WO2003107521A1

WO2003107521A1 - Ｐｗｍインバータ制御装置および制御方法

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Publication number: WO2003107521A1
Application number: PCT/JP2003/007087
Authority: WO
Inventors: 田中　善之; 山中　克利; 渡辺　英司
Original assignee: Yaskawa Electric Corp; Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2004-12-12
Also published as: TWI281310B; TW200402187A; JP3864307B2; JP2004023809A; KR20050008714A; US7031172B2; EP1533888A4; US20060056211A1; CN1659776A; KR100726536B1; EP1533888A1; CN100401629C

Abstract

本発明の課題は、マルチレベルPWMインバータ制御装置において、複雑な制御アルゴリズムを必要とせず、通常動作から保護動作への切り替わりを安全に行い、保護動作から通常運転への復帰を安全にかつスムーズに行う。本発明においては、測定された電流値Iが第1の基準値I₁以上で第2の基準値I₂よりも小さいレベルとなった場合、全ての相について中間電位が出力される状態であるOOO状態から始まるゼロベクトルを出力する(ステップ22)。電流値Iが第2の基準値I₂以上第3の基準値I₃よりも小さいレベルとなった場合、ゼロベクトルを出力後に全てのスイッチング素子をオフ状態とするベースブロック動作を行い(ステップ28)、電流値Iが第3の基準値I₃以上となった場合、非常停止を行う(ステップ29)。ベースブロック動作を行ってから通常動作に復帰する際、ゼロベクトルの出力動作を行ってから通常動作への復帰を行う。

Description

明細書

P WMィンバータ制御装置および制御方法 <技術分野 >

本発明は、 P WMインバータ制御装置に関し、特に、プラスレベルの直流母線電圧とマイナスレベルの直流母線電圧との間に各相毎に 4つのスイッチング素子が直列接続されたマルチレベル P WMィンバータ制御装置に関する。く背景技術 >

交流電動機の回転速度の制御を行うために P WMィンバータ制御装置が広く用いられている。この P WMィンバータ制御装置の出力電流が何らかの異常で増加した場合、 P WMインバータ制御装置の安全と負荷として接続される機器の安全のため、出力電流の制限や保護動作を行う必要がある。このような保護動作を実現するため、スィツチング素子のオン、オフを制御するグート信号を遮断して全てのスィツチング素子をオフ状態とすることにより保護を行うベースプロック動作を用いて安全を確保することが従来から行われていた。

このような従来の P WMインバータ制御装置において、出力電流の異常を検出して保護を行う動作を、図 4のフローチャートに示す。先ず、出力電流を検出してその電流値を Iとし（ステップ 4 1 )、この電流値 Iと予め設定された基準値 I t_hとの比較を行う（ステップ 4 2 )。ステップ 4 2において、電流値 Iが基準値 I t_hよりも小さい場合には通常運転を行い（ステップ 4 3 )、電流値 Iが基準値 I _th -以上の場合には、—ベスブ口、ク動作を行 ¾ (ステ—ッ—プ _4 そしーて、一次の制御— 周期が来ると、同様にして電流値 Iと基準値 I _thを比較し、電流値 Iが基準値 I t_hよりも小さくなるまでベースプロック動作を継続する。

このような従来の P WMインバータ制御装置によれば、何等かの異常が発生し出力電流が増加した場合、ベースブロック動作が行われ保護動作が行われる。しかし、正、負の 2レベル間で出力電圧を切り替える P WMインバータ制御装置だけでなく、発生する高調波成分を削減することを目的として、正、中間電位、負の 3つのレベルの間で出力電圧を切り替えるマルチレベル P WMィンバータ制御装置が提案されている。

