电力转换装置、电力转换装置的异常检测方法、电力传输单元的异常检测方法与流程

文档序号:30141412发布日期:2022-05-24 07:57阅读:84来源:国知局
电力转换装置、电力转换装置的异常检测方法、电力传输单元的异常检测方法与流程

本发明涉及电力转换装置、电力转换装置的异常检测方法、电力传输单元的异常检测方法。

背景技术

已知将交流电源的电力转换为可变电压可变频率的电力的电力转换装置。在电力转换装置中,具备对在电源与电力转换装置之间流动的电流进行测定的电流检测器,进行控制以使电流成为预定值。另外,具备对在电力转换装置与负载装置之间流动的电流进行测定的电流检测器,进行控制以使电流成为预定值。

例如,作为用于确认对电力转换器与电动机之间流动的电流进行检测的电流检测器的健全性的技术,已知如下方法:检测各相的电流并将各相的电流有效值与其他相的电流有效值进行比较,由此来判定发生了异常的相(例如,参照专利文献1)。

另外,已知以下方法:首先判定3相电流检测值的总和是否为零,在该判定结果中3相电流的总和不为零的情况下,通过各相的电流值比较或符号判定来判定发生了电流检测器异常的相(例如参照专利文献2、专利文献3)。

另外,已知以下方法:在判定出1相的电流检测器异常的情况下,切换为代替被判定为异常的相的电流检测值而使用根据其他相的电流检测值推定出的电流推定值进行运转(例如参照专利文献1、专利文献2、专利文献3)。

对电力转换器与电动机之间流动的电流进行检测的电流检测器、对电力转换器与电源之间流动的电流进行检测的电流检测器是为了控制电力转换装置的电流而必须的,电流检测器异常会带来系统动作的不稳定,在最坏的情况下会导致系统的意外停止,有可能造成大的损害。

专利文献1的技术能够判定在连接了平衡3相负载的情况下发生了异常的相,但在3相负载不平衡的情况下,在负载小的相中流过大的电流从而3相电流有效值不一致,因此存在在电流检测器正常或异常的情况下可能误检测电流检测器异常的课题(问题)。

另外,在专利文献2以及专利文献3的技术中,在电流波形中包含与电流波形的基波分量的大小相比无法忽视的大小的电流脉动的情况下,有可能由于电流脉动而误检测电流检测器异常。

为了避免电流检测器异常的误检测,需要具有仅去除电流脉动分量而不去除电流基波分量的特性的滤波器,但在电流脉动的频率与电流波形的基波频率接近的情况下,存在难以通过滤波器仅去除电流脉动的课题(问题)。

如上所述,在专利文献1、专利文献2、专利文献3的方法中,3相负载的不平衡或电流波形中包含的电流脉动会引起电流检测器异常的误检测或异常判断精度的降低,因此无法适当地检测电流检测器的异常。

特别是在误检测电流检测器异常的情况下,存在如下课题(问题):代替被判定为异常的正常电流检测值,而使用根据包含异常电流检测值的其他相的电流检测值推定出的电流推定值来进行运转,由此带来系统动作的进一步的不稳定,在最坏的情况下带来系统的意外停止,有可能带来大的损害。

专利文献1:日本专利第3737370号

专利文献2:日本特开2005-94912号公报

专利文献3:日本特开2006-50702号公报



技术实现要素:

本发明是鉴于上述情况而完成的,其课题(目的)在于提供一种即使在包含3相负载不平衡或电流脉动分量的情况下,也可适当地检测电流检测器异常的电力转换装置。

为了解决上述课题,如下构成本发明。

即,本发明的电力转换装置具备将交流电转换为直流电的转换器、将直流电转换为交流电的逆变器、将交流电转换为交流电的交流转换器中的至少任一个,所述电力转换装置具备:多个电流检测器,其检测在电源与所述电力转换装置之间、或所述电力转换装置与负载装置之间流动的多个相的电流;以及异常判断器,其判断多个所述电流检测器的异常,所述异常判断器具备:加法器,其计算多个所述电流检测器检测出的多个相的电流检测值的总和;多个乘法器,其分别计算多个相的各相的所述电流检测值与所述加法器的输出的乘积;多个滤波器,其具有减少或去除多个所述乘法器各自的输出中的谐波分量的功能;以及异常判断部,其基于多个所述滤波器各自的输出来判断所述电流检测器的异常。

另外,其他手段在用于实施发明的实施方式中进行说明。

根据本发明,能够提供一种电力转换装置,即使在与电力转换装置连接的3相负载不平衡的情况下或者交流电流中包含大量电流脉动分量的情况下,也能够适当地检测电流检测器异常。

附图说明

图1表示本发明第1实施方式的电力转换装置的电路结构例、以及与交流电源、电动机的连接结构例。

图2A和图2B表示本发明的第1实施方式的电力转换装置的转换器侧异常判断器和逆变器侧异常判断器的电路结构例。

图3表示本发明第1实施方式的逆变器侧异常判断器的异常判断部进行的异常判断处理的流程图的例子。

图4表示所有的电流检测器正常且电动机的3相负载平衡时的电流检测值的电流波形、以及逆变器侧异常判断器的加法器输出、乘法器输出、滤波器输出的例子。

图5表示U相的电流检测器异常(GU=125%)且电动机的3相负载平衡时的电流检测值的电流波形、以及逆变器侧异常判断器的加法器输出、乘法器输出、滤波器输出的例子。

图6表示U相的电流检测器异常(GU=75%)且电动机的3相负载平衡时的电流检测值的电流波形、以及逆变器侧异常判断器的加法器输出、乘法器输出、滤波器输出的例子。

图7表示所有的电流检测器正常且电动机的3相负载不平衡时的电流检测值的电流波形、以及逆变器侧异常判断器的加法器输出、乘法器输出、滤波器输出的例子。

图8表示V相的电流检测器异常(GV=110%)且电动机的3相负载不平衡时的电流检测值的电流波形、以及逆变器侧异常判断器的加法器输出、乘法器输出、滤波器输出的例子。

图9表示V相的电流检测器异常(GV=110%),电动机的3相负载不平衡,且基波电流波形中包含电流脉动时的电流检测值的电流波形、以及逆变器侧异常判断器的加法器输出、乘法器输出、滤波器输出的例子。

图10表示本发明的第1实施方式的变形例中的逆变器侧异常判断器的异常判断部进行的异常判断处理的流程图的例子。

图11表示本发明的第2实施方式的逆变器侧异常判断器的异常判断部进行的异常判断处理的流程图的例子。

图12表示本发明的第2实施方式的变形例1中的转换器侧异常判断器的电路结构例。

图13表示本发明的第2实施方式的变形例1中的逆变器侧异常判断器的电路结构例。

图14表示本发明的第2实施方式的变形例2中的转换器侧异常判断器的电路结构例。

图15表示本发明的第2实施方式的变形例2中的逆变器侧异常判断器的电路结构例。

图16表示本发明的第3实施方式的电力转换装置的转换器侧异常判断器和逆变器侧异常判断器的电路结构例。

图17表示本发明的第3实施方式的电力转换装置的逆变器侧异常判断器中的滤波器和加减法器进行的电流波形的计算例。

图18表示本发明的第4实施方式的电力转换装置的电路结构例、以及与交流电源、电动机的连接结构例。

图19表示本发明的第5实施方式的电力转换装置的电路结构例、以及与交流电源、电动机的连接结构例。

图20表示本发明的第5实施方式的电力转换装置的包含转换器侧输出推定器在内的一部分的电路结构例。

图21表示不经由电力转换器的3相交流配线的异常判断方法的例子。

图22表示在电力转换装置中的逆变器单元的直流电源侧设置分流电阻来作为电流检测器的3分流方式的电路结构例。

具体实施方式

以下,适当地参照附图对用于实施本发明的方式(以下记载为“实施方式”)进行说明。

以下说明的实施方式并非限定保护范围所涉及的发明,另外,在实施方式中说明的各要素及其全部组合并不一定是发明的解决手段所必须的。

《第1实施方式:电力转换装置》

参照图1~图9对本发明的第1实施方式的电力转换装置进行说明。

以下的说明不仅说明电力转换装置,还说明电力转换装置的异常检测方法。

<电力转换装置的电路结构、以及与交流电源、电动机的连接结构>

图1表示本发明第1实施方式的电力转换装置100的电路结构例、以及与交流电源1、电动机4的连接结构例。

在图1中,电力转换装置100构成为具备转换器单元2、逆变器单元3、转换器控制装置5以及逆变器控制装置6。

另外,电力转换装置100具备转换器侧异常判断器71、逆变器侧异常判断器72、显示器73。

电力转换装置100从交流电源1输入交流电力,经由转换器单元2和逆变器单元3,将转换后的交流电力输出到电动机4。电力转换装置100具备检测电动机4的速度并进行输出的速度检测器7。

转换器单元(也称为转换器)2输入来自交流电源1的交流电力,转换为直流电力。

逆变器单元(也称为逆变器)3将转换器单元2输出的直流电力转换为所期望的电压和频率的交流电力。利用该转换后的交流电力来驱动电动机4。

转换器控制装置5控制转换器单元2。

逆变器控制装置6控制逆变器单元3。

《转换器单元2》

转换器单元2构成为具备3台转换器电力转换部21(第1~第3转换器电力转换部21)、P配线40、C配线41、N配线42、转换器P侧平滑电容器22(平滑电容器)、转换器N侧平滑电容器23(平滑电容器)、转换器P侧直流电压检测器24、转换器N侧直流电压检测器25、R相电流检测器26、S相电流检测器27以及T相电流检测器28。

转换器单元2是所谓的3电平转换器,将输入到转换器电力转换部21的交流电力转换为正的电位(第1电位)电平、中性点(零)电位(第2电位)电平、负的电位(第3电位)电平的直流电力。

正的电位电平通过P配线40连接,中性点电位电平通过C配线41连接,负的电位电平通过N配线42连接。

另外,转换器P侧平滑电容器22抑制P配线40与C配线41之间的直流电压的变动。转换器N侧平滑电容器23抑制C配线41与N配线42之间的直流电压的变动。

转换器P侧直流电压检测器24测定转换器P侧平滑电容器22的端子间电压。转换器N侧直流电压检测器25测定转换器N侧平滑电容器23的端子间电压。

转换器电力转换部21由4个晶体管和6个二极管构成,其中,晶体管由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)构成。

在P配线40与N配线42之间串联连接了4个晶体管(第1~第4晶体管)。对第1~第4晶体管分别连接了逆并联的二极管(第1~第4二极管)。

第1晶体管的集电极与P配线40连接。

第4晶体管的发射极与N配线42连接。

第5二极管与第6二极管串联连接,第5二极管的阴极与第1晶体管和第2晶体管的连接点相连接。第6二极管的阳极与第3晶体管和第4晶体管的连接点相连接。

第5二极管的阳极和第6二极管的阴极的连接点与C配线41相连接。

当存在第1~第4晶体管中内置的寄生二极管的情况下,上述逆并联的二极管(第1~第4二极管)也可以兼作寄生二极管。

在图1中,为了方便记载,转换器电力转换部21仅记载了1台,但实际上,与3相交流的R相、S相、T相对应地具备3台转换器电力转换部(第1~第3转换器电力转换部21)。

在图1中,S相的电力线与转换器电力转换部21(第2转换器电力转换部21)的第2晶体管和第3晶体管的连接点相连接,向转换器电力转换部21(第2转换器电力转换部21)输入S相的电力。

另外,虽然在图1中未直接图示,但R相的电力线与转换器电力转换部21(第1转换器电力转换部21)的第2晶体管和第3晶体管的连接点相连接,向转换器电力转换部21(第1转换器电力转换部21)输入R相的电力。

另外,虽然在图1中未直接图示,但T相的电力线与转换器电力转换部21(第3转换器电力转换部21)的第2晶体管和第3晶体管的连接点相连接,向转换器电力转换部21(第3转换器电力转换部21)输入T相的电力。

但是,在第1~第3转换器电力转换部21中共用第1~第3转换器电力转换部21的直流的电力线即P配线40、C配线41、N配线42。

交流电源1即3相交流的R相、S相、T相分别被输入到3台转换器电力转换部21(第1~第3转换器电力转换部21),但在由转换器电力转换部21转换后的直流电力侧被共用。即,将R相、S相、T相的3相交流电力(电压)转换为一个直流电力(电压)。

另外,第1~第3转换器电力转换部21由转换器控制装置5统一控制。

如上所述,在转换器单元2中具备R相电流检测器26(电流检测器、电流检测单元)、S相电流检测器27(电流检测器、电流检测单元)、T相电流检测器28(电流检测器、电流检测单元),分别检测3相交流的R相、S相、T相中流过的电流。

由上述电流检测器26、27、28检测出的电流检测值的信号(输出信号)被输入到转换器侧异常判断器71(异常判断器)和转换器控制装置5。

另外,由直流电压检测器24、25检测出的电压检测值的信号(输出信号)被输入到转换器控制装置5。

《逆变器单元3》

在图1中,逆变器单元3构成为具备3台逆变器电力转换部31(第1~第3逆变器电力转换部31)、P配线40、C配线41、N配线42、逆变器P侧平滑电容器32(平滑电容器)、逆变器N侧平滑电容器33(平滑电容器)、U相电流检测器34(电流检测器、电流检测单元)、V相电流检测器35(电流检测器、电流检测单元)、W相电流检测器36(电流检测器、电流检测单元)。

