特許 5724903 電源回生装置および電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5724903

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】電源回生装置および電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/797 20060101AFI20150507BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/797

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2012-33855(P2012-33855)

(22)【出願日】2012年2月20日

(65)【公開番号】特開2013-172513(P2013-172513A)

(43)【公開日】2013年9月2日

【審査請求日】2013年3月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 考弘

(72)【発明者】

【氏名】内野 貴裕

【審査官】 服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−２４４２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−２０６２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０１５２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２７７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１０６１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２６６６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３２２６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１２５３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−００６５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２３９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１８８９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／７９７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電源から供給される交流電圧を検出し、当該交流電圧に応じた交流検出信号を出力する電圧検出部と、
前記交流電源の周波数が通過帯域に設定されて前記電圧検出部から出力される前記交流検出信号を通過させ、停電により前記電圧検出部からの交流検出信号の出力が停止した場合に自励発振によって、停止直前の前記交流検出信号と周波数は等しく位相が連続する交流信号を生成するフィルタと、
停電からの復帰時、前記交流信号に基づいて前記交流電源の位相を検出する位相検出部と、
直流電力を交流電力へ変換して前記交流電源側へ回生できる電力変換部と
を備え、
前記電圧検出部からの交流検出信号の出力が開始された場合、前記交流検出信号をそのまま通過させる第１モードを実行した後、前記交流検出信号に対してフィルタとして動作する第２モードへ移行することを特徴とする電源回生装置。

【請求項2】

交流電源から供給される交流電圧を検出し、当該交流電圧に応じた交流検出信号を出力する電圧検出部と、
停電により前記電圧検出部からの交流検出信号の出力が停止した場合に自励発振によって、停止直前の前記交流検出信号と周波数は等しく位相が連続する交流信号を生成する信号処理部と、
停電からの復帰時、前記交流信号に基づいて前記交流電源の位相を検出する位相検出部と、
前記信号処理部から出力される前記交流検出信号に基づいて検出される前記交流電源の周波数に応じて前記信号処理部の特性を規定するパラメータを設定するパラメータ設定部と、
前記位相検出部によって検出された前記交流電源の位相に基づいて直流電力を交流電力へ変換して前記交流電源側へ回生できる電力変換部と
を備えることを特徴とする電源回生装置。

【請求項3】

前記信号処理部は、
前記電圧検出部と前記位相検出部との間に接続され、前記交流電源の周波数が通過帯域に設定されて前記電圧検出部から出力される前記交流検出信号を通過させ、前記電圧検出部からの前記交流検出信号の出力が停止した場合に自励発振によって前記交流信号を生成するフィルタであることを特徴とする請求項２に記載の電源回生装置。

【請求項4】

前記フィルタは、
２次のバンドパスフィルタまたは２次のローパスフィルタであることを特徴とする請求項１または３に記載の電源回生装置。

【請求項5】

前記交流電源の周波数に応じて前記フィルタの特性を規定するパラメータを設定するパラメータ設定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源回生装置。

【請求項6】

前記電力変換部は、
前記交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する機能を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電源回生装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一つに記載の電源回生装置と、
前記電源回生装置に接続された１以上のインバータ装置と
を備えることを特徴とする電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、電源回生装置および電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電源回生装置として、例えば、モータを制御するインバータ装置と交流電源との間に配置される電源回生コンバータが知られている。電源回生コンバータは、モータの減速時に、モータからインバータ装置を介して供給される電力をスイッチング素子によって交流電力へ変換して交流電源へ供給する電源回生を行う。

【0003】

電源回生コンバータによる電源回生は、交流電源の位相に同期して行われる。すなわち、電源回生コンバータは、交流電源から出力される交流電圧を検出し、かかる検出結果に基づいて交流電源の位相を検出する。そして、電源回生コンバータは、検出した交流電源の位相に応じてスイッチング素子を制御して電源回生を行う（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１０１４７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した電源回生装置において、例えば、停電時においても連続運転する場合、その停電から復帰した時に交流電源の位相と同期して動作している状態であることが望ましい。

【0006】

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、停電復帰時における交流電源の位相との同期ずれを抑制することができる電源回生装置および電力変換装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の一態様に係る電源回生装置は、電圧検出部と、信号処理部と、位相検出部と、電力変換部とを備える。前記電圧検出部は、交流電源から供給される交流電圧を検出し、当該交流電圧に応じた交流検出信号を出力する。前記信号処理部は、前記電圧検出部からの交流検出信号の出力が停止した場合に自励発振によって、停止直前の前記交流検出信号と周波数が等しく位相が連続する交流信号を生成する。前記位相検出部は、停電からの復帰時、前記交流信号に基づいて前記交流電源の位相を検出する。前記電力変換部は、直流電力を交流電力へ変換して前記交流電源側へ回生することができる。

【発明の効果】

【0008】

実施形態の一態様によれば、停電復帰時における交流電源の位相との同期ずれを抑制することができる電源回生装置および電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る電源回生装置および電力変換装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、停電が発生した場合の各信号の状態を示す図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係る電源回生装置の制御部の具体的構成の一例を示す図である。

【図4A】図４Ａは、固有角周波数が５０Ｈｚの場合の信号処理部の周波数特性を示す図である。

【図4B】図４Ｂは、固有角周波数が６０Ｈｚの場合の信号処理部の周波数特性を示す図である。

【図5】図５は、信号処理部を構成するアクティブＢＰＦの一例を示す図である。

【図6】図６は、信号処理部を構成するアクティブＬＰＦの周波数特性例を示す図である。

【図7】図７は、信号処理部の構成例を示す図である。

【図8】図８は、制御部によって行われる初期動作のフローチャートである。

【図9】図９は、電源回生装置における制御部の別構成の一部を示す図である。

【図10】図１０は、電源回生装置における制御部の別構成の一部を示す図である。

【図11】図１１は、第２の実施形態に係る電源回生装置の構成を示す図である。

【図12】図１２は、１２０度通電制御についての説明図である。

【図13】図１３は、第３の実施形態に係る電源回生装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本願の開示する電源回生装置および電力変換装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0011】

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る電源回生装置および電力変換装置を説明する。図１は、第１の実施形態に係る電源回生装置および電力変換装置の構成を示す図である。なお、第１の実施形態に係る電源回生装置は、電源回生コンバータ装置の一例に相当する。