マルチレベル P WMインバータ制御装置では、各スィツチング素子の両端には直流電源の半分の電圧しか印加されない。そのため、各スイッチング素子の耐圧は直流電源の電圧の半分の電圧しかなく、直流電源の電圧がそのまま両端に印加されると過電圧破壌を起こしてしまう。そして、このようなマルチレベル P WM インバータ制御装置では、スィツチさせるスィツチング素子数も多く構成が複雑なため、ベースブロックによる保護動作を行った場合に問題が発生する。この問題とは、通常動作からベースブロック動作に切り替わる際、またベースブロック動作から通常動作に切り替わる際に、各スィツチング素子の動作タイミングがずれ、それにより通常の倍以上の電圧が 1つのスイッチング素子に印加され、過電圧破壌を起こしてしまうことである。

例えば、直列に接続された 4つのスィツチング素子のうちの 3つが同時にオン状態となった場合には、残りの 1つのスイッチング素子には直流電源の電圧がそのまま印加されて破壊されてしまう。

このような弊害を防止するために、特開平 1 0— 1 6 4 8 5 4号公報に記載されているように、電源短絡や過電流によりスィツチング素子がブレークダウンした場合に異常状態を検出し、過電圧によるさらなるスィツチング素子の破壊を防止するように、特定のスイツチング素子を遮断するタイミングを遅らせる方法が提案されている。

このような特定のスィッチング素子を遮断するタイミングを遅らせる方法によれ—ば、 -ス―ィッチング素一子の石謹を防止して—装置の保護を—行 ¾こは可能—である。一し力、し、マルチレベル P WMィンバータ制御装置を安全に保護するとともに通常運転へのスムーズな復帰を実現しようとした場合、非常に複雑なタイミングの制御が必要となってしまう。

また、検出された過電流等の異常が一時的なものの場合、保護動作から通常動作へスムーズに復帰することが要求されるが、スィツチング素子を全てオフとするベースブロックによる保護方法や、さらに特定のスィッチング素子を遮断するタイミングを遅らせるような保護方法では、通常動作への復帰をスムーズに行うことは困難である。

上述した従来のマルチレベル P WMインバータ制御装置では、下記のような問題点があった。

( 1 ) ベースブロックによる保護動作のみを行つた場合、スィツチング素子に過電圧が印加された破壌されてしまう可能性がある。

( 2 ) 特定のスィツチング素子を遮断するタイミングを遅らせるようにしてスィツチング素子の破壊を防止しようとした場合、制御アルゴリズムが複雑となる。 ( 3 ) 全てのスイッチング素子をオフ状態とした保護動作を行った場合、保護動作から通常動作への復帰をスムーズに行うことが困難である。

本発明の目的は、通常動作から保護動作へ安全に切り替わり、また保護動作から通常運転に復帰する際にもインバータ本体の安全を確保するとともに、負荷として接続される機器にも安全な電力供給を行うことができる保護動作を簡単なァルゴリズムにより実現することができるマルチレベル P WMィンバータ制御装置を提供することである。

<発明の開示 >

上記目的を達成するために、本発明の P WMインバータ制御装置は、プラスレベルの直流母線電圧とマイナスレベルの直流母線電圧との間に各相毎に 4つのスィツチング素子が直列接続された P WMィンバータ制御装置であって、

出力電流の電流値を検出する電流検出回路と、

前-記電流検出回路によ W 定れた電流値が予め設定された第: Lの基準値以上で前記第 1の基準値よりも大きなレベルである第 2の基準値よりも小さいレベルとなった場合、全ての相を、プラスレベルの直流母線電圧側から 2番目と 3番目のスィツチング素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルとマイナスレべルの間の電圧である中間電位を出力している状態である O状態から始まるゼロべクトルを出力し、前記電流値が前記第 2の基準値以上で前記第 2の基準値よりも大きなレベルである第 3の基準値よりも小さいレベルとなった場合、前記ゼロべクトルを出力した後に全てのスィツチング素子をオフ状態とするベースプロック動作を行い、前記電流値が前記第 3の基準値以上となった場合、非常停止を行うコントローラとを備えている。

5 本発明によれば、電流検出回路により検出された電流値 Iが第 1の電流値以上となった場合、常に〇〇〇状態から始まるゼロベクトル状態となった後に、ベースブロック動作または非常停止動作が行われる。そのため、保護動作が行われる直前のスイッチング素子の状態が P、 N、 Oのいずれの状態であっても、電圧変化は直流電源の半分の電圧に抑えられスィツチング素子が過電圧により破壊され 10 ることはない。

