JPH1014097A - Power converter capacitor capacity judging device - Google Patents

Power converter capacitor capacity judging device

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JPH1014097A
JPH1014097A JP8177475A JP17747596A JPH1014097A JP H1014097 A JPH1014097 A JP H1014097A JP 8177475 A JP8177475 A JP 8177475A JP 17747596 A JP17747596 A JP 17747596A JP H1014097 A JPH1014097 A JP H1014097A
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JP
Japan
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capacitor
power converter
capacitance
voltage
converter
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JP8177475A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Nakada
仲田  清
Wataru Miyake
亙 三宅
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単相交流を直流に変換し、この直流を交流に
変換する電力変換器において、外部回路条件に左右され
ることなく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量の低下
を判定することにある。 【解決手段】 単相交流1を直流に変換する第1の電力
変換器3a,3bと、直流を交流に変換する第2の電力
変換器5a,5b,5cと、第1と第2の電力変換器の
直流側に並列接続したコンデンサ4からなる直流中間回
路を備えた電力変換器において、コンデンサの交流電圧
変動の大きさと、第1の電力変換器の交流入力電流と交
流入力電圧またはそれらの指令値に基づいてコンデンサ
容量値を推定する手段82を設け、コンデンサ容量の推
定値が比較器83の基準値以下となったとき、コンデン
サ容量が低下したと判定する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] In a power converter for converting a single-phase alternating current into a direct current and converting the direct current into an alternating current, a stable and highly accurate reduction in the capacitance of the capacitor is not affected by external circuit conditions. Is to judge. SOLUTION: First power converters 3a and 3b for converting single-phase AC 1 to DC, second power converters 5a, 5b and 5c for converting DC to AC, and first and second powers In a power converter provided with a DC intermediate circuit consisting of a capacitor 4 connected in parallel to the DC side of the converter, the magnitude of the AC voltage fluctuation of the capacitor, the AC input current and the AC input voltage of the first power converter, or a combination thereof. Means 82 for estimating the capacitance value of the capacitor based on the command value is provided. When the estimated value of the capacitance becomes equal to or less than the reference value of the comparator 83, it is determined that the capacitance has decreased.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、単相交流を直流に
変換し、さらに、この直流を交流に変換する電力変換器
に係わり、特に、電力変換器のコンデンサ容量を判定す
るコンデンサ容量判定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter for converting a single-phase alternating current into a direct current, and further converting the direct current into an alternating current. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電力変換器に備えられた直流側コ
ンデンサの容量を検出する技術として、直流中間回路の
初期充電時の波形を利用して、その時定数を充電用抵抗
からなる時定数回路によって測定し、この測定値を元に
容量値を推定する技術(特開平5−308701号公
報)がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for detecting the capacitance of a DC-side capacitor provided in a power converter, a time constant circuit comprising a charging resistor is used by utilizing a waveform at the time of initial charging of a DC intermediate circuit. (Japanese Patent Laid-Open No. 5-308701) for estimating a capacitance value based on the measured value.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、電
源電圧や充電用抵抗等によってコンデンサの充電時間が
左右されるため、コンデンサ容量の高精度な検出には外
部回路条件の正確な検出が前提となる。本発明の課題
は、単相交流を直流に変換し、この直流を交流に変換す
る電力変換器において、外部回路条件に左右されること
なく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量の低下を判定
することにある。
In the above prior art, since the charging time of the capacitor is influenced by the power supply voltage, the charging resistance, and the like, the accurate detection of the capacitance of the capacitor requires the accurate detection of the external circuit condition. Becomes An object of the present invention is to convert a single-phase alternating current into a direct current, and in a power converter that converts the direct current into an alternating current, stably and accurately determine a decrease in the capacitance of the capacitor without being affected by external circuit conditions. It is in.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題は、単相交流を
直流に変換し、この直流を交流に変換する電力変換器に
おいて、直流中間回路のコンデンサの交流電圧変動の大
きさと、電力変換器の単相交流側の入力電圧、入力電流
またはそれらの指令値に基づいてコンデンサ容量を推定
する手段を設け、コンデンサ容量の推定値が所定の基準
値以下となったとき、コンデンサ容量が低下したと判定
することにより、解決される。また、直流中間回路のコ
ンデンサの交流電圧変動の大きさと、電力変換器の単相
交流側の入力電圧、入力電流またはそれらの指令値に基
づいて設定した所定の基準電圧を比較し、コンデンサの
交流電圧変動の大きさが基準電圧を超えたとき、コンデ
ンサ容量が低下したと判定することにより、解決され
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power converter for converting a single-phase alternating current to a direct current and converting the direct current to an alternating current. A means for estimating the capacitor capacity based on the input voltage, input current or their command values on the single-phase AC side is provided, and when the estimated value of the capacitor capacity becomes equal to or less than a predetermined reference value, the capacitor capacity is reduced. It is solved by the judgment. Further, the magnitude of the AC voltage fluctuation of the capacitor of the DC intermediate circuit is compared with a predetermined reference voltage set based on the input voltage, input current or their command values on the single-phase AC side of the power converter, and the AC This is solved by determining that the capacitance of the capacitor has decreased when the magnitude of the voltage fluctuation exceeds the reference voltage.