【0012】

図１に示すように、第１の実施形態に係る電源回生装置１は、３相交流電源２とインバータ装置３との間に配置され、３相交流電源２とインバータ装置３との間で双方向（交流から直流への変換、および、直流から交流への変換）に電力変換を行う。電源回生装置１およびインバータ装置３によって電力変換装置５が構成され、かかる電力変換装置５は、モータ４を駆動させる力行運転状態と、３相交流電源２へ電源回生を行う回生運転状態とを切り替えて実行する。

【0013】

力行運転時には、電源回生装置１はコンバータ装置として機能し、３相交流電源２から供給される交流電力を直流電力へ変換する。インバータ装置３は、電源回生装置１によって変換された直流電力を交流電力へ変換してモータ４へ供給することによってモータ４を駆動する。

【0014】

一方、回生運転時には、インバータ装置３は、モータ４の減速によってモータ４に生じる誘導起電力を直流電力へ変換するように内部のスイッチング素子を駆動し、直流電力を電源回生装置１へ供給する。電源回生装置１は、インバータ装置３から供給される直流電力を交流電力へ変換して３相交流電源２へ供給することによって電源回生を行う。

【0015】

電源回生装置１は、３相交流電源２とインバータ装置３との間に配置される電力変換部１０と、電力変換部１０を制御する制御部２０と、３相交流電源２の各相と電力変換部１０との間に配置されるフィルタ３０とを備える。

【0016】

電力変換部１０は、三相ブリッジ回路１２と、平滑コンデンサＣ１とを備える。三相ブリッジ回路１２は、例えば、後で詳述する図３に示すように、６個のダイオードＤ１〜Ｄ６を三相ブリッジ接続し、それぞれのダイオードごとにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を逆並列に接続して構成される。

【0017】

三相ブリッジ回路１２は、力行運転時において３相交流電源２から出力される交流電圧を整流し、三相ブリッジ回路１２によって整流された電圧は平滑コンデンサＣ１によって平滑される。かかる動作によって、平滑コンデンサＣ１に直流電力が蓄積され、インバータ装置３へ直流電力が供給される。

【0018】

三相ブリッジ回路１２は、モータ４からインバータ装置３を介して供給される電力を３相交流電源２へ供給する電源回生を行う機能も備える。すなわち、三相ブリッジ回路１２は、インバータ装置３から供給されて平滑コンデンサＣ１に蓄積された直流電力を交流電力へ変換して３相交流電源２へ供給する。

【0019】

三相ブリッジ回路１２は制御部２０によって制御される。かかる制御部２０は、電源電圧検出部２１と、信号処理部２３と、位相検出部２５と、駆動制御部２７とを備える。

【0020】

電源電圧検出部２１は、３相交流電源２から出力される交流電圧の瞬時値を繰り返し継続して検出し、検出結果に応じた検出信号（以下、交流検出信号と記載する）を信号処理部２３へ出力する。かかる交流検出信号は、３相交流電源２の電圧波形に対応した波形の信号である。

【0021】

信号処理部２３は、通常時は電源電圧検出部２１から入力される交流検出信号を通過させて位相検出部２５へ出力しているが、停電等により交流検出信号の入力が停止すると、自励発振状態となる。これにより、信号処理部２３は、それまで存在していた交流検出信号を緩やかに減衰させていく残留振動へと移行する。信号処理部２３は、かかる残留振動によって、停止直前の交流検出信号と周波数は等しく位相が連続する交流信号（以下、残留振動信号と記載する）を生成し、該交流信号を位相検出部２５へと出力する。なお、ここでの自励発振とは、入力がない状態で徐々に減衰していく残留振動として持続発振することを意味する。

【0022】

信号処理部２３は、２次のバンドパスフィルタによって構成される。バンドパスフィルタの固有角周波数は、電源電圧検出部２１から入力される交流検出信号を通過させることができるように交流検出信号の周波数に合わせて設定される。交流検出信号は、２次のバンドパスフィルタによって構成された信号処理部２３を通過することによって、高周波成分が低減された信号となるため、位相検出部２５における３相交流電源２の位相検出を精度よく行うことができる。

【0023】

また、信号処理部２３においては、交流検出信号の入力が停止した場合に、交流検出信号と連続する所望の残留振動信号を生成することができるようにバンドパスフィルタの減衰係数が調整される。かかるバンドパスフィルタの特性については後で詳述する。なお、信号処理部２３は、自励発振によって残留振動信号を生成することができる構成であればよく、２次のバンドパスフィルタに限らず、例えば、２次のローパスフィルタやその他の構成であってもよい。

【0024】

位相検出部２５は、信号処理部２３から出力される交流信号に基づき、３相交流電源２の位相を検出する。具体的には、信号処理部２３を介して交流検出信号が出力される場合、交流検出信号に基づき、３相交流電源２の位相を検出する。一方、信号処理部２３から残留振動信号が出力される場合、かかる残留振動信号に基づき、３相交流電源２の位相を検出する。

【0025】

駆動制御部２７は、位相検出部２５によって検出された３相交流電源２の位相に基づいて、三相ブリッジ回路１２内のスイッチング素子を駆動することによって、運転状態に応じた電力変換を行う。具体的には、駆動制御部２７は、運転状態が回生運転中の状態であれば平滑コンデンサＣ１の直流電圧を交流電圧へ変換して３相交流電源２側へ出力する。また、駆動制御部２７は、運転状態が力行運転中の状態であれば３相交流電源２から供給される交流電圧を直流電圧に変換して平滑コンデンサＣ１へ出力する。

【0026】

図２は、停電が発生した場合の各信号の状態を示す図である。かかる図２では、３相交流電源２自体の電圧、３相交流電源２から電源回生装置１へ入力される電圧、電源電圧検出部２１から出力される交流検出信号、信号処理部２３から出力される信号、および、位相検出部２５から出力される信号のそれぞれの状態が示される。

【0027】

停電は、一般に、送電系統や受電系統の故障によって生じており、発電所内で生じることはまれである。このような停電の場合、発電所内での発電動作は継続していることから、図２に示すように、発電所内での３相交流電源２は連続して動作しており、他方で末端側（電源回生装置１の入力端側）の方では停電中である。したがって、停電復帰時（送電系統や受電系統の故障復帰時）に電源回生装置１へ供給される電源電圧の位相は、停電が発生しなかったと仮定した際の電源電圧の位相と同じになる。