また、 P、 N、 Oという状態は通常動作の際にも使用される状態であるため、 P P P、 0 0 0、 N N Nというゼロベクトルの状態から通常動作への復帰をスムーズに行うことが可能であり、複雑なアルゴリズムを必要とせずに保護動作を行うことができる。

15 また、前記コントローラは、ベースプロック動作を行ってから通常動作に復帰する際、ゼロべクトルの出力動作を行ってから通常動作への復帰を行うようにしてもよい。

本発明によれば、保護動作から通常動作へ復帰する際には、かならずゼロべクトル出力動作を経るようになつているため、保護動作から通常動作へ復帰する際 20 にスイッチング素子が過電圧により破壌されることを防ぐことができる。

また、本発明の P WMインバータ制御装置は、プラスレベルの直流母線電圧とマイナスレベルの直流母線電圧との間に各相毎に 4つのスィッチング素子が直列

― -. 接続れた JP WM^f ンバ.ータ制御装置であって、 ― —― 出力電流の電流値を検出する電流検出回路と、

25 前記電流検出回路により測定された電流値が予め設定された基準値以上となつた場合、全ての相を、プラスレベルの直流母線電圧側から 2番目と 3番目のスィッチング素子がォンして前記直流母線電圧のプラスレベルとマイナスレベルの間の電圧である中間電位を出力している状態である O状態とするようなゼロべクトルを出力してから、全てのスィッチング素子をオフ状態とするベ一スブロック動作を行い、前記電流値が前記基準値より小さくなつた場合、全ての相を前記〇状態とするようなゼロべクトルを出力してから通常運転に復帰するコントローラとを備えている。

5 本発明によれば、通常動作からベースブロック動作による保護動作へ切り替わる際、保護動作から通常動作へ復帰する際には、必ず O O O状態から始まるゼロベクトル状態となるように設定されている。そのため、通常動作から保護動作へ切り替わる際および保護動作から通常動作へ復帰する際、スィツチング素子が過電圧により破壌されるのを防ぐことができる。

10 さらに、前記ゼロベクトルを、

全ての相が、プラスレベルの直流母線電圧側から 2番目と 3番目のスィッチング素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルとマイナスレベルの間の電圧である中間電位を出力している状態となる O O〇状態から始まり、

全ての相が、プラスレベルの直流母線電圧側から 1番目と 2番目のスィッチン

15 グ素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルを出力している状態となる P P P状態と、全ての相が、プラスレベルの直流母線電圧側から 3番目と 4番目のスィツチング素子がオンして前記直流母線電圧のマイナスレベルを出力している状態となる N N N状態との間にはからなず O O O状態となるようなベタトノレとしてもよい。

20

<図面の簡単な説明 >

図 1は、本発明の第 1の実施形態の P WMィンバータ制御装置の構成を示すプ

― 一ッ nでるー

図 2は、本発明の第 1の実施形態の P WMィンバータ制御方法を示すフローチ 25 ヤートである。

図 3は、本発明の第 2の実施形態の P WMィンバータ制御方法を示すフローチヤートである。

図 4は、従来の P WMインバータ制御方法を示すフローチヤ一トである。なお、図中の符号、 1はコントローラ、 2は電流検出回路、 3は直流電源、 4 1〜44はステップ、 1 1〜 1 2は分圧コンデンサ、 1 01〜 1 1 2はスィッチング素子、 201〜 2 1 2はフリーホイールダイオード、 30 1〜 306はクランプダイォードである。く発明を実施するための最良の形態 >

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

(第 1の実施形態）

図 1は本発明の第 1の実施形態の PWMィンバータ制御装置の構成を示すプロック図である。

本実施形態の PWMインパータ制御装置は、コントローラ 1 と、電流検出回路 2と、直流電源 3と、平滑コンデンサ 1 1、 1 2と、スィツチング素子 1 0 1- 1 1 2と、フリ一ホイールダイォード 20 1〜2 1 2と、中間レベル出力用クランプダイォード 301〜 306とから構成されている。