【0005】本発明では、後述する(数3)からコンデ
ンサ容量Cを推定する。この(数3)によれば、コンデ
ンサの交流電圧変動の大きさΔEが求まれば、電源電圧
やコンデンサ容量以外の外部回路定数に依存することな
く、コンデンサ容量Cを求めることができ、コンデンサ
容量Cの大きさからその低下を判定する。また、後述す
る(数2)からコンデンサの交流電圧変動の大きさΔE
を求める。この(数2)によれば、コンデンサ容量Cの
変動によりΔEの値が変化する。そこで、同様に、電源
電圧やコンデンサ容量以外の外部回路定数に依存するこ
となく、このΔEを求めることができ、ΔEの大きさか
らコンデンサ容量Cの低下を判定する。したがって、本
発明によれば、外部回路条件に左右されることなく、安
定的かつ高精度にコンデンサ容量を判定することができ
る。
In the present invention, the capacitance C of the capacitor is estimated from the following (Equation 3). According to this (Equation 3), once the magnitude of the AC voltage fluctuation ΔE of the capacitor is obtained, the capacitor capacitance C can be obtained without depending on the external circuit constants other than the power supply voltage and the capacitor capacitance. The decrease is determined from the magnitude of C. In addition, from the following (Equation 2), the magnitude of the AC voltage fluctuation ΔE
Ask for. According to (Equation 2), the value of ΔE changes due to the change in the capacitance C of the capacitor. Then, similarly, this ΔE can be obtained without depending on the external circuit constants other than the power supply voltage and the capacitance of the capacitor, and the decrease of the capacitance C of the capacitor is determined from the magnitude of ΔE. Therefore, according to the present invention, the capacitance of the capacitor can be determined stably and accurately without being affected by the external circuit conditions.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図1は、本発明に基づく電力変換器の
コンデンサ容量判定装置の一実施形態を示し、電気車駆
動用のPWMコンバータ・インバータシステムに適用し
た場合の例である。図1において、1は単相交流電圧源
である架線、2は架線電圧電圧をコンバータに適した入
力電圧に変圧する単相変圧器、3a及び3bは第1の変
換器であるコンバータを構成するスイッチングアーム、
4は直流中間回路に設置したコンデンサ、5a〜5cは
第2の変換器であるインバータを構成するスイッチング
アーム、6は負荷装置である誘導電動機である。ここ
で、3aにおける31及び32は、フリーホイール用の
整流素子を備えた自己消弧可能なスイッチング素子であ
り、オン・オフ制御により交流電圧をパルス幅変調(P
WM)制御する。この例ではIGBTとするが、GT
O、トランジスタ等でもよい。なお、3a、3b及び5
a〜5cは同一の構成である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a device for judging the capacity of a capacitor of a power converter according to the present invention, which is an example applied to a PWM converter / inverter system for driving an electric vehicle. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an overhead wire that is a single-phase AC voltage source, 2 denotes a single-phase transformer that transforms the overhead wire voltage into an input voltage suitable for the converter, and 3a and 3b configure a converter that is a first converter. Switching arm,
4 is a capacitor installed in the DC intermediate circuit, 5a to 5c are switching arms constituting an inverter as a second converter, and 6 is an induction motor as a load device. Here, reference numerals 31 and 32 in 3a denote self-extinguishing switching elements provided with a rectifying element for freewheel, and pulse width modulation (P) of the AC voltage by on / off control.
WM) control. In this example, IGBT is used, but GT
O or a transistor may be used. 3a, 3b and 5
a to 5c have the same configuration.

