JP2005130541A - Inverter apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transformerless inverter 3 capable of suppressing fluctuation in a ground voltage to prevent mulfunction of a system protection device 2. <P>SOLUTION: An intermediate connection point 10 of a filter capacitor 8 of a DC intermediate circuit of a transformerless inverter 3, which does not contain a transformer, is grounded between a converter 7 and a zero-phase current transformer 5. The zero-phase current that flows an earth line 11 is detected with a current transformer 12 that penetrates the earth line 11 (1), or a differential current that flows the positive/negative connection line of the DC intermediate circuit is detected with a current transformer 15 or a reactor 17 (2). The output is made to penetrate the zero-phase current transformer 5, in the direction opposite to that of a system 1, through a band pass filter 13 whose impedance is low to a third harmonics 3f<SB>0</SB>frequency of the voltage of the three-phase AC system 1. The transformerless inverter detects a zero-phase current that flows due to grounding, which is offset with the signal detected by the zero-phase current transformer 5, to prevent mulfunction of the system protection device 2 for suppressing fluctuation in a ground voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、商用交流電力を受電し、中間直流回路を介して可変電圧・可変周波数の交流電力に変換するインバータ装置の改良に関する。   The present invention relates to an improvement in an inverter device that receives commercial AC power and converts it into AC power of variable voltage and variable frequency via an intermediate DC circuit.

近年、エネルギーの高効率利用、省エネの観点から、産業機器用モータの駆動電源にはインバータによる可変電圧・可変周波数制御(以下、可変速電源と略称)が使用されている。また、半導体プロセス技術、インバータ実装技術、モータドライブ制御技術の進歩とともに、今後もより優れたインバータが出現し、多くの機器に使用されると考えられる。とりわけ、近年のパワー半導体素子の高耐圧、大電流容量化、高速化は著しく、産業機器へのインバータ可変速電源の大きな普及要因になっている。   In recent years, variable voltage / variable frequency control (hereinafter, abbreviated as a variable speed power supply) using an inverter has been used as a drive power supply for industrial equipment motors from the viewpoint of highly efficient use of energy and energy saving. In addition, with the progress of semiconductor process technology, inverter mounting technology, and motor drive control technology, better inverters will appear and will be used in many devices. In particular, the high withstand voltage, large current capacity, and high speed of power semiconductor elements in recent years are remarkable, and have become a major factor in widespread use of inverter variable speed power supplies for industrial equipment.

例えば、従来のパワー半導体素子を使用したインバータでは、受電電圧を一旦入力トランスで降圧し、低圧インバータで可変速電源とし、これを再度、出力トランスで昇圧し、モータを駆動していた。しかしながら、パワー半導体、とりわけ制御性や高速応答性に優れたIGBT素子が高耐圧、大電流容量化されると、系統電圧を直接受電、出力電圧を制御できるインバータが可能となり、トランスレス化、小型、低損失化が可能となった。この結果、従来、設置スペースの問題からインバータ可変速電源の設置が難しかった既設モータにもインバータ可変速電源を導入し、産業機器の省エネルギー運転ができるようになった。   For example, in an inverter using a conventional power semiconductor element, the received voltage is once stepped down by an input transformer, and a variable speed power source is formed by a low voltage inverter, and this is stepped up again by an output transformer to drive the motor. However, if power semiconductors, especially IGBT elements with excellent controllability and high-speed response, have a high breakdown voltage and a large current capacity, inverters that can directly receive the system voltage and control the output voltage become possible. This makes it possible to reduce the loss. As a result, the inverter variable speed power supply was also introduced into the existing motor, which had previously been difficult to install the inverter variable speed power supply due to the problem of installation space, and energy-saving operation of industrial equipment has become possible.

しかしながら、トランスレスインバータでは、従来のインバータと異なり、系統電圧を直接受電し、絶縁することなくモータに電力を供給する。このため、モータ(負荷)と系統に接続された他の負荷機器とのバランスや、系統電圧変動の影響でインバータの出力電圧波形が大きく変動する可能性がある。とりわけインバータ出力電圧がモータを正弦波駆動した場合に比べ高くなる場合には、モータの絶縁寿命がインバータ導入前に比べ短くなる恐れがあり、対策が必要である。   However, unlike a conventional inverter, a transformerless inverter directly receives a system voltage and supplies power to a motor without insulation. For this reason, there is a possibility that the output voltage waveform of the inverter largely fluctuates due to the balance between the motor (load) and other load devices connected to the system and the influence of the system voltage fluctuation. In particular, when the inverter output voltage is higher than when the motor is driven by a sine wave, the insulation life of the motor may be shorter than before the inverter is introduced, and countermeasures are required.