コントローラ 1は、各スィツチング素子 1 0 1〜丄 1 2のゲートに入力されているゲート信号を制御することにより、各スィツチング素子 1 0 1〜1 1 2のォン Zオフのタイミングを制御している。電流検出回路 2は、 PWMインバータ制御装置からの出力電流の電流値を測定している。

この PWMインバータ制御装置では、各相毎に 4つのスイッチング素子が直列接続されていて、例えば 4つのスィツチング素子 10 1〜 104により構成される回路においては、スイッチング素子 10 1、 1 02がオンされた場合、正の電 ― 圧が出力ざれ、スイッチンク、'素子： L—Q 2、— 10^3力 Sオンされた場合、— 中間電位が— 出力され、スイッチング素子 10 3、 1 04がオンされた場合、負の電圧が出力される。

以降の説明においては、スィツチング素子 10 1〜1 12のうちの直列接続された 4つのスイッチング素子の組を 1相として、上側より S 1、 S 2、 S 3、 S 4とすると、上側 2つのスィツチング素子 S 1と S 2がオンしている状態を直流母線電圧のプラスレベルを出力する P状態、真中 2つのスイッチング素子 S 2、 S 3がオンしている状態をコンデンサ分圧された中性点電圧を出力する O状態、下側 2つのスィツチング素子 S 3、 S 4がオンしている状態を直流母線のマイナスレベルを出力する N状態として表現する。

本実施形態におけるコントローラ 1は、通常動作中においては各相の状態をそれぞれ P、 N、 Oのいずれかの状態にすることによりモータへの出力電圧を制御している。そして、本実施形態においては、コントローラ 1は、保護動作を行う場合、各スィツチング素子を制御してゼロべクトル状態とすることにより各スィツチング素子の保護および接続される機器の保護を行う。ここで、ゼロベクトル状態とは、各相の出力電圧を同じレベルとする状態であり三相マルチレベル P W Mインバータ制御装置を例にとり、各相を順番に記述すると、 P P P、 0 0 0、 N N Nの 3種類の状態がゼロべクトル状態である。

図 1に示した本実施形態の P WMインバータ制御装置は、コントローラ 1の制御アルゴリズムのみに特徴を有しており、その他の回路構成は従来のマルチレべル P WMィンバータ制御装置と同様であるためその詳しい説明は省略する。次に、本実施形態のマルチレベル P WMィンバータ制御装置の動作について図 2のフローチャートを参照して詳細に説明する。

先ず、電流検出回路 2により出力電流を検出してその電流値を Iとし（ステツプ 2 1 )、コントローラ 1は、この電流値 I と予め設定された第 1の基準値 I iとの比較を行う（ステップ 2 2 )。ステップ 2 2において、電流値 Iが第 1の基準値 I iよりも小さい場合にはコントローラ 1は通常運転を行う（ステップ 2 3 )。ス - Vプ_2 2—において電流値 Jが第ュの基準値 1 以上の場合、ン口一ラ_ュは通 - 常動作を中止し、安全のためゼロベクトルを出力する動作に切り替わる。 · ここで、ゼロべクトルを出力する動作について説明すると、コントローラ 1は、 P P P、 O O O、 N N Nのベクトルを順番に切り替えながら出力するが、ゼロべクトルを出力する動作に切り替わる際には必ず O O Oから出力されるように設定する。それは、ゼロべクトルを出力する直前のパルスパターンが予測できないため、ゼロベクトルを出力する動作に切り替わる際に、 P P P、 N N Nを初めに出力した場合、スイッチング素子にかかる電圧が急激に変化し、またスィツチング素子のオン、オフタイミングのばらつきがあるため最悪の状態では 1つのスィッチング素子に全電圧がかかり、機器の破壊に至るためである。