【0007】また、7は電力変換器の制御回路であり、
電力変換器の制御回路7は、メイン制御部71、コンバ
ータPWM制御部72及びインバータPWM制御部73
からなる。メイン制御部71は、コンバータPWM制御
部72に直流電圧指令Ed*及びゲートスタート/スト
ップ信号GS1*等を入力し、インバータPWM制御部
73にインバータ周波数指令Fi*、出力電圧指令E*及
びゲートスタート/ストップ信号GS2*等を入力す
る。コンバータPWM制御部72とインバータPWM制
御部73はゲート信号(オン・オフ信号)を出力する。
ここで、電圧edは、直流中間回路のコンデンサ4の電
圧であり、その平均電圧をコンバータの出力電圧制御の
フィードバック信号として利用するほか、単相交流電源
に接続されたコンバータ特有の直流中間回路電圧の交流
変動に起因して発生するインバータ出力電流のビートを
抑制するための信号としても利用する。なお、ここで
は、通常の制御に用いる電圧や電流の検出手段を省略す
る。
Reference numeral 7 denotes a control circuit for the power converter.
The power converter control circuit 7 includes a main controller 71, a converter PWM controller 72, and an inverter PWM controller 73.
Consists of The main control unit 71 inputs a DC voltage command Ed * and a gate start / stop signal GS1 * and the like to the converter PWM control unit 72, and inputs an inverter frequency command Fi *, an output voltage command E * and a gate start signal to the inverter PWM control unit 73. / Stop signal GS2 * and the like. Converter PWM control unit 72 and inverter PWM control unit 73 output gate signals (ON / OFF signals).
Here, the voltage ed is the voltage of the capacitor 4 of the DC intermediate circuit, the average voltage of which is used as a feedback signal for controlling the output voltage of the converter, and the DC intermediate circuit voltage specific to the converter connected to the single-phase AC power supply. It is also used as a signal for suppressing the beat of the inverter output current generated due to the AC fluctuation of the inverter. Here, the voltage and current detecting means used for normal control is omitted.

【0008】一方、8は本発明の特徴部分に相当するコ
ンデンサ容量判定回路であり、コンデンサ容量判定回路
8は、直流中間回路のコンデンサ電圧から交流変動成分
を検出する交流成分検出器81、交流成分検出器81の
出力であるコンデンサ交流電圧とコンバータPWM制御
部72から与えられるコンバータ入力電流指令値Is*
及び変調率aからコンデンサ容量を推定する容量推定器
82、第1の比較器83、第2の比較器84及び前記コ
ンデンサ容量推定値及びこれに関連する制御変数あるい
はフィードバック信号の履歴を記録するメモリ85から
構成される。91は第1の比較器によって判定されるコ
ンデンサ容量の低下を警告するための外部表示器であ
る。92はメモリ85の記録データを読み出すためのモ
ニタである。当然ながら、表示器91やモニタ92はコ
ンデンサ容量判定回路8や電力変換器制御回路7などの
内部にあってもよい。
On the other hand, reference numeral 8 denotes a capacitor capacitance judging circuit corresponding to a characteristic portion of the present invention. The capacitor capacitance judging circuit 8 comprises an AC component detector 81 for detecting an AC fluctuation component from a capacitor voltage of a DC intermediate circuit, and an AC component detector 81. The capacitor AC voltage output from the detector 81 and the converter input current command value Is * given from the converter PWM control unit 72
And a capacity estimator 82 for estimating the capacitor capacity from the modulation factor a, a first comparator 83, a second comparator 84, and a memory for recording the capacitor capacity estimated value and the history of control variables or feedback signals related thereto. 85. Reference numeral 91 denotes an external display for warning a decrease in the capacitance of the capacitor determined by the first comparator. Reference numeral 92 denotes a monitor for reading data recorded in the memory 85. As a matter of course, the display 91 and the monitor 92 may be provided inside the capacitor capacity determination circuit 8, the power converter control circuit 7, and the like.

