JP2017200281A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(第1実施形態)
以下、第1実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
図1に示すインバータ装置1は、3相の交流電源2より入力された電力を変換して負荷である3相のモータ3に出力する電力変換装置である。ここで、交流電源2は、いずれかの端子がアースに接続されている。モータ3は、その内部において巻線と筐体との間に浮遊容量を有しているため、筐体が接地された場合には対地浮遊容量Csを介してアースに接続される。また、モータ3とインバータ装置1との接続ケーブルにも対地浮遊容量が存在するため、インバータ装置1の出力端子は、これらの対地浮遊容量を介して接地されている。このように、交流電源2およびモータ3は、いずれも接地されている。
図2に示すように、インバータ装置1に対し、中性点接地(Y結線)の電源システムの交流電源2が接続されている場合における直流電源線L2の対地電位は、図3において太線で示すような電圧波形となる。したがって、その直流電源線L2を基準とした検出電圧は、図3に太線で示した波形(直流電源線L2の対地電位波形)を上下逆にしたような波形となる(図4参照)。なお、電圧検出部5には一方向にしか電流が流れないため、検出電圧として負の電圧は発生しない。この場合、検出電圧の基本周波数は、交流電源2の周波数(50Hzまたは60Hz)の3倍の周波数となる。
図5に示すように、インバータ装置1に対し、相接地(Δ結線)の電源システムの交流電源2が接続されている場合における直流電源線L2の対地電位は、図6において太線で示すような電圧波形となる。したがって、その直流電源線L2を基準とした検出電圧は、図6に太線で示した波形を上下逆にしたような波形となる(図7参照)。この場合、検出電圧の基本周波数は、交流電源2の周波数と同じ周波数となる。
インバータ装置1に対し、未接地の電源システムの交流電源(例えば、未接地の発電機など)が接続されている場合、またはモータ3および接続ケーブルに浮遊容量Csが存在しない場合(モータ3が未接地である場合)、U相、V相およびW相の各出力端子は、ほぼフローティングポテンシャルとなる。したがって、この場合における検出電圧には、交流成分が現れない。
[第1判断手法]
この場合、システム検出部6は、交流電源2の周波数を予め記憶している必要がある。そのため、インバータ装置1は、接続される交流電源2の周波数が50Hzおよび60Hzのいずれであるかを検出する構成、またはユーザの入力操作などにより交流電源2の周波数を取得するための構成を備えている。
この場合、システム検出部6は、交流電源2の周波数を予め記憶している必要はないため、インバータ装置1は、交流電源2の周波数を検出または取得する構成を備えていなくともよい。
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また、システム検出部6は、検出電圧の基本周波数を検出することができない場合、交流電源2が未接地の電源システムであるか、またはモータ3が未接地の状態であると判断する。
以下、第2実施形態について、図8を参照して説明する。
図8に示すように、本実施形態のインバータ装置21は、第1の実施形態のインバータ装置1に対し、動作実行部22が追加されている点が異なる。
[1]具体例1
インバータ装置21には、色々な種類の交流電源2が接続される可能性があるが、インバータ装置21の仕様として、何ら制限なく使用可能とする交流電源2の種類が限定される場合がある。例えば、Δ結線(相接地)の交流電源2が接続された場合には、Y結線(中性点接地)の交流電源2が接続された場合に比べ、インバータ装置21に印加される対地電圧が高くなる。そのため、インバータ装置21に用いられる回路素子(例えば、フィルタ基板上の接地コンデンサなど)の許容電圧の関係上、インバータ装置21の仕様として、Y結線の交流電源2の使用は何ら制限を課すことなく許容するが、Δ結線の交流電源2の使用は制限無しでは許容しない(使用不可とする)ことがある。
具体例2では、動作実行部22は、検出された交流電源2の電源システムがインバータ装置21の仕様として許容されない電源システムであるとき、交流電源2からコンバータ部9に至る電力供給経路を遮断する遮断動作を実行する。すなわち、この場合、インバータ装置21またはその周辺装置は、交流電源2から整流回路7への電力供給経路を開閉する回路遮断器を備えている。そして、動作実行部22は、上記遮断動作として、上記回路遮断器に対し交流電源2から整流回路7への電力供給を遮断させるための信号を出力するといった動作を行う。なお、上記回路遮断器は、インバータ装置21の内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。