逆变器单元3是所谓的3电平逆变器,将正的电位(第1电位)电平、中性点(零)电位(第2电位)电平、负的电位(第3电位)电平的直流电力转换为电动机4用的交流电力。

逆变器单元3和转换器单元2的正的电位电平通过P配线40连接,中性点电位电平通过C配线41连接,负的电位电平通过N配线42连接。

逆变器电力转换部31由4个晶体管和6个二极管构成,其中,所述晶体管由IGBT构成。

该逆变器电力转换部31的具备由IGBT构成的4个晶体管和6个二极管的结构与转换器电力转换部21的具备4个晶体管和6个二极管的结构实质上是相同的结构。省略重复的说明。

3台转换器电力转换部21从3相交流电力(电压)生成直流电力(电压),与此相对,3台逆变器电力转换部31从直流电力(电压)生成3相(U相、V相、W相)交流电力(电压)。

R相、S相、T相的3相交流电力(电压)与U相、V相、W相的3相交流电力(电压)相比,电压和频率不同。

另外,3台逆变器电力转换部31由逆变器控制装置6统一地控制。

如上所述,逆变器单元3具备U相电流检测器34、V相电流检测器35、W相电流检测器36,分别检测3相交流的U相、V相、W相中流过的电流。

由上述电流检测器34、35、36检测出的电流检测值的信号(输出信号)被输入到逆变器侧异常判断器72(异常判断器)和逆变器控制装置6。

3台逆变器电力转换部31的输出是作为电力转换装置100的输出。

电力转换装置100的输出与作为3相电动机的电动机4直接连结。

《转换器控制装置5》

在图1中,转换器控制装置5构成为具备直流电压指令发生器51、直流电压控制器52、电流控制器53以及脉冲生成器54。

直流电压指令发生器51生成用于表示从转换器单元2输出的直流电压的电压值的直流电压指令值,并输出到直流电压控制器52。

向直流电压控制器52输入直流电压检测器24、25检测出的转换器P侧平滑电容器22的端子间电压和转换器N侧平滑电容器23的端子间电压。

直流电压控制器52基于从直流电压指令发生器51输入的直流电压指令值和从直流电压检测器24、25输入的直流电压的检测值,运算转换器输出电流指令值,并输出到电流控制器53。

具体而言,直流电压控制器52运算转换器输出电流指令值,使得从直流电压检测器24、25分别输入的直流电压的检测值的合计值与直流电压指令值一致。

电流控制器53运算转换器电压指令值并输出到脉冲生成器54,使得从用于检测3相交流的输入电流的电流检测器26、27、28输出的与转换器输出电流对应的电流检测值(转换器输出电流检测值)与从直流电压控制器52输入的转换器输出电流指令值一致。

脉冲生成器54运算用于对转换器电力转换部21的各开关元件进行接通/断开控制的脉冲信号,并将脉冲信号输出到转换器电力转换部21,使得转换器电力转换部21的输出电压与从电流控制器53输入的转换器输出电压指令值一致。

即,转换器控制装置5在转换器单元2中进行上述各种运算处理,使得从交流电力进行转换得到的直流电力成为所期望的值,输出对转换器电力转换部21进行控制的信号。

《逆变器控制装置6》

在图1中,逆变器控制装置6构成为具备速度指令发生器61、速度控制器62、电流控制器63以及脉冲生成器64。

速度指令发生器61将用于表示使电动机4进行动作时的速度的速度指令值输出至速度控制器62。

向速度控制器62输入速度检测器7检测出的电动机4的速度检测值。

速度控制器62运算逆变器输出电流指令值,并将逆变器输出电流指令值输出至电流控制器63,使得从电动机4附带的速度检测器7输入的速度检测值与从速度指令发生器61输入的速度指令值一致。

电流控制器63运算逆变器电压指令值并输出到脉冲生成器64,使得从用于检测3相交流的输出电流的电流检测器34、35、36输入的逆变器输出电流检测值与从速度控制器62输入的逆变器输出电流指令值一致。

脉冲生成器64运算用于对逆变器电力转换部31的各开关元件进行接通/断开控制的脉冲信号,并将脉冲信号输出到逆变器电力转换部31,使得逆变器电力转换部31的输出电压与从电流控制器63输入的逆变器输出电压指令值一致。

逆变器控制装置6在逆变器单元3中控制逆变器电力转换部31,使得电动机4的输出转矩、速度满足所希望的特性。

<电力转换装置100中与异常判断相关的结构>

接着,对电力转换装置100中与异常判断相关的结构进行说明。

在图1中,电力转换装置100具备转换器侧异常判断器71、逆变器侧异常判断器72和显示器73。

《转换器侧异常判断器71》

转换器侧异常判断器71计算从R相、S相、T相的3相交流的电流检测器26、27、28输入的电流值(检测值)的总和与各相的电流检测值的乘积。然后,基于将计算出的乘积中包含的交流分量去除后的滤波器输出,经由转换器侧异常判断器71的异常判断部714(图2A)来判断电流检测器26、27、28是否有异常。

将转换器侧异常判断器71的输出信号输入到显示器73。

另外,对于转换器侧异常判断器71的详细结构在后面叙述。

《逆变器侧异常判断器72》

逆变器侧异常判断器72计算从U相、V相、W相的3相交流的电流检测器34、35、36输入的电流值(检测值)的总和与各相的电流检测值的乘积。然后,基于将计算出的乘积中包含的交流分量去除后的滤波器输出,经由逆变器侧异常判断器72的异常判断部724(图2B)来判断电流检测器34、35、36是否有异常。

将逆变器侧异常判断器72的输出信号输入到显示器73。

另外,对于逆变器侧异常判断器72的详细结构在后面叙述。

《显示器73》

显示器73例如是液晶显示器等能够显示信息的显示装置,显示转换器侧异常判断器71以及逆变器侧异常判断器72的信息以及其他各种信息。

<关于异常判断器71、72进行的异常判断>

接着,对第1实施方式的异常判断器(转换器侧异常判断器71、逆变器侧异常判断器72)的异常判断进行具体说明。

图2A、图2B表示本发明的第1实施方式的电力转换装置100的转换器侧异常判断器71和逆变器侧异常判断器72的电路结构例。

图2A所示的图是转换器侧异常判断器71,图2B所示的图是逆变器侧异常判断器72。

图2A所示的转换器侧异常判断器71由加法器(加法单元)711、3台乘法器(乘法单元)712(712R、712S、712T)、3台滤波器(滤波单元)713(713R、713S、713T)、异常判断部(异常判断单元)714构成。

将由电流检测器26、27、28(图1)检测出的检测电流IR、IS、IT输入到加法器711并分别输入到乘法器712R、712S、712T的第1输入端子。

将由加法器711进行加法运算得到的电流IC0(=IR+IS+IT)输入到乘法器712R、712S、712T各自的第2输入端子。

将由乘法器712R、712S、712T分别进行乘法运算而得到的乘积的输出DR、DS、DT分别输入到滤波器713R、713S、713T。

在滤波器713R、713S、713T中,去除高频分量(去除三角函数的周期变化量)。

将滤波器713R、713S、713T的输出FR、FS、FT分别输入到异常判断部714。

在异常判断部714中,根据上述的输出FR、FS、FT综合判断电流检测器26、27、28的异常。

关于异常判断部714中的异常的综合判断的详细内容在后面叙述。

图2B所示的逆变器侧异常判断器72由加法器(加法单元)721、3台乘法器(乘法单元)722(722U、722V、722W)、3台滤波器(滤波单元)723(723U、723V、723W)、异常判断部(异常判断单元)724构成。

将由电流检测器34、35、36(图1)检测出的检测电流IU、IV、IW输入到加法器721并分别输入到乘法器722U、722V、722W的第1输入端子。

将由加法器721进行加法运算得到的电流II0(=IU+IV+IW)输入到乘法器722U、722V、722W各自的第2输入端子。

将由乘法器722U、722V、722W分别进行乘法运算得到的输出DU、DV、DW分别输入到滤波器723U、723V、723W。

在滤波器723U、723V、723W中,去除高频分量(去除三角函数的周期变化量)。

将滤波器723U、723V、723W的输出FU、FV、FW分别输入到异常判断部724。

在异常判断部724中,基于上述的输出FU、FV、FW综合地判断电流检测器34、35、36的异常。

关于异常判断部724中的异常的综合判断的详细内容在后面叙述。

《在与异常判断器71、72相关联的电路中成立的关系式》

首先,在对异常判断器(转换器侧异常判断器71、逆变器侧异常判断器72)的详细动作进行说明之前,对在电路以及电流检测器中成立的关系式进行说明。

图2A所示的转换器侧异常判断器71是与3相交流的R相、S相、T相相关的异常判断器。转换器侧异常判断器71的电路结构例如上所述。

通过式(1)~式(3)来表示转换器侧电流检测器(26:R相、27:S相、28:T相)的各个检测值(I*)与真值(I*T)的关系。

IR=IRT×GR...(1)

IS=IST×GS...(2)

IT=ITT×GT...(3)

图2B所示的逆变器侧异常判断器72是与3相交流的U相、V相、W相相关的异常判断器。逆变器侧异常判断器72的电路结构例如上所述。

通过式(4)~式(6)来表示逆变器侧电流检测器(34:U相、35:V相、36:W相)的各个检测值(I*)与真值(I*T)的关系。

IU=IUT×GU...(4)

IV=IVT×GV...(5)

IW=IWT×GW...(6)

上述式(1)~式(6)中的I*表示与下标*对应的位置的电流检测器的检测值,G*表示与下标*对应的电流检测器的检测增益,I*T表示与下标*对应的电流检测器的真值。

另外,根据基尔霍夫电流定律,关于实际流过的电流(电流真值),式(7)~式(8)成立。

IRT+IST+ITT=0...(7)

IUT+IVT+IWT=0...(8)

另外,关于电流真值的振幅,当3相均为I时,通过式(9)~式(11)来表示U相、V相、W相的电流真值。

IUT=I×cos(ωt)...(9)

IVT=I×cos(ωt﹣2π/3)...(10)

IWT=I×cos(ωt﹣4π/3)...(11)

其中,如上所述,I是电流振幅,t是时间(时刻、时间的推移),ω=2πf是角频率(f是频率)。

在电流检测器(34、35、36)全部正常的情况下,各电流检测器的检测值I*与真值I*T相等,因此检测增益G的值为1。

另一方面,在电流检测器34、35、36异常的情况下(例如,在发生了检测增益异常的情况下),检测值I*与真值I*T不一致,检测增益G的值不是1(例如,0.9、1.1)。

《逆变器侧异常判断器72的动作及原理》

以下对逆变器侧异常判断器72和转换器侧异常判断器71的动作以及原理进行说明,如上所述,图2A所示的转换器侧异常判断器71和图2B所示的逆变器侧异常判断器72是非常相似的结构,因此以逆变器侧异常判断器72为代表进行说明。

以下,以逆变器侧电流检测器(34、35、36)的异常为例对逆变器侧异常判断器72的动作以及原理进行说明,但通过将下标U、V、W置换为R、S、T,也能够同样地对转换器侧异常判断器71的动作以及原理进行说明。

在此,作为表示电流检测器的异常程度的信息,如下那样定义异常程度A*。

将异常程度A*定义为对于检测增益G*,G*=1+A*成立。

在A*为0时,检测增益G*为1,表示正常。

在A*为0以外的值时,检测增益G*不为1,表示异常。

因此,A*是表示A*的值越远离0则异常的影响越大这样的异常程度的信息。

假定U相电流检测器34异常(检测增益GU=1+AU≠1),V相电流检测器35和W相电流检测器36正常(检测增益GV=1+AV=1,检测增益GW=1+AW=1)的情况。

此时,对于流过上述式(9)~式(11)的电流时的加法器721的输出、乘法器722(722U、722V、722W)的输出(DU、DV、DW)、滤波器723(723U、723V、723W)的输出(FU、FV、FW)进行说明。

当各检测增益为GU≠1、GV=1、GW=1时,根据上述的式(4)~式(6)及式(9)~式(11),通过下述的式(12)~式(14)来表示电流检测值(IU、IV、IW)。AU是U相的异常程度。

IU=(1+AU)I×cos(ωt)...(12)

IV=I×cos(ωt﹣2π/3)...(13)

IW=I×cos(ωt﹣4π/3)...(14)

此时,3相的电流检测值的总和II0=IU+IV+IW成为以下所示的式(15)。

式(15)的II0成为加法器721的输出。

II0=AUI×cos(ωt)...(15)

通过以下所示的式(16)~式(18)来表示各相的电流检测值与3相电流检测值总和的乘积DU=IU×II0、DV=IV×II0、DW=IW×II0。

式(16)~式(18)的DU、DV、DW是乘法器722的输出。

在省略了记载的式(16)~式(18)的计算过程中,使用三角函数的加法定理、2倍角的公式、半角公式。

DU=AU(1+AU)I2(1+cos(2ωt))/2...(16)

DV=﹣AUI2(1+cos(2ωt))/4+√3/4×AUI2×sin(2ωt) ...(17)

DW=﹣AUI2(1+cos(2ωt))/4﹣√3/4×AUI2×sin(2ωt) ...(18)

在式(17)、式(18)中,为了方便记载而记载为“√3”的意思是31/2、SQRT(3)。

若对上述的式(16)~式(18)表示的DU、DV、DW施加去除DU、DV、DW中包含的高频分量的滤波(去除三角函数的周期变化量),则滤波器723的输出FU、FV、FW成为以下所示的式(19)~式(21)。

FU=(AU2+AU)I2/2...(19)

