具有放电功能的功率转换装置制造方法及图纸

技术编号:20569233 阅读:19 留言:0更新日期:2019-03-14 11:06
根据本发明专利技术,在具有电容器容量和放电电阻值不同的各种放电功能的功率转换装置中,不按各个装置设定异常判断值,而按相同的程序进行放电异常的检测。具有放电功能的功率转换装置包括:将所输入的交流转换为直流的变流器部;使该直流平滑的平滑电容器;将该直流转换为交流而向电动机输出的逆变器部;和在装置停止时将充电至上述平滑电容器的电荷放电的放电电路,该功率转换装置包括检测上述平滑电容器的电压的电压检测器和基于由上述电压检测器检测出的检测电压检测放电异常的放电异常检测部,上述放电异常检测部包括电压变化率检测部和异常判断部,该电压变化率监测部求取作为规定时间前后的检测电压的比率的电压变化率,该异常判断部对所求得的电压变化率与基准值进行比较来进行异常判断。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有放电功能的功率转换装置
本专利技术涉及具有放电功能的功率转换装置,特别涉及其放电异常检测技术。
技术介绍
在大容量的逆变器、伺服驱动器等功率转换装置中,在运转停止后,为了安全起见需要即刻将所充的电力放电。因此,设置有放电电路,不过在放电电路等出现异常的情况下等需要进行保护动作。作为解决该问题的
技术介绍
,在专利文献1中记载有“一种检测具备放电电路和电压传感器的系统的放电电路的故障的、放电电路故障检测装置,其中,该放电电路包括将电容器输出的直流电压转换为不同的电平的直流电压的变流器、将从变流器输出的直流电压转换为交流电压而施加于负载的逆变器、与变流器和逆变器并联设置的平滑电容器、流动来自平滑电容器的放电电流的电阻和开闭流动放电电流的电流路径的开关元件,该电压传感器检测平滑电容器的两端电压,该放电电路故障检测装置通过2个不同占空比的PWM控制分阶段进行开关元件的电流路径的开闭动作,根据低占空比的PWM控制的阶段得到的两端电压的变化率和高占空比的PWM控制的阶段得到的两端电压的变化率,检测放电电路的故障的有无。”(参照摘要)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2015-116097号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题近年来,在大容量的逆变器和伺服驱动器中,为了进行运转循环中的削峰而在DC总线中追加大容量的电容器,或者为了节能而采用常用变流器方式,针对1个变流器部设置多个逆变器部等,DC总线上的电容器容量根据设备的不同而成为各种各样的值。此外,由于放电电阻也与电容器容量一致地选定,所以放电的情形根据设备的不同而不同,放电动作和放电电路的异常检测难以进行。在专利文献1中记载的方法中,将为预先决定的放电电路且为预先决定的2个不同的放电动作时的平滑电容器两端电压的电压变化率与正常值进行比较而判断放电电路异常,所以在如上述那样根据设备的不同而电容器容量、放电电阻值多种多样不能统一决定的情况下,不能按每个系统分别决定正常值。而且,认为还存在由于电容器的容量发生变化而使得成为保护动作的基准的电压按预先决定的值对于装置不适合的情况。本专利技术的目的在于,在具有电容器容量和放电电阻值不同的各种放电功能的功率转换装置中,不按每个装置设定异常判断值,而按相同的程序进行放电异常的检测。用于解决课题的方法为了解决上述问题,在本专利技术中,求取放电动作中的某个固定时间的DC总线的电压变化率,制作与电路时间常数相当的值,根据该值的变动检测电路的异常。列举本专利技术的功率转换装置的一个例子,为一种具有放电功能的功率转换装置,其包括将所输入的交流转换为直流的变流器部、对该直流进行平滑的平滑电容器、将该直流转换为交流并将其输出到电动机的逆变器部、和在装置停止时将充电至上述平滑电容器的电荷放电的放电电路,上述功率转换装置包括:检测上述平滑电容器的电压的电压检测器;和放电异常检测部,其基于由上述电压检测器检测出的检测电压来检测放电异常,上述放电异常检测部包括:电压变化率检测部,其求取作为规定时间前后的检测电压的比率的电压变化率;和异常判断部,其将所求得的电压变化率与基准值进行比较来进行异常判断。专利技术效果根据本专利技术,在具有电容器容量和放电电阻值不同的各种放电功能的功率转换装置中,能够不按每个装置设定异常判断值,而按相同的程序进行放电异常的检测。此外,由于不求取电路时间常数本身,能够削减计算的成本。附图说明图1是本专利技术的实施例1的功率转换装置的概略图。图2是表示实施例1的放电电路的等价电路的图。图3是表示图2的放电电路的放电时的电压变化的图。图4是表示实施例1的放电电路异常时的电压变化的图。图5是表示实施例1的电压变化率检测部的图。图6是表示实施例1的异常判断部的图。图7是表示本专利技术的实施例2的放电电路异常时的电压变化的图。图8是表示本专利技术的实施例3的异常判断部的图。图9是本专利技术的实施例4的功率转换装置的概略图。图10是表示实施例4的异常判断部的图。