【0028】

３相交流電源２から電源回生装置１へ電力供給が行われている状態では、電源電圧検出部２１から信号処理部２３へ交流検出信号が出力される（〜タイミングｔ１）。信号処理部２３は、電源電圧検出部２１から交流検出信号が出力されている場合、この交流検出信号を通過させて位相検出部２５へ出力する。位相検出部２５は、信号処理部２３を介して入力される交流検出信号に基づいて３相交流電源２の位相を検出する。

【0029】

その後、３相交流電源２から電源回生装置１への電力供給が停止して停電になった場合（タイミングｔ１〜タイミングｔ２）、電源電圧検出部２１からの交流検出信号の出力が停止する。信号処理部２３は、電源電圧検出部２１からの交流検出信号の出力が停止すると、自励発振状態となり、残留振動によって、停電直前に入力された交流検出信号と周波数は等しく位相が連続する残留振動信号を生成して位相検出部２５へ出力する。位相検出部２５は、信号処理部２３から出力される残留振動信号に基づいて３相交流電源２の位相を検出する。

【0030】

その後、３相交流電源２から電源回生装置１への電力供給が再開されて停電復帰した場合、電源電圧検出部２１から信号処理部２３への交流検出信号の出力が再開される（タイミングｔ２〜）。信号処理部２３は、電源電圧検出部２１から出力される交流検出信号を通過させて位相検出部２５へ出力する。

【0031】

位相検出部２５は、信号処理部２３を介して入力される交流検出信号に基づいて３相交流電源２の位相を検出する。なお、信号処理部２３を介して出力される交流検出信号の振幅は、停電復帰時においては、電源電圧検出部２１から出力される交流検出信号の振幅よりも小さい。これは、２次のフィルタである信号処理部２３の２次遅れによるものであり、信号処理部２３から出力される交流検出信号の振幅は、停電復帰後、時間の経過にしたがって大きくなり、最終的に停電前の状態と同様の大きさになる。

【0032】

このように、第１の実施形態に係る電源回生装置１は、３相交流電源２が停電状態になった場合に残留振動によって、停止直前の交流検出信号と周波数は等しく位相が連続する交流信号を生成して３相交流電源２の位相を検出する。そのため、停電復帰時における３相交流電源２の位相を瞬時かつ正確に検出できるので、３相交流電源２の位相との同期ずれを抑制することができ、電源回生装置１において連続運転を精度よく行うことができる。

【0033】

以下、第１の実施形態に係る電源回生装置１の具体的構成の一例について説明する。図３は、第１の実施形態に係る電源回生装置１の具体的構成の一例を示す図である。

【0034】

第１の実施形態に係る電源回生装置１の制御部２０は、図３に示すように、電源電圧検出部２１と、３相／２相変換部２２と、信号処理部２３と、位相検出部２５と、パラメータ設定部２６と、駆動制御部２７とを備える。なお、電源電圧検出部２１および３相／２相変換部２２が電圧検出部の一例に相当する。

【0035】

電源電圧検出部２１は、３相交流電源２の電圧を検出する。具体的には、電源電圧検出部２１は、３相交流電源２のＲ相、Ｓ相およびＴ相の各相とフィルタ３０との間の接続点を監視し、３相交流電源２の各相電圧の瞬時値を検出し、各相電圧の瞬時値に応じて変化する交流検出信号Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｓ、Ｖ_Ｔを出力する。

【0036】

フィルタ３０は、３相交流電源２の各相と電力変換部１０との間にそれぞれ２つずつ直列に接続された６つのインダクタと、各相のインダクタ間と中性点との間にそれぞれ接続された３つのコンデンサとにより構成される。なお、フィルタ３０の構成は図３に示す構成に限定されるものではない。

【0037】

３相／２相変換部２２は、交流検出信号Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｓ、Ｖ_Ｔを固定座標上の直交した２軸のαβ成分へ変換して、α軸方向の交流検出信号Ｖαとβ軸方向の交流検出信号Ｖβとをベクトル成分とするαβ軸座標系の固定座標電圧ベクトルを求める。

【0038】

信号処理部２３は、３相／２相変換部２２から交流検出信号Ｖα、Ｖβが出力されている場合、３相／２相変換部２２から出力される交流検出信号Ｖα、Ｖβを通過させて交流信号Ｖα１、Ｖβ１として位相検出部２５へ出力する。一方、停電等によって３相／２相変換部２２から交流検出信号Ｖα、Ｖβが出力されなくなった場合、信号処理部２３は、自励発振状態となる。信号処理部２３は、自励発振状態になると、残留振動によって、停止直前の交流検出信号Ｖα、Ｖβと周波数は等しく位相が連続する残留振動信号を生成し、交流信号Ｖα１、Ｖβ１として位相検出部２５へ出力する。

【0039】

信号処理部２３は、以下のように、２次のアクティブバンドパスフィルタ（以下、アクティブＢＰＦと記載する場合がある）を用いて構成することができる。かかる２次のアクティブＢＰＦは、各交流検出信号Ｖα、Ｖβ毎に設けられる。ここで、２次のアクティブＢＰＦにおける連続系の伝達関数は、例えば、以下の式（１）で表すことができる。なお、「Ｘ_(s)」は、入力（Ｖα、Ｖβ）、「Ｙ_(s)」は、出力（Ｖα１、Ｖβ１）、「ζ」は、減衰係数、「ω₀」は、固有角周波数、「ｓ」は、ラプラス演算子である。

【0040】

【数1】

【0041】

また、共振特性によって固有角周波数ω₀で高いゲイン特性になることを抑えるために、以下の式（２）に示すように、ゲインＫを乗じたものをアクティブＢＰＦの最終出力Ｙ_final(s)とする。このゲインＫは、固有角周波数ω₀で信号処理部２３のゲイン特性が０ｄＢとなるように設定される。例えば、下記式（３）に示すように設定することで、信号処理部２３のゲイン特性を固有角周波数ω₀で０ｄＢとすることができる。

【0042】

【数2】

【0043】

図４Ａおよび図４Ｂは、信号処理部２３の周波数特性例を示す図である。上記式で規定される信号処理部２３の位相特性は、固有角周波数ω₀が５０Ｈｚの場合、図４Ａに示すように、５０Ｈｚ付近で０［ｄｅｇ］であり、ゲイン特性も０ｄＢである。また、固有角周波数ω₀が６０Ｈｚの場合、信号処理部２３の位相特性は、図４Ｂに示すように、６０Ｈｚ付近で０［ｄｅｇ］であり、ゲイン特性も０ｄＢである。