従来、このような問題には、例えば、非特許文献1のように、インバータの中間直流回路のフィルタコンデンサの中間接続点を接地することで、インバータの対地電圧のピークを一定にする対策があった。また、特許文献1等にも、インバータの中間直流回路のフィルタコンデンサの中間接続点を接地することが開示されている。   Conventionally, for example, as described in Non-Patent Document 1, there is a measure to make the peak of the ground voltage of the inverter constant by grounding the intermediate connection point of the filter capacitor of the intermediate DC circuit of the inverter. It was. Patent Document 1 and the like also disclose that an intermediate connection point of a filter capacitor of an intermediate DC circuit of an inverter is grounded.

一方、特許文献2には、大きな浮遊容量を持つ太陽電池などの直流電力をインバータで可変速電源とし、トランス無しで負荷に給電する形態のトランスレスインバータ電源と、その漏電遮断器の誤動作対策が開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a transformerless inverter power supply in which DC power, such as a solar cell having a large stray capacitance, is used as a variable speed power supply with an inverter and power is supplied to a load without a transformer, and countermeasures against malfunction of the earth leakage breaker. It is disclosed.

電気学会技術報告第739号(P.17〜18)IEEJ Technical Report No. 739 (P.17-18)

特開平3−107373号公報(図1、図3、図8)Japanese Patent Laid-Open No. 3-107373 (FIGS. 1, 3, and 8) 特開2002−165461号公報(全体)JP 2002-165461 A (Overall)

本発明は、商用交流系統に挿入された零相変流器と、インバータを構成する入力側のコンバータとの間にトランスを持たない形態のトランスレスインバータを対象としている。このようなトランスレスインバータでは、従来のインバータと異なり、系統とインバータがトランスで絶縁されていないため、非特許文献1や特許文献1のように、インバータの直流中間回路のフィルタコンデンサの中間接続点を単純に接地することはできない。接地した場合、系統側から零相電流が流れ、零相変流器を用いた系統保護装置を誤作動させる恐れがある。このため、トランスレスインバータでは、非特許文献1や特許文献1のような手法で対地電圧の変動を抑制することができず、新たに出力フィルタを設置し過電圧を抑制するか、あるいはモータの対地絶縁を強化するなどの対策を施す必要がある。この結果、トランスレスインバータの小型、省スペース、低損失化のメリットが十分活かせない。   The present invention is directed to a transformerless inverter having no transformer between a zero-phase current transformer inserted in a commercial AC system and an input-side converter constituting the inverter. In such a transformer-less inverter, unlike the conventional inverter, the system and the inverter are not insulated by the transformer. Therefore, as in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1, the intermediate connection point of the filter capacitor of the DC intermediate circuit of the inverter Cannot simply be grounded. When grounded, zero-phase current flows from the system side, which may cause malfunction of the system protection device using the zero-phase current transformer. For this reason, in a transformerless inverter, fluctuations in ground voltage cannot be suppressed by a technique such as Non-Patent Document 1 or Patent Document 1, and an output filter is newly installed to suppress overvoltage, or the ground of a motor It is necessary to take measures such as strengthening insulation. As a result, the advantages of transformer-less inverters such as small size, space saving, and low loss cannot be fully utilized.

そこで本発明の目的は、商用系統から受電するトランスレスインバータにおいても、対地電圧の変動を抑制し、かつ、系統保護装置の誤作動を防止できるインバータ装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an inverter device that can suppress fluctuations in ground voltage and prevent malfunction of a system protection device even in a transformerless inverter that receives power from a commercial system.

本発明はその一面において、受電端の零相変流器とインバータの交流受電側のコンバータとの間にトランスを持たないトランスレスインバータにおいて、直流中間回路のフイルタコンデンサの中間接続点を接地する接地線を設け、この接地線に流れる電流に基いて前記零相変流器を逆方向に励磁することを特徴とする。   In one aspect of the present invention, in a transformer-less inverter having no transformer between the zero-phase current transformer at the power receiving end and the converter on the AC power receiving side of the inverter, grounding for grounding the intermediate connection point of the filter capacitor of the DC intermediate circuit A wire is provided, and the zero-phase current transformer is excited in the reverse direction based on the current flowing through the ground wire.

本発明は他の一面において、インバータ直流中間回路のフイルタコンデンサの中間接続点を接地する接地線を備えたインバータ装置において、インバータの交流受電側のコンバータに流入する3相交流系統のトランスよりも前記コンバータ側に零相変流器を挿入し、前記接地線に流れる電流に基いて、前記零相変流器を逆方向に励磁することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, in an inverter device including a ground wire that grounds an intermediate connection point of a filter capacitor of an inverter DC intermediate circuit, the transformer is more than the transformer of a three-phase AC system flowing into a converter on the AC power receiving side of the inverter. A zero-phase current transformer is inserted on the converter side, and the zero-phase current transformer is excited in the reverse direction based on the current flowing in the ground line.

