JP2509614B2 - 保護回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は12相接続変形千鳥結線インバータの出力電圧
歪率異常に対する保護回路に関する。

（従来の技術） 従来、12相接続変形千鳥結線インバータは、入力電圧
が変化するため、インバータのスイッチング素子のオ
ン、オフのタイミングを変化させ出力電圧を一定に制御
している。

しかし、入力電圧の変化により出力電圧に含まれる高
調波成分が変化するため、インバータの負荷に悪影響を
与えないように出力電圧の歪率を10％以下に抑えるため
に交流フィルタ回路を設けている。

（発明が解決しようとする問題点） 交流フィルタ回路のコンデンサがオープン故障となっ
た場合、出力電圧の歪率が悪化し、負荷側に悪影響を与
えることがあった。たとえば負荷側にあるコンデンサに
高調波電流が流れ、コンデンサが過熱する、あるいは、
その高調波電流が過大となり、インバータ出力と負荷と
間に挿入された配線用しゃ断器がトリップするなどの不
具合が発生してもインバータは動作を継続していた。

このため、従来の回路では出力電圧の歪率異常の保護
がなかったため負荷側に悪影響を与えていた。

本発明はこのような欠点をなくすために、簡単な構成
で出力電圧の歪率異常を検出し、インバータを停止し、
負荷側を保護することができる保護回路を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するため、12相接続変形千
鳥結線インバータの出力側に、この出力電圧の歪率を下
げるために交流フィルタ回路を介して負荷に電力を供給
するものにおいて、前記交流フィルタ回路の出力電圧を
検出する電圧検出器と、前記交流フィルタ回路の出力電
圧に含まれる高調波成分を検出するノッチフィルタ回路
と、このノッチフィルタ回路で検出された高調波成分を
絶対値回路および平滑回路により、高調波成分を直流電
圧に変換する変換回路と、この変換回路の直流電圧と、
出力電圧歪率異常保護のセット値とが比較され該直流電
圧が該セット値を超えると前記インバータを停止させる
手段とからなるものである。

（作 用） 前記のように本発明によれば、簡単に構成であるノッ
チフィルタを使用しているので、出力電圧の歪率異常を
検出することができ、これによりインバータを停止し、
負荷側を保護することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明による保護回路の一実施例を示すブロ
ック図であって、第１図において、１は12相接続変形千
鳥結線インバータ、２は交流フィルタ回路、３は負荷、
４は変圧器で、交流フィルタ回路２の出力電圧を検出す
る。

変圧器４の出力は５のインターフェース回路に入力さ
れレベル変換され、その出力をノッチフィルタ回路６に
入力する。ノッチフィルタ回路６の出力を絶対値回路７
で全波整流し、平滑回路８でリップルを平滑する。平滑
回路８の出力とセット値９をコンパレータ10で比較し、
その出力は保護論理回路11に入力される。そして、保護
論理回路11の出力はインバータ停止指令12となる。保護
論理回路11はリセット回路13によりリセットされる。

このような構成の保護回路の動作について第３図を参
照して説明する。

第１図の12相接続変形千鳥結線インバータ１の出力電
圧に含まれる高調波成分は12n±１（ｎ＝1,2,3…）次で
あり、ｎ＝１の場合、11,13次となり、基本波の約10倍
以上の周波数となる。これらの高調波成分の大きさは12
層接続変形千鳥結線インバータ１の入力電圧の変化によ
って変化するため、交流フィルタ回路２を負荷３との間
に挿入することで歪率を10％以下に抑えている。

ノッチフィルタ回路６の周波数特性は、12相接続変形
千鳥結線インバータ１の出力電圧の基本波成分の周波数
でゲインが最小となるように選ばれており、ノッチフィ
ルタ回路６の出力には基本波以外の成分が出力される。

その基本波以外の成分、つまり12n±１（ｎ＝1,2,3
…）次高調波成分を絶対値回路７に入力し、絶対値をと
り、平滑回路８で直流電圧に変換する。その平滑回路８
の出力がセット値９を越えるとコンパレータ回路10の出
力が変化し、保護論理回路11により、インバータ停止指
令12が出力され、インバータは停止し、負荷３を高調波
成分から保護する。