【0009】以下、図1〜図3を用いて、本実施形態の
動作を説明する。図2に、主回路構成を示す。単相交流
を電源とするPWMコンバータでは、運転時に単相電源
周波数の2倍の周波数の交流的変動が直流中間回路のコ
ンデンサに発生する。図3に、動作波形の一例を示す。
図3は、電源電圧esに対してコンバータ入力電流is
(電源電流に等しい)を同相(電源力率1)に制御した
場合の例である。ここで、コンバータ入力電圧ecは、
図3(a)に示すように、電源電圧esに対して制御角
θsで運転される。実際には、コンバータ入力電圧ec
はPWM制御された電圧パルスからなる交流電圧である
が、ここでは基本波を示した。この時のコンバータ出力
電流idは、コンバータ入力電圧ecが正弦波であると
仮定すると、図3(b)に示すように、平均電流Idと
電源電圧の2倍周波数成分の和となる。交流成分ΔId
は、
The operation of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 shows a main circuit configuration. In a PWM converter using a single-phase AC as a power supply, an AC fluctuation of twice the frequency of the single-phase power supply occurs in the capacitor of the DC intermediate circuit during operation. FIG. 3 shows an example of the operation waveform.
FIG. 3 shows the converter input current is with respect to the power supply voltage es.
This is an example in which (equivalent to the power supply current) is controlled to the same phase (power supply power factor 1). Here, the converter input voltage ec is
As shown in FIG. 3A, the operation is performed at the control angle θs with respect to the power supply voltage es. Actually, the converter input voltage ec
Is an AC voltage composed of voltage pulses subjected to PWM control, but here, a fundamental wave is shown. Assuming that the converter input voltage ec is a sine wave, the converter output current id at this time is the sum of the average current Id and the twice frequency component of the power supply voltage, as shown in FIG. AC component ΔId
Is

【数1】 ここに、a:コンバータ変調率 Is:コンバータ入力電流(基本波実効値) で近似的に求められる。一方、インバータ入力電流iin
vは、スイッチングに起因した高調波成分を無視すれ
ば、インバータのビートレス制御を実施した場合には、
ほぼ直流電流と見なすことができる。したがって、コン
デンサ電圧edは、図3(c)に示すような波形とな
り、この時の電圧変動の振幅をΔEとすると、次式によ
り与えられる。
(Equation 1) Here, a: converter modulation ratio Is: converter input current (fundamental wave effective value), which is approximately obtained. On the other hand, the inverter input current iin
v is negligible if harmonic components caused by switching are ignored and beatless control of the inverter is performed.
It can be regarded as almost a direct current. Therefore, the capacitor voltage ed has a waveform as shown in FIG. 3 (c). If the amplitude of the voltage fluctuation at this time is ΔE, it is given by the following equation.

【数2】 ここに、ω:電源角周波数 C:コンデンサ容量 電圧変動の振幅ΔEは、コンバータ変調率a(コンバー
タ入力電圧基本波振幅をコンデンサ平均電圧で規格化し
た値)、コンバータ入力電流Is(isの実効値)とコ
ンデンサ容量Cから一義的に定まり、電源電圧やコンデ
ンサ容量以外の外部回路定数に依存しない。したがっ
て、ΔEが求まれば、外部回路条件に左右されることな
く、(数3)からコンデンサ容量Cを推定することがで
きる。
(Equation 2) Here, ω: power supply angular frequency C: capacitor capacitance Amplitude of voltage fluctuation ΔE is a converter modulation rate a (a value obtained by standardizing the amplitude of a converter input voltage fundamental wave by an average capacitor voltage), and an effective value of a converter input current Is (is ) And the capacitor capacitance C, and does not depend on external circuit constants other than the power supply voltage or the capacitor capacitance. Therefore, if ΔE is obtained, the capacitor capacitance C can be estimated from (Equation 3) without being affected by external circuit conditions.

【数3】 当然ながら、コンバータ入力電流Isは検出値であって
もよいし、コンバータ内の変動変数、例えばコンバータ
変調率aに代えてコンバータ入力電圧を利用しても何ら
問題ない。
(Equation 3) As a matter of course, the converter input current Is may be a detected value, and there is no problem if the converter input voltage is used instead of a variable variable in the converter, for example, the converter modulation factor a.