FV=﹣AUI2/4...(20)

FW=﹣AUI2/4...(21)

另外,不依赖于AU的值,FU+FV+FW成为式(22)。

FU+FV+FW=AU2I2/2...(22)

滤波器723(723U、723V、723W)优选具有以下功能:通过去除或大幅减少滤波器输入中包含的交流分量来提取滤波器输入中包含的直流分量。

例如,滤波器723(723U、723V、723W)是1次延迟滤波器等低通滤波器。

或者,滤波器723(723U、723V、723W)也可以输出预定时间范围内的输入波形的平均值或中央值。

或者,滤波器723(723U、723V、723W)也可以输出预定时间范围内的输入波形的最大值与最小值的中间值。

另外,逆变器侧异常判断器72可以根据流过逆变器侧电流检测器(34、35、36)的电流的频率来变更滤波器723(723U、723V、723W)的设定。

<第1实施方式的异常判断部进行的异常判断处理的流程图:其一>

图3表示本发明的第1实施方式的逆变器侧异常判断器72的异常判断部724进行的异常判断处理的流程图的例子。

但是,首先对图3的流程图中出现的数学式、计算例进行说明。

《与步骤S105、步骤S106的FU、FV、FW相关的计算例》

在说明图3所示的异常判断部724进行的异常判断处理之前,以GU≠1(AU≠0)且GV=GW=1(AV=AW=0)的情况作为例子表示了在步骤S105、步骤S106中使用的FU、FV、FW的绝对值|FU|、|FV|、|FW|以及|FU|+|FV|+|FW|的计算例。

FU、FV、FW的绝对值|FU|、|FV|、|FW|的计算可以通过硬件来执行,也可以通过软件执行。在任一种情况下,将计算绝对值的功能、手段适当地称为“绝对值计算器”。

另外,该绝对值计算器可以具备多个,也可以将一个绝对值计算器分时地在各相中兼用。在兼用一个绝对值计算器时,为了方便,有时也视为多个绝对值计算器。

在AU≥0时(关于检测增益GU,GU≥1时),FU、FV、FW的绝对值|FU|、|FV|、|FW|成为以下所示的式(23)~式(25)。

|FU|=(AU2+AU)I2/2...(23)

|FV|=AUI2/4...(24)

|FW|=AUI2/4...(25)

根据上述的式(23)~式(25),在AU≥0时(GU≥1时),|FU|+|FV|+|FW|成为以下所示的式(26)。

|FU|+|FV|+|FW|=(AU2+2AU)I2/2...(26)

﹣1≤AU≤0时(关于检测增益GU,0≤GU≤1时),FU、FV、FW的绝对值|FU|、|FV|、|FW|成为以下所示的式(27)~(式29)。

|FU|=﹣(AU2+AU)I2/2...(27)

|FV|=﹣AUI2/4...(28)

|FW|=﹣AUI2/4...(29)

根据上述式(27)~式(29),在﹣1≤AU≤0时(0≤GU≤1时),|FU|+|FV|+|FW|成为以下所示的式(30)。

|FU|+|FV|+|FW|=﹣(AU2+2AU)I2/2...(30)

在AU<﹣1时(关于检测增益GU,GU<0时),FU、FV、FW的绝对值|FU|、|FV|、|FW|成为以下所示的式(31)~式(33)。

|FU|=(AU2+AU)I2/2...(31)

|FV|=﹣AUI2/4...(32)

|FW|=﹣AUI2/4...(33)

根据上述的式(31)~式(33),在AU<﹣1时(GU<0时),|FU|+|FV|+|FW|成为以下所示的式(34)。

|FU|+|FV|+|FW|=AU2I2/2...(34)

式(31)~式(34)所示的AU<﹣1的异常是GU<0极性反转的程度的大的异常。

通常,需要在异常程度AU偏离了接近0的预定范围(例如﹣0.1<AU<0.1)的时间点检测出异常,在达到AU<﹣1这样的大的异常前检测出异常。

因此,以下省略记载式(31)~式(34)所示的异常程度A*<﹣1(*为U或V或W)的异常检测方法,而是记载式(23)~式(30)所示的异常程度A*≥﹣1的异常检测方法。

在电流检测器的老化导致的检测增益异常的情况下,异常电流检测器的检测增益G*(*为U或V或W)从1开始逐渐增加或减少,因此在电流检测器的劣化初期时,AU的绝对值|AU|成为|AU|<<1。

因此,根据上述的式(23)~式(30),在|AU|<<1时,|FU|≈2×|FV|、|FU|≈2×|FW|、|FU|+|FV|+|FW|≈|AU|×I2

另外,在能够根据指令值等推定电流振幅I的情况下,|AU|≈I2/(|FU|+|FV|+|FW|),基于|FU|+|FV|+|FW|,能够推定|AU|(|AU|=|1﹣GU|)。

另外,在|FU|>|FV|且|FU|>|FW|成立时,能够判断为U相电流检测器34有异常。

接着,考虑V相电流检测器35异常(检测增益GV=1+AV≠1),U相电流检测器34和W相电流检测器36正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GW=1+AW=1)的情况。

此时,若进行与式(12)~式(21)同样的计算,则FU、FV、FW成为以下所示的式(19B)~式(21B)。

FU=﹣AVI2/4...(19B)

FV=(AV2+AV)I2/2...(20B)

FW=﹣AVI2/4...(21B)

在|AV|<<1时,当使用根据式(19B)~式(21B)求出的FU、FV、FW进行与上述的式(22)~式(30)同样的计算时,则|FV|≈2×|FU|、|FV|≈2×|FW|、|FU|+|FV|+|FW|≈|AV|×I2,在|FV|>|FU|且|FV|>|FW|成立时,能够判断为V相电流检测器35异常。

接着,考虑W相电流检测器36异常(检测增益GW=1+AW≠1)、U相电流检测器34和V相电流检测器35正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GV=1+AV=1)的情况。此时,若进行与式(12)~式(21)同样的计算,则FU、FV、FW成为式(19C)~式(21C)。

FU=﹣AWI2/4...(19C)

FV=﹣AWI2/4...(20C)

FW=(AW2+AW)I2/2...(21C)

在|AW|<<1时,当使用根据式(19C)~式(21C)求出的FU、FV、FW进行与上述的式(22)~式(30)同样的计算时,|FW|≈2×|FU|、|FW|≈2×|FV|、|FU|+|FV|+|FW|≈|AW|×I2,在|FW|>|FU|且|FW|>|FV|成立时,能够判断为W相电流检测器36异常。

<关于异常判断部724进行的异常判断处理的流程图:其二>

基于以上的计算例,接下来按照图3所示的流程图对异常判断部724的处理进行说明。

《步骤S101》

在图3中,若异常判断部724(图2B)的判断为“开始”,则进入步骤S101。

在图3的步骤S101中,异常判断部724判断3个电流检测器34、35、36的检测值是否全部为零(无脉动分量)。

异常判断部724在3个电流检测器34、35、36的检测值全部为零的情况下(S101:是),进入步骤S102。

在步骤S101中,在3个电流检测器34、35、36的检测值不全部为零的情况下(S101:否),进入步骤S103。

《步骤S102》

作为步骤S101的判定的结果,在进入步骤S102的情况下,在步骤S102中,判断为逆变器电力转换部31有异常。

然后,使显示器73显示表示电力转换部有异常的信息(“电力转换部异常”)(步骤S102)。然后,使之后的处理进入步骤S112。

另外,关于步骤S112,在后面叙述。

《步骤S103》

在步骤S103中,异常判断部724判断3个电流检测器34、35、36中的任意一个的检测值是否持续输出零(或者接近零的值)。

异常判断部724在3个电流检测器34、35、36中的任意一个的检测值持续输出零的情况下(S103:是),进入步骤S104。

在步骤S103中,异常判断部724在3个电流检测器34、35、36中没有任何一个电流检测器的检测值持续输出零的情况下(S103:否),进入步骤S105。

《步骤S104》

作为步骤S103的判定的结果,在进入步骤S104的情况下,在步骤S104中,考虑由于交流电流检测器所使用的进行电流检测的环路(电流检测环路:配线)的断线、松弛等引起的异常,因此判断为电流检测环路有异常。

然后,使显示器73显示表示电流检测环路有异常的信息(“电流检测环路”)(步骤S104)。然后,使之后的处理进入步骤S112。

另外,关于步骤S112,在后面叙述。

《步骤S105》

在步骤S105中,异常判断部724判断|FU|+|FV|+|FW|是否大于事先决定的预定值。

如果|FU|+|FV|+|FW|大于预定值(S105:是),则异常判断部724进入步骤S106。

在步骤S105中,异常判断部724在|FU|+|FV|+|FW|不大于预定值的情况下(S105:否),进入步骤S113。

另外,关于步骤S113,在后面叙述。

《步骤S106》

在步骤S106中,异常判断部724判断|FU|>|FV|且|FU|>|Fw|是否成立。

在|FU|>|FV|且|FU|>|Fw|成立的情况下(S106:是),异常判断部724进入步骤S107。

在步骤S106中,在|FU|>|FV|且|FU|>|Fw|不成立的情况下(S106:否),异常判断部724判断U相的电流检测器34正常,进入步骤S108。

《步骤S107》

作为步骤S106的判定的结果,在进入步骤S107的情况下,在步骤S107中,判断为U相电流检测器34有异常,使显示器73显示表示U相电流检测器有异常的信息(“U相电流检测器异常”)。然后,使之后的处理进入步骤S112。

另外,关于步骤S112,在后面叙述。

《步骤S108》

在步骤S108中,异常判断部724判断|FV|>|FU|且|FV|>|FW|是否成立。

在|FV|>|FU|且|FV|>|FW|成立的情况下(S108:是),异常判断部724进入步骤S109。

另一方面,当在步骤S108中上述不等式不成立的情况下(S108:否),异常判断部724判断V相的电流检测器35正常,进入步骤S110。

《步骤S109》

作为步骤S108的判定的结果,在进入步骤S109的情况下,在步骤S109中,判断为V相的电流检测器35有异常。

然后,使显示器73显示表示V相电流检测器有异常的信息(“V相电流检测器异常”)。然后,使之后的处理进入步骤S112。

另外,关于步骤S112,在后面叙述。

《步骤S110》

在步骤S110中,异常判断部724判断|FW|>|FU|且|FW|>|FV|是否成立。

异常判断部724在|FW|>|FU|且|FW|>|FV|成立的情况下(S110:是),进入步骤S111。

另一方面,当在步骤S110中上述不等式不成立时(S110:否),异常判断部724判断为W相的电流检测器36正常。然后,进入步骤S113。

《步骤S111》

作为步骤S110的判定的结果,在进入步骤S111的情况下,在步骤S111中,判断为W相的电流检测器36有异常。

并且,使显示器73显示表示W相电流检测器有异常的信息(“W相电流检测器异常”)。然后,使之后的处理进入步骤S112。

另外,关于步骤S112如下所示。

《步骤S112》

在步骤S112中,接着步骤S102、步骤S104、步骤S107、步骤S109、步骤S111之后,执行接下来的处理。

在步骤S112中,异常判断部724使显示器73显示“请检查异常位置并进行更换”这样的语句,并结束处理。

《步骤S113》

在步骤S113中,判断为U相电流检测器34、V相电流检测器35、W相电流检测器36的所有电流检测器正常。但是不需要在显示器73显示电流检测器为正常。

然后,结束处理。

<以上步骤的补充>

进行图3的步骤S105中记载的不等式(|FU|+|FV|+|FW|>预定值)判定的“预定值”可以是固定和可变中的任一种。

在某电流检测器(例如U相)的检测增益GU从1乖离了AU以上时想要判断为电流检测器异常的情况下,根据|FU|+|FV|+|FW|≈|AU|×I2,使用根据电流指令值等推定出的电流振幅“I”,使预定值与I2成比例即可。

在原理上,在电流为零时,看不到表示传感器异常程度的AU,无法进行异常诊断。因此,为了在电流小时不进行误判断,可以使上述的“预定值”可变。

另外,在由于电动机4的运转频率可变等原因从而在电流检测器中流动的电流为可变频率的情况下,优选将步骤S105等中使用的图2B的滤波器的时间常数(或截止频率)设为可变,使得即使在电动机4的运转频率为低速时也能够大幅去除滤波器输入中包含的交流分量。

或者,也可以预先设定滤波器的时间常数,使得在低速运转时也大幅减少滤波器输入中包含的交流分量。另外,在电动机4的运转频率为极低速的情况下,滤波器的时间常数变得极大,因此也可以在电动机4的运转频率为低速的情况下不进行异常判断。

在图3的流程图中,在步骤S105之后,为了确保正确,还执行步骤S106、S108、S110、步骤S107、S109、S111、S112、S113。

但是,也有停留在步骤S101~S105的方法。即,在步骤S105中,当在|FU|+|FV|+|FW|>预定值的判定中作出了“是”的判定的情况下,判断为“电流检测器中的至少一个有异常”。

虽然严格程度降低,但为简易的判断,判定时间减少,能够迅速应对。

另外,在图3的流程图中,在步骤S106~步骤S111的工序中,可以说是以下那样的工序:异常判断器72(图2B)将多个输出各自的绝对值(|FU|、|FV|、|FW|)相互比较,判断为在多个绝对值的输出的比较中输出最大值的绝对值计算器所对应的相的电流检测器为异常。

