JPH08262085A - 3相不平衡検出装置及び電力変換装置 - Google Patents

3相不平衡検出装置及び電力変換装置

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JPH08262085A
JPH08262085A JP6325395A JP6325395A JPH08262085A JP H08262085 A JPH08262085 A JP H08262085A JP 6325395 A JP6325395 A JP 6325395A JP 6325395 A JP6325395 A JP 6325395A JP H08262085 A JPH08262085 A JP H08262085A
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JP
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voltage
phase
current
frequency
detecting
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JP6325395A
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Takuji Shimoura
拓二 下浦
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】可変周波数の3相交流においても確実に不平衡
状態を検出し、保護動作を行わせること。 【構成】電流検出手段3,4 が、周波数指令fに対応する
周波数の3相の交流電流を検出し全波整流した直流電圧
E0に変換して出力し、変動量検出手段10〜12が、周波数
指令fと直流電圧E0とから前記交流電流の周期毎に直流
電圧E0の最大値と最小値の変動量ΔE0を検出する。不平
衡状態が発生すると、この変動量ΔE0が設定手段13で設
定された検出レベルEsを越え、判定手段7 から不平衡検
出信号DETが出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可変周波数の3相交流
電流或いは電圧の不平衡状態を検出する3相不平衡検出
装置及び電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】3相交流電源を用いた装置で交流電動機
を駆動する場合に、欠相、線間短絡、地絡などにより不
平衡状態になった時、電動機が正常に回転せず、過電流
が生じて焼損する危険がある。この不平衡状態を検出し
て保護動作を行わせ、危険を回避するための検出回路が
ある。
【0003】この種の3相不平衡検出回路の一般的な構
成を図5に示す。交流電源1から電動機2に供給される
各相の電流を、電流検出器3で検出し整流器4で整流し
直流電圧E0 に変換する。この直流電圧E0 は、3相平
衡時には、図6のAに示す3相全波整流波形となり、欠
相時には図6のBに示す単相全波整流波形となる。
【0004】この直流電圧E0 は直流検出フィルタ5と
交流検出フィルタ6に入力され、直流分Ed と交流分E
a に分けられて比較回路7に入力され、比較回路7は直
流分Ed と交流分Ea の比が予め設定された値を超過し
たときに不平衡検出信号DETを出力する。上記構成にお
いて、3相の電流が不平衡になった場合、直流分Ed に
比べて交流分Ea が大きくなって予め設定された値を越
え、不平衡状態が検出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の3相不平衡検出
回路は、商用周波数のように一定周波数の3相交流の場
合は、正常に動作するが、可変周波数の3相交流を出力
する電力変換装置を用いた場合、周波数が大きく変化す
ると3相不平衡状態を正しく検出することができない場
合がある。例えば、交流検出フィルタ6を十数Hzのハイ
パスフィルタとし、商用周波数の50Hzに対して不平衡を
検出するように設計し、交流電源1の周波数が数Hzまで
減少した状態で欠相が発生した場合、本来なら交流と直
流の比が増大し不平衡を検出するべきところを、整流回
路4が出力する信号の交流分Ea の周波数が低くなるた
めに、欠相状態による交流分Ea が減衰してしまい、不
平衡状態を検出することができなくなる。
【0006】本発明は、上記問題を解決しようとしてな
されたもので、その目的とするところは、可変周波数の
3相交流においても確実に不平衡状態を検出し、保護動
作を行わせることのできる3相不平衡検出装置及びその
検出装置を用いて保護動作を行う電力変換装置を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明として、
周波数指令に対応する周波数の3相の交流電流を検出し
全波整流した直流電圧に変換して出力する電流検出手段
と、前記周波数指令と前記直流電圧とから前記交流電流
の周期毎に前記直流電圧の最大値と最小値の変動量を検
出する変動量検出手段と、不平衡状態を判定するための
