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公開番号2025096739
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-30
出願番号2023212624
出願日2023-12-18
発明の名称電力変換装置の制御装置および制御方法
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250623BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】専用回路を追加することなく電力変換装置の異常ステータスを判定する。
【解決手段】直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、インバータ部の交流出力側に接続されたモータと、直流電源の直流電圧を検出する直流電圧検出部と、インバータ部の出力電流を検出する電流センサとを備えた電力変換装置において、前記検出した直流電圧を元に生成したパルス電圧を、正常時にインバータ部の半導体スイッチング素子に印加したときの電流応答の最大値、最小値あるいは最大平均値、最小平均値を記憶しておき、電力変換装置の起動時に、モータをブレーキによって停止させた状態で前記パルス電圧を印加したときの電流応答を検出し(ステップS1、S2)、電流応答が、前記記憶しておいた最大値よりも上回った場合、あるいは最小値よりも下回った場合に異常発生と判断する(ステップS3,S4)。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源と、半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成され、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、前記インバータ部の交流出力側に接続されたモータと、前記直流電源の直流電圧を検出する直流電圧検出部と、前記インバータ部の出力電流を検出する電流センサとを備えた電力変換装置において、
前記直流電圧検出部により検出した直流電圧を元に生成した、任意のパルス期間、パルス電圧幅に設定したパルス電圧指令信号、又は任意のパルス期間、パルス電流幅に設定したパルス電流指令信号を、前記インバータ部の各半導体スイッチング素子に対して、ＵＶＷ座標系の３６０°を設定印加回数で除した電気角の各位置に各々印加するパルス信号印加部と、
前記インバータ部の各半導体スイッチング素子へのパルス信号印加時に前記電流センサによって検出されるパルス電流の応答波形に基づいて異常発生を判定する異常判定部と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記パルス信号印加部は、前記パルス電圧指令信号又はパルス電流指令信号を、設定した基準角から、ＵＶＷ座標系の３６０°を設定印加回数で除した電気角の各位置に、回転トルクが生じないように設定した順番で順次印加することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項３】
前記異常判定部は、正常時に前記パルス信号印加部がパルス指令信号を印加したときの、電流応答の最大値、最小値あるいは最大平均値、最小平均値を記憶しておき、電力変換装置の起動時に、前記モータをブレーキによって停止させた状態で前記半導体スイッチング素子へパルス指令信号を印加したときの電流応答が、前記記憶された最大値よりも上回った場合、あるいは記憶された最小値よりも下回った場合に異常発生と判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項４】
前記モータはＰＭ（ＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータであり、
前記異常判定部は、正常時に、パルス電圧印加又はパルス電流印加によってＰＭモータの磁極位置を推定する磁極位置推定が行われた時の電流応答の最大値、最小値あるいは最大平均値、最小平均値を記憶しておき、電力変換装置の起動後に、磁極位置推定によってパルス電圧印加又はパルス電流印加されたときの電流応答が、前記記憶された最大値よりも上回った場合、あるいは記憶された最小値よりも下回った場合に異常発生と判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項５】
直流電源と、半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成され、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、前記インバータ部の交流出力側に接続されたモータと、前記直流電源の直流電圧を検出する直流電圧検出部と、前記インバータ部の出力電流を検出する電流センサと、前記直流電圧検出部により検出した直流電圧を元に生成した、任意のパルス期間、パルス電圧幅に設定したパルス電圧指令信号、又は任意のパルス期間、パルス電流幅に設定したパルス電流指令信号を、前記インバータ部の各半導体スイッチング素子に対して、ＵＶＷ座標系の３６０°を設定印加回数で除した電気角の各位置に各々印加するパルス信号印加部と、前記インバータ部の各半導体スイッチング素子へのパルス信号印加時に前記電流センサによって検出されるパルス電流の応答波形に基づいて異常発生を判定する異常判定部と、を備えた電力変換装置の制御方法であって、
前記異常判定部が、正常時に前記パルス信号印加部がパルス指令信号を印加したときの、電流応答の最大値、最小値あるいは最大平均値、最小平均値を記憶するステップと、
前記異常判定部が、電力変換装置の起動時に、前記モータをブレーキによって停止させた状態で前記半導体スイッチング素子へパルス指令信号を印加したときの電流応答が、前記記憶された最大値よりも上回った場合、あるいは記憶された最小値よりも下回った場合に異常発生と判断するステップと、を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項６】