例えば、ある相の 4つのスイッチング素子の状態が P状態の場合、保護動作としてその相のスィッチング素子の状態を N状態とした場合、プラスレベルからマィナスレベルまで電圧が変化するため直流電源 3の電圧分の電圧変動が発生する。また、逆に、ある相の 4つのスイッチング素子の状態が N状態の場合、保護動作としてその相のスィッチング素子の状態を P状態とした場合、マイナスレベルからプラスレベルまで電圧が変化するため直流電源 3の電圧分の電圧変動が発生する。これに対して、ある相のスィツチング素子の状態を Oの状態にした場合、その前の状態が P、 N、 Oのいずれの状態であっても、電圧の変化は最大でも直流電源 3の半分の電圧で済み、スイッチング素子のオン/オフタイミングのばらつきがあっても 1つのスイッチング素子には直流電源 3の半分の電圧しか印加されることはない。

また、 P P Pのゼロべクトルを出力した直後に N N Nのゼロべクトルを出力する場合とその逆の場合は、上記でも説明したように、スィツチング素子のオン、オフタイミングのばらつきにより 1つのスィツチング素子に全電圧がかかる危険性があるため、 P P P、 N N Nのゼロべクトルを出力する前後に O O Oのゼ口ベタトルを出力するように設定するとより安全である。

次に、コントローラ 1は、ステップ 2 4においてゼロべクトルを出力した後に、検出された出力電流値 I と第 2の基準値 1 ₂との比較を行う（ステップ 2 5 )。ステ―ップ 2一 5にお J /、て電流値 I J½ 2—の基準—値 I ₂より小—さい場合、ゼ口クトルの出力動作を継続して（ステップ 2 6 )、第 1の比較値 I iとの比較を行う処理へ戻る（ステップ 2 2 )。ステップ 2 2において電流値 Iが第 1の基準値より小さい場合は、通常運転に復帰するが（ステップ 2 3 )、電流値 Iが第 1の基準値以上の場合には、ゼロベクトルを出力する動作を継続する。従って、電流値 Iが第 1の基準値 I L以上であり、第 2の基準値 I ₂より小さい場合はゼロべクトルが出力され続ける。

" ステップ 2 5における電流値 Iと第 2の基準値 I ₂との比較において、検出された出力電流値 Iが第 2の基準値 1 ₂以上の場合、コントローラ 1は、電流値 Iと第 3の基準値 I ₃との比較を行う（ステップ 2 7 )。ステップ 2 7において、電流値 5 Iが第 3の基準値 I ₃よりも小さい場合、コントローラ 1は、全てのスィツチング素子 1 0 1〜 1 1 2の動作を停止するベースプロック動作を行う（ステップ 2 8 )。そして、ステップ 2 8の処理の後、電流値 Iと第 2の比較値 I ₂との比較を行う処理へ戻り（ステップ 2 5 )、上述したのと同様の処理が行われるが、電流値 Iが第 2の基準値 I ₂以上の場合、ベースブロック動作が継続される。従って、電流値 I 0 が第 2の基準値 1 ₂以上であり、第 3の基準値 1 ₃より小さい場合、コントローラ 1はベースプロック動作を続ける。

ステップ 2 7における電流値 Iと第 3の基準値 1 ₃との比較において、検出した電流値 Iが第 3の基準値 1 ₃以上の場合、コントローラ 1は、最終的な保護としてィンバータの動作を中止し、全ての安全を確認して再起動を行うよう警告する（ス 5 テツプ 2 9 )。

上記の処理において、ベースプロックによる保護動作を行い全てのスィッチング素子 1 0 1〜1 1 2をオフした状態から通常動作に復帰する場合、直接通常動作に復帰したのでは機器に接続されるモータ等の状況により、ショックが発生する可能性がある。そのため、コントローラ 1は、ステップ 2 8におけるベースブ 0 ロック動作を行った後に、直接通常動作に復帰することなく、必ずステップ 2 6 のゼロべクトルを出力する動作を経てから通常動作に復帰するよう設定されている。