【0044】

信号処理部２３における固有角周波数ω₀は、３相交流電源２の周波数に対応するようにパラメータ設定部２６によって設定される。例えば、３相交流電源２の周波数が５０Ｈｚの場合、例えば、図４Ａに示す位相特性およびゲイン特性になるように、信号処理部２３のパラメータが設定される。また、３相交流電源２の周波数が６０Ｈｚの場合、例えば、図４Ｂに示す位相特性およびゲイン特性になるように、信号処理部２３のパラメータが設定される。

【0045】

また、減衰係数ζの値が０＜ζ＜１の範囲に設定される。これにより、交流検出信号Ｖα、Ｖβの入力が停止した後に信号処理部２３が自励発振状態となる。信号処理部２３は、自励発振状態になると、残留振動によって、停止直前の交流検出信号Ｖα、Ｖβに周波数は等しく位相が連続する残留振動信号を交流信号Ｖα１、Ｖβ１として出力する（図２参照）。なお、減衰係数ζが小さいほど残留振動信号の減衰時間が長くなり、信号処理部２３の出力は、比較的長い停電状態にも対応できるようになる。

【0046】

信号処理部２３においてデジタル回路によりアクティブＢＰＦを実現する場合、かかるアクティブＢＰＦを制御部２０へ実装するための離散系の伝達関数は、以下の式（４）で表すことができる。また、アクティブＢＰＦの最終的な出力は、ゲインＫを乗じて、以下の式（５）で表すことができる。なお、Ｘ_(k)は現在の入力、Ｘ_(k-1)は１サンプル時間前の入力、Ｙ_(k)は現在の出力、Ｙ_(k-1)は１サンプル時間前の出力、Ｙ_(k-2)は、２サンプル時間前の出力、Ａ₁、Ａ₂、Ｂ₁、Ｂ₂はそれぞれ係数である。

【0047】

【数3】

【0048】

上記式（４）、（５）から、信号処理部２３は、例えば、図５に示すように、遅延器８１〜８５と、乗算器８６〜９０と、加算器９１とを有するデジタル回路により構成することができる。図５は、信号処理部２３を構成するアクティブＢＰＦの一例を示す図である。

【0049】

なお、信号処理部２３を２次のバンドパスフィルタによって構成する例を説明したが、上述したように、信号処理部２３は、２次のバンドパスフィルタに限定されるものではない。例えば、信号処理部２３を２次のローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと記載する場合がある）によって構成することもできる。

【0050】

ここで、２次のアクティブＬＰＦにおける連続系の伝達関数は、例えば、以下の式（６）で表すことができる。なお、「Ｘ_(s)」は、入力（Ｖα、Ｖβ）、「Ｙ_(s)」は、出力（Ｖα１、Ｖβ１）、「ζ」は、減衰係数、「ω₀」は、固有角周波数、「ｓ」は、ラプラス演算子である。

【0051】

【数4】

【0052】

上記式（６）で規定されるアクティブＬＰＦは、図６に示すように、固有角周波数ω₀付近で０［ｄｅｇ］のゲイン特性を有し、また、固有角周波数ω₀付近の入力信号の位相に対して出力信号の位相が９０度遅れる位相特性を有する。図６は、信号処理部２３を構成するアクティブＬＰＦの周波数特性例を示す図である。なお、アクティブＬＰＦにおける固有角周波数ω₀は、後述のように、３相交流電源２の周波数に対応するようにパラメータ設定部２６によって設定される。

【0053】

信号処理部２３を２次のＬＰＦにより構成する場合、出力する位相が９０度遅れる。そのため、信号処理部２３では、図７に示すように、２次のＬＰＦ７１の出力側に、９０度位相を進ませる位相補正器７２が設けられる。これにより、２次のＬＰＦ７１によって生じる位相ずれを補正することができる。なお、位相補正器７２は、２次のＬＰＦ７１の入力側に設けるようにしてもよい。

【0054】

また、位相補正器７２は、必ずしも信号処理部２３内に設ける必要はなく、例えば、位相検出部２５の出力側に設けるようにしてもよく、また、電源電圧検出部２１や３相／２相変換部２２の出力側に設けるようにしてもよい。すなわち、２次のＬＰＦ７１によって生じる位相ずれを結果的に補正することができれば、位相補正器７２はどこに配置されていてもよい。

【0055】

なお、上述では、信号処理部２３として、２次のＢＰＦや２次のＬＰＦを例に挙げて説明したが、信号処理部２３はこれらの２次のフィルタに限定されるものではない。例えば、信号処理部２３として、２次のハイパスフィルタを用いて構成してもよい。

【0056】

図３に戻って、電源回生装置１の制御部２０について、説明を続ける。位相検出部２５は、信号処理部２３から出力される交流信号Ｖα１、Ｖβ１に基づいて、３相交流電源２の電圧位相を検出し、電圧位相検出値θとして出力する。例えば、位相検出部２５は、交流信号Ｖα１、Ｖβ１をｄｑ軸直交座標系のｄｑ成分へ変換した場合にｄ軸成分が零になるように３相交流電源２の電圧位相を演算する。位相検出部２５は、このように演算した３相交流電源２の電圧位相に応じた電圧位相検出値θを出力する。

【0057】

また、位相検出部２５は、信号処理部２３から出力される交流信号Ｖα１、Ｖβ１に基づいて、３相交流電源２の角周波数ωを検出し、パラメータ設定部２６へ出力する。なお、位相検出部２５は、３相交流電源２の角周波数ωに応じた情報、例えば、３相交流電源２の電源周波数ｆを検出することもできる。

【0058】

パラメータ設定部２６は、位相検出部２５によって検出される３相交流電源２の角周波数ω又は電源周波数ｆに応じた情報（以下、電源周波数情報と記載する）に基づいて、信号処理部２３のパラメータを設定する。これにより、信号処理部２３は、３相交流電源２の角周波数ωに応じたパラメータが設定され、信号処理部２３のフィルタ特性を３相交流電源２の角周波数ωに合わせることができる。

【0059】

例えば、信号処理部２３が図５に示すアクティブＢＰＦの構成を有する場合、パラメータ設定部２６は、３相交流電源２の角周波数ωを固有角周波数ω₀とする。また、パラメータ設定部２６は、固有角周波数ω₀でのゲイン特性を０ｄＢとするような係数Ａ₁、Ａ₂、Ｂ₁、Ｂ₂の値をそれぞれ選択して、信号処理部２３に設定する。これにより、信号処理部２３に３相交流電源２の角周波数ωに応じたパラメータが設定される。