第２図は第１図の具体的な回路図であり、インターフ
ェース回路５は抵抗501,502,504,505,506、バッファア
ンプ503,506とから構成されている。絶対値回路７は抵
抗701,702,705,706,707、ダイオード703,704、バッファ
アンプ708,709とから構成されている。コンパレータ回
路10は抵抗1001,1002,1003,1004,1007、ダイオード100
6、バッファアンプ1004,1008,1009とから構成されてい
る。

第２図は第１図の具体的な実施例であり、ノッチフィ
ルタ回路６は抵抗601,602,604,コンデンサ603,605,606
およびバッファアンプ607から構成され、入力電圧と出
力電圧の比の周波数特性は（１）式で表わされる。

ここで、R:抵抗601、C:コンデンサ603 ρ:10 S:jω＝j2πｆ nu11周波数W_Nは12相接続変形千鳥結線インバータの出
力周波数２πf₀に選ぶ。すると、11,13次高調波成分で
の、このノッチフィルタ回路６の入力電圧と出力電圧の
比の大きさは（１）式より求められる。

11次高調波成分の場合、0.984 13次高調波成分の場合、0.986 ノッチフィルタ回路６を通過すると11次高調波成分は
1.6％減衰、13次高調波成分は1.4％減衰するだけであ
る。基本波成分はノッチフィルタ回路６を通過するとほ
とんどゼロとなり、無視できる値となる。ノッチフィル
タ回路６の出力を絶対値回路７および平滑回路８により
直流電圧に変換する。平滑回路８の出力とセット値９を
コンパレータ回路10で比較し、セット値を越えるとコン
パレータ回路10の出力はハイ「Ｈ」レベルからロー
「Ｌ」レベルに変化する。

保護論理回路11は、変圧器４の出力がないとき、リセ
ット回路13により、リセットされ、変圧器４の出力が発
生するとリセット回路13により、リセットが解除され
る。コンパレータ回路10の出力がＨ→Ｌレベルに変化す
ると保護論理回路11はセットされ、出力は「Ｈ」レベル
となり、インバータ停止指令12が出力され、12相接続変
形千鳥結線インバータ１は停止し、出力電圧はゼロとな
り、負荷に歪率の高い電圧が印加されなくなり、保護さ
れる。

正常時の交流フィルタ回路２の出力に含まれる11,13
次高調波成分は最悪の条件で、基本波を100％とする
と、第４図におよび第５図に示すように全高調波成分の
実効値は10％であり、交流フィルタ回路２のコンデンサ
がオープンとなった場合には、全高調波成分の実効値は
23％に達する。詳細は第４図に示す。

したがって、簡単な回路構成であるノッチフィルタ回
路６を使うことで出力電圧の歪率異常を検出することが
できる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、極めて簡易な回
路構成で、インバータの出力電圧の歪率異常を検出する
ことができ、インバータを停止し、負荷側を保護するこ
とができ、実用的には極めて有用な保護回路を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による保護回路の一実施例を示すブロッ
ク図、第２図は第１図の具体的実施例を示す回路図、第
３図は第２図の各部波形図、第４図は第１図および第２
図のノッチフィルタ回路６の周波数特性図、第５図は本
発明の保護回路における基本波に対する割合を示すグラ
フである。 １……12相接続変形千鳥結線インバータ、２……交流フ
ィルタ回路、３……負荷、４……変圧器、５……インタ
ーフェース回路、６……ノッチフィルタ回路、７……絶
対値回路、８……平滑回路、９……セット値、10……コ
ンパレータ回路、11……保護論理回路、12……インバー
タ停止指令、13……リセット回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】12相接続変形千鳥結線インバータの出力側
   に、この出力電圧の歪率を下げるために交流フィルタ回
   路を介して負荷に電力を供給するものにおいて、前記交
   流フィルタ回路の出力電圧を検出する電圧検出器と、前
   記交流フィルタ回路の出力電圧に含まれる高調波成分を
   検出するノッチフィルタ回路と、このノッチフィルタ回
   路で検出された高調波成分を絶対値回路および平滑回路
   により、高調波成分を直流電圧に変換する変換回路と、
   この変換回路の直流電圧と、出力電圧歪率異常保護のセ
   ット値とが比較され該直流電圧が該セット値を超えると
   前記インバータを停止させる手段とからなる保護回路。