一 — 尚、上記の第 1—の基準値 j _rは、定格電流ィ ϋよ—りも少—し大き—いベルを設定するつまり、この第 1の基準値は、急加減速や、負荷の変動により定格電流値をォ 5 一バーしたが、短時間であれば許容されるレベルである。従って、コントローラ 1は、ゼロベクトルを出力しつつ、電流値 Iが減少するのを待ち、この第 1の基準値 I iを下回れば通常の動作に戻る。 P、 N、 O状態のベタトル自体は、通常の運転時にも出力されているため、この動作は通常運転の一部ととらえることができるため、保護動作から通常運転への復帰をスムーズに行うことが可能である。また、第 2の基準値 1 ₂は、第 1の基準値 I iよりも大きなレベルであるが、ごく短時間であれば許容されるレベルである。電流値 Iが第 2の基準値 I ₂以上となる状態は、機器の能力以上の動作を行うとした場合や、負荷の急変により発生する。しかし、即座に定格電流値まで戻す必要があるため、コントローラ 1は、出力電流を急速に下げることができないゼロべクトル状態ではなく、ベースブロックによる保護動作を行う。

さらに、第 3の基準値 1 ₃は、第 2の基準値 1 ₂よりも大きなレベルであり、電流値 Iが第 3の基準値 I ₃以上となる状態は、何等かの異常が発生した状態であり、安全を確認してから復旧する必要があるため、機器自身で自動的に復帰することはない。この状態をここでは緊急停止と表現している。

このように第 1から第 3の基準値 I i〜 I ₃を設定し、測定された電流値 Iの大きさにより保護動作の方法を切り替えるようにしているのは、軽度の異常の場合にはすぐに通常運転に復帰できるようにし、重度の異常の場合には安全確保のために即座に動作停止ができるようにするためである。つまり、機器に接続される負荷を運転する場合、できる限り運転を中断せずに、何等かの事故が発生した際には安全に停止動作を行いたいという要求を実現するためである。

本実施形態のマルチレベル P WMィンバータ制御装置によれば、電流検出回路 2により検出された電流値 Iが第 1の電流値 I i以上となった場合、常にゼロべクトル状態となった後に、ベースブロック動作または非常停止動作が行われる。そして、通常動作からゼロべクトル状態となる際には先ず O O O状態となるように設定されている。そのため、保護動作が行われる直前のスイッチング素子の状態が P、 N —Oのいずれの状態であても、—電圧変化は直流電源 3の半分の電圧 - 抑えられスィツチング素子が過電圧により破壌されることはない。

また、 P、 N、 Oという状態は通常動作の際にも使用される状態であるため、 P P P、 0 0 0、 N N Nというゼロベクトルの状態から通常動作への復帰をスム一ズに行うことが可能であり、複雑なアルゴリズムを必要とせずに保護動作を行うことができる。さらに、保護動作から通常動作へ復帰する際には、かならずゼロベクトル出力動作を経るようになっているため、保護動作から通常動作へ復帰する際にスィッチング素子が過電圧により破壊されることを防ぐことができる。 (第 2の実施形態）

次に、本発明の第 2の実施形態の P WMインバータ制御装置について説明する。本実施形態の P WMィンバータ制御装置は、図 1に示した第 1の実施形態の P WMインバータ制御装置に対して、コントローラ 1の制御アルゴリズムが異なるのみであるため、以下の説明では図 3のフローチャートを参照して本実施形態の P WMインバータ制御装置の動作を説明する。