<关于包含滤波器723的异常判断动作的波形例>

参照图4~图9说明包含滤波器723(723U、723V、723W)的异常判断动作的多个波形例。

图4~图9是所有电流检测器正常的情况下或1个电流检测器异常的情况下的电流检测值IU、IV、IW、加法器721的输出II0、乘法器722的输出DU、DV、DW、滤波器723(723U、723V、723W)的输出FU、FV、FW的计算例。

图4表示所有的电流检测器正常且电动机4的3相负载(Y接线)平衡的情况下的电流检测值、逆变器侧异常判断器72的加法器721、乘法器722(722U、722V、722W)、滤波器723(723U、723V、723W)等的各种输出的例子。

在图4的上段的图中示出了电流IU、IV、IW、II0的时间变化(时间t)。

在图4的下段的图中,示出了(各相的电流检测值和3相电流检测器的总和)乘法器722(722U、722V、722W)的输出DU、DV、DW和滤波器723(723U、723V、723W)的输出FU、FV、FW的时间变化(时间t)。

如图4所示,在所有的电流检测器正常的情况下,II0成为0,因此FU=FV=FW=0。因此,图3的步骤S105中的|FU|+|FV|+|FW|成为0,能够准确地判定为电流检测器没有异常。

接着,对图5和图6进行说明。

图5表示U相的电流检测器的检测增益GU=125%从而异常且电动机4的3相负载(Y接线)平衡时的电流检测值的电流波形、逆变器侧异常判断器72的加法器721、乘法器722(722U、722V、722W)、滤波器723(723U、723V、723W)等的各种输出的例子。

另外,在图5的上段的图中示出了电流IU、IV、IW、II0的时间变化(时间t)。

另外,在图5中的下段的图中示出了(各相的电流检测值和3相电流检测器的总和)乘法器722(722U、722V、722W)的输出DU、DV、DW和滤波器723(723U、723V、723W)的输出FU、FV、FW的时间变化(时间t)。

在图5中,电流IU比电流IV、IW大,另外,电流II0以不是0的电流值变动地流动。

另外,滤波器723U的输出FU在正侧比较大地输出,滤波器723V和滤波器723W的输出FV、FW在负侧以预定的值输出。

另外,图6表示U相的电流检测器的检测增益GU=75%从而异常且电动机4的3相负载(Y接线)平衡时的电流检测值的电流波形、逆变器侧异常判断器72的加法器721、乘法器722(722U、722V、722W)、滤波器723(723U、723V、723W)等的各种输出的例子。

在图6的上段的图中示出了电流IU、IV、IW、II0的时间变化(时间t)。

在图6的下段的图中,示出了(各相的电流检测值和3相电流检测器的总和)乘法器722(722U、722V、722W)的输出DU、DV、DW和滤波器723(723U、723V、723W)的输出FU、FV、FW的时间变化(时间t)。

在图6中,电流IU比电流IV、IW小,另外,电流II0以不是0的电流值变动地流动。

另外,滤波器723U的输出FU在负侧比较大地输出,滤波器723V和滤波器723W的输出FV、FW在正侧以预定的值输出。

如图5以及图6所示,在U相的电流检测器异常的情况下,|FU|+|FV|+|FW|大于0,因此在步骤S105中判定为“是”。

另外,在图5、图6中,均为|FU|>|FV|且|FU|>|FW|成立,所以在步骤S106中能够准确地判定为U相电流检测器异常。

图7表示所有的电流检测器正常且电动机4的3相负载(Y接线)不平衡(U相负载为V相负载和W相负载的0.8倍)时的电流检测值的电流波形、逆变器侧异常判断器72的加法器721、乘法器722(722U、722V、722W)、滤波器723(723U、723V、723W)等的各种输出的例子。

在图7的上段的图中示出了电流IU、IV、IW、II0的时间变化(时间t)。

在图7的下段的图中,示出了(各相的电流检测值和3相电流检测器的总和)乘法器722(722U、722V、722W)的输出DU、DV、DW和滤波器723(723U、723V、723W)的输出FU、FV、FW的时间变化(时间t)。

在图7所示的情况下,U相负载小至V相负载和W相负载的0.8倍,因此U相电流比其他相大(大致1/0.8倍)。

另一方面,在所有电流检测器正常的情况下,基于基尔霍夫电流定律,II0=0,因此FU=FV=FW=0。即,如图7所示,II0=0,FU=FV=FW=0。

因此,步骤S105的|FU|+|FV|+|FW|成为0,能够准确地判定为电流检测器没有异常。

为了示出本发明的第1实施方式的特征和效果,与专利文献1相比,在基于图7所示的条件而使用专利文献1的方法的情况下,在专利文献1的方法中,因为根据有效值进行判断,所以有可能误判定为电流检测器IU异常。

在本发明的第1实施方式中,如上所述,在图7所示的条件下,能够准确地判定为电流检测器没有异常。

图8表示V相的电流检测器为检测增益GV=110%而异常且电动机4的3相负载(Y接线)不平衡(U相负载为V相负载和W相负载的0.8倍)时的电流检测值的电流波形、逆变器侧异常判断器72的加法器721、乘法器722(722U、722V、722W)、滤波器723(723U、723V、723W)等的各种输出的例子。

在图8的上段的图中示出了电流IU、IV、IW、II0的时间变化(时间t)。

在图8中的下段的图中,示出了(各相的电流检测值和3相电流检测器的总和)乘法器722(722U、722V、722W)的输出(乘法器输出)DU、DV、DW和滤波器723(723U、723V、723W)的输出(滤波器输出)FU、FV、FW的时间变化(时间t)。

在图8所示的情况下,由于U相负载小,因此U相电流比其他相(G相、V相)大,并且V相电流检测器35的检测值与真值相比为1.1倍,因此电流检测值IV的振幅比IW大。因此,成为图8所示那样的电流IU、IV、IW、II0、乘法器输出DU、DV、DW、滤波器输出FU、FV、FW。

在图8中,|FU|+|FV|+|FW|大于0,因此在步骤S105中判定为(是)。

另外,在图8中|FV|>|FU|且|FV|>|FW|成立,因此在步骤S108中判定为(是),在步骤S109中,能够准确地判定为V相电流检测器35异常。

为了表示本发明的第1实施方式的特征和效果,与专利文献1相比,在基于图8所示的条件而使用专利文献1的方法的情况下,在专利文献1的方法中,因为根据有效值进行判断,所以有可能误判定为电流检测器IU异常。

在本发明的第1实施方式中,在实施方式的方法中使用的|FU|、|FV|、|FW|在IU、IV、IW与II0的相位差接近0度或180度时成为大的值,在IU、IV、IW与II0的相位差接近90度或270度时成为小的值。

即使在发生了3相不平衡的情况下,相对于3相平衡的情况IU、IV、IW的相位变化量小,因此本发明的方法即使在发生3相不平衡的情况下也能够准确地判断。

图9表示V相的电流检测器的检测增益GV=110%从而异常,电动机4的3相负载(Y接线)不平衡(U相负载为V相负载和W相负载的0.8倍),且基波电流波形中包含电流脉动的情况下(电流脉动的最大值为基波电流振幅的0.8倍)的电流检测值的电流波形、逆变器侧异常判断器72的加法器721、乘法器722(722U、722V、722W)、滤波器723(723U、723V、723W)等的各种输出的例子。

在图9的上段的图中示出了电流IU、IV、IW、II0的时间变化(时间t)。

在图9中的下段的图中,示出了(各相的电流检测值和3相电流检测器的总和)乘法器722(722U、722V、722W)的输出DU、DV、DW和滤波器723(723U、723V、723W)的输出FU、FV、FW的时间变化(时间t)。

在图9中示出了3相负载不平衡的情况下、电流波形中包含无法忽视的大小的电流脉动或者与电流基波频率接近的频率的电流脉动的情况下的电流波形、各种输出波形。

在图9的条件下,|FU|+|FV|+|FW|大于0,因此在步骤S105中判定为(是)。

另外,在图9中,由于|FV|>|FU|且|FV|>|FW|成立,所以能够在步骤S108中准确地判定为V相电流检测器异常。

如此,滤波器723(723U、723V、723W)去除包含电流波形的基波频率的交流分量,因此即使在电流波形中包含大的电流脉动分量的情况下、或电流波形的基波频率与电流脉动的频率接近的情况下,因为基于充分去除了脉动分量的FU、FV、FW进行异常判断,所以能够正确地进行判定。

为了示出本发明的第1实施方式的特征和效果,与专利文献2、专利文献3相比,在对图9所示的波形应用了专利文献2和专利文献3的方法的情况下,有可能因电流脉动分量而误判定。

在专利文献2以及专利文献3中,在为了充分地去除电流脉动分量而将含有电流波形的基波频率的交流分量去除用的滤波器应用于II0的情况下,II0成为0,因此无法检测电流检测器的异常。

另外,在专利文献2和专利文献3中,在未通过滤波器充分去除电流脉动分量的情况下,需要将II0的判定基准值设定为充分远离0的值以便不会对异常进行误判定,无法检测检测增益GU接近1的异常。

如以上所述,在第1实施方式的电力转换装置100中,即使在3相负载不平衡的情况下、在电流波形中包含无法忽视的大小的电流脉动或者与电流基波频率接近的频率的电流脉动的情况下,也能够准确地判定电流检测器的异常。

<转换器侧异常判断器71的动作以及原理>

如图2A所示,转换器侧异常判断器71具有与逆变器侧异常判断器72相同的电路模块结构。

即,在图2A所示的转换器侧异常判断器71中,将图2B所示的逆变器侧异常判断器72的加法器721、3台乘法器722(722U、722V、722W)、3台滤波器723(723U、723V、723W)、异常判断部724分别置换为加法器711、3台乘法器712(712R、712S、712T)、3台滤波器713(713R、713S、713T)、异常判断部714。

另外,向逆变器侧异常判断器72输入的是U相电流检测器34、V相电流检测器35、W相电流检测器36分别输出的IU、IV、IW,与此相对,向转换器侧异常判断器71输入的是R相电流检测器26、S相电流检测器27、T相电流检测器28分别输出的IR、IS、IT。

另外,相对于逆变器侧异常判断器72的加法器721的输出电流IIO、3台乘法器722(722U、722V、722W)的输出DU、DV、DW、3台滤波器723(723U、723V、723W)的输出FU、FV、FW,在转换器侧异常判断器71中,成为加法器711的输出电流ICO、3台乘法器712(712R、712S、712T)的输出DR、DS、DT、3台滤波器713(713R、713S、713T)的输出FR、FS、FT,且分别对应。

即,如上所述,图2A所示的转换器侧异常判断器71和图2B所示的逆变器侧异常判断器72是非常相似的结构,因此转换器侧异常判断器71的动作以及原理在形式上参考逆变器侧异常判断器72的动作以及原理即可。

具体而言,在式(1)~式(34)、图3的流程图中,通过将下标U、V、W置换为R、S、T,也能够同样说明转换器侧异常判断器71的动作以及原理。

因此,事实上转换器侧异常判断器71的动作以及原理转用逆变器侧异常判断器72的动作以及原理,省略重复的说明。

<第1实施方式的电力转换装置100的效果以及总结>

如以上说明的那样,在本发明的第1实施方式的电力转换装置100中,即使在与电力转换装置100连接的3相负载(电动机)不平衡的情况下,或者在交流电流中包含大量的电流脉动分量的情况下,也能够适当地检测电力转换装置中的电流检测器的异常。

另外,滤波器723去除包含电流波形的基波频率的交流分量,因此即使在电流脉动的大小是与电流波形的基波相比不能忽视的大小的情况下、电流脉动的频率与电流波形的基波频率接近的情况下,也能够充分地去除电流脉动。

另外,通过推定包含电流检测器异常程度的信息的检测增益,能够预测直到电流检测器的输出超过用于判断异常的预定阈值为止的期间、即直到发生异常为止的期间,能够预先预防异常的发生、进行应对异常发生的准备。

另外,进行显示来推荐异常电流检测器的检查、更换,因此能够在电力转换装置100发生由电流检测器的异常引起的跳闸等意外停止之前,根据电流检测器的劣化发展来进行电流检测器的检查以及更换。

《第1实施方式的变形例:电力转换装置》

接着,对本发明的第1实施方式的变形例进行说明。

图10表示本发明的第1实施方式的变形例中的逆变器侧异常判断器72的异常判断部724进行的异常判断处理的流程图的例子。

在图10中,不同点在于,代替图3中的步骤S106、S108、S110而使用步骤S206、S208、S210。

图10和图3中的步骤S101~S105、S107、S109、S111~S113是相同的步骤。

在对图10所示的异常判断部724的异常判断处理进行说明之前,步骤S206、步骤208、步骤S210中的判定式子与图3不同。因此,对在步骤S206、步骤208、步骤S210中使用的式(44)~式(49)进行说明。

首先,考虑图1中的U相电流检测器34异常(检测增益GU=1+AU≠1),V相电流检测器35和W相电流检测器36正常(检测增益GV=1+AV=1、检测增益GW=1+AW=1)的情况。

当AU≥0时(关于检测增益GU,GU≥1时),|FU|﹣|FV|﹣|FW|、|FV|﹣|FW|﹣|FU|、|FW|﹣|FU|﹣|FV|成为以下所示的式(35)~式(37)。

|FU|﹣|FV|﹣|FW|=AU2I2/2...(35)

|FV|﹣|FW|﹣|FU|=﹣(AU2+AU)I2/2...(36)

|FW|﹣|FU|﹣|FV|=﹣(AU2+AU)I2/2...(37)