【0010】本実施形態は、この単相コンバータ特有の
性質を利用したものである。すなわち、図1において、
交流成分検出器81によりコンデンサ電圧edの交流成
分振幅値ΔEを検出し、容量推定器82はコンデンサ電
圧の交流成分振幅値ΔEとコンバータ入力電流指令値I
s*及び変調率aからコンデンサ容量Cを推定する。第
1の比較器83は、予め定めた基準容量1と容量推定器
82の推定容量とを比較して、推定した容量が基準容量
1よりも小さいときには、出力CC1に“1”を出力す
る(通常は“0”を出力)。表示器91は、CC1が
“1”となったとき、コンデンサ容量Cが低下したこと
を示す表示を出力する。これにより、外部回路条件に左
右されることなく、安定的かつ高精度にコンデンサ容量
Cの低下を検出できる。さらに、第2の比較器84は、
容量推定器82の出力が基準容量2(<基準容量1)以
下となったとき、出力CC2に“1”を出力する(通常
は“0”を出力)。その結果、メイン制御部71はゲー
トスタート/ストップ条件GS1*及びGS2*をゲート
ストップに固定し、コンバータPWM制御部72とイン
バータPWM制御部73の働きにより、コンバータ及び
インバータの運転を停止する。これにより、コンデンサ
容量Cが異常に低下した際に、それに伴うコンバータ及
びインバータの異常動作を未然に防止することが可能と
なる。一方、メモリ85は、コンデンサ容量Cの変化の
履歴を関連する制御変数やフィードバック値とともに記
録する。このメモリ85の記録データをモニタ92に読
み出し、コンデンサ容量Cの経年変化の様子を監視す
る。ここで、コンデンサの交流電圧変動に関連する制御
変数は、例えば(数2)に示す変調率aやコンバータ入
力電流Is等である。これにより、容量低下の恐れのあ
るコンデンサを容易に見つけることができるようにな
り、特に、保守作業の軽減や寿命予測に有効となる。
The present embodiment utilizes the characteristic characteristic of the single-phase converter. That is, in FIG.
The AC component detector 81 detects the AC component amplitude value ΔE of the capacitor voltage ed, and the capacity estimator 82 detects the AC component amplitude value ΔE of the capacitor voltage and the converter input current command value I
The capacitor capacitance C is estimated from s * and the modulation factor a. The first comparator 83 compares the predetermined reference capacity 1 with the estimated capacity of the capacity estimator 82, and outputs “1” to the output CC1 when the estimated capacity is smaller than the reference capacity 1 ( Normally, “0” is output). When the CC1 becomes “1”, the display 91 outputs a display indicating that the capacitance C of the capacitor has decreased. This makes it possible to stably and accurately detect a decrease in the capacitance C of the capacitor without being affected by external circuit conditions. Further, the second comparator 84
When the output of the capacity estimator 82 becomes equal to or less than the reference capacity 2 (<reference capacity 1), “1” is output to the output CC2 (normally “0” is output). As a result, the main control unit 71 fixes the gate start / stop conditions GS1 * and GS2 * to the gate stop, and stops the operation of the converter and the inverter by the functions of the converter PWM control unit 72 and the inverter PWM control unit 73. This makes it possible to prevent abnormal operation of the converter and the inverter accompanying the abnormal decrease in the capacitance C of the capacitor. On the other hand, the memory 85 records the history of the change of the capacitor C together with the related control variables and feedback values. The data recorded in the memory 85 is read out to the monitor 92 to monitor the aging of the capacitor C. Here, the control variables related to the AC voltage fluctuation of the capacitor are, for example, the modulation factor a and the converter input current Is shown in (Equation 2). This makes it possible to easily find a capacitor that may have a reduced capacity, and is particularly effective for reducing maintenance work and estimating the life.

【0011】以上の実施形態は、誘導電動機を駆動する
PWMコンバータ・インバータシステムに適用した例で
あるが、定周波の交流を出力する電源装置であっても同
様な効果が期待できる。
Although the above embodiment is an example in which the present invention is applied to a PWM converter / inverter system for driving an induction motor, a similar effect can be expected even with a power supply device that outputs a constant frequency alternating current.