【0060】

なお、パラメータ設定部２６による信号処理部２３へのパラメータの設定は、動作開始タイミング、周期的なタイミング、または、任意に設定したタイミングで行うことができる。例えば、パラメータ設定部２６は、電源回生装置１へ３相交流電源２からの電力の供給が開始されたタイミングで、信号処理部２３へのパラメータの設定を行うことができる。また、パラメータ設定部２６は、電源回生装置１による運転動作が行われていない間の任意のタイミングで、信号処理部２３へのパラメータの設定を行うことができる。

【0061】

ここで、信号処理部２３へのパラメータの設定を含む初期動作について具体的に説明する。かかる初期動作は、電源回生装置１の使用を開始する際や停電復帰の際に制御部２０によって実行される処理である。図８は、制御部２０によって行われる初期動作のフローチャートである。なお、信号処理部２３は図５に示す構成を有するものとする。

【0062】

まず、制御部２０は、初期動作において、信号処理部２３をスルーパスモードに設定する（ステップＳ１０１）。スルーパスモードとは、信号処理部２３において入力された信号をフィルタ処理せずにそのまま通過させるモードである。スルーパスモードの設定は、例えば、パラメータ設定部２６から信号処理部２３へ指令信号を出力することによって実行される。

【0063】

また、スルーパスモードでは、初期化モードに備えるために、状態変数を下記式（７）〜（９）に示すように設定する。

【0064】

【数5】

【0065】

上記式（９）は、現在の入力であるＸ_(k)と同一の値を現在の出力であるＹ_(k)の値に設定することを意味しており、信号処理部２３は、スルーパスモードにおいて、式（９）に示す処理を実行することで、入力された信号をフィルタ処理せずにそのまま通過させる。

【0066】

また、アクティブＢＰＦとして機能する信号処理部２３に単一周波数の信号がＸ_(k)として入力される場合、アクティブＢＰＦのカットオフ周波数がその入力信号の周波数と一致していれば、入力信号に対する出力信号の位相遅れは零で、ゲインも０ｄＢである。そのため、上記式（９）に加え、Ｙ_final(k-1)＝Ｘ_(k-1)、Ｙ_final(k-2)＝Ｘ_(k-2)という式（８）および式（７）の関係式も成立する。また、図５に示すアクティブＢＰＦの構成から、後述する式（１０）、（１１）の関係式も成立する。

【0067】

一方、信号処理部２３において、フィルタ処理を開始する際に、Ｙ_(k-1)、Ｙ_(k-2)、 Ｘ_(k-1)の状態量が零または不定値である場合、Ｙ_(k)が零または不定値から立ち上がるため、定常状態になるまでには時間を要する。そこで、信号処理部２３において、入力信号の遅延Ｘ_(k-1)、Ｘ_(k-2)をサンプリングし、予め、式（７）〜式（１１）の処理を実行してＹ_(k-1)およびＹ_(k-2)の内部状態を確立させておくことで、即時に、定常状態からフィルタ処理を開始することができる。

【0068】

次に、制御部２０は、３相交流電源２から電源回生装置１への電力供給が行われているかどうかを判定する（ステップＳ１０２）。電力供給が行われているか否かは、信号処理部２３をそのまま通過する交流検出信号Ｖα、Ｖβが駆動制御部２７によって検出されたか否かによって判断される。

【0069】

電源回生装置１へ３相交流電源２を接続した場合や長時間の停電が復帰した場合などのように、３相交流電源２から電源回生装置１への電力供給が開始された場合（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、制御部２０は、電源確定処理を実行する（ステップＳ１０３）。かかる電源確定処理において、位相検出部２５は、信号処理部２３をそのまま通過（スルーパスモードによる通過）する交流検出信号Ｖα、Ｖβに基づいて、３相交流電源２の位相や角周波数などを検出する。位相検出部２５は、かかる検出結果をパラメータ設定部２６や駆動制御部２７へ出力する。

【0070】

制御部２０は、電源確定処理が終了すると、信号処理部２３を初期化モードに設定する（ステップＳ１０４）。かかる初期化モードでは、パラメータ設定部２６は、位相検出部２５から出力される電源周波数情報に応じた係数Ａ₁、Ａ₂、Ｂ₁、Ｂ₂の値をそれぞれ選択して、信号処理部２３に設定する。これにより、信号処理部２３に３相交流電源２の角周波数ωに応じたパラメータが設定される。

【0071】

また、スルーパスモードから動作ＯＮモードへの遷移時に、上記式（７）〜（９）に示す状態変数に基づき、アクティブＢＰＦの内部変数を下記式（１０）、（１１）に示すように設定する。

【0072】

【数6】

【0073】

制御部２０は、初期化モードを終了すると、信号処理部２３を動作ＯＮモードに設定する（ステップＳ１０５）。かかる動作ＯＮモードでは、信号処理部２３は、パラメータ設定部２６によって設定されたパラメータに基づいて、２次のアクティブＢＰＦとして動作する。これにより、停電時において、信号処理部２３から残留振動信号を出力させることが可能になる。

【0074】

このように、電源回生装置１では、初期動作において、信号処理部２３の動作モードを動作ＯＮモードにする前に、スルーパスモードおよび初期化モードの順に変更する制御が行われる。

【0075】

初期動作の最初に信号処理部２３の動作モードをスルーパスモードにすることで、位相検出部２５による３相交流電源２の位相や角周波数などの検出を迅速に行わせることができる。これにより、例えば、電源回生装置１における運転動作を迅速に開始することができる。

【0076】

また、信号処理部２３の動作モードをスルーパスモードの後に初期化モードとすることで、信号処理部２３が動作ＯＮモードとなった場合に、信号処理部２３のフィルタとして動作を高速に立ち上げることができる。

【0077】

図３に戻って、電源回生装置１の制御部２０について、説明を続ける。駆動制御部２７は、実効値算出器５１と、Ａ／Ｄ変換器５２と、３相／２相変換器５３と、ｄｑ座標変換器５４と、直流母線電圧検出器５５と、減算器５６とを備える。また、駆動制御部２７は、ｑ軸電流指令出力器５７と、ｑ軸電流偏差演算器５８と、ｑ軸電流調整器５９と、ｑ軸電圧指令補正器６０と、ｄ軸電流指令出力器６１と、ｄ軸電流偏差演算器６２と、ｄ軸電流調整器６３とを備える。さらに駆動制御部２７は、電圧振幅指令生成器６４と、電圧位相指令生成器６５と、加算器６６と、ＰＷＭ制御器６７とを備える。