さらに本発明は他の一面において、フイルタコンデンサの中間接続点を接地する接地線を備えたインバータ装置において、コンバータに流入する3相交流系統のトランスよりも前記コンバータ側に零相変流器を挿入し、前記接地線に流れる電流のうち、予定の周波数域の成分を抽出し、前記零相変流器を逆方向に励磁することを特徴とする。   Furthermore, in another aspect of the present invention, a zero-phase current transformer is inserted on the converter side of a transformer of a three-phase AC system flowing into the converter in an inverter device having a ground line for grounding an intermediate connection point of the filter capacitor. Then, a component in a predetermined frequency region is extracted from the current flowing through the ground line, and the zero-phase current transformer is excited in the reverse direction.

ここで、望ましい実施態様においては、商用電源電圧の3次調波の周波数域の成分を抽出し、この抽出成分によって前記零相変流器を逆方向に励磁する。   Here, in a preferred embodiment, a frequency component of the third harmonic of the commercial power supply voltage is extracted, and the zero-phase current transformer is excited in the reverse direction by this extracted component.

本発明によれば、コンバータの入力系統側にトランスを介さず零相変流器を挿入したトランスレスインバータにおいても、対地電圧の変動を抑制し、かつ、系統保護装置の誤作動を防止したインバータ装置を提供することができる。   According to the present invention, even in a transformer-less inverter in which a zero-phase current transformer is inserted on the input system side of the converter without a transformer, fluctuations in ground voltage are suppressed and malfunction of the system protection device is prevented. An apparatus can be provided.

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例によるインバータ装置の全体構成図である。このトランスレスインバータシステムは、大きく分けて商用交流電源系統1と、系統保護装置2、トランスレスインバータ3、及びモータ(負荷)4から構成されている。ここで、系統保護装置2は、系統が地絡した際に流れる零相電流を検出する零相変流器5と、この零相変流器5の信号を検出し、真空遮断機などの遮断装置(図示せず)を動作させる保護回路6を備えている。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of an inverter device according to a first embodiment of the present invention. This transformerless inverter system is roughly composed of a commercial AC power supply system 1, a system protection device 2, a transformerless inverter 3, and a motor (load) 4. Here, the system protection device 2 detects a zero-phase current transformer 5 that detects a zero-phase current that flows when the system is grounded, and detects a signal from the zero-phase current transformer 5 to shut off a vacuum circuit breaker or the like. A protection circuit 6 for operating a device (not shown) is provided.

一方、トランスレスインバータ3は、通常のインバータとは、次の構成の違いを持つ。まず、通常のインバータと同様に、系統の3相交流を直流に変換するコンバータ7と、直流中間回路に挿入されたフィルタコンデンサ8と、直流をスイッチングし交流に変換するPWMインバータ9を備える。このほか、系統1には、上記コンバータ7との間にトランスを介することなく、零相変流器5が挿入され、この結果、いわゆるトランスレスインバータ3を構成するのである。フィルタコンデンサ8の中間接続点10は接地線11で接地されている。   On the other hand, the transformerless inverter 3 has the following difference from the normal inverter. First, similarly to a normal inverter, a converter 7 for converting a three-phase alternating current of a system into a direct current, a filter capacitor 8 inserted in a direct current intermediate circuit, and a PWM inverter 9 for switching the direct current into an alternating current are provided. In addition, a zero-phase current transformer 5 is inserted into the system 1 without a transformer between the converter 7 and, as a result, a so-called transformer-less inverter 3 is formed. An intermediate connection point 10 of the filter capacitor 8 is grounded by a ground line 11.

ここで、フィルタコンデンサ8の中間接続点10を接地した場合を考える。まず、単に接地線11で接地した場合に、系統から流れる電流を図中に太線矢印で示した。トランスレスインバータ3では、フィルタコンデンサ8の中間接続点10を接地すると、この接地線11に系統から太線矢印で示したように零相電流が流れ込む。これは、コンバータ7によって3相全波整流されて得られた直流中間回路の電圧には、系統1の電圧の3次調波成分が含まれており、接地されることによって、不平衡電流成分すなわち零相電流として太線矢印のように流れることとなる。このままでは、この零相電流は零相変流器5で検出されてしまい、系統保護装置2内の保護回路6を動作させてしまう惧れが生ずる。   Here, consider a case where the intermediate connection point 10 of the filter capacitor 8 is grounded. First, the current flowing from the system when simply grounded by the ground wire 11 is indicated by a thick arrow in the figure. In the transformerless inverter 3, when the intermediate connection point 10 of the filter capacitor 8 is grounded, a zero-phase current flows into the ground line 11 from the system as indicated by a thick arrow. This is because the DC intermediate circuit voltage obtained by three-phase full-wave rectification by the converter 7 includes a third-order harmonic component of the voltage of the system 1 and is grounded to provide an unbalanced current component. That is, a zero-phase current flows as shown by a thick arrow. In this state, the zero-phase current is detected by the zero-phase current transformer 5 and the protection circuit 6 in the system protection device 2 may be operated.