所定の変動量を設定する設定手段と、前記変動量が前記
所定の変動量を越えたとき、前記3相の交流電流が不平
衡状態になったと判定する信号を出力する判定手段を備
える。
【0008】請求項2の発明として、周波数指令に対応
する周波数で電流指令に対応する大きさの3相の交流電
流を検出し全波整流した直流電圧に変換して出力する電
流検出手段と、前記周波数指令と前記直流電圧とから前
記交流電流の周期毎に前記直流電圧の最大値と最小値の
変動量を検出する変動量検出手段と、不平衡状態を判定
するための所定の変動率を設定する設定手段と、前記所
定の変動率に前記電流指令を乗じて所定の変動量を出力
する乗算手段と、前記変動量が前記所定の変動量を越え
たとき、3相の交流電流が不平衡になったと判定する信
号を出力する判定手段を備える。
【0009】請求項3の発明として、周波数指令に対応
する周波数の3相の交流電圧を検出し全波整流した直流
電圧に変換して出力する電圧検出手段と、前記周波数指
令と前記直流電圧とから前記交流電圧の周期毎に前記直
流電圧の最大値と最小値の変動量を検出する変動量検出
手段と、不平衡状態を判定するための所定の変動量を設
定する設定手段と、前記変動量が前記所定の変動量を越
えたとき、前記3相の交流電圧が不平衡状態になったと
判定する信号を出力する判定手段を備える。
【0010】請求項4の発明として、周波数指令に対応
する周波数で電圧指令に対応する大きさの3相の交流電
圧を検出し全波整流した直流電圧に変換して出力する電
圧検出手段と、前記周波数指令と前記直流電圧とから前
記交流電圧の周期毎に前記直流電圧の最大値と最小値の
変動量を検出する変動量検出手段と、不平衡状態を判定
するための所定の変動率を設定する設定手段と、前記所
定の変動率に前記電圧指令を乗じて所定の変動量を出力
する乗算手段と、前記変動量が前記所定の変動量を越え
たとき、3相の交流電圧が不平衡になったと判定する信
号を出力する判定手段を備える。
【0011】請求項5の発明として、周波数指令に対応
する周波数で、電流指令に対応する大きさの3相の交流
電流を出力し、或いは電圧指令に対応する大きさの3相
の交流電圧を出力する電力変換器と、前記請求項1乃至
請求項4の発明のいずれかに記載の3相不平衡検出装置
を備え、不平衡状態が検出されたとき前記電力変換器の
動作を停止させる。
【0012】
【作用】請求項1の発明は、3相の交流電流が平衡して
いる場合、該交流電流の周期内で電流検出手段から出力
される直流電圧の最大値と最小値の変動量が所定の変動
量以内にあり、判定手段から信号は出力されない。3相
の交流電流が不平衡状態になり、該交流電流の周期内で
電流検出手段から出力される直流電圧の最大値と最小値
の変動量が所定の変動量を越える場合、判定手段から3
相の交流電流が不平衡状態になったと判定する信号が出
力される。このように、該交流電流の周期内で直流電圧
の最大値と最小値の変動量を監視するので、周波数が変
化しても確実に不平衡状態を検出することができる。
【0013】請求項2の発明は、乗算手段から出力され
る不平衡状態を判定するための所定の変動量が電流指令
に比例して変化するので、電流検出手段から出力される
直流電圧の最大値と最小値の変動率が所定の変動率を越
える場合に不平衡状態になったと判定する信号が出力さ
れる。これにより、交流電流の大きさが変化する場合に
おいても不平衡検出感度を一定にすることができる。
【0014】請求項3の発明は、3相の交流電圧が平衡
している場合、該交流電圧の周期内で電圧検出手段から
出力される直流電圧の最大値と最小値の変動量が所定の
変動量以内にあり、判定手段から信号は出力されない。
3相の交流電圧が不平衡状態になり、該交流電圧の周期
内で電圧検出手段から出力される直流電圧の最大値と最
小値の変動量が所定の変動量を越える場合、判定手段か
ら3相の交流電圧が不平衡状態になったと判定する信号
が出力される。このように、該交流電圧の周期内で直流
電圧の最大値と最小値の変動量を監視するので、周波数
が変化しても確実に不平衡状態を検出することができ
る。
【0015】請求項4の発明は、乗算手段から出力され
る不平衡状態を判定するための所定の変動量が電圧指令
に比例して変化するので、電圧検出手段から出力される
直流電圧の最大値と最小値の変動率が所定の変動率を越
える場合に不平衡状態になったと判定する信号が出力さ
れる。これにより、交流電圧の大きさが変化する場合に
おいても不平衡検出感度を一定にすることができる。
【0016】請求項5の発明は、電力変換器が周波数指
令に対応する周波数で、電流指令に対応する大きさの3
相の交流電流を出力し、或いは電圧指令に対応する大き
さの3相の交流電圧を出力する。更に、前記請求項1乃
至請求項4の発明のいずれかに記載の3相不平衡検出装
置を備え、不平衡状態が検出されたとき、該電力変換器
の動作を停止させる。
【0017】
【実施例】本発明の請求項1及び請求項5に対応する実
施例を図1に示す。図1において、8は位相信号θに応
じた可変周波数の3相交流電圧を出力する電力変換器、