【0012】図4は、本発明の他の実施形態を示す。主
回路1〜6及び電力変換器の制御回路7は図1の実施形
態と同様である。8は本発明の特徴部分に相当するコン
デンサ容量判定回路である。このコンデンサ容量判定回
路8は、直流中間回路のコンデンサ電圧edから交流変
動成分ΔEを検出する交流成分検出器81、コンバータ
入力電流Isや変調率aから基準電圧を算出する基準電
圧演算器86、第1の比較器83、第2の比較器84及
び前記交流電圧の振幅値ΔE及びこれに関連する制御変
数あるいはフィードバック信号の履歴を記録するメモリ
85から構成される。91は第1の比較器によって判定
されるコンデンサ容量の低下を警告するための外部表示
器である。92はメモリ85の記録データを読み出すた
めのモニタである。当然ながら、表示器91やモニタ9
2はコンデンサ容量判定回路8や電力変換器制御回路7
などの内部にあってもよい。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. The main circuits 1 to 6 and the control circuit 7 of the power converter are the same as in the embodiment of FIG. Reference numeral 8 denotes a capacitor capacity determination circuit corresponding to a feature of the present invention. The capacitor capacity determination circuit 8 includes an AC component detector 81 that detects an AC fluctuation component ΔE from the capacitor voltage ed of the DC intermediate circuit, a reference voltage calculator 86 that calculates a reference voltage from the converter input current Is and the modulation factor a, It comprises a first comparator 83, a second comparator 84, and a memory 85 for recording the amplitude value ΔE of the AC voltage and the history of control variables or feedback signals related thereto. Reference numeral 91 denotes an external display for warning a decrease in the capacitance of the capacitor determined by the first comparator. Reference numeral 92 denotes a monitor for reading data recorded in the memory 85. Naturally, the display 91 and the monitor 9
2 is a capacitor capacity determination circuit 8 and a power converter control circuit 7
It may be inside such as.

【0013】図4において、交流成分検出器81により
コンデンサ電圧edの交流成分振幅値ΔEを検出する
(交流成分検出器81に最大値検出機能を付加した場合
には、時々刻々と変化する運転状態のもとで、最大の電
圧振幅を検出する役割を果たすこともできる。)。基準
電圧演算器86は、(数2)の関係からコンバータ入力
電流Isや変調率aから基準電圧である基準値1及び基
準値2を算出する。ここで、基準値1は、ΔE+α1に
設定するか(α1は所定値)、または、ΔEmax+α1
に設定する(ΔEmaxは通常の運転で想定されるΔEの
最大値)。また、基準値2は、ΔE+α2(α2は所定
値、α2>α1)、または、ΔEmax+α2に設定す
る。第1の比較器83は、基準値1と交流成分検出器8
1の検出結果とを比較して、ΔEが基準値1よりも大き
いときには出力CC1に“1”を出力する(通常は
“0”を出力)。表示器91は、CC1が“1”となっ
たとき、コンデンサ容量が低下したことを示す表示を出
力する。これにより、外部回路条件に左右されることな
く、コンデンサ電圧の交流成分の監視によって、コンデ
ンサ容量の低下を検出できる。さらに、第2の比較器8
4は、交流成分検出器81の検出結果が基準値2を越え
たとき、出力CC2に“1”を出力する(通常は“0”
を出力)。その結果、メイン制御部71はゲートスター
ト/ストップ条件GS1*及びGS2*をゲートストップ
に固定し、コンバータPWM制御部72とインバータP
WM制御部73の働きにより、コンバータ及びインバー
タの運転を停止する。これにより、コンデンサ容量Cの
異常低下をコンデンサ交流電圧成分の増加から検出し、
それに伴うコンバータ及びインバータの異常動作を未然
に防止することが可能となる。本実施形態のその他の機
能は、図1の実施形態と同様である。
In FIG. 4, an AC component detector 81 detects an AC component amplitude value ΔE of the capacitor voltage ed. (If the AC component detector 81 is provided with a maximum value detection function, the operating state changes every moment. Can also play the role of detecting the maximum voltage amplitude.) The reference voltage calculator 86 calculates reference values 1 and 2 as reference voltages from the converter input current Is and the modulation factor a from the relationship of (Equation 2). Here, the reference value 1 is set to ΔE + α1 (α1 is a predetermined value) or ΔEmax + α1
(ΔEmax is the maximum value of ΔE assumed in normal operation). The reference value 2 is set to ΔE + α2 (α2 is a predetermined value, α2> α1) or ΔEmax + α2. The first comparator 83 includes a reference value 1 and an AC component detector 8.
When ΔE is larger than the reference value 1, “1” is output to the output CC1 (normally “0” is output). When the CC1 becomes “1”, the display 91 outputs a display indicating that the capacitance of the capacitor has decreased. As a result, a decrease in the capacitance of the capacitor can be detected by monitoring the AC component of the capacitor voltage without being affected by the external circuit conditions. Further, the second comparator 8
4 outputs "1" to the output CC2 when the detection result of the AC component detector 81 exceeds the reference value 2 (normally "0").
Output). As a result, the main control unit 71 fixes the gate start / stop conditions GS1 * and GS2 * to the gate stop, and sets the converter PWM control unit 72 and the inverter P
The operation of the converter and the inverter is stopped by the operation of the WM control unit 73. Thereby, the abnormal decrease of the capacitor C is detected from the increase of the capacitor AC voltage component,
It is possible to prevent the abnormal operation of the converter and the inverter accompanying it. Other functions of the present embodiment are the same as those of the embodiment of FIG.