しかしながら、本実施例では、フィルタコンデンサ8の中間接続点10の接地線11は、変流器12のコアを貫通させている。この変流器12の出力は、バンドパスフィルタ13を介して零相変流器5を系統1とは逆方向に励磁するように、そのコアに貫通線14を貫通させている。したがって、零相電流を変流器12で検出し、バンドパスフィルタ13で、系統電圧の3次調波の周波数成分を抽出し、これを零相変流器5に、系統1とは逆方向に貫通させる。これにより、系統1を流れる零相電流が作り出す磁界をキャンセルすることができる。このため、フィルタコンデンサ8の中間接続点10を接地しても、零相変流器5が零相電流を誤検出し、系統保護装置2の保護回路6が誤作動するということは無くなる。   However, in the present embodiment, the ground line 11 at the intermediate connection point 10 of the filter capacitor 8 passes through the core of the current transformer 12. The output of this current transformer 12 has a through-wire 14 penetrated through its core so as to excite the zero-phase current transformer 5 in a direction opposite to that of the system 1 via a bandpass filter 13. Therefore, the zero-phase current is detected by the current transformer 12, the frequency component of the third harmonic of the system voltage is extracted by the band pass filter 13, and this is sent to the zero-phase current transformer 5 in the direction opposite to that of the system 1. To penetrate. Thereby, the magnetic field produced by the zero-phase current flowing through the system 1 can be canceled. For this reason, even if the intermediate connection point 10 of the filter capacitor 8 is grounded, the zero-phase current transformer 5 will not erroneously detect the zero-phase current and the protection circuit 6 of the system protection device 2 will not malfunction.

特に、本実施例では、変流器12の出力はバンドパスフィルタ13を通すことによって、系統電圧の3次調波の周波数成分のみを抽出している。   In particular, in this embodiment, the output of the current transformer 12 is passed through the band-pass filter 13 to extract only the third-order harmonic frequency component of the system voltage.

図2は、本発明の第1の実施例に用いるバンドパスフィルタ13の特性図である。商用3相交流系統の周波数をfとするとき、図示するように、その3次調波周波数3f域でインピーダンスZが小さいバンドパスフィルタである。したがって、その他の、系統電圧の周波数f域、インバータキャリア周波数域、及びパルス立上がりの周波数帯域などでは、高いインピーダンスを持っている。このため、フィルタコンデンサ8と図示しないケーブル及びモータ負荷4、大地を結ぶ閉回路を流れる高周波電流を除去し、系統1からコンバータ7、フィルタコンデンサ8、その中間接続点10を介し大地に流れる電流のみを検出することができる。 FIG. 2 is a characteristic diagram of the bandpass filter 13 used in the first embodiment of the present invention. When the frequency of the commercial three-phase AC system is f 0 , as shown in the figure, the band-pass filter has a small impedance Z in the third harmonic frequency 3 f 0 region. Therefore, other impedances such as the system voltage frequency f 0 region, the inverter carrier frequency region, and the pulse rising frequency region have high impedance. For this reason, the high frequency current flowing through the closed circuit connecting the filter capacitor 8, the cable (not shown), the motor load 4, and the ground is removed, and only the current flowing from the system 1 to the ground through the converter 7, the filter capacitor 8, and the intermediate connection point 10 is obtained. Can be detected.

このようにして、コンバータ7の交流系統1側に、トランスを介することなく零相変流器5を挿入したトランスレスインバータにおいて、対地電圧の変動を抑制し、かつ、系統保護装置2の誤作動を防止したインバータ装置を提供することができる。   In this way, in the transformerless inverter in which the zero-phase current transformer 5 is inserted on the AC system 1 side of the converter 7 without a transformer, fluctuations in the ground voltage are suppressed, and the system protection device 2 malfunctions. It is possible to provide an inverter device that prevents this.

図3は、本発明の第2の実施例によるインバータ装置の全体構成図である。図3において、図1の実施例と同一要素には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例では、コンバータ7とフィルタコンデンサ8を結ぶ接続線を変流器15に貫通させており、この変流器15は、零相変流器5に系統1と逆方向に貫通する貫通線14に出力している。16は補助接地線であり、両変流器5,15が電位的に浮いていても問題なければ、必ずしも必要ではない。   FIG. 3 is an overall configuration diagram of an inverter device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same elements as those in the embodiment of FIG. In this embodiment, a connecting line connecting the converter 7 and the filter capacitor 8 is passed through the current transformer 15, and the current transformer 15 passes through the zero-phase current transformer 5 in the direction opposite to the system 1. 14 is output. Reference numeral 16 denotes an auxiliary ground line, which is not always necessary if both current transformers 5 and 15 are floating in potential.