9は周波数基準fを積分して位相信号θに変換する積分
器、10は直流電圧E0 の最大値をトラッキング監視
し、位相信号θから交流出力の一周期毎に該一周期間に
おける最大値E0maxを出力する最大値検出回路、11は
直流電圧E0 のの最小値をトラッキング監視し、位相信
号θから交流出力の一周期毎に該一周期間における最小
値E0minを出力する最小値検出回路、12は最大値E0m
axと最小値E0minの偏差ΔE0 を演算する演算器、13
は不平衡状態の検出レベルを設定する設定器である。整
流器4と比較回路7は従来のものを適用することができ
る。
【0018】上記構成において、電力変換器8は、積分
器9から与えられる位相信号θに基づいて動作し、周波
数基準fに応じた可変周波数の3相交流電圧を出力して
電動機2に3相の交流電流を供給する。この交流電流は
電流検出器3で検出され整流器4で全波整流波形の直流
電圧E0 として出力される。最大値検出回路10と最小
値検出回路11は位相信号θに基づいて、交流出力の一
周期毎に直流電圧E0の最大値E0maxと最小値E0minを
出力し、減算器12でその偏差ΔE0 が求められる。比
較器7はこの偏差ΔE0 が設定器13で設定された検出
レベルEs を越えたとき、3相不平衡状態と判定し検出
信号DET を出力する。
【0019】本発明の請求項2及び請求項5に対応する
実施例を図2に示す。図2において、電力変換器8は位
相信号θに応じた可変周波数で、電流基準Iに応じた大
きさの3相交流電流を出力する。14は設定された検出
レベルEs と電流基準Iの積を演算し新たな検出レベル
ES'を出力する乗算器である。比較器7はこの新たな検
出レベルES'を用いて比較演算を行う。他は図1と同じ
でものである。
【0020】この実施例によれば、検出レベルES'が電
流基準Iに比例して変化し、最大値E0maxと最小値E0m
inの偏差ΔE0 も電流基準Iに比例して変化するので、
比較器7は最大値E0maxと最小値E0minの比率が所定の
比率を越えたとき不平衡状態と判定し検出信号DET を出
力することになる。従って、設定器13は最大値E0max
と最小値E0minの比率を設定することになり、電力変換
器8が出力する電流の大きさが変化しても不平衡検出の
感度を一定にすることができる。
【0021】本発明の請求項3及び請求項5に対応する
実施例を図3に示す。図3において、15は電力変換器
8が出力する可変周波数の3相交流電圧を絶縁して検出
する電圧検出器である。整流器4はこの3相交流電圧を
整流して直流電圧E0 を出力する。他は図1と同じでも
のである。
【0022】この実施例は、3相交流の電圧から不平衡
状態を検出するものであり、電力変換器8が出力する3
相交流の電圧が電圧検出器15を介して絶縁して検出さ
れ、整流器4で全波整流波形の直流電圧E0 に変換され
る。この直流電圧E0 から図1の場合と同様にして3相
不平衡状態を検出する。
【0023】本発明の請求項4及び請求項5に対応する
実施例を図5に示す。図4において、電力変換器8は位
相信号θに応じた可変周波数で、電圧基準Vに応じた大
きさの3相交流電圧を出力する。14は設定された検出
レベルEs と電圧基準Vの積を演算し新たな検出レベル
ES'を出力する乗算器である。電圧検出器15は図3と
同じものである。
【0024】この実施例によれば、検出レベルES'が電
圧基準Vに比例して変化し、最大値E0maxと最小値E0m
inの偏差ΔE0 も電圧基準Vに比例して変化するので、
比較器7は最大値E0maxと最小値E0minの比率が所定の
比率を越えたとき不平衡状態と判定し検出信号DET を出
力することになる。従って、設定器13は最大値E0max
と最小値E0minの比率を設定することになり、電力変換
器8が出力する電圧の大きさが変化しても不平衡検出の
感度を一定にすることができる。
【0025】なお、以上の説明では、最大値検出回路1
0と最小値検出回路11は位相信号θに基づいて、交流
出力の一周期毎に直流電圧E0 の最大値E0maxと最小値
E0minを出力する例で示したが、周波数基準fの逆数を
演算し、電力変換器の交流出力の周期を求め、この周期
毎に直流電圧E0 の最大値E0maxと最小値E0minを出力
する構成としても良い。
【0026】以上に説明したいずれかの不平衡検出回路
を電力変換器と共に備えて電力変換装置を構成し、不平
衡検出回路から出力される検出信号DET により電力変換
装置の運転を停止させる等の保護動作を行わせることが
できる。(請求項5) これにより、電力変換装置の故障、電力変換装置と負荷
を接続するケーブの断線、短絡、負荷の故障等により不
平衡になった場合、電力変換装置は運転を停止するの
で、不平衡状態から波及する危険を防止することができ
る。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、電力変換器から可変周
波数の交流電流或いは交流電圧を供給する場合に、その
出力周波数が変化しても、確実に不平衡状態を検出する
ことができる。また、電力変換器が電流指令或いは電圧