【0014】また、本実施形態においては、コンデンサ
電圧の検出の代わりに、ビートレス制御の制御信号を利
用することも可能である。この場合、よりシンプルな構
成により本実施形態と同様の効果を実現できる。
In this embodiment, a control signal for beatless control can be used instead of detecting the capacitor voltage. In this case, the same effect as that of the present embodiment can be realized with a simpler configuration.

【0015】なお、当然ながら、本発明は、電力変換器
の交流側電圧レベル数(2レベル、3レベル、あるいは
それ以上)に関係なく適用可能である。
The present invention is naturally applicable irrespective of the number of AC-side voltage levels (two levels, three levels, or more) of the power converter.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単相交流を直流に変換し、この直流を交流に変換する電
力変換器において、外部回路条件に左右されることな
く、安定的かつ高精度にコンデンサ容量を判定すること
ができる。さらに、コンデンサ容量が異常に低下した際
に、それに伴うコンバータ及びインバータの異常動作を
未然に防止することが可能となる。また、容量低下の恐
れのあるコンデンサを容易に見つけることができ、特
に、保守作業の軽減や寿命予測に有効となる。
As described above, according to the present invention,
In a power converter that converts a single-phase alternating current into a direct current and converts the direct current into an alternating current, it is possible to stably and accurately determine the capacitance of the capacitor without being affected by external circuit conditions. Further, when the capacitance of the capacitor is abnormally reduced, it is possible to prevent abnormal operation of the converter and the inverter accompanying the abnormal decrease. In addition, a capacitor that may cause a reduction in capacity can be easily found, and this is particularly effective for reducing maintenance work and estimating the life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に基づく電力変換器のコンデンサ容量判
定装置の一実施形態を示す図
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an apparatus for determining the capacity of a capacitor of a power converter according to the present invention.

【図2】主回路構成を説明する図FIG. 2 illustrates a main circuit configuration.

【図3】動作波形を説明する図FIG. 3 is a diagram illustrating an operation waveform.

【図4】本発明の他の実施形態を示す図FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単相交流電圧源である架線 3a、3b、5a〜5c スイッチングアーム 30〜33 スイッチング素子 4 コンデンサ 7 制御回路 71 メイン制御部 72 コンバータ制御部 73 インバータ制御部 8 コンデンサ容量判定回路 81 交流成分検出器 82 容量推定器 83、84 比較器 85 メモリ 86 基準電圧演算器 91 表示器 92 モニタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Overhead wire which is a single-phase AC voltage source 3a, 3b, 5a-5c Switching arm 30-33 Switching element 4 Capacitor 7 Control circuit 71 Main control part 72 Converter control part 73 Inverter control part 8 Capacitor capacity judgment circuit 81 AC component detector 82 Capacity estimator 83, 84 Comparator 85 Memory 86 Reference voltage calculator 91 Display 92 Monitor

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02M 7/48 9181−5H H02M 7/48 M Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical indication location H02M 7/48 9181-5H H02M 7/48 M