先ず、電流検出回路 2により出力電流を検出してその電流値を Iとし（ステツプ 3 1 )、コントローラ 1は、この電流値 I と上記の第 2の基準値 1 ₂との比較を行う（ステップ 3 2 )。ステップ 3 2において、電流値 Iが第 2の基準値 1 ₂よりも小さい場合にはコントローラ 1は通常運転を行う（ステップ 3 3 )。ステップ 3 2において電流値 Iが第 2の基準値 I ₂以上の場合、コントローラ 1は通常動作を中止し、安全のためゼロベクトルを出力する（ステップ 3 4 )。ここでは、コントローラ 1は、ゼロべクトルのうちの O O Oベタトルのみを出力するようにしてもよい。そして、次にコントローラ 1は、ベースプロックによる保護動作を行う（ステツプ 3 5 )。そして、再度電流値 I と第 2の基準値 1 ₂との比較を行い（ステツプ 3 6 )、電流値 Iが基準値 1 ₂以上の場合は、ベースブロック動作を継続する。ステップ 3 6において電流値 Iが第 2の基準値 I ₂より小さくなった場合、コントローラ 1はゼロベクトルを出力した後（ステップ 3 7 ) 通常運転に復帰する（ステ—ップ 3— 3 )。ここでのゼべク—トルも、ステップ— 3 4と—同様〖ゼロト―ル—のうちの O O Oベタトルのみを出力するようにしてもよい。このような処理が行われることにより、コントローラ 1は保護動作から通常動作に復帰する前には必ずゼロべクトルを出力する動作を経るように設定されていることになる。

本実施形態は、機能の少ない単純な構成の機器に接続されたモータを制御する場合のマルチレベル P WMィンバータ制御装置に適用することを想定している。そのため、単純に過電流を検出した場合、即座にベースブロック動作を行い、このベースブロック動作から通常運転に復帰する際に、このベースプロック動作の直前、直後に o o oから始まるゼロべクトルを出力するようにしている。

ここで、本実施形態においても、上記で説明した第 1の実施形態と同様に、最終的な保護として第 3の基準値 1 ₃を設け、最終的な保護としてィンバータの動作を非常停止するよう動作させてもよいし、もしくはベースプロックの動作時間を積算し、ある一定期間以上動作が続いたら非常停止するようにしてもよい。本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとつて明らかである。

本出願は、 2002年 6月 12日出願の日本特許出願（特願 2002— 171256) に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

<産業上の利用可能性 >

以上説明したように、本発明によれば、マルチレベル P WMインバータ制御装置において、複雑な制御アルゴリズムを必要とせずに、通常動作から保護動作へ安全に切り替わり、また保護動作から通常動作に復帰する際にもインバータ本体の安全を確保するとともにスムーズな復帰を可能として、負荷として接続される機器にも安全な電力供給を行うことができるという効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . プラスレベルの直流母線電圧とマイナスレベルの直流母線電圧との間に各相毎に 4つのスイッチング素子が直列接続された P WMィンバータ制御装置であって、

出力電流の電流値を検出する電流検出回路と、

前記電流検出回路により測定された電流値が予め設定された第 1の基準値以上で前記第 1の基準値よりも大きなレベルである第 2の基準値よりも小さいレベルとなった場合、全ての相を、プラスレベルの直流母線電圧側から 2番目と 3番目

10 のスィツチング素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルとマイナスレべルの間の電圧である中間電位を出力している状態である O状態から始まるゼロべクトルを出力し、前記電流値が前記第 2の基準値以上で前記第 2の基準値よりも大きなレベルである第 3の基準値よりも小さいレベルとなつた場合、前記ゼ口ベクトルを出力した後に全てのスィツチング素子をオフ状態とするベースプロック

15 動作を行い、前記電流値が前記第 3の基準値以上となった場合、非常停止を行うコントローラとを備えた P WMインバータ制御装置。

2 . 前記コントローラは、ベースブロック動作を行ってから通常動作に復帰する際、ゼロべクトルの出力動作を行ってから通常動作への復帰を行う請求の

20 範囲第 1項記載の P WMインバータ制御装置。

3 . プラスレベルの直流母線電圧とマイナスレベルの直流母線電圧との間 ― ―に—各相毎に 4つ一のィ―ッチンーグ素子—が直列接続され立 P—WM ンノ J タ-制御置であって、

5 出力電流の電流値を検出する電流検出回路と、

前記電流検出回路により測定された電流値が予め設定された基準値以上となつた場合、全ての相を、プラスレベルの直流母線電圧側から 2番目と 3番目のスィッチング素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルとマイナスレベルの間の電圧である中間電位を出力している状態である o状態とするようなゼロべタトルを出力してから、全てのスィツチング素子をオフ状態とするベースプロック動作を行い、前記電流値が前記基準値より小さくなつた場合、全ての相を前記 o状態とするようなゼロべクトルを出力してから通常運転に復帰するコントローラと