本実施例では、コンバータ7とフィルタコンデンサ8を結ぶ接続線を変流器15に貫通させている。これにより、不平衡電流すなわち正負の差電流によって系統1の零相電流を検出し、これを系統保護装置2の零相変流器5に系統と逆方向に貫通させることで、系統1を流れる零相電流が作り出す磁界をキャンセルすることができる。このため、フィルタコンデンサ8の中間接続点10を接地しても、零相変流器5が3次調波成分による零相電流を検出して誤作動することが無い。   In this embodiment, a connection line connecting the converter 7 and the filter capacitor 8 is passed through the current transformer 15. Thus, the zero-phase current of the system 1 is detected by an unbalanced current, that is, a positive / negative difference current, and the zero-phase current transformer 5 of the system protection device 2 is passed through the system 1 in a direction opposite to the system, thereby flowing through the system 1. The magnetic field generated by the zero phase current can be canceled. For this reason, even if the intermediate connection point 10 of the filter capacitor 8 is grounded, the zero-phase current transformer 5 does not malfunction by detecting the zero-phase current due to the third-order harmonic component.

このように、本実施例により、対地電圧の変動を抑制し、かつ、系統保護装置の誤作動を防止したトランスレスインバータを提供することができる。   Thus, according to the present embodiment, it is possible to provide a transformerless inverter that suppresses fluctuations in ground voltage and prevents malfunction of the system protection device.

図4は、本発明の第3の実施例によるインバータ装置の全体構成図である。この実施例においても、図1や図3の実施例と同一要素には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例が図3と異なるところは、変流器15の出力と、零相変流器5の出力を互いに打消し合う方向に直列に突き合わせるように接続している。   FIG. 4 is an overall configuration diagram of an inverter device according to a third embodiment of the present invention. Also in this embodiment, the same elements as those in the embodiment of FIG. 1 and FIG. This embodiment is different from FIG. 3 in that the output of the current transformer 15 and the output of the zero-phase current transformer 5 are connected in series so as to cancel each other.

本実施例によっても、対地電圧の変動を抑制し、かつ、系統保護装置の誤作動を防止したトランスレスインバータを提供することができる。   Also according to this embodiment, it is possible to provide a transformerless inverter that suppresses fluctuations in ground voltage and prevents malfunction of the system protection device.

図5は、本発明の第4の実施例によるインバータ装置の全体構成図である。この実施例においても、図3と同一要素には同一符号を付け、重複説明は避ける。この実施例が図3と異なるところは、コンバータ7とフィルタコンデンサ8を結ぶ直流中間回路の正負の差電流を検出するために、リアクトル17を備えていることである。このリアクトル17は、コンバータ7からフィルタコンデンサ8に向う正極側コイル18と、その逆方向の負極側コイル19、並びに出力コイル20を備えている。この出力コイル20に現れる正負の差電流すなわち零相電流を、図3と同様に零相変流器5に系統1と逆方法に貫通する貫通線14に出力している。   FIG. 5 is an overall configuration diagram of an inverter device according to a fourth embodiment of the present invention. Also in this embodiment, the same elements as those in FIG. This embodiment differs from FIG. 3 in that a reactor 17 is provided to detect a positive / negative differential current of a DC intermediate circuit connecting the converter 7 and the filter capacitor 8. The reactor 17 includes a positive side coil 18 from the converter 7 toward the filter capacitor 8, a negative side coil 19 in the opposite direction, and an output coil 20. The positive / negative differential current, that is, the zero-phase current appearing in the output coil 20 is output to the through-wire 14 penetrating the zero-phase current transformer 5 in the reverse manner to the system 1 in the same manner as in FIG.

本実施例では、コンバータ7とフィルタコンデンサ8の正極側及び負極側を結ぶ接続線をリアクトル17に、それぞれコイル18と19として巻いている。これらのコイル18と19は、不平衡電流による磁界を強め合う方向である。このため、コンバータ7とフィルタコンデンサ8を結ぶ両極の接続線に大地に流れる零相電流が流れた場合には、出力コイル20でこれを検出し、零相変流器5を系統1とは逆方向に励磁し、系統1を流れる零相電流が作り出す磁界をキャンセルする。   In this embodiment, a connecting line connecting the positive side and the negative side of the converter 7 and the filter capacitor 8 is wound around the reactor 17 as coils 18 and 19, respectively. These coils 18 and 19 are in the direction of strengthening the magnetic field due to the unbalanced current. For this reason, when a zero-phase current flowing in the ground flows through the connecting line between the two poles connecting the converter 7 and the filter capacitor 8, this is detected by the output coil 20, and the zero-phase current transformer 5 is reversed from the system 1. The magnetic field generated by the zero-phase current flowing through the system 1 is canceled.

したがって、前述実施例と同様に、対地電圧の変動を抑制し、かつ、系統保護装置の誤作動を防止したトランスレスインバータを提供することができる。   Therefore, similarly to the previous embodiment, it is possible to provide a transformerless inverter that suppresses fluctuations in the ground voltage and prevents malfunction of the system protection device.