指令に応じて出力電流或いは出力電圧の大きさを変化さ
せても、検出感度を一定とし、確実に不平衡状態を検出
することのできる3相不平衡検出装置が得られる。ま
た、不平衡状態を確実に検出して保護動作を行う電力変
換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1に対応する実施例の3相不平
衡検出装置の構成図。
【図2】本発明の請求項2に対応する実施例の3相不平
衡検出装置の構成図。
【図3】本発明の請求項3に対応する実施例の3相不平
衡検出装置の構成図。
【図4】本発明の請求項4に対応する実施例の3相不平
衡検出装置の構成図。
【図5】従来の3相不平衡検出装置の構成図。
【図6】従来の3相不平衡検出装置の動作を説明するた
めの波形図。
【符号の説明】
1…交流電源 2…電動機 3…電流検出器 4…整流器 5…直流検出フィルタ 6…交流検出フ
ィルタ 7…比較器 8…電力変換器 9…積分器 10…最大値検出
回路 11…最小値検出回路 12…減算器 13…設定器 14…乗算器 15…電圧検出器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周波数指令に対応する周波数の3相の交流
    電流を検出し全波整流した直流電圧に変換して出力する
    電流検出手段と、前記周波数指令と前記直流電圧とから
    前記交流電流の周期毎に前記直流電圧の最大値と最小値
    の変動量を検出する変動量検出手段と、不平衡状態を判
    定するための所定の変動量を設定する設定手段と、前記
    変動量が前記所定の変動量を越えたとき、前記3相の交
    流電流が不平衡状態になったと判定する信号を出力する
    判定手段を備えたことを特徴とする3相不平衡検出装
    置。
  2. 【請求項2】周波数指令に対応する周波数で電流指令に
    対応する大きさの3相の交流電流を検出し全波整流した
    直流電圧に変換して出力する電流検出手段と、前記周波
    数指令と前記直流電圧とから前記交流電流の周期毎に前
    記直流電圧の最大値と最小値の変動量を検出する変動量
    検出手段と、不平衡状態を判定するための所定の変動率
    を設定する設定手段と、前記所定の変動率に前記電流指
    令を乗じて所定の変動量を出力する乗算手段と、前記変
    動量が前記所定の変動量を越えたとき、3相の交流電流
    が不平衡になったと判定する信号を出力する判定手段を
    備えたことを特徴とする3相不平衡検出装置。
  3. 【請求項3】周波数指令に対応する周波数の3相の交流
    電圧を検出し全波整流した直流電圧に変換して出力する
    電圧検出手段と、前記周波数指令と前記直流電圧とから
    前記交流電圧の周期毎に前記直流電圧の最大値と最小値
    の変動量を検出する変動量検出手段と、不平衡状態を判
    定するための所定の変動量を設定する設定手段と、前記
    変動量が前記所定の変動量を越えたとき、前記3相の交
    流電圧が不平衡状態になったと判定する信号を出力する
    判定手段を備えたことを特徴とする3相不平衡検出装
    置。
  4. 【請求項4】周波数指令に対応する周波数で電圧指令に
    対応する大きさの3相の交流電圧を検出し全波整流した
    直流電圧に変換して出力する電圧検出手段と、前記周波
    数指令と前記直流電圧とから前記交流電圧の周期毎に前
    記直流電圧の最大値と最小値の変動量を検出する変動量
    検出手段と、不平衡状態を判定するための所定の変動率
    を設定する設定手段と、前記所定の変動率に前記電圧指
    令を乗じて所定の変動量を出力する乗算手段と、前記変
    動量が前記所定の変動量を越えたとき、3相の交流電圧
    が不平衡になったと判定する信号を出力する判定手段を
    備えたことを特徴とする3相不平衡検出装置。
  5. 【請求項5】周波数指令に対応する周波数で、電流指令
    に対応する大きさの3相の交流電流を出力し、或いは電
    圧指令に対応する大きさの3相の交流電圧を出力する電
    力変換器と、前記請求項1乃至請求項4のいずれかに記
    載の3相不平衡検出装置を備え、不平衡状態が検出され
    たとき前記電力変換器の動作を停止させることを特徴と
    する電力変換装置。
JP6325395A 1995-03-23 1995-03-23 3相不平衡検出装置及び電力変換装置 Pending JPH08262085A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11211875B2 (en) 2017-09-08 2021-12-28 Mitsubishi Electric Corporation Power converter, compressor, air-sending device, and air-conditioning apparatus

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