﹣1≤AU≤0时(关于检测增益GU,0≤GU≤1时),|FU|﹣|FV|﹣|FW|、|FV|﹣|FW|﹣|FU|、|FW|﹣|FU|﹣|FV|成为以下所示的式(38)~式(40)。

|FU|﹣|FV|﹣|FW|=﹣AU2I2/2...(38)

|FV|﹣|FW|﹣|FU|=(AU2+AU)I2/2...(39)

|FW|﹣|FU|﹣|FV|=(AU2+AU)I2/2...(40)

当AU≤﹣1时(关于检测增益GU,GU≤0时),|FU|﹣|FV|﹣|FW|、|FV|﹣|FW|﹣|FU|、|FW|﹣|FU|﹣|FV|成为式(41)~式(43)。

|FU|﹣|FV|﹣|FW|=(AU2+2AU)I2/2...(41)

|FV|﹣|FW|﹣|FU|=﹣(AU2+AU)I2/2...(42)

|FW|﹣|FU|﹣|FV|=﹣(AU2+AU)I2/2...(43)

因此,根据在图3的流程图的说明中使用的式(22)、以及在图10的流程图的说明中所述的式(35)~式(43),在以下所示的式(44)成立时,关于U相电流检测器能够判断为AU≥0(关于检测增益GU,GU≥1)的异常。

而且,在以下所示的式(45)成立时,关于U相电流检测器能够判断为﹣1≤AU≤0(关于检测增益GU,0≤GU≤1)的异常。

|FU|﹣|FV|﹣|FW|﹣(FU+FV+FW)=0...(44)

|FU|﹣|FV|﹣|FW|+(FU+FV+FW)=0...(45)

接着,考虑V相电流检测器35异常(检测增益GV=1+AV≠1),U相电流检测器34和W相电流检测器36正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GW=1+AW=1)的情况。

此时,使用从上述的式(19B)~式(21B)求出的FU、FV、FW来进行与式(22)~式(43)同样的计算,而得到以下的结论。

在以下所示的式(46)成立时,关于V相电流检测器35能够判断为AV≥0(关于检测增益GV,GV≥1)的异常。

并且,在以下所示的式(47)成立时,关于V相电流检测器35,能够判断为﹣1≤AV≤0(关于检测增益GV,0≤GV≤1)的异常。

|FV|﹣|FW|﹣|FU|﹣(FU+FV+FW)=0...(46)

|FV|﹣|FW|﹣|FU|+(FU+FV+FW)=0...(47)

接着,考虑W相电流检测器36异常(检测增益GW=1+AW≠1),U相电流检测器34和V相电流检测器35正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GV=1+AV=1)的情况。

此时,使用从上述的式(19C)~式(21C)求出的FU、FV、FW来进行与式(22)~式(43)同样的计算,而得到以下的结论。

在以下所示的式(48)成立时,关于W相电流检测器36能够判断为AW≥0(关于检测增益GW,GW≥1)的异常。

并且,在以下所示的式(49)成立时,关于W相电流检测器36,能够判断为﹣1≤AW≤0(关于检测增益GW,0≤GW≤1)的异常。

|FW|﹣|FU|﹣|FV|﹣(FU+FV+FW)=0...(48)

|FW|﹣|FU|﹣|FV|+(FU+FV+FW)=0...(49)

基于式(44)~式(49)由逆变器侧异常判断器72的异常判断部724进行的异常判断也能够如下表述。即,

异常判断器(逆变器侧异常判断器72)计算多个滤波器723(723U、723V、723W)各自的输出的总和(FU+FV+FW)、以及针对多个上述绝对值计算器各自的绝对值的输出从一个相的输出中减去其他相的输出而得到的运算值(以下的任一个)。

|FU|﹣|FV|﹣|FW|

|FV|﹣|FW|﹣|FU|

|FW|﹣|FU|﹣|FV|

在针对多个上述绝对值计算器各自的绝对值的输出从一个相的输出中减去其他相的输出而得到的运算值与多个所述滤波器各自的输出的总和相等时(以下的任一个),

|FU|﹣|FV|﹣|FW|=(FU+FV+FW)

|FV|﹣|FW|﹣|FU|=(FU+FV+FW)

|FW|﹣|FU|﹣|FV|=(FU+FV+FW)

或者,在针对多个上述绝对值计算器各自的绝对值的输出从一个相的输出中减去其他相的输出而得到的运算值与多个所述滤波器各自的输出的总和的合计值为0的情况下(以下的任意一个),

|FU|﹣|FV|﹣|FW|+(FU+FV+FW)=0

|FV|﹣|FW|﹣|FU|+(FU+FV+FW)=0

|FW|﹣|FU|﹣|FV|+(FU+FV+FW)=0

判断为与所述一个相对应的电流检测器发生了异常(电力转换装置)。

<第1实施方式的变形例中的异常判断处理的流程图>

接着,基于上述的计算例,对图10所示的逆变器侧异常判断器72(图2B)中的异常判断部724(图2B)的处理进行说明。

《步骤S101~S105》

图10中的步骤S101~步骤S105的处理是与图3中的步骤S101~步骤S105相同的处理。另外,步骤S107、109、111、112、113与图3相同。适当地省略重复的说明。

《步骤S206》

在图10中,在步骤S206中,异常判断部724判断式(44)或式(45)是否成立。

异常判断部724在式(44)或式(45)成立的情况下(S206:是),进入步骤S107。此外,在步骤S107中判断为U相的电流检测器34(图1、图2B)异常。

在步骤S206中,异常判断部724在步骤S206中的判定为“否”的情况下(S206:“否”),判断为U相的电流检测器34正常,进入步骤S208。

《步骤S208》

在步骤S208中,异常判断部724判断式(46)或式(47)是否成立。

异常判断部724在式(46)或式(47)成立的情况下(S208:是),进入步骤S109。此外,在步骤S109中判断为V相的电流检测器35异常。

在步骤S208中,异常判断部724在步骤S208中的判定为“否”的情况下(S208:“否”),判断为V相的电流检测器35正常,进入步骤S210。

《步骤S210》

在步骤S210中,异常判断部724判断式(48)或式(49)是否成立。

异常判断部724在式(48)或式(49)成立的情况下(S110:是),进入步骤S111。此外,在步骤S111中判断为W相的电流检测器36异常。

在步骤S210中,异常判断部724在步骤S210中的判定为“否”的情况下(S210:“否”),判断为W相的电流检测器36正常,进入步骤S113。

在步骤S113中,判断为U相电流检测器34、V相电流检测器35、W相电流检测器36的所有电流检测器正常。然后,结束处理。

在图10所示的第1实施方式的变形例中,即使在3相负载不平衡的情况下或电流波形中包含无法忽视的大小的电流脉动或与电流基波频率接近的频率的电流脉动的情况下,也能够准确地判定电流检测器的异常。

在图10的流程图中,在步骤S105之后,为了确保准确,还执行步骤S206、S208、S210、步骤S107、S109、S111、S112、S113。

但是,也有停留在步骤S101~S105的方法。即,在步骤S105中,在|FU|+|FV|+|FW|>预定值的判定中作出了“是”的判定的情况下,判断为“电流检测器中的至少一个异常”。

虽然严格程度降低,但为简易的判断,判定时间减少,能够迅速地应对。

以上的说明是关于逆变器侧异常判断器72的异常判断部724的说明。

但是,如上所述,图2A所示的转换器侧异常判断器71和图2B所示的逆变器侧异常判断器72是非常相似的结构,因此转换器侧异常判断器71的动作以及原理在形式上参考逆变器侧异常判断器72的动作以及原理即可。

具体而言,在式(1)~式(34)、式(35)~式(49)、图10的流程图中,通过将下标U、V、W置换为R、S、T,也能够同样地对转换器侧异常判断器71的动作以及原理进行说明。

因此,事实上转换器侧异常判断器71的动作以及原理转用逆变器侧异常判断器72的动作以及原理,省略重复的说明。

<第1实施方式的变形例的效果>

在图10所示的第1实施方式的变形例中,即使在3相负载不平衡的情况下或电流波形中包含无法忽视的大小的电流脉动或与电流基波频率接近的频率的电流脉动的情况下,也能够准确地判定电流检测器的异常。

《第2实施方式:电力转换装置》

接着,参照图11对第2实施方式的电力转换装置进行说明。

以下的说明不仅是电力转换装置的说明,还兼作电力转换装置的异常检测方法的说明。

第2实施方式相对于第1实施方式而言,异常判断部714以及异常判断部724的处理不同。

<第2实施方式的异常判断部进行的异常判断处理的流程图:其一>

接着,对第2实施方式的异常判断部724的异常判断处理的流程图进行说明。

但是,虽然有逆变器侧异常判断器72的异常判断部724和转换器侧异常判断器71的异常判断部714,但进行相同的动作,因此作为代表主要说明逆变器侧异常判断器72的异常判断部724的动作。

<关于逆变器侧异常判断器72的异常判断部724的动作>

图11表示本发明的第2实施方式的逆变器侧异常判断器72的异常判断部724进行的异常判断处理的流程图的例子。

首先,关于图11的流程图中的步骤S306、S309、S312中出现的式(51)~式(53)的数学式、计算例,进行如下说明。

《步骤S306的式(51)》

首先,关于步骤S306的式(51)的计算例,假定U相电流检测器34异常(检测增益GU=1+AU≠1),V相电流检测器35和W相电流检测器36正常(检测增益GV=1+AV=1,检测增益GW=1+AW=1)的情况来进行说明。

当使用上述的式(19)~式(21)的FU、FV、FW计算(FU+FV+FW)/(FV+FW)时,成为以下所示的式(50)。

(FU+FV+FW)/(FV+FW)=﹣AU...(50)

因此,根据上述的式(50),通过下式(51)来表示检测增益GU。

GU=1+AU=1﹣(FU+FV+FW)/(FV+FW)...(51)

《步骤S309的式(52)》

接着,关于步骤S309的式(52)的计算例,以V相电流检测器35异常(检测增益GV=1+AV≠1),U相电流检测器34和W相电流检测器36正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GW=1+AW=1)的情况为例进行说明。

当使用上述式(19B)~式(21B)的FU、FV、FW计算(FU+FV+FW)/(FW+FU)时,成为﹣AV,因此通过以下所示的式(52)来表示检测增益GV。

GV=1+AV=1﹣(FU+FV+FW)/(FW+FU)...(52)

《步骤S312的式(53)》

接着,关于步骤S312的式(53)的计算例,以W相电流检测器36异常(检测增益GW=1+AW≠1),U相电流检测器34和V相电流检测器35正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GV=1+AV=1)的情况为例进行表示。

当使用上述式(19C)~式(21C)的FU、FV、FW计算(FU+FV+FW)/(FU+FV)时,成为﹣AW,因此通过以下所示的式(53)来表示检测增益GW。

GW=1+AW=1﹣(FU+FV+FW)/(FU+FV)...(53)

<第2实施方式的异常判断部进行的异常判断处理的流程图:其二>

接着,对图11所示的异常判断部724的处理进行说明。

《步骤S101~步骤S104》

图11中的步骤S101~步骤S104的处理是与图3中的步骤S101~步骤S104相同的处理。省略重复的说明。

《步骤S305》

在步骤S305中,异常判断部724判断上述的式(44)或式(45)是否成立。

异常判断部724在式(44)或式(45)成立的情况下(S305:是),判断为U相的电流检测器34有异常。然后,使处理进入步骤S306。

另一方面,异常判断部724在步骤S305的判定为“否”的情况下(S305:“否”),判断为U相的电流检测器34正常。然后,处理进入骤S308。

《步骤S306》

在步骤S306中,异常判断部724例如通过式(51)计算检测增益GU,判断计算出的检测增益GU是否在预定范围内。

异常判断部724在检测增益GU不在预定范围内的情况下(S306:否),进入步骤S307。

另一方面,异常判断部724在步骤S306为“是”的情况下,判断为U相的电流检测器34正常,进入步骤S308。

《步骤S307》

在步骤S307中,判断为U相的电流检测器34有异常。并且,将表示U相电流检测器有异常的信息(“U相电流检测器异常”)显示在显示器73。

然后,进入步骤S314。另外,关于步骤S314,在后面叙述。

《步骤S308》

在步骤S308中,异常判断部724判断式(46)或式(47)是否成立。

异常判断部724在式(46)或式(47)成立的情况下(S308:是),判断为V相的电流检测器35有异常。然后,处理进入步骤S309。

另一方面,异常判断部724在步骤S308为否的情况下(S308:否),判断为V相的电流检测器35正常。然后,进入步骤S311。

《步骤S309》

在步骤S309中,异常判断部724例如通过式(52)计算检测增益GV,判断计算出的检测增益GV是否在预定范围内。

异常判断部724在检测增益GV不在预定范围内的情况下(S309:否),进入步骤S310。

另一方面,异常判断部724在步骤S309为“是”的情况下(S309:“是”),判断为V相的电流检测器35正常。然后,进入步骤S311。

《步骤S310》

在步骤S310中,异常判断部724判断为V相电流检测器35有异常,使显示器73显示表示V相电流检测器有异常的信息(“V相电流检测器异常”)。

然后,进入步骤S314。另外,关于步骤S314,在后面叙述。

《步骤S311》

在步骤S311中,异常判断部724判断式(48)或式(49)是否成立。

异常判断部724在式(48)或式(49)成立的情况下(S311:是),判断为W相的电流检测器36有异常。然后,处理进入步骤S312。

另一方面,异常判断部724在步骤S311为“否”的情况下(S311:“否”),判断为W相的电流检测器36正常。然后,进入步骤S315。

《步骤S312》

在步骤S312中,异常判断部724例如通过式(53)计算检测增益GW,判断计算出的检测增益GW是否在预定范围内。

异常判断部724在检测增益GW不在预定范围内的情况下(S312:否),判断为W相的电流检测器36有异常。然后,进入步骤S313。

另一方面,异常判断部724在步骤S312为“是”(S312:“是”)的情况下,判断为W相的电流检测器36正常。然后,进入步骤S315。

《步骤S313》

在步骤S313中,使显示器73显示表示W相电流检测器有异常的信息(“W相电流检测器异常”)。然后,处理进入步骤S314。

《步骤S314》

步骤S314的处理实质上是与步骤S112(图3)相同的处理。

在步骤S314中,接着步骤S102、步骤S104、步骤307、步骤S310、步骤S313之后,执行接下来的处理。

在步骤S314中,异常判断部724使显示器73显示“请检查异常位置并进行更换”这样的语句,结束处理。

《步骤S315》

步骤S315的处理实质上是与步骤S113(图3)相同的处理。

在步骤S315中,判断为U相电流检测器34、V相电流检测器35、W相电流检测器36的所有电流检测器正常。

然后,结束处理。

<以上的步骤的补充>

能够任意地决定步骤S306、步骤309、步骤S312中的预定范围。

例如,能够将步骤S306中的GU的预定范围确定为GU>0.9且GU<1.2(AU>﹣0.1且AU<0.2)。因此,能够提前检测出检测增益小于1的异常和检测增益大于1的异常中的任意一个异常。