この実施例では、リアクトル17の出力コイル20の出力を、零相変流器5に系統1と逆方向に貫通させた。しかしながら、図4の実施例と同様に、この出力を零相変流器5の出力と打消し合う方向に直列に接続しても同様の効果が得られる。   In this embodiment, the output of the output coil 20 of the reactor 17 is passed through the zero-phase current transformer 5 in the direction opposite to the system 1. However, similar to the embodiment of FIG. 4, the same effect can be obtained by connecting this output in series in a direction that cancels the output of the zero-phase current transformer 5.

以上の実施例を要約すると次の通りである。まず、受電した交流を直流に変換するコンバータ7と、このコンバータの直流側に接続されたフイルタコンデンサ8と、このフイルタコンデンサの直流を可変電圧・可変周波数の3相交流に変換するインバータ9を備えている。そして、このインバータから3相交流を供給される負荷(モータ)4と、前記コンバータ7に流入する交流系統1に前記コンバータ7との間にトランスを介することなく接続された零相変流器5を備えたトランスレスインバータを対象としている。ここで、フイルタコンデンサ8の中間接続点10を接地する接地線11と、この接地線11に流れる電流又はこの電流相当値に基いて零相変流器5を交流系統1とは逆方向に励磁する励磁手段(12〜14、15、又は17)を備えている。   The above embodiment is summarized as follows. First, a converter 7 for converting received AC to DC, a filter capacitor 8 connected to the DC side of the converter, and an inverter 9 for converting the DC of the filter capacitor to a three-phase AC of variable voltage and variable frequency are provided. ing. A zero-phase current transformer 5 connected between the load (motor) 4 supplied with the three-phase alternating current from the inverter and the alternating current system 1 flowing into the converter 7 without a transformer. It is intended for transformerless inverters equipped with Here, a ground line 11 for grounding the intermediate connection point 10 of the filter capacitor 8 and a zero-phase current transformer 5 are excited in a direction opposite to that of the AC system 1 based on a current flowing through the ground line 11 or a value corresponding to the current. Excitation means (12-14, 15, or 17) is provided.

これらの実施例によれば、インバータ内あるいはインバータから大地に流れる零相電流を検出し、これを系統保護装置の零相変流器の信号と相殺させることによって、系統保護装置の誤作動を防止できる。このため、コンバータの入力系統側にトランスを介さず零相変流器を挿入したトランスレスインバータにおいても、対地電圧の変動を抑制し、かつ、系統保護装置の誤作動を防止したインバータ装置を提供することができる。   According to these embodiments, the malfunction of the system protection device is prevented by detecting the zero-phase current flowing in the inverter or from the inverter to the ground and canceling this with the signal of the zero-phase current transformer of the system protection device. it can. For this reason, even in a transformerless inverter in which a zero-phase current transformer is inserted on the input system side of the converter without using a transformer, an inverter device is provided that suppresses fluctuations in ground voltage and prevents malfunction of the system protection device. can do.

本発明の第1の実施例によるインバータ装置の全体構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The whole block diagram of the inverter apparatus by the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に用いるバンドパスフィルタの特性図。The characteristic view of the band pass filter used for the 1st example of the present invention. 本発明の第2の実施例によるインバータ装置の全体構成図。The whole block diagram of the inverter apparatus by the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例によるインバータ装置の全体構成図。The whole block diagram of the inverter apparatus by the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例によるインバータ装置の全体構成図。The whole block diagram of the inverter apparatus by the 4th Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…系統、2…系統保護装置、3…トランスレスインバータ、4…モータ(負荷)、5…零相変流器、6…系統保護回路、7…コンバータ、8…フィルタコンデンサ、9…インバータ、10…フィルタコンデンサの中間接続点、11…接地線、12…変流器、13…バンドパスフィルタ、14…貫通線、15…変流器、16…補助接地線、17…リアクトル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... System | strain, 2 ... System protection apparatus, 3 ... Transformerless inverter, 4 ... Motor (load), 5 ... Zero phase current transformer, 6 ... System protection circuit, 7 ... Converter, 8 ... Filter capacitor, 9 ... Inverter, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Intermediate connection point of filter capacitor, 11 ... Ground wire, 12 ... Current transformer, 13 ... Band pass filter, 14 ... Through-wire, 15 ... Current transformer, 16 ... Auxiliary ground wire, 17 ... Reactor

Claims (20)