【0078】

実効値算出器５１は、信号処理部２３から出力される交流信号Ｖα１、Ｖβ１に基づいて、３相交流電源２の実効電圧値Ｖｓｅを検出する。

【0079】

Ａ／Ｄ変換器５２は、電流検出部４０によって検出された相電流検出値Ｉ_Ｒ、Ｉ_Ｓ、Ｉ_ＴをＡ／Ｄ変換によってデジタル値に変換する。なお、相電流検出値Ｉ_Ｒは、Ｒ相電流の瞬時値であり、相電流検出値Ｉ_Ｓは、Ｓ相電流の瞬時値であり、相電流検出値Ｉ_Ｔは、Ｔ相電流の瞬時値である。また、電流検出部４０として、例えば、磁電変換素子であるホール素子を利用して電流を検出する電流センサを用いることができる。

【0080】

３相／２相変換器５３は、相電流検出値Ｉ_Ｒ、Ｉ_Ｓ、Ｉ_Ｔを固定座標上の直交した２軸のαβ成分へ変換して、α軸方向の電流値Ｉαとβ軸方向の電流値Ｉβとをベクトル成分とするαβ軸座標系の固定座標電流ベクトルを求める。

【0081】

ｄｑ座標変換器５４は、位相検出部２５によって検出された電圧位相検出値θに基づき、３相／２相変換器５３から出力されるαβ軸座標系の成分を変換することでｄｑ軸回転座標系のｑ軸成分およびｄ軸成分を演算する。これにより、ｄｑ座標変換器５４は、ｑ軸電流値Ｉｑとｄ軸電流値Ｉｄとを求める。

【0082】

直流母線電圧検出器５５は、電力変換部１０のインバータ装置３側の直流電圧を検出する。具体的には、直流母線電圧検出器５５は、平滑コンデンサＣ１の端子間電圧値を直流電圧値Ｖｐｎとして検出し、減算器５６へ出力する。

【0083】

減算器５６は、直流母線電圧検出器５５から出力される直流電圧値Ｖｐｎを電圧指令Ｖｐｎ*から減算し、差分電圧値Ｖｇとしてｑ軸電流指令出力器５７へ出力する。

【0084】

ｑ軸電流指令出力器５７は、減算器５６から入力される差分電圧値Ｖｇに基づきｑ軸電流指令Ｉｑ^*を生成し、ｑ軸電流偏差演算器５８へ出力する。ｑ軸電流指令Ｉｑ^*は、有効電流の目標電流値である。ｑ軸電流偏差演算器５８は、ｑ軸電流指令Ｉｑ^*とｑ軸電流値Ｉｑとの偏差であるｑ軸電流偏差を演算してｑ軸電流調整器５９へ出力する。

【0085】

ｑ軸電流調整器５９は、ｑ軸電流指令Ｉｑ^*とｑ軸電流値Ｉｑとの偏差を零とするようにｑ軸電圧指令Ｖｑ１^*を調整し、ｑ軸電圧指令補正器６０へ出力する。ｑ軸電圧指令補正器６０は、ｑ軸電流調整器５９から出力されるｑ軸電圧指令Ｖｑ１^*に実効値算出器５１から出力される実効電圧値Ｖｓｅを加算し、ｑ軸電圧指令Ｖｑ^*として電圧振幅指令生成器６４および電圧位相指令生成器６５へ出力する。

【0086】

ｄ軸電流指令出力器６１は、ｄ軸電流指令Ｉｄ^*を生成してｄ軸電流偏差演算器６２へ出力する。ｄ軸電流指令Ｉｄ^*は、無効電流の目標電流値であり、例えば、力率を１とする場合、ｄ軸電流指令Ｉｄ^*は零に設定される。ｄ軸電流偏差演算器６２は、ｄ軸電流指令Ｉｄ^*とｄ軸電流値Ｉｄとの偏差であるｄ軸電流偏差を演算してｄ軸電流調整器６３へ出力する。ｄ軸電流調整器６３は、ｄ軸電流指令Ｉｄ^*とｄ軸電流値Ｉｄとの偏差を零とするようにｄ軸電圧指令Ｖｄ^*を調整し、電圧振幅指令生成器６４および電圧位相指令生成器６５へ出力する。

【0087】

電圧振幅指令生成器６４は、ｑ軸電圧指令補正器６０から出力されたｑ軸電圧指令Ｖｑ^*と、ｄ軸電流調整器６３から出力されたｄ軸電圧指令Ｖｄ^*とに基づき、出力電圧指令Ｖ^*を求める。例えば、電圧振幅指令生成器６４は、以下の式（１２）から出力電圧指令Ｖ^*を求める。
出力電圧指令Ｖ^*＝（Ｖｄ^*2＋Ｖｑ^*2）^1/2 ・・・（１２）

【0088】

電圧位相指令生成器６５は、ｑ軸電圧指令補正器６０から出力されたｑ軸電圧指令Ｖｑ^*と、ｄ軸電流調整器６３から出力されたｄ軸電圧指令Ｖｄ^*とに基づき、出力位相指令θａ^*を求める。例えば、電圧位相指令生成器６５は、以下の式（１３）から出力位相指令θａ^*を求める。
出力位相指令θａ^*＝ｔａｎ^-1（Ｖｑ^*／Ｖｄ^*） ・・・（１３）

【0089】

加算器６６は、電圧位相指令生成器６５から出力される出力位相指令θａ^*に位相検出部２５から出力される電圧位相検出値θを加算して、位相θｐを演算する。

【0090】

ＰＷＭ制御器６７は、電圧振幅指令生成器６４から出力される出力電圧指令Ｖ^*と、加算器６６によって演算された位相θｐとに基づいて、３相交流電圧指令、すなわち、３相交流電源２の各相に対する出力電圧指令Ｖ_Ｒ^*、Ｖ_Ｓ^*、Ｖ_Ｔ^*を求める。例えば、ＰＷＭ制御器６７は、以下の式（１４）〜（１６）から、Ｒ相出力電圧指令Ｖ_Ｒ^*、Ｓ相出力電圧指令Ｖ_Ｓ^*、およびＴ相出力電圧指令Ｖ_Ｔ^*を求める。
Ｖ_Ｒ^*＝Ｖ^*×ｓｉｎ（θｐ） ・・・（１４）
Ｖ_Ｓ^*＝Ｖ^*×ｓｉｎ（θｐ−（２π／３）） ・・・（１５）
Ｖ_Ｔ^*＝Ｖ^*×ｓｉｎ（θｐ＋（２π／３）） ・・・（１６）