5 を備えた P WMインバータ制御装置。

4 . 前記ゼロべクトルが、

全ての相が、プラスレベルの直流母線電圧側から 2番目と 3番目のスィッチング素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルとマイナスレベルの間の電圧0 である中間電位を出力している状態となる〇0 0状態から始まり、

全ての相が、プラスレベルの直流母線電圧側から 1番目と 2番目のスィッチング素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルを出力している状態となる P

P P状態と、全ての相が、プラスレベルの直流母線電圧側から 3番目と 4番目のスィツチング素子がオンして前記直流母線電圧のマイナスレベルを出力している5 状態となる N N N状態との間にはからなず O O O状態となるようなベタトルである請求の範囲第 1項から第 3項のいずれか 1項記載の P WMィンバータ制御装置。

5 . プラスレベルの直流母線電圧とマイナスレベルの直流母線電圧との間に各相毎に 4つのスィツチング素子が直列接続された P WMィンバータ制御装置0 を制御するための P WMィンバータ制御方法であって、

出力電流の電流値を検出するステップと、

前記電流値が予め設定された第 1の基準値以上で前記第 1の基準値よりも大き _ .な—レルである第 2_の基進値より—も小ざレヽレルとなつた場—合全ての相を _ プーラスレベルの直流母線電圧側から 2番目と 3番目のスィツチング素子がオンして5 前記直流母線電圧のプラスレベルとマイナスレベルの間の電圧である中間電位を出力している状態である O状態から始まるゼロべクトルを出力するス'

前記電流値が前記第 2の基準値以上で前記第 2の基準値よりも大きな

ある第 3の基準値よりも小さいレベルとなった場合、前記ゼロべクトルを出力した後に全てのスィツチング素子をオフ状態とするベースプロック動作を行うステップと、

前記電流値が前記第 3の基準値以上となつた場合、非常停止を行うステップとを備えた P WMィンバータ制御方法。

6 . ベースプロック動作を行ってから通常動作に復帰する際、ゼロべタトルの出力動作を行ってから通常動作への復帰を行うステップをさらに備えた請求の範囲第 5項記載の P WMィンバータ制御方法。

7 . プラスレベルの直流母線電圧とマイナスレベルの直流母線電圧との間に各相毎に 4つのスィッチング素子が直列接続された P WMィンバータ制御装置を制御するための P WMィンバータ制御方法であって、

出力電流の電流値を検出するステップと、

前記電流値が予め設定された基準値以上となった場合、全ての相を、プラスレベルの直流母線電圧側から 2番目と 3番目のスィツチング素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルとマイナスレベルの間の電圧である中間電位を出力している状態である O状態とするようなゼロべクトルを出力するステップと、前記ゼロべクトルを出力した後に全てのスィツチング素子をオフ状態とするベースブロック動作を行うステップと、

前記電流値が前記基準値より小さくなつた場合、全ての相を前記 O状態とするようなゼロべクトルを出力してから通常運転に復帰するステップとを備えた P W Mィンバータ制御方法。

8 . 前記ゼロべクトルが、

全ての相が、プラスレベルの直流母線電圧側から 2番目と 3番目のスィッチング素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルとマイナスレベルの間の電圧である中間電位を出力している状態となる O O O状態から始まり、

全ての相が、プラスレベルの直流母線電圧側から 1番目と 2番目のスィッチング素子がオンして前記直流母線電圧のプラスレベルを出力している状態となる P P P状態と、全ての相が、プラスレベルの直流母線電圧側から 3番目と 4番目のスィツチング素子がオンして前記直流母線電圧のマイナスレベルを出力している状態となる N N N状態との間にはからなず O O O状態となるようなベタトルである請求の範囲第 5項から第 7項のいずれか 1項記載の P WMィンバータ制御方法。