直流電源と、半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成され、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、前記インバータ部の交流出力側に接続されたモータと、前記直流電源の直流電圧を検出する直流電圧検出部と、前記インバータ部の出力電流を検出する電流センサと、前記直流電圧検出部により検出した直流電圧を元に生成した、任意のパルス期間、パルス電圧幅に設定したパルス電圧指令信号、又は任意のパルス期間、パルス電流幅に設定したパルス電流指令信号を、前記インバータ部の各半導体スイッチング素子に対して、ＵＶＷ座標系の３６０°を設定印加回数で除した電気角の各位置に各々印加するパルス信号印加部と、前記インバータ部の各半導体スイッチング素子へのパルス信号印加時に前記電流センサによって検出されるパルス電流の応答波形に基づいて異常発生を判定する異常判定部と、を備えた電力変換装置の制御方法であって、
前記モータはＰＭ（ＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータであり、
前記異常判定部が、正常時に、パルス電圧印加又はパルス電流印加によってＰＭモータの磁極位置を推定する磁極位置推定が行われた時の電流応答の最大値、最小値あるいは最大平均値、最小平均値を記憶するステップと、
前記異常判定部が、電力変換装置の起動後に、磁極位置推定によってパルス電圧印加又はパルス電流印加されたときの電流応答が、前記記憶された最大値よりも上回った場合、あるいは記憶された最小値よりも下回った場合に異常発生と判断するステップと、を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御用電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、モータ制御用電力変換装置に関し、過電流の発生を検出し検出した過電流波形の特徴に基づいて、電力変換装置の再起動の要否を判断することが、例えば特許文献１に提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平０５－３１６７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の再起動の要否判定方法では、過電流の検出と過電流のレベル判定において、専用の回路を必要とする。そのため、現行の電力変換装置に対しては、新たに専用回路を追加する必要があり、コストや装置体積が増加する、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、専用回路を追加することなく電力変換装置の異常ステータスを判定することができる電力変換装置の制御装置を提供することにある。
【０００６】
具体的には、モータ制御用電力変換装置にて出力短絡等の主回路の異常によって正常な出力を得られなくなった場合、停止中のステータスでは通常運転再開可能か判断できないことから、インバータを仮起動し既存の電流センサを用いることで安価かつ安全にステータス判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための請求項１に記載の電力変換装置の制御装置は、
直流電源と、半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成され、前記直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、前記インバータ部の交流出力側に接続されたモータと、前記直流電源の直流電圧を検出する直流電圧検出部と、前記インバータ部の出力電流を検出する電流センサとを備えた電力変換装置において、
前記直流電圧検出部により検出した直流電圧を元に生成した、任意のパルス期間、パルス電圧幅に設定したパルス電圧指令信号、又は任意のパルス期間、パルス電流幅に設定したパルス電流指令信号を、前記インバータ部の各半導体スイッチング素子に対して、ＵＶＷ座標系の３６０°を設定印加回数で除した電気角の各位置に各々印加するパルス信号印加部と、
前記インバータ部の各半導体スイッチング素子へのパルス信号印加時に前記電流センサによって検出されるパルス電流の応答波形に基づいて異常発生を判定する異常判定部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の電力変換装置の制御装置は、請求項１において、
前記パルス信号印加部は、前記パルス電圧指令信号又はパルス電流指令信号を、設定した基準角から、ＵＶＷ座標系の３６０°を設定印加回数で除した電気角の各位置に、回転トルクが生じないように設定した順番で順次印加することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の電力変換装置の制御装置は、請求項１又は２において、
前記異常判定部は、正常時に前記パルス信号印加部がパルス指令信号を印加したときの、電流応答の最大値、最小値あるいは最大平均値、最小平均値を記憶しておき、電力変換装置の起動時に、前記モータをブレーキによって停止させた状態で前記半導体スイッチング素子へパルス指令信号を印加したときの電流応答が、前記記憶された最大値よりも上回った場合、あるいは記憶された最小値よりも下回った場合に異常発生と判断することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の電力変換装置の制御装置は、請求項１又は２において、
前記モータはＰＭ（ＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータであり、
前記異常判定部は、正常時に、パルス電圧印加又はパルス電流印加によってＰＭモータの磁極位置を推定する磁極位置推定が行われた時の電流応答の最大値、最小値あるいは最大平均値、最小平均値を記憶しておき、電力変換装置の起動後に、磁極位置推定によってパルス電圧印加又はパルス電流印加されたときの電流応答が、前記記憶された最大値よりも上回った場合、あるいは記憶された最小値よりも下回った場合に異常発生と判断することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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