具体实施方式以下,使用附图对本专利技术的实施例进行说明。此外,在用于说明实施例的各图中,相同的构件尽量使用相同的名称和符号,并省略其重复性的说明。(实施例1)图1是本专利技术的实施例1的功率转换装置的概略图。功率转换装置1内置有平滑电容器4、放电电路5、电压检测电路6、变流器部7、逆变器部8、电路控制部10,连接有外部电容器2、外部放电电阻3。图1的结构是为了削峰的而连接有外部电容器2与外部放电电阻3的结构。在上述的常用变流器方式中,也仅从逆变器部8至电动机9地多个并联连接,所以基本结构相同。此外,在图1中,在放电电路5、逆变器部8和变流器部7使用二极管或晶体管的标记,不过这只是一个例子,只要能够提供同样的功能,对种类没有要求。另外,电路控制部10控制逆变器部8的开关元件和放电电路5的开关元件13等。首先,使用图2和图3,说明本专利技术的原理。一般而言,放电时的电路在电源遮断后使动作进行,所以以图2那样的串联连接有电容器21、放电电阻22、开关23的等价电路表示。该电路的、开关23导通而充电至电容器21的电荷通过放电电阻22放电。图2的电容器21为将图1的内部电容器14与外部电容器2合并在一起而得到的电容器,放电电阻22相当于外部放电电阻3,开关23相当于放电电路5的开关元件13。此时,在电路能够正常放电的情况下,当以t为时间时,电容器21的两端电压V(t)以V(t)=V0·exp(-t/τ)[V]表示。此处,V0:t=0时的电压exp:自然指数函数τ:电路时间常数,在图2的等价电路中τ=CRC:电容器21的静电电容R:放电电阻22的电阻值。接着,某个时刻t1与dt时间后的t2=t1+dt的电容器的两端电压为V(t1)=V0·exp(-t1/τ)V(t2)=V0·exp(-t2/τ)=V0·exp(-(t1+dt)/τ),dt之间的电压变化率A为A=V(t2)/V(t1)=exp(-dt/τ)。τ为电路时间常数,所以固定,在令dt固定时,变化率A不依赖于时刻t而固定。因而,如图3所示那样,在放电时间中,无论dt取哪个时刻,按变化率A的比例电压均减少。接着,考虑在电路上产生异常的情况。图4表示在放电期间中、在电路产生异常的情况下的DC电压变化的曲线图。例如在并联连接的放电电阻3中若干个放电电阻烧坏等而电阻值变大的情况下,即,在上述的计算中R变大而时间常数τ变大的情况下,当求取电压变化率B1时,相对于正常时的电压变化率A,B1>A。在图4中为虚线(异常时(时间常数大))那样的情况。特别是在电阻器全部为开放状态故障的情况下和在电路上发生断线的情况下,DC电压成为固定的值。相反,在放电电阻内部短路或电阻值变小的情况下,即在上述的计算中R变小而时间常数τ变小的情况下,当求取电压变化率B2时,B2<A。在图4中为一点划线(异常时(时间常数小))那样的情况。此外,在图2的等价电路上未表示的要素、例如设置在图1中的电源12与变流器部7之间的断路器11的动作不充分的情况下,以及尽管在功率转换装置1的动作停止后电动机9也被外力驱动而成为发电状态的情况下等,平滑电容器4也被追加充电,所以电压的变化在图4上成为从正常放电时的曲线靠近虚线(异常时(时间常数大))的曲线。利用上述的计算方法求得的电压变化率与正常时的电压变化率A相比成为不同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有放电功能的功率转换装置,其包括将所输入的交流转换为直流的变流器部、对该直流进行平滑的平滑电容器、将该直流转换为交流并将其输出到电动机的逆变器部、和在装置停止时将充电至所述平滑电容器的电荷放电的放电电路,所述功率转换装置的特征在于,包括:检测所述平滑电容器的电压的电压检测器;和放电异常检测部,其基于由所述电压检测器检测出的检测电压来检测放电异常,所述放电异常检测部包括:电压变化率检测部,其求取作为规定时间前后的检测电压的比率的电压变化率;和异常判断部,其将所求得的电压变化率与基准值进行比较来进行异常判断。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.20 JP 2016-2460631.一种具有放电功能的功率转换装置,其包括将所输入的交流转换为直流的变流器部、对该直流进行平滑的平滑电容器、将该直流转换为交流并将其输出到电动机的逆变器部、和在装置停止时将充电至所述平滑电容器的电荷放电的放电电路,所述功率转换装置的特征在于,包括:检测所述平滑电容器的电压的电压检测器;和放电异常检测部,其基于由所述电压检测器检测出的检测电压来检测放电异常,所述放电异常检测部包括:电压变化率检测部,其求取作为规定时间前后的检测电压的比率的电压变化率;和异常判断部,其将所求得的电压变化率与基准值进行比较来进行异常判断。2.如权利要求1所述的功率转换装置,其特征在于:所述异常判断部,将在放电期...

【专利技术属性】
技术研发人员:清水公德高田英人井村淳之介
申请(专利权)人:株式会社日立产机系统
类型:发明
国别省市:日本,JP

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