例如,可以使用步骤S106来代替步骤S305的处理。

另外,例如,可以使用步骤S108来代替步骤S308的处理。

另外,例如,可以使用步骤S110来代替步骤S311的处理。

<关于转换器侧异常判断器71的异常判断部714的动作>

以上说明是与图11的流程图例子的第2实施方式的逆变器侧异常判断器72的异常判断部724有关的说明。

但是,如上所述,图2A所示的转换器侧异常判断器71与图2B所示的逆变器侧异常判断器72是非常相似的结构,因此转换器侧异常判断器71的动作以及原理在形式上参考逆变器侧异常判断器72的动作以及原理即可。

具体而言,在式(1)~式(49)、图11的流程图的步骤S306、步骤309、步骤S312中的式(51)~式(53)中,通过将下标U、V、W置换为R、S、T,也能够同样地对转换器侧异常判断器71的动作以及原理进行说明。

因此,事实上转换器侧异常判断器71的动作以及原理转用逆变器侧异常判断器72的动作以及原理,省略重复的说明。

<第2实施方式的效果>

在第2实施方式中,即使在3相负载不平衡的情况下或电流波形中包含无法忽视的大小的电流脉动或与电流基波频率接近的频率的电流脉动的情况下,也能够准确地判定电流检测器的异常。

并且,在第1实施方式中,为了推定异常检测器的检测增益(例如GU=1+AU),需要使用电流振幅I的推定值(例如电流指令值),与此相对,在第2实施方式中,即使电流振幅I未知,也能够通过式(51)~式(53)高精度地推定异常检测器的检测增益(例如GU=1+AU)。

如以上所述,在第2实施方式中,检测增益的推定精度提高,因此能够更高精度地检测检测增益G*(*为U、V、W中的任一个)接近1这样的电流检测器的初始劣化。

《第2实施方式的变形例1:电力转换装置》

接着,参照图12和图13对本发明的第2实施方式的变形例1进行说明。

在上述第2实施方式中,作为电路结构,在图2A、图2B、图3中,处理流程使用图11所示的处理流程来代替第1实施方式的处理流程(图3)。在以下所示的第2实施方式的变形例1中,改变转换器侧异常判断器和逆变器侧异常判断器的电路结构。

此外,在第2实施方式的变形例1中,处理流程适用图11所示的流程图。

图12表示本发明的第2实施方式的变形例1中的转换器侧异常判断器71B的电路结构例。

图13表示本发明的第2实施方式的变形例1中的逆变器侧异常判断器72B的电路结构例。

图12、图13分别所示的转换器侧异常判断器71B和逆变器侧异常判断器72B与图2A、图2B所示的转换器侧异常判断器71和逆变器侧异常判断器72之间的差异在于,在第2实施方式的变形例1中追加了乘法器(715[715R、715S、715T]、725[725U、725V、725W])、加法器(716、726)、滤波器(717、727),滤波器(717、727)的输出(HC、HI)被输入到异常判断部(714B、724B)。

此外,将乘法器(715[715R、715S、715T]、725[725U、725V、725W])适当地称为“第2系统的乘法器”,将加法器(716、726)适当地称为“第2系统的加法器”,将滤波器(717、727)适当地称为“第2系统的滤波器”。分别附加该“第2系统的”的理由是为了与加法器711、乘法器712[712R、712S、712T]、722[722U、722V、722W]、滤波器723[723U、723V、723W]进行区分。

另外,第2实施方式的变形例1的异常判断部(714B、724B)中的异常判断处理与图11相同,但在步骤S306、S309、S312中使用的数学式不同。

具体而言,不同点在于,在步骤S306中,代替式(51)而利用后述的式(61)来计算检测增益GU,在步骤S309中,代替式(52)而利用后述的式(62)来计算检测增益GV,在步骤S312中,代替式(53)而利用后述的式(63)来计算检测增益GW。

以下表示了导出在步骤S306、S309、S312中使用的式(61)~式(63),能够通过式(61)~式(63)导出检测增益。

《关于式(61)~式(63)和检测增益的导出》

假定U相电流检测器(34)异常(检测增益GU=1+AU≠1),V相电流检测器(35)和W相电流检测器(36)正常(检测增益GV=1+AV=1、检测增益GW=1+AW=1)的情况。

当根据式(12)~式(14)计算IU2+IV2+IW2,对该IU2+IV2+IW2施加去除IU2+IV2+IW2中包含的高频分量的滤波(去除三角函数的周期变化量)时,滤波器输出HI成为式(54)。

HI=I2(AU2+2AU+3)/2...(54)

根据式(19)~式(21),在AU=0时FU=FV=FW=0,因此以后一边注意不要除以0一边变形。若对式(20)进行变形,则成为式(55)。

AUI2=﹣4FV...(55)

对式(19)的两边乘以AU,代入式(55),则成为式(56)。

AUFU=﹣2FV(AU2+AU)...(56)

对式(54)的两边乘以AU,代入式(55),则成为式(57)。

AUHI=﹣2FV(AU2+2AU+3)...(57)

若从式(56)减去式(57),则成为式(58)。

AU(FU﹣HI)=﹣2FV(﹣AU﹣3)...(58)

若整理式(58),则AU成为式(59)。

AU=6FV/(FU﹣HI﹣2FV)...(59)

根据式(20)、式(21),FV=FW。因此,在将FV=FW代入到式(59)而使式(59)中包含的FV与FW的影响度相等时,式(59)成为式(60)。

AU=3(FV+FW)/(FU﹣HI﹣FV﹣FW)...(60)

因此,根据式(60),通过式(61)来表示检测增益GU。

GU=1+AU=1+3(FV+FW)/(FU﹣HI﹣FV﹣FW)...(61)

若进行同样的计算,则在V相电流检测器35异常(检测增益GV=1+AV≠1),U相电流检测器34和W相电流检测器36正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GW=1+AW=1)的情况下,通过式(62)来表示检测增益GV。

GV=1+AV=1+3(FW+FU)/(FV﹣HI﹣FW﹣FU)...(62)

若进行同样的计算,则在W相电流检测器36异常(检测增益GW=1+AW≠1),U相电流检测器34和V相电流检测器35正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GV=1+AV=1)的情况下,通过式(63)来表示检测增益GW。

GW=1+AW=1+3(FU+FV)/(FW﹣HI﹣FU﹣FV)...(63)

如上所述,式61、式62、式63所示的逆变器侧异常判断器72B(图13)得到的电流检测器的检测增益(GU、GV、GW)相对于图2B所示的逆变器侧异常判断器72得到的电流检测器的检测增益,能够容易地检测异常。

以上是关于图13所示的逆变器侧异常判断器72B的说明,但关于图12所示的转换器侧异常判断器71B,只要将下标U、V、W置换为R、S、T,就能够同样地导出。事实上,省略重复的说明。

<第2实施方式的变形例1的效果>

第2实施方式的变形例1中的逆变器侧异常判断器72B(图13)得到的电流检测器的检测增益(GU、GV、GW)相对于图2B所示的异常判断器72得到的电流检测器的检测增益具有能够容易检测异常的效果。

《第2实施方式的变形例2:电力转换装置》

接着,参照图14和图15对本发明的第2实施方式的变形例2进行说明。

图14表示本发明的第2实施方式的变形例2中的转换器侧异常判断器71C的电路结构例。

图15表示本发明的第2实施方式的变形例2中的逆变器侧异常判断器72C的电路结构例。

图14、图15所示的异常判断器(转换器侧异常判断器71C、逆变器侧异常判断器72C)与图2A、图2B所示的异常判断器(转换器侧异常判断器71、逆变器侧异常判断器72)之间的不同点在于,在图14、图15中,在第2实施方式的变形例2中追加了乘法器(乘法单元:715[715RC、715SC、715TC]、725[725UC、725VC、725WC])、加法器(加法单元:716C、726C)、滤波器(717C、727C),滤波器(滤波单元:717C、727C)的输出(KC、KI)被输入到异常判断部(714C、724C)。

处理的流程适用图11的流程图。但是,如后所述,步骤S306、S309、S312中使用的数学式与图11不同。

另外,图14、图15所示的转换器侧异常判断器71C、逆变器侧异常判断器72C与图12、图13所示的转换器侧异常判断器71B、逆变器侧异常判断器72B之间的差异为乘法器715以及乘法器725中的输入信号的差异。

例如,在图15中,乘法器725(第1、第2、第3:725UC、725VC、725WC)中的第1乘法器725UC是IU×IV,第2乘法器725VC是IV×IW,第3乘法器725WC是IV×IW。在图13中,乘法器725(第1、第2、第3)中的第1乘法器为IU2,第2乘法器为IV2,第3乘法器为IW2

该图15和图13的乘法器725(第1、第2、第3)中的输入信号的接线的不同、或者图15和图2A、图2B中的电路的不同以及图11的流程的差异成为接下来说明的计算数学式的不同。

《关于第2实施方式的变形例2中的变更步骤的数学式》

接着,关于图11中的步骤S306、S309、S312中的数学式,说明在第2实施方式的变形例2中采用了图15的电路结构时,上述步骤中的数学式采用何种方式。

第2实施方式的变形例2的异常判断部(714、724)中的异常判断处理是与图11相同的流程,但如上所述,在步骤S306、S309、S312中使用的数学式不同。

具体而言,不同点在于,在步骤S306中,代替式(51)而通过后述的式(68)来计算检测增益GU,在步骤S309中,代替式(52)而通过后述的式(69)来计算检测增益GV,在步骤S312中,代替式(53)而通过后述的式(70)来计算检测增益GW。

以下表示了基于图15的电路结构,导出在步骤S306、S309、S312中使用的式(68)~式(70),能够通过式(68)~式(70)导出检测增益。

假定U相电流检测器34异常(检测增益GU=1+AU≠1),V相电流检测器35和W相电流检测器36正常(检测增益GV=1+AV=1,检测增益GW=1+AW=1)的情况。

根据所述式(12)~式(14)计算IUIV+IVIW+IWIU(加法器726C:图15)。

然后,在对计算出的IUIV+IVIW+IWIU施加去除IUIV+IVIW+IWIU中包含的高频分量的滤波(滤波器727C:图15)(去除三角函数的周期变化量)时,滤波器727C的滤波器输出KI成为以下所示的式(64)。

KI=﹣1/4×I2(3+2AU)...(64)

根据上述的式(19)~式(21),在AU=0时FU=FV=FW=0,因此以后一边注意不要除以0一边变形。

对式(64)的两边乘以AU并代入式(20),则成为下式(65)。

AUKI=3FV+2FVAU...(65)

若整理上述式(65),则AU成为下式(66)。

AU=3FV/(KI﹣2FV)...(66)

根据式(20)、式(21),FV=FW。因此,在将FV=FW代入式到(66),使式(66)中包含的FV与FW的影响度相等时,式(66)成为下式(67)。

AU=3/2×(FV+FW)/(KI﹣FV﹣FW)...(67)

因此,根据式(67),通过下式(68)来表示检测增益GU。

GU=1+AU=1+3/2×(FV+FW)/(KI﹣FV﹣FW)...(68)

若进行同样的计算,在V相电流检测器35异常(检测增益GV=1+AV≠1),U相电流检测器34和W相电流检测器36正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GW=1+AW=1)的情况下,通过下式(69)来表示检测增益GV。

GV=1+AV=1+3/2×(FW+FU)/(KI﹣FW﹣FU)...(69)

若进行同样的计算,则在W相电流检测器36异常(检测增益GW=1+AW≠1),U相电流检测器34和V相电流检测器35正常(检测增益GU=1+AU=1、检测增益GV=1+AV=1)的情况下,通过下式(70)来表示检测增益GW。

GW=1+AW=1+3/2×(FU+FV)/(KI﹣FU﹣FV)...(70)

如以上所述,式(68)、式(69)、式(70)所示的逆变器侧异常判断器72C(图15)得到的电流检测器的检测增益(GU、GV、GW)相对于图2B所示的逆变器侧异常判断器72得到的电流检测器的检测增益,能够容易地检测出异常。