受電した交流を直流に変換するコンバータと、このコンバータの直流側に接続されたフイルタコンデンサと、このフイルタコンデンサの直流を可変電圧・可変周波数の3相交流に変換するインバータと、このインバータから前記3相交流を供給される負荷と、前記コンバータに流入する交流系統に前記コンバータとの間にトランスを介することなく接続された零相変流器を備えたトランスレスインバータにおいて、前記フイルタコンデンサの中間接続点を接地する接地線と、この接地線に流れる電流又はこの電流相当値に基いて前記零相変流器を前記交流系統とは逆方向に励磁する手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。   A converter for converting the received AC to DC, a filter capacitor connected to the DC side of the converter, an inverter for converting the DC of the filter capacitor to a three-phase AC of variable voltage / variable frequency, and from the inverter 3 In a transformerless inverter comprising a load supplied with phase alternating current and a zero-phase current transformer connected between the converter and an alternating current system flowing into the converter without a transformer, intermediate connection of the filter capacitor An inverter device comprising: a ground wire for grounding a point; and means for exciting the zero-phase current transformer in a direction opposite to that of the AC system based on a current flowing through the ground wire or a value corresponding to the current. . 請求項1において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記接地線に流れる電流を検出する変流器を備えたことを特徴とするインバータ装置。   2. The inverter device according to claim 1, wherein the means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction includes a current transformer for detecting a current flowing through the ground line. 請求項1において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記コンバータから前記フイルタコンデンサに至る直流線路における正負の電流差を検出する手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。   2. The inverter device according to claim 1, wherein the means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction includes means for detecting a positive / negative current difference in a DC line extending from the converter to the filter capacitor. 請求項1において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記コンバータから前記フイルタコンデンサに至る正負の直流線路に貫通されたコアをもつ変流器を備えたことを特徴とするインバータ装置。   The means for exciting the zero-phase current transformer in a reverse direction according to claim 1, further comprising a current transformer having a core penetrating a positive and negative DC line from the converter to the filter capacitor. Inverter device. 請求項1において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記零相変流器のコアを貫通する貫通線を備えたことを特徴とするインバータ装置。   2. The inverter device according to claim 1, wherein the means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction includes a through wire penetrating the core of the zero-phase current transformer. 請求項1において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記コンバータから前記フイルタコンデンサに至る正負の直流線路をそれぞれ巻付けたコイルと、出力コイルをもつリアクトルを備えたことを特徴とするインバータ装置。   The means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction according to claim 1, further comprising: a coil wound with positive and negative DC lines from the converter to the filter capacitor; and a reactor having an output coil. A featured inverter device. 受電した交流を直流に変換するコンバータと、このコンバータの直流側に接続され中間接続点を有するフイルタコンデンサと、このフイルタコンデンサの直流を可変電圧・可変周波数の3相交流に変換するインバータと、このインバータの3相交流出力を供給される負荷と、前記フイルタコンデンサの中間接続点を接地する接地線とを備えたインバータ装置において、前記コンバータに流入する交流系統に前記コンバータとの間にトランスを介することなく挿入された零相変流器と、前記フイルタコンデンサの中間接続点から前記接地線に流れる電流又はこの電流相当値に基いて、前記零相変流器を前記交流系統とは逆方向に励磁する手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。   A converter that converts received AC to DC, a filter capacitor that is connected to the DC side of the converter and has an intermediate connection point, an inverter that converts the DC of the filter capacitor to a three-phase AC of variable voltage and variable frequency, and In an inverter device including a load supplied with a three-phase AC output of an inverter and a ground line for grounding an intermediate connection point of the filter capacitor, a transformer is interposed between the converter and an AC system flowing into the converter. The zero-phase current transformer is inserted in a direction opposite to the AC system based on the current flowing from the intermediate connection point of the filter capacitor to the ground line or the equivalent value of the current. An inverter device comprising means for exciting. 請求項7において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記接地線に流れる電流を検出する変流器を備えたことを特徴とするインバータ装置。   8. The inverter device according to claim 7, wherein the means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction includes a current transformer for detecting a current flowing through the ground line. 請求項7において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記コンバータから前記フイルタコンデンサに至る直流線路における正負の電流差を検出する手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。   8. The inverter apparatus according to claim 7, wherein the means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction includes means for detecting a positive / negative current difference in a DC line extending from the converter to the filter capacitor. 請求項7において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記コンバータから前記フイルタコンデンサに至る正負の直流線路に貫通されたコアをもつ変流器を備えたことを特徴とするインバータ装置。   8. The means for exciting the zero-phase current transformer in a reverse direction according to claim 7, comprising a current transformer having a core penetrating a positive and negative DC line from the converter to the filter capacitor. Inverter device. 請求項7において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記零相変流器のコアを貫通する貫通線を備えたことを特徴とするインバータ装置。   8. The inverter device according to claim 7, wherein the means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction includes a through-wire penetrating the core of the zero-phase current transformer. 