【0091】

ＰＷＭ制御器６７は、出力電圧指令Ｖ_Ｒ^*、Ｖ_Ｓ^*、Ｖ_Ｔ^*に基づいて、電力変換部１０の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を制御するＰＷＭ信号Ｓ１〜Ｓ６を生成する。これにより、電力変換部１０から出力電圧指令Ｖ_Ｒ^*、Ｖ_Ｓ^*、Ｖ_Ｔ^*に応じた３相交流電圧が出力される。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６として、例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの自己消弧形の半導体素子が用いられる。また、ＰＷＭ信号Ｓ１〜Ｓ６は、Ｈｉｇｈレベルのときにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン状態にするオン指令となる。

【0092】

以上のように、第１の実施形態に係る電源回生装置１では、３相交流電源２が停電状態になった場合に自励発振状態となり、残留振動によって、停止直前の交流検出信号と周波数は等しく位相が連続する残留振動信号を生成して３相交流電源２の位相を検出する。そのため、停電復帰時において３相交流電源２の位相との同期ずれを抑制することができ、電源回生装置１において連続運転を精度よく行うことができる。

【0093】

なお、上述した図３に示す例では、電源電圧検出部２１によって検出された交流検出信号Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｓ、Ｖ_Ｔを３相／２相変換部２２によって変換した後の交流検出信号Ｖα、Ｖβを信号処理部２３へ入力することとした。しかしながら、信号処理部２３の配置は、これに限定されるものではない。

【0094】

例えば、図９に示す制御部２０Ａのように、電源電圧検出部２１と３相／２相変換部２２との間に信号処理部を配置するようにしてもよい。図９は、電源回生装置１における制御部の別構成の一部を示す図である。図９に示す制御部２０Ａでは、信号処理部２３Ａは、電源電圧検出部２１から交流検出信号Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｓ、Ｖ_Ｔが出力されている場合、電源電圧検出部２１から出力される交流検出信号Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｓ、Ｖ_Ｔを通過させて３相／２相変換部２２へ出力する。一方、電源電圧検出部２１から交流検出信号Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｓ、Ｖ_Ｔが出力されなくなった場合、信号処理部２３Ａは、それぞれ交流検出信号Ｖ_Ｒ、Ｖ_Ｓ、Ｖ_Ｔと連続する残留振動信号を生成して３相／２相変換部２２へ出力する。

【0095】

また、上述した位相検出部２５においては、ゲインを上げた場合であっても、信号処理部２３、２３Ａから出力される残留振動信号が減衰して振幅が零になってしまうと、３相交流電源２の位相を検出することが難しくなる。そこで、停電が検出された場合に、別途設けた位相情報生成部によって生成された位相情報を用いるように構成することもできる。

【0096】

図１０は、電源回生装置１における制御部の別構成の一部を示す図であり、図１０に示す制御部２０Ｂは、図３に示す制御部２０の構成に位相情報生成部７３、停電検出部７４および切替部７５を追加したものである。

【0097】

位相情報生成部７３は、パラメータ設定部２６から設定された周波数に応じた位相情報を出力することができるように構成されており、パラメータ設定部２６による設定は、例えば、信号処理部２３と同様に、上述した初期動作の際に行われる。

【0098】

停電検出部７４は、実効値算出器５１から出力される実効電圧値Ｖｓｅが所定値以下となった場合に、３相交流電源２からの電力供給が途絶えた停電状態であると判定する。停電検出部７４は、停電状態であると判定すると、位相情報生成部７３へ動作指令を出力し、停電検出部７４へ切替指令を出力する。

【0099】

切替部７５は、停電検出部７４から切替指令が入力された場合、ｄｑ座標変換器５４や加算器６６へ出力する信号を、位相検出部２５からの電圧位相検出値θに代えて、位相情報生成部７３から出力される位相情報θｘとする。また、位相情報生成部７３は、停電検出部７４から動作指令が入力された場合、電圧位相検出値θと位相が連続するように位相情報θｘを選択して切替部７５へ出力する。

【0100】

したがって、停電検出部７４によって停電状態が検出された後は、位相情報生成部７３から出力される位相情報θｘに基づいて、３相交流電源２の位相を検出（推定）することが可能となり、停電復帰後において３相交流電源２の位相との同期ずれを抑制できる。

【0101】

しかも、停電検出部７４によって停電が検出される迄は、残留振動信号によって位相検出部２５が３相交流電源２の位相を検出できる。そのため、停電検出部７４によって停電が検出される迄に停電復帰した場合であっても、停電復帰後において３相交流電源２の位相との同期ずれを抑制できる。

【0102】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電源回生装置について説明する。第１の実施形態に係る電源回生装置１がＰＷＭ信号に基づいて三相ブリッジ回路１２を制御するものであるのに対し、第２の実施形態に係る電源回生装置１００は、１２０度通電方式によって三相ブリッジ回路１２を制御する。なお、第１の実施形態に係る電源回生装置１と同一機能を有する構成要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0103】

図１１は、第２の実施形態に係る電源回生装置１００の構成を示す図である。図１１に示すように、電源回生装置１００は、電力変換部１０と、制御部１２０と、フィルタ１３０とを備える。

【0104】

電源回生装置１００の制御部１２０は、電源電圧検出部２１と、３相／２相変換部２２と、信号処理部２３と、位相検出部２５と、パラメータ設定部２６と、駆動制御部１２７とを備える。かかる電源回生装置１００では、第１の実施形態に係る電源回生装置１と同様に、停電時に信号処理部２３によって残留振動信号が生成され、位相検出部２５は、信号処理部２３によって生成される残留振動信号に基づいて、電圧位相検出値θを生成する。

【0105】

駆動制御部１２７は、実効値算出器５１と、直流母線電圧検出器５５と、乗算器１３１と、減算器１３２と、回生制御選択器１３３と、駆動信号生成器１３４とを備え、電圧位相検出値θに基づいて、電力変換部１０を制御する。

