電源電圧位相検出部３２で検出された電源位相とが入力電流情報として利用される。
一方、直流電圧情報からの判定は、従来型と同様、直流電圧と商用電源の電圧ピーク値との差をヒステリシスコンパレータ１２で監視することにより行っている。ここで、ワンショットトリガ回路１３を追加して、一旦回生動作を開始すると、設定された時間以上回生動作を継続させることにより、入力電流情報側における判定が安定するまでの時間を確保できるようにしている。言い換えれば、ローパスフィルタ１５からの出力が安定するまでの時間を確保できるようにしている。
そして、入力電流情報から得られた判定結果と直流電圧情報から得られた判定結果とをオアゲート１７で論理的ＯＲをとることにより、最終判定とする。この判定においては、どちらか一方でも回生状態と判定されれば、最終判定も回生状態となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では過電流検出部が単純なヒステリシスコンパレータで構成されており、回生時と電動時の過電流検出レベルを同一にする必要があった。このため電源回生コンバータ部中のスイッチング素子３７の過電流耐量と各スイッチング素子３７毎に設けられる還流ダイオードの過電流耐量を同一にする必要があるため、スイッチング素子３７が必要以上の過大な過電流耐量が必要で、不経済になっていた。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは電源回生コンバータ部中のスイッチング素子３７の過電流耐量を各スイッチング素子３７毎に設けられる還流ダイオードの過電流耐量よりも小さくできるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は商用電源とインバータ部（４０）との間に接続された別置き型の電源回生コンバータ（１０）であって、前記インバータ部（４０）の入力側の直流電圧を検出して直流電圧情報を出力する電圧検出手段（３９）と、前記商用電源側の電流を検出するための電流検出手段（３６）と、前記商用電源側の位相を検出するための電源電圧位相検出手段（３２）と、前記電源電圧位相検出手段（３２）の情報よりスイッチング素子（３７）のスイッチングパターンを生成するスイッチング制御部（３３）と、前記電流検出手段（３６）及び前記スイッチングパターンにより出力電流情報を推定し、該出力電流情報と前記直流電圧情報とに基づいて力行運転か回生運転かの運転状態の判定を行うための力行・回生判定手段（１１）と、を備えた電源回生コンバータ（１０）において、
各相電流（IR、IS、IT）と、反転増幅器（８−１）を介した前記各相電流（IR、IS、IT）の反転出力の各々と、過電流検出レベルであるＯＣＬＶＬ（８−２）とを比較した結果の各々のロジック信号と、電源電圧位相に同期したゲート信号（ＰＲ、ＰＳ、ＰＴ、ＮＲ、ＮＳ、ＮＴ）とのＡＮＤをアンドゲート（８−４）でとって過電流判断結果を選択し、力行・回生で過電流検出レベルを変更する過電流検出保護手段（６０）を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の構成を示すブロック図である。従来技術で説明した同一名称にはできるだけ同一符号を付け重複説明を省略する。図中６０が本発明の特長である過電流検出手段である。過電流検出手段６０には入力電流検出値とスイッチ情報を入力し、過電流検出信号をスイッチング制御部３３へ出力する。電流検出器３６の検出方向がスイッチング素子３７からＡＣリアクトル３５への向きを正方向とする。
次に出力電流の推定をする過電流検出保護手段６０について図２を用いて説明する。図中８−１は反転増幅器、８−２は過電流検出レベル、８−３は比較器、８−４はアンドゲート、８−５はオアゲート、８−６はラッチ回路である。また、８−７は切り替えスイッチである。図２（ａ）、（ｂ）とも回生時または相間短絡時のみに働く回路構成となっている。ゲート信号ＰＲ、ＰＳ、ＰＴ、ＮＲ、ＮＳ、ＮＴはスイッチング制御部３３より出力されて、電源電圧位相に同期した信号である。
次に図２（ａ），（ｂ）の動作を説明する。（ａ）の回路はＩＲ，ＩＳ，ＩＴと反転アンプ８−１を介した反転出力の各々で、過電流検出レベルであるＯＣＬＶＬ８−２と比較した結果のロジック信号をゲート信号とのＡＮＤをとって真の過電流（ＯＣ）判断結果を選択する方式で、（ｂ）はＩＲ，ＩＳ，ＩＴと反転アンプ８−１を介した反転出力の各々からゲート信号レベルで選択した電流検出値を過電流検出レベルであるＯＣＬＶＬと比較し、過電流（ＯＣ）判断結果を導く方式で、（ａ），（ｂ）とも同一の出力結果が得られる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明では電動時と回生時の過電流検出レベルを変更することが可能なので、電源回生コンバータ部中のスイッチング素子３７の過電流耐量を各スイッチング素子３７毎に設けられる還流ダイオードの過電流耐量よりも小さくできる。したがってスイッチング素子、ダイオードを適正に選択でき、経済的な設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図
【図２】本発明の実施例を示すブロック図
【図３】従来の実施例を示すブロック図
【符号の説明】
１０  電源回生コンバータ
１１  力行・回生判定部
１２  ヒステリシスコンパレータ
１３  ワンショットトリガ回路
１５  ローパスフィルタ
１６  ヒステリシスコンパレータ
１７  オアゲート
３２  電源電圧位相検出部
３３  スイッチング制御部
３４  瞬時過電流制限回路
３５  ＡＣリアクトル
３６  電流検出器
３７  スイッチング素子
３８  平滑コンデンサ
３９  電圧検出器
４０  インバータ部
５０  出力電流推定部
６０  過電流検出保護手段
８−１  反転増幅器
８−２  過電流検出レベル
８−３  比較器
８−４    アンドゲート
８−５  オアゲート
８−６  ラッチ回路
８−７  切り替えスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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