以下、第3実施形態について、図9を参照して説明する。
図9に示すように、本実施形態のインバータ装置31は、第2の実施形態のインバータ装置21に対し、ノイズフィルタ部32および開閉部33が追加されている点が異なる。
以下、第4実施形態について、図10〜図12を参照して説明する。
図10に示すように、本実施形態のインバータ装置41は、第1実施形態のインバータ装置1に対し、電圧検出部5に代えて電圧検出部42を備えている点が異なる。
本発明は、上記各実施形態で例示した3相のモータ3を駆動するインバータ装置1、21、31、41に限らず、3相の交流電源2から入力された交流を直流に変換し、その直流を交流に変換して出力する電力変換装置全般に適用することができる。
Claims (10)
- 3相の交流電源より供給される交流を直流に変換し、一対の直流電源線を介して出力するコンバータ部と、
前記コンバータ部から出力される直流を所定の周波数を持つ交流に変換して負荷に出力するインバータ部と、
前記一対の直流電源線のいずれか一方と前記インバータ部の出力端子との間の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧の基本周波数に基づいて前記交流電源の電源システムを検出するシステム検出部と、
を備える電力変換装置。 - 前記システム検出部は、
前記検出した電圧の基本周波数が前記交流電源の周波数と同じ周波数である場合、前記交流電源が相接地の電源システムであると判断し、
前記検出した電圧の基本周波数が前記交流電源の周波数の3倍の周波数と同じ周波数である場合、前記交流電源が中性点接地の電源システムであると判断する請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記システム検出部は、
前記検出した電圧の基本周波数が前記交流電源の周波数を含む所定の第1範囲内の周波数である場合、前記交流電源が相接地の電源システムであると判断し、
前記検出した電圧の基本周波数が前記交流電源の周波数の3倍の周波数を含む所定の第2範囲内の周波数である場合、前記交流電源が中性点接地の電源システムであると判断する請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記システム検出部は、
前記検出した電圧の基本周波数が検出できない場合、または、前記検出した電圧の基本周波数が、前記交流電源が相接地の電源システムであると判断する周波数および前記交流電源が中性点接地の電源システムであると判断する周波数のいずれとも異なる場合、前記交流電源が未接地の電源システムであるか、または前記負荷が未接地の状態であると判断する請求項2または3に記載の電力変換装置。 - さらに、前記システム検出部により検出された前記交流電源の電源システムに対応した所定の動作を実行する動作実行部を備える請求項1から4のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- さらに、
前記交流電源から前記コンバータ部に至る電力供給経路に設けられ、一方の端子がアース端子に接続される接地コンデンサを含むノイズフィルタ部と、
前記接地コンデンサと前記アース端子との間を開閉する開閉部と、を備え、
前記動作実行部は、検出された前記交流電源の電源システムに応じて前記開閉部の状態を切り替える動作を実行する請求項5に記載の電力変換装置。 - 前記動作実行部は、検出された前記交流電源の電源システムが装置の仕様として許容されない電源システムであるとき、その旨をユーザに報知する動作を実行する請求項5に記載の電力変換装置。
- 前記動作実行部は、検出された前記交流電源の電源システムが装置の仕様として許容されない電源システムであるとき、前記交流電源から前記コンバータ部に至る電力供給経路を遮断する動作を実行可能である請求項5に記載の電力変換装置。
- 前記システム検出部は、装置の起動時に前記交流電源の電源システムを検出する請求項1から8のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記インバータ部は、前記コンバータ部から出力される直流を所定の周波数を持つ3相の交流に変換して前記負荷であるモータに供給する請求項1から9のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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