以上是关于图15所示的逆变器侧异常判断器72C的说明,但关于图14所示的转换器侧异常判断器71C,只要将下标U、V、W置换为R、S、T,就能够同样地导出。事实上,省略重复的说明。

<第2实施方式的变形例2的效果>

第2实施方式的变形例2中的逆变器侧异常判断器72C(图15)得到的电流检测器的检测增益(GU、GV、GW)相对于图2B所示的逆变器侧异常判断器72得到的电流检测器的检测增益,具有能够容易地检测异常的效果。

《第3实施方式:电力转换装置》

接着,参照图16和图17对本发明的第3实施方式的电力转换装置进行说明。

图16表示本发明的第3实施方式的电力转换装置的转换器侧异常判断器71D和逆变器侧异常判断器72D的电路结构例。

图16的上段所示的图是转换器侧异常判断器71D,图16的下段所示的图是逆变器侧异常判断器72D。

关于第3实施方式中的转换器侧异常判断器71D和逆变器侧异常判断器72D,以图16的下段所示的逆变器侧异常判断器72D为例进行说明。

图16的下段所示的逆变器侧异常判断器72D构成为具有加法器721D、3台乘法器722(722U、722V、722W)、3台滤波器723(723U、723V、723W)、以及异常判断部724D,并且新追加了3台滤波器(第2滤波器)728(728U、728V、728W)和3台加减法器729(729U、729V、729W)。

接着,对在逆变器侧异常判断器72D中追加的结构进行说明。

分别向3台滤波器723(723U、723V、723W)输入电流检测器34、35、36(图1)的电流检测信号(3相交流的U相、V相、W相)。

向3台加减法器729(729U、729V、729W)的第1输入端子分别输入电流检测信号(IU、IV、IW),向第2的输入端子分别输入上述滤波器723(723U、723V、723W)的反转信号(IUDC、IVDC、IWDC)。

并且,上述的3台加减法器729(729U、729V、729W)的输出分别被输入到加法器721D的3输入的输入端子。

逆变器侧异常判断器72D的其他结构与图2B所示的逆变器侧异常判断器72相同。

逆变器侧异常判断器72D中的异常判断部724D进行例如图3或图10所示的第1实施方式(包括变形例)或图11所示的第2实施方式(包括变形例)中的任一个处理。

另外,对在图16的下段中新追加的滤波器728(728U、728V、728W)和加减法器729(729U、729V、729W)的动作进行说明。

滤波器728(728U、728V、728W)去除输入波形(例如电流IU)中包含的交流分量,输出输入波形中包含的直流分量(例如IUDC)。

加减法器729(729U、729V、729W)通过从输入电流(例如电流IU)减去偏移分量(例如IUDC),输出在电流(例如电流IU)中包含的交流分量(例如IUA)。

<基于滤波器和加减法器的电流波形例>

图17表示本发明的第3实施方式的电力转换装置的逆变器侧异常判断器72D中的滤波器728U和加减法器729U各自的输出中的电流波形例。

在图17中,电流IU是电流检测器34的U相的电流检测信号。另外,电流的信号IUDC是滤波器728U的输出信号。另外,电流IUA是加减法器729U的输出信号。

另外,图17中的纵轴表示电流IU、电流IUDC、电流IUA,横轴表示时间(时间的推移)。

作为滤波器728U的输出信号的电流信号IUDC反转后被输入到加减法器729U,因此在图17中,从电流IU减去电流信号IUDC的量,成为加减法器729U的输出信号的电流IUA。

在图17中,示出了U相的电流IU、滤波器723U的输出信号IUDC、加减法器729U的输出信号IUA,而对于未图示的V相的IV、IVDC、IVA、W相的IW、IWDC、IWA也同样如此。

即,如图17的U相的电流IU、滤波器723U的输出信号IUDC、加减法器729U的输出信号的电流IUA的关系所示,通过使用图16的下段图中的滤波器728(728U、728V、728W)和加减法器729(729U、729V、729W),能够去除电流检测值中包含的偏移分量。

在第3实施方式中具有如下特征:通过预先去除电流检测值中包含的偏移分量(直流分量),即使在电流检测值中包含偏移分量的情况下,也能够高精度地检测电流检测器的检测增益异常的异常程度A*。

<第3实施方式的效果>

如上所述,在第3实施方式中具有如下效果:通过预先去除电流检测值中包含的偏移分量(直流分量),即使在电流检测值中包含偏移分量(直流分量)的情况下,也能够高精度地检测电流检测器的检测增益异常的异常程度A*。

《第4实施方式:电力转换装置》

接着,参照图18对本发明的第4实施方式的电力转换装置进行说明。

图18表示本发明的第4实施方式的电力转换装置101的电路结构例、以及与交流电源1、电动机4的连接结构例。在图18中,对与图1所示的第1实施方式的电力转换装置相同的结构标注相同的符号。

在图18中,在图18所示的第4实施方式的电力转换装置101中,将图1所示的第1实施方式的电力转换装置100中的3电平的转换器单元2和逆变器单元3置换为2电平的转换器单元2B和逆变器单元3B。

《2电平的转换器单元2B》

另外,在图18中,由于设为2电平的转换器单元2B和逆变器单元3B,因此转换器单元2B和逆变器单元3B各自的电路被简化,晶体管数量减少,并且图1中的中性点(零)电位的C配线消失,成为正电位的P配线和负电位的N配线。

另外,由于没有C配线而仅有P配线和N配线,因此检测直流电压的直流电压检测器由用于对转换器侧的平滑电容器22、23的电极间的电位进行检测的1台直流电压检测器29构成。

图18所示的转换器单元2B中的转换器电力转换部21B包含由IGBT构成的2个晶体管(第1、第2晶体管)和2个二极管(第1、第2二极管)而构成。

在P配线40与N配线42之前串联连接有2个晶体管(第1、第2晶体管)。对2个晶体管(第1、第2晶体管)分别连接逆并联的二极管(第1、第2二极管)。

第1晶体管的集电极与P配线40连接。

第2晶体管的发射极与N配线42连接。

在图18中,为了方便记载仅记载了1台转换器电力转换部21B,但实际上与3相交流的R相、S相、T相对应地具备3台(第1~第3转换器电力转换部21B)。

在图18中,S相的电力线与转换器电力转换部21B(第2转换器电力转换部21B)的第1晶体管和第2晶体管的连接点相连接,向转换器电力转换部21B(第2转换器电力转换部21B)输入S相的电力。

另外,虽然在图18中未直接图示,但R相的电力线与转换器电力转换部21B(第1转换器电力转换部21B)的第1晶体管和第2晶体管的连接点相连接,R相的电力被输入到转换器电力转换部21B(第1转换器电力转换部21B)。

另外,虽然在图18中未直接图示,但T相的电力线与转换器电力转换部21B(第3转换器电力转换部21B)的第1晶体管和第2晶体管的连接点相连接,T相的电力被输入到转换器电力转换部21B(第3转换器电力转换部21B)。

但是,第1~第3转换器电力转换部21B的直流电力线即P配线40、N配线42在第1~第3转换器电力转换部21B中共用。

作为交流电源1的3相交流的R相、S相、T相分别被输入到3台转换器电力转换部21(第1~第3转换器电力转换部21B),但在由转换器电力转换部21B转换后的直流电力侧被共用。即,R相、S相、T相的3相交流电力(电压)被转换为一个(共同)的直流电力(电压)。

另外,第1~第3转换器电力转换部21由转换器控制装置5统一控制。

在转换器单元2B中具备R相电流检测器26、S相电流检测器27、T相电流检测器28,分别检测3相交流的R相、S相、T相中流过的电流。

另外,图18所示的转换器单元2B中的平滑电容器22和平滑电容器23是直接继承图1所示的转换器单元2中的平滑电容器22和平滑电容器23而记载的。

但是,图18所示的转换器单元2B由于没有图1所示的转换器单元2中的C配线41(中性点电位),因此也可以将平滑电容器22和平滑电容器23汇总为1个电容器。如图18所示,在将平滑电容器22和平滑电容器23串联连接的情况下,作为一体化的电容器的静电电容降低,但一体化的电容器的两端电压的耐压上升。

《2电平的逆变器单元3B》

在图18中,逆变器单元3B将图1中的3电平的逆变器单元3置换为2电平的逆变器单元3B。

关于图18中的2电平的逆变器单元3B的结构,因为是与图18中的2电平的转换器单元2B共同的变更、结构,所以事实上省略重复的说明。

《电力转换装置101》

图18所示的第4实施方式的电力转换装置101的转换器单元2B和逆变器单元3B以外的其他结构与第1实施方式的电力转换装置100大致相同,因此适当省略重复的说明。

如上所述,电力转换装置101具备2电平的转换器单元2B和逆变器单元3B。

根据3电平与2电平的转换方式(脉冲波形)的不同,电流脉动不同,但在电力转换装置101中,转换器侧异常判断器71基于电流检测器26、27、28的检测值进行与第1实施方式同样的处理,由此能够适当地判断电流检测器26、27、28的异常。

另外,逆变器侧异常判断器72基于电流检测器34、35、36的检测值,进行与第1实施方式同样的处理,由此能够适当地判断电流检测器34、35、36的异常。

<第4实施方式的效果>

电力转换装置101具备2电平的转换器单元2B和逆变器单元3B,由此电路结构变得简单,具有低成本、小型化的效果。

《第5实施方式:电力转换装置》

接着,参照图19和图20对本发明的第5实施方式的电力转换装置进行说明。

图19表示本发明的第5实施方式的电力转换装置102的电路结构例、以及与交流电源1、电动机4的连接结构例。此外,在图19中,对与图1所示的第1实施方式的电力转换装置同样的结构标注相同的符号。

第5实施方式的电力转换装置102在第1实施方式的电力转换装置100中新具备转换器侧输出推定器74和逆变器侧输出推定器75。

在图19中,转换器侧输出推定器74基于来自与3相交流的R相、S相、T相对应的多个电流检测器26、27、28的检测值,推定与成为异常的电流检测器的检测对象有关的准确的检测值(本来应该检测出的检测值)。

转换器侧输出推定器74的运算处理例如通过由未图示的处理器执行存储于存储器的程序来构成。

第5实施方式中的与异常电流检测器的检测对象有关的准确的检测值的推定方法利用如下关系:在电力转换装置102中,如果各电流检测器为正常的状态,则将转换器侧的电流检测器26、27、28的检测值相加而得到的合成电流值为零。

根据该合成电流值为零的关系,在任意一个电流检测器异常的情况下,通过从零中减去将健全的2个电流检测器的检测值相加而得到的值,能够推定异常电流检测器的测定对象的准确的检测值。

<转换器侧输出推定器74的电路结构例>

接下来,对转换器侧输出推定器74的具体的电路结构以及动作进行说明。

图20表示本发明的第5实施方式的电力转换装置的包含转换器侧输出推定器74的部分电路结构例。

在图20中,示出了转换器侧输出推定器74、转换器侧异常判断器71和转换器控制装置5的关联。另外,示出了逆变器侧输出推定器75、逆变器侧异常判断器72和逆变器控制装置6的关联。

另外,在图20中,将R相电流检测器26的检测值设为IR,将S相电流检测值27的检测值设为IS,将T相电流检测器28的检测值设为IT。另外,图20示出了T相电流检测器28异常时的例子。

转换器侧异常判断器71被输入R相电流检测器26的检测值(IR)、S相电流检测器27的检测值(IS)、T相电流检测器28的检测值(IT)。

然后,转换器侧异常判断器71在判断为上述R相、S相、T相中的任一个电流检测器异常时,将表示异常的电流检测器的异常判断信息输出到转换器侧输出推定器74。

在图20中,示出了转换器侧异常判断器71判断为T相电流检测器28异常的情况。

于是,转换器侧异常判断器71将T相电流检测器28异常这一信息(IT异常判断信息)输出到转换器侧输出推定器74。

转换器侧输出推定器74从零(0)减去R相电流检测器26的检测值(IR)与S相电流检测器27的检测值(IS)之和,计算被推定为正常时的T相电流检测器28的检测的推定值(ITH)。然后,将推定值(ITH)输入到选择部74a。

转换器侧输出推定器74的选择部74a将T相电流检测器28的检测值(IT)和T相电流检测器28的推定值(ITH)作为输入,在从转换器侧异常判断器71输入T相电流检测器28异常的信息(IT异常判断信息)的情况下,选择T相电流检测器28的推定值(ITH)并向预定的发送目的地(在该例子中为转换器控制装置5)输出。

另外,在没有从转换器侧异常判断器71输入T相电流检测器28异常的信息(IT异常判断信息)的情况下,选择T相电流检测器28的检测值(IT)并向预定的发送目的地(在本例中为转换器控制装置5)输出。

通过这样的结构,在T相电流检测器28有异常的情况下,能够代替电流检测器28的检测值而输出适当的推定值。

在图20中,示出了在T相电流检测器28有异常的情况下相关的结构,但在其他的R相、S相的电流检测器中也是同样的结构。并且,在有异常的情况下能够输出适当的推定值。

例如,关于R相电流检测器26,采用将T相电流检测器28替换为R相电流检测器26的结构即可,关于S相电流检测器27,采用将T相电流检测器28替换为S相电流检测器27的结构即可。

《关于逆变器侧输出推定器75》

另外,在图20中,对转换器侧(转换器侧输出推定器74)进行了说明,但对于逆变器侧(逆变器侧输出推定器75)也是同样的结构,在有异常的情况下能够输出适当的推定值,只要是将R相替换为U相,将S相替换为V相,将T相替换为W相的结构即可。另外,将选择部74a置换为选择部75a,将预定的发送目的地的转换器控制装置5置换为逆变器控制装置6。