請求項7において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記コンバータから前記フイルタコンデンサに至る正負の直流線路をそれぞれ巻付けたコイルと、出力コイルをもつリアクトルを備えたことを特徴とするインバータ装置。   8. The means for exciting the zero-phase current transformer in a reverse direction according to claim 7, further comprising: a coil wound with positive and negative DC lines from the converter to the filter capacitor; and a reactor having an output coil. A featured inverter device. 受電した交流を直流に変換するコンバータと、このコンバータの直流側に接続され、中間接続点を有するフイルタコンデンサと、このフイルタコンデンサの直流を可変電圧・可変周波数の3相交流に変換するインバータと、このインバータから前記3相交流を供給される負荷と、前記フイルタコンデンサの中間接続点を接地する接地線とを備えたインバータ装置において、前記コンバータに流入する交流系統に前記コンバータとの間にトランスを介することなく接続された零相変流器と、前記フイルタコンデンサの中間接続点から前記接地線に流れる電流又はこの電流相当値のうち、予定の周波数域の成分を抽出する手段と、この抽出成分に基いて、前記零相変流器を前記交流系統とは逆方向に励磁する手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。   A converter that converts received AC to DC, a filter capacitor that is connected to the DC side of the converter and has an intermediate connection point, and an inverter that converts the DC of the filter capacitor into a three-phase AC of variable voltage and variable frequency, In an inverter device comprising a load supplied with the three-phase alternating current from the inverter and a ground line for grounding an intermediate connection point of the filter capacitor, a transformer is connected between the converter and the alternating current system flowing into the converter. A zero-phase current transformer connected without intervening means, means for extracting a component in a predetermined frequency region from a current flowing from the intermediate connection point of the filter capacitor to the ground line or an equivalent value of the current, and the extraction component And a means for exciting the zero-phase current transformer in a direction opposite to that of the AC system. The other apparatus. 請求項13において、前記交流系統は3相交流系統であり、前記中間接続点から前記接地線に流れる電流のうち、3相交流系統の電圧の3次調波電流又はこの電流相当値に基いて、前記零相変流器を前記3相交流系統とは逆方向に励磁する手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。   14. The AC system according to claim 13, wherein the AC system is a three-phase AC system, and is based on a third harmonic current of a voltage of the three-phase AC system or a current equivalent value among currents flowing from the intermediate connection point to the ground line. An inverter device comprising means for exciting the zero-phase current transformer in a direction opposite to that of the three-phase AC system. 請求項13において、前記交流系統は3相交流系統であり、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記3相交流系統の電圧の3次調波周波数に対してインピーダンスが小さいバンドパスフィルタを備えたことを特徴とするインバータ装置。   14. The AC system according to claim 13, wherein the AC system is a three-phase AC system, and the means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction has a small impedance with respect to the third harmonic frequency of the voltage of the three-phase AC system. An inverter device comprising a bandpass filter. 請求項13において、前記交流系統は3相交流系統であり、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記3相交流系統の電圧の3次調波周波数に対してインピーダンスが小さく、かつ、前記3相交流系統の電圧の周波数、インバータキャリア周波数、及びパルス立上がり時間の周波数帯域ではインピーダンスが高いバンドパスフィルタを備えたことを特徴とするインバータ装置。   14. The AC system according to claim 13, wherein the AC system is a three-phase AC system, and the means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction has a small impedance with respect to the third harmonic frequency of the voltage of the three-phase AC system. An inverter device comprising a bandpass filter having a high impedance in the frequency band of the three-phase AC system, the inverter carrier frequency, and the pulse rise time frequency band. 請求項13において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記接地線に流れる電流を検出する変流器と、この変流器の出力線を貫通させた前記零相変流器のコアを備えたことを特徴とするインバータ装置。   14. The means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction according to claim 13 includes: a current transformer that detects a current flowing through the ground line; and the zero-phase current transformer that passes through the output line of the current transformer. An inverter device comprising a core of a container. 請求項13において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記コンバータから前記フイルタコンデンサに至る直流線路における正負の電流差を検出する手段を備えたことを特徴とするインバータ装置。   14. The inverter device according to claim 13, wherein the means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction comprises means for detecting a positive / negative current difference in a DC line from the converter to the filter capacitor. 請求項13において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記フイルタコンデンサの中間接続点を接地する接地線を流れる電流又はこの電流相当値を検出する変流器と、この変流器の出力と突き合わせられた出力線をもつ前記零相変流器を備えたことを特徴とするインバータ装置。   The means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction according to claim 13 includes a current transformer that detects a current flowing through a ground line that grounds an intermediate connection point of the filter capacitor or a current equivalent value thereof, and a current transformer. An inverter device comprising the zero-phase current transformer having an output line abutted with an output of a current transformer. 請求項13において、前記零相変流器を逆方向に励磁する手段は、前記コンバータから前記フイルタコンデンサに至る正負の直流線路をそれぞれ巻付けたコイルと、出力コイルをもつリアクトルを備えたことを特徴とするインバータ装置。
14. The means for exciting the zero-phase current transformer in the reverse direction according to claim 13, further comprising: a coil wound with positive and negative DC lines from the converter to the filter capacitor; and a reactor having an output coil. A featured inverter device.
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