【0106】

乗算器１３１は、実効値算出器５１により算出された実効電圧値Ｖｓｅに√２を乗じて値√２・Ｖｓｅを算出する。減算器１３２は、乗算器１３１によって算出された値√２・Ｖｓｅを、直流母線電圧検出器５５から出力される直流電圧値Ｖｐｎから減算し、差分電圧値Ｖｈとして回生制御選択器１３３へ出力する。

【0107】

回生制御選択器１３３は、減算器１３２から出力される差分電圧値Ｖｈが予め設定された閾値Ｖ１以上となった場合に、駆動信号生成器１３４へ回生指令を出力する。また、回生制御選択器１３３は、回生指令を出力している状態で、減算器１３２から出力される差分電圧値Ｖｈが予め設定された閾値Ｖ２以下となった場合に、駆動信号生成器１３４へ停止指令を出力する。なお、閾値Ｖ２は、閾値Ｖ１よりも小さい値である。

【0108】

駆動制御部１２７は、位相検出部２５から出力される電圧位相検出値θに基づき、１２０度通電制御を行って、３相交流電源２に同期した交流電圧を変換出力する。具体的には、駆動制御部１２７は、電圧位相検出値θに基づき、電力変換部１０の三相ブリッジ回路１２を構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子へそれぞれ印加する６つの駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成して、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６へ出力する。

【0109】

図１２は、１２０度通電制御についての説明図である。駆動制御部１２７は、図１２に示すように、３相交流電源２の中で最も電圧が高い相と最も電圧が低い相の間に回生電流を流し込むようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を制御する駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１６を生成する。また駆動信号Ｓ１１〜Ｓ１６は、Ｈｉｇｈレベルのときにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン状態にするオン指令となる。

【0110】

以上のように、１２０度通電制御を行う電源回生装置１００においても、停電状態になった場合に自励発振状態となり、残留振動によって、停止直前の交流検出信号と周波数は等しく位相が連続する残留振動信号を生成して３相交流電源２の位相を検出する。そのため、停電復帰時において３相交流電源２の位相との同期ずれを抑制することができ、電源回生装置１００において連続運転を精度よく行うことができる。

【0111】

なお、１２０度通電制御を行う電源回生装置に関し、図３に対応する構成として図１１を例に挙げて説明したが、第１の実施形態において説明した種々の変形が可能である。また、電源回生装置１００に２以上のインバータ装置３を接続して電力変換装置を構成することもできる。

【0112】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る電源回生装置および電力変換装置について説明する。第２の実施形態に係る電源回生装置１００では、力行運転時にコンバータとして機能する三相ブリッジ回路１２を備える構成を有するが、第３の実施形態に係る電源回生装置では、力行運転時にコンバータとして動作する機能を有しない。

【0113】

図１３は、第３の実施形態に係る電源回生装置の構成を示す図である。なお、図１３において、図１１に示すものと同様の機能を有するものに関しては同一符号を付し、重複説明を省略する。

【0114】

図１３に示すように、第３の実施形態に係る電源回生装置１００Ａは、電力変換部１１０Ａと、制御部１２０と、フィルタ１３０とを備える。電力変換部１１０Ａは、三相ブリッジ回路１２、平滑コンデンサＣ１およびダイオードＤ７を有するが、ダイオードＤ７の働きにより、力行運転時にコンバータとして動作する機能は有していない。すなわち、電力変換部１１０Ａは、電源回生のみを行い、コンバータ装置として機能しない。

【0115】

かかる電源回生装置１００Ａは、３相交流電源２とコンバータ装置６との接続点とコンバータ装置６とインバータ装置３との接続点の間に接続され、モータ４の減速時にモータ４に発生する誘導起電力を３相交流電源２へ供給する電源回生を主とするものである。

【0116】

モータ４の減速時、インバータ装置３は、モータ４に発生する誘導起電力をコンバータ装置６側へ出力する。インバータ装置３からコンバータ装置６側へ出力された電力は平滑コンデンサＣ１に蓄積される。電源回生装置１００Ａは、平滑コンデンサＣ１に直流電力が所定以上蓄積されると、１２０度通電方式によって三相ブリッジ回路１２を駆動する。

【0117】

電源回生装置１００Ａの制御部１２０は、停電状態になった場合に自励発振状態となり、残留振動によって、停止直前の交流検出信号と周波数は等しく位相が連続する残留振動信号を生成する。制御部１２０は、生成した残留振動信号に基づいて３相交流電源２の位相を検出し、検出した位相に同期して１２０度通電方式による電力変換部１１０の駆動を行う。

【0118】

したがって、電源回生装置１００Ａも電源回生装置１と同様に、停電復帰時において３相交流電源２の位相との同期ずれを抑制することができ、電源回生装置１００Ａにおいて連続運転を精度よく行うことができる。

【0119】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0120】

１、１００、１００Ａ 電源回生装置
２ ３相交流電源
３ インバータ装置
４ モータ
５ 電力変換装置
１０、１１０、１１０Ａ 電力変換部
１２ 三相ブリッジ回路
２０、２０Ａ、２０Ｂ、１２０ 制御部
２１ 電源電圧検出部
２２ ３相／２相変換部
２３、２３Ａ 信号処理部
２４ ３相／２相変換部
２５ 位相検出部
２６ パラメータ設定部
２７、１２７ 駆動制御部
３０、１３０ フィルタ
４０ 電流検出部
５１ 実効値算出器
５２ Ａ／Ｄ変換器
５３ ３相／２相変換器
５４ ｄｑ座標変換器
５５ 直流母線電圧検出器
５６、１３２ 減算器
５７ ｑ軸電流指令出力器
５８ ｑ軸電流偏差演算器
５９ ｑ軸電流調整器
６０ ｑ軸電圧指令補正器
６１ ｄ軸電流指令出力器
６２ ｄ軸電流偏差演算器
６３ ｄ軸電流調整器
６４ 電圧振幅指令生成器
６５ 電圧位相指令生成器
６６、９１ 加算器
６７ ＰＷＭ制御器
７１ ２次のローパスフィルタ
７２ 位相補正器
７３ 位相情報生成部
７４ 停電検出部
７５ 切替部
８１〜８５ 遅延器
８６〜９０、１３１ 乗算器
１３３ 回生制御選択器
１３４ 駆動信号生成器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】