在图20中,在逆变器侧输出推定器75中示出了其结构。在图20中,示出了W相电流检测器36有异常时的例子。

<关于“权宜运转”>

如以上说明的那样,在第5实施方式的电力转换装置102中,在判断为电流检测器有异常的情况下,基于有异常的电流检测器以外的健全的电流检测器的检测值,推定有异常的电流检测器的检测对象的正常的检测值。

通过采用该结构,能够不更换有异常的电流检测器而使用电力转换装置102。例如,在下一次定期检查时之前(预定的期间),能够使电力转换装置继续运转。将这样的运转方法称为“权宜运转”。

通过进行该“权宜运转”,不需要使电力转换装置102“计划外停止”。

关于上述说明的“权宜运转”,在图18所示的第4实施方式中的2电平的系统中也能够同样地进行。

<第5实施方式的效果>

在第5实施方式的电力转换装置102中,在判断为电流检测器有异常的情况下,基于有异常的电流检测器以外的健全的电流检测器的检测值,推定有异常的电流检测器的检测对象的正常的检测值。

通过采用该结构,具有以下效果:能够不更换有异常的电流检测器而使用电力转换装置102。

例如,具有能够使电力转换装置继续运转到下一次定期检查时(预定的期间)的效果。

《其他实施方式》

本发明并不限定于以上说明的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内还包含各种变形例。例如,上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而例示的,并不限定于必须具备所说明的全部结构。另外,能够将某实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构的一部分,并且,也能够对某实施方式的结构追加、删除、置换其他实施方式的结构的一部分或全部。

以下,对其他实施方式、变形例进行说明。

《晶体管》

在表示第1实施方式的图1中,对于构成转换器电力转换部21、逆变器电力转换部31的晶体管,以IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)为例进行了说明。但是,晶体管并不限定于IGBT。也可以是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)、超级结MOSFET。

《交流电路的配线的相数》

基于图1,在第1实施方式~第3实施方式中将交流电路的配线假定为3相,但是异常判断的计算中的交流电路的配线的相数并不限于3相。

通过进行与第1实施方式~第3实施方式(包含变形例)中的式(9)~式(70)同样的计算(各相的电流检测值与电流检测值的总和的乘积运算、基于滤波器运算输出的判断方法),也能够应用于在具有比3相大的任意相数(例如4相、5相、6相)的交流电路配线的电路、或者转换器的所有相中配置的电流检测器的异常判断。

《电力转换装置的电平数》

在图1所示的第1实施方式或图18所示的第4实施方式中,以3电平转换器或2电平转换器为例进行了表示。

但是,电平转换器的电平数并不限于3电平和2电平。

也能够应用于在任意的多电平转换器(例如5电平、7电平)的电力转换器与电源之间或者电力转换器与负载之间的所有相中配置的电流检测器的异常判断。

《基于显示器的显示进行的异常发生的预防以及应对》

在图11所示的第2实施方式中,例如能够通过式(51)~式(53)高精度地推定包含电流检测器异常程度信息的检测增益(GU或GV或GW),因此也可以将在图11的步骤S306、步骤S309、步骤S312中计算出的检测增益的值显示在显示器73(图1)。

这样,能够提前掌握异常发生的预兆,能够预先预防异常的发生,预先进行应对异常发生的准备。

《基于显示器的显示预测直至发生异常为止的期间》

在图11所示的第2实施方式中,例如能够通过式(51)~式(53)高精度地推定包含电流检测器异常程度信息的检测增益(GU或GV或GW)。因此,转换器侧异常判断器71或逆变器侧异常判断器72可以存储电流检测器的检测值的异常预备值(异常预备值是指未达到异常判断的异常值)的履历(例如,执行日期时间和异常预备值),基于异常预备值的履历,掌握通过电流检测器得到的异常预备值的变化,预测直至电流检测器的输出超过用于判断异常的预定阈值为止的期间,即直至发生异常为止的期间,并使显示器73(图1)显示该预测结果。

通过采用这样的方法,能够提前掌握异常发生的预兆,能够预先预防异常的发生,预先进行应对异常发生的准备。

《去除电流检测值中包含的偏移分量的结构》

在表示第3实施方式的图16的下段的逆变器侧异常判断器72D中,为了去除电流检测值中包含的偏移分量,使用滤波器728(728U、728V、728W)和加减法器729(729U、729V、729W)。

但是,只要是为了去除电流检测值中包含的偏移分量,则不限定于上述结构。

例如,也可以代替滤波器728和加减法器729,而使用高通滤波器等使直流以外的频率通过。

《软件和硬件的处理》

另外,在图19所示的第5实施方式中,关于由转换器侧异常判断器71、转换器侧输出推定器74、逆变器侧异常判断器72、逆变器侧输出推定器75进行的处理,示出了由未图示的处理器执行存储在存储器的程序这样的通过软件进行处理的例子。

但是,并不限于通过软件进行处理。也可以通过硬件电路进行上述处理的一部分或全部。

《电力转换装置的转换对象》

在图1所示的第1实施方式、图18所示的第4实施方式中,以将交流电转换为直流电的电力转换器(转换器单元2)、或者将直流电转换为交流电的电力转换器(逆变器单元3)为例进行了表示,但并不限于此。

例如,也可以在电源与负载之间具备将交流电转换为交流电的交流转换器(例如变压器、交流-交流电力转换器)。

或者,也可以在电源与电力转换器(转换器单元2)之间设置将交流电电压转换为交流电的交流转换器(例如变压器)。

或者,也可以在电力转换器(逆变器单元3)与负载(电动机4)之间设置将交流电电压转换为交流电的交流转换器(例如变压器)。

也能够应用于以上结构的电力转换器与电源之间、或者电力转换器与负载之间的在所有相(例如3相)中配置的电流检测器的异常判断。

此外,关于电流检测器的异常判断,能够应用在图2A、图2B、图3、图10、图11、图13、图15、图16中说明的结构和方法。

《关于电流检测器和异常判断器的配置位置》

在图1、图18、图19中,在电源1与转换器单元(2、2B)之间设置电流检测器(26、27、28),由转换器侧异常判断器71进行电流检测器的异常判断。另外,在逆变器单元(3、3B)与电动机(负载)4之间设置电流检测器(34、35、36),通过逆变器侧异常判断器72进行电流检测器的异常判断。

然而,在转换器侧和逆变器侧这两方设置电流检测器、转换器侧异常判断器71和逆变器侧异常判断器72并不是必要条件。根据状况,也有将电流检测器、转换器侧异常判断器71和逆变器侧异常判断器72设置在转换器侧和逆变器侧中的某一方的方法。

在该情况下,图2A的转换器侧异常判断器71、图2B的逆变器侧异常判断器72的电路结构、图3、图10、图11所示的异常判断处理的流程(流程图)也是有效的。另外,图12、图13、图14、图15、图16所示的转换器侧异常判断器、逆变器侧异常判断器的电路结构也是有效的。

《关于使用了分流电阻的电流检测器及其配置》

在图1、图18、图19中,在逆变器单元(3、3B)与电动机(负载)4之间设置电流检测器(34、35、36),通过逆变器侧异常判断器72进行电流检测器的异常判断。

然而,电流检测器并不限于逆变器单元(3、3B)与电动机(负载)4之间。

图22表示在电力转换装置103中的逆变器单元3C的直流电源侧设置分流电阻(34B、35B、36B)来作为电流检测器的3分流方式的电路结构例。

在图22中,逆变器单元3C构成为具备逆变器电力转换部31U、31V、31W。对于逆变器电力转换部31U、31V、31W的每一个,在N配线42侧设置有交流电流测定用的分流电阻34B、35B、36B。

当逆变器单元3C的逆变器电力转换部31U、31V、31W动作而分别流过交流电流时,分流电阻34B、35B、36B分别检测并测定3相交流的U相、V相、W相的交流电流。

将这些测定出的交流电流发送到逆变器侧异常判断器(72:图1)。逆变器侧异常判断器(72:图1)中的异常判断的方法如第1实施方式中说明的那样。省略重复的说明。

如上所述,也存在使用分流电阻作为逆变器单元3C的电流检测器的结构例。

在图22中,逆变器单元3C中的逆变器电力转换部31U、31V、31W将图1中的3台逆变器电力转换部(第1~第3逆变器电力转换部31)具体地明确记载为3台,逆变器单元中的逆变器电力转换部的结构是图22和图1相同的结构。

另外,在图22中,对在逆变器单元3C中具备分流电阻的方法进行了说明,但也有使用如下方式的方法:对于图1中的转换器单元2的3台转换器电力转换部(第1~第3转换器电力转换部21)具备分流电阻。

另外,在图22中,对于将分流电阻34B、35B、36B设置在N配线42侧的情况进行了说明,但将分流电阻设置在P配线40侧来检测交流电流的方法也是有效的。

《不经由电力转换器的3相交流配线的异常判断》

在图1、图18、图19中说明了在经由电力转换装置的情况下,与3相交流配线的各相,例如(R相、S相、T相)、(U相、V相、W相)有关的异常判断。

但是,关于第1实施方式~第4实施方式的说明中的3相交流配线的异常判断方法,有时在不具备具有转换器、逆变器的电力转换装置(电力转换器)的情况下也能够应用。

图21表示不经由电力转换装置(电力转换器)的3相交流配线的异常判断方法的例子。

在图21中,将交流电源1的3相交流电力(电压)直接供给到3相负载的电动机4。

在向电动机4输入的3相交流配线上分别设置有U相电流检测器34、V相电流检测器35、W相电流检测器36。

另外,在U相电流检测器34、V相电流检测器35、W相电流检测器36中,将分别检测出的电流检测值IU、IV、IW输入到逆变器侧异常判断器72。

在逆变器侧异常判断器72中,通过在第1实施方式、或者第2实施方式、第3实施方式中叙述的方法来进行电流检测器(34、35、36)的异常判断。

在图21中,由于不具备电力转换装置(电力转换器),因此图21中的异常判断方法适当地称为“电力传输单元的异常检测方法”。另外,有时将具备电力转换装置(电力转换器、交流转换器(例如变压器))的情况或不经由电力转换装置的情况下的电流检测器的异常判断方法在广义上适当地称为“电力传输单元的异常检测方法”。

即,在图1、图18的情况下,电力转换装置是“电力传输单元”,在图21的情况下,3相配线是“电力传输单元”。另外,虽然未图示,但变压器也是“电力传输单元”。另外,在组合了多个以上的“电力传输单元”的情况下,也将组合后的整体适当地称为“电力传输单元”。

另外,图21中的电动机4也可以是星形接线、三角形接线。另外,在图21中,作为3相负载的电动机4进行了说明,但负载(4)并不限于电动机。

另外,交流电源1和电动机(负载)4不一定限于3相,也可以是3相以外的多相。

《变压器输出的交流电力的3相交流配线的异常判断》

在图21中,将交流电源1的3相交流电力(电压)直接供给到3相负载的电动机4,将电流检测器(34、35、36)分别设置在上述的3相交流电力(电压)的3相配线上。

在该图21中,可以构成为在交流电源1与电动机4之间设置交流转换器(例如变压器)。在该情况下,容易调整交流电源1供给的3相交流电压和作为3相负载的电动机4的适当的电压。

附图标记的说明

1交流电源

2、2B转换器单元

3、3B、3C逆变器单元

4电动机(负载)

5转换器控制装置

6逆变器控制装置

7速度检测器

21转换器电力转换部(第1~第3转换器电力转换部)

22、23、32、33平滑电容器

24、25、29直流电压检测器

26R相电流检测器(转换器侧电流检测器、电流检测器、电流检测单元)

27S相电流检测器(转换器侧电流检测器、电流检测器、电流检测单元)

28T相电流检测器(转换器侧电流检测器、电流检测器、电流检测单元)

31逆变器电力转换部(第1~第3逆变器电力转换部)

31U、31V、31W逆变器电力转换部

34U相电流检测器(逆变器侧电流检测器、电流检测器、电流检测单元)

34B、35B、36B分流电阻(电流检测器)

35V相电流检测器(逆变器侧电流检测器、电流检测器、电流检测单元)

36W相电流检测器(逆变器侧电流检测器、电流检测器、电流检测单元)

40 P配线

41 C配线

42 N配线

51直流电压指令发生器

52直流电压控制器

53、63电流控制器

54、64脉冲生成器

61速度指令发生器

62速度控制器

71、71B、71C、71D转换器测异常判断器(异常判断器)

72、72B、72C、72D逆变器侧异常判断器(异常判断器)

73显示器

74转换器侧输出推定器

75逆变器侧输出推定器

100、101、102、103电力转换装置(电力转换单元、电力传输单元)

711、721加法器(加法单元)

716、726加法器(加法单元、第2系统的加法器)

712、712R、712S、712T、722、722U、722V、722W乘法器(乘法单元)

715、715R、715S、715T、715RC、715SC、715TC、725、725U、725V、725W、725UC、725VC、725WC乘法器(第2系统的乘法器)

713、713R、713S、713T、723、723U、723V、723W滤波器(滤波单元)

717、727、717C、727C滤波器(滤波单元、第2系统的滤波器)

718R、718S、718T、728U、728V、728W滤波器、第2滤波器(滤波单元)

714、714B、714C、714D、724、724B、724C、724D异常判断部(异常判断单元)

719、719R、719S、719T、729、729U、729V、729W加减法器。

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