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単相交流を直流に変換する第1の電力変
換器と、直流を交流に変換する第2の電力変換器と、第
1と第2の電力変換器の直流側に並列接続したコンデン
サからなる直流中間回路を備えた電力変換器において、
前記コンデンサの交流電圧変動の大きさと、前記第1の
電力変換器の交流入力電流と交流入力電圧またはそれら
の指令値に基づいてコンデンサ容量値を推定する手段を
設けることを特徴とする電力変換器のコンデンサ容量判
定装置。
1. A first power converter for converting a single-phase alternating current to a direct current, a second power converter for converting a direct current to an alternating current, and a parallel connection on the DC side of the first and second power converters. Power converter with a DC intermediate circuit consisting of
A power converter provided with means for estimating a capacitor capacitance value based on the magnitude of the AC voltage fluctuation of the capacitor and the AC input current and the AC input voltage of the first power converter or their command values. Capacitor capacity determination device.
【請求項2】 請求項1において、前記コンデンサ容量
値を推定する手段は、前記コンデンサ容量の推定値が第
1の基準値以下となったとき、前記コンデンサ容量が低
下したと判定し、前記第1の基準値より小さな第2の基
準値以下となったとき、前記第1及び第2の電力変換器
を停止させることを特徴とする電力変換器のコンデンサ
容量判定装置。
2. The device according to claim 1, wherein the means for estimating the capacitance value of the capacitor determines that the capacitance of the capacitor has decreased when the estimated value of the capacitance of the capacitor is equal to or less than a first reference value. An apparatus for determining the capacitance of a power converter, wherein the first and second power converters are stopped when the power becomes equal to or less than a second reference value smaller than the first reference value.
【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
コンデンサ容量の推定値をコンデンサ容量の変化の履歴
として記憶する手段を設けることを特徴とする電力変換
器のコンデンサ容量判定装置。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising means for storing the estimated value of the capacitor capacity as a history of changes in the capacitor capacity.
【請求項4】 単相交流を直流に変換する第1の電力変
換器と、直流を交流に変換する第2の電力変換器と、第
1と第2の電力変換器の直流側に並列接続したコンデン
サからなる直流中間回路を備えた電力変換器において、
前記コンデンサの交流電圧変動の大きさと所定の基準値
を比較し、前記コンデンサ容量の低下を判定する手段を
設けることを特徴とする電力変換器のコンデンサ容量判
定装置。
4. A first power converter for converting a single-phase alternating current to a direct current, a second power converter for converting a direct current to an alternating current, and a parallel connection to the DC side of the first and second power converters. Power converter with a DC intermediate circuit consisting of
An apparatus for determining a capacitor capacity of a power converter, comprising means for comparing the magnitude of the AC voltage fluctuation of the capacitor with a predetermined reference value to determine a decrease in the capacitor capacity.
【請求項5】 請求項4において、前記基準値は、前記
第1の電力変換器の交流入力電流と交流入力電圧または
それらの指令値に基づいて設定することを特徴とする電
力変換器のコンデンサ容量判定装置。
5. The capacitor of claim 4, wherein the reference value is set based on an AC input current and an AC input voltage of the first power converter or a command value thereof. Capacity determination device.
【請求項6】 請求項4または請求項5において、前記
コンデンサ容量の低下を判定する手段は、前記コンデン
サの交流電圧変動の大きさが第1の基準値を超えたと
き、前記コンデンサ容量が低下したと判定し、前記第1
の基準値より大きな第2の基準値を超えたとき、前記第
1及び第2の電力変換器を停止させることを特徴とする
電力変換器のコンデンサ容量判定装置。
6. The device according to claim 4, wherein the means for determining a decrease in the capacitance of the capacitor is configured to reduce the capacitance of the capacitor when the magnitude of the AC voltage fluctuation of the capacitor exceeds a first reference value. And the first
Wherein the first and second power converters are stopped when a second reference value larger than the reference value is exceeded.
【請求項7】 請求項4、請求項5または請求項6にお
いて、前記コンデンサの交流電圧変動の大きさをコンデ
ンサ容量の変化の履歴として記憶する手段を設けること
を特徴とする電力変換器のコンデンサ容量判定装置。
7. A capacitor for a power converter according to claim 4, further comprising means for storing a magnitude of a change in the AC voltage of the capacitor as a history of a change in the capacitance of the capacitor. Capacity determination device.
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