JP3060400B2 - インバータ監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はインバータからの半波
出力を防止するインバータ監視装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、インバータは出力電圧が所定電圧
以下、例えば９０Ｖ以下になったとき、半波出力による
電圧低下をも含めて異常と判定し出力を遮断するように
しているが、起動時には所定電圧以下であっても出力し
ている。なお、半波出力とは、インバータからの交流出
力のうち正極波形または負極波形のいずれかが出力され
ない状態をいうものとする。一方、起動時にインバータ
の出力が所定電圧以下であるのは、正常な起動の場合
と、半波出力による電圧低下の場合とがあり、その双方
の場合とも起動時には出力される。インバータからの出
力波形を図４〜図６に示す。図４は正常時の波形を、図
５は通常の抵抗負荷接続時に半波出力が発生したときの
波形を、また図６は誘導負荷接続時に半波出力が発生し
たときの波形をそれぞれ示している。これらの図から分
かるように、半波出力が発生したとき、通常の抵抗負荷
接続時にはそのままの半波波形で出力されるが、インバ
ータに誘導負荷を持つモータやトランスを接続したとき
は、その誘導負荷によってインバータからの半波出力に
起因する逆起電圧が発生する。ところで、出願人は先の
出願（特願平５−１２０４３８）において、上記の図５
に示すような半波出力を検出し、このような半波出力が
あるときはインバータが異常であると判定しインバータ
の出力を停止するインバータ制御装置を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のインバ
ータ制御装置では、波形の有無だけで半波出力の検出を
行うので、図６に示すような逆起電圧が存在しても、図
４の場合と同様な正常な波形であると判定してしまう可
能性があり、半波出力が発生していてもそのまま出力さ
れてしまい、その結果誘導負荷に相当大きな短絡電流が
半波毎に流れて巻線を焼損する場合があった。

【０００４】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
インバータに誘導負荷を接続しているときでも半波出力
および逆起電圧を異常として検出し、負荷への電源供給
を停止することができるインバータ監視装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のインバータ監視装置は、インバータより
出力される交流出力電圧を検出する出力検出手段と、上
記出力検出手段が検出した交流出力電圧が正常のときは
その交流出力電圧波形の半波の時間幅に相応した時間幅
を持つパルスを出力し、半波出力のときはパルスを出力
せず、半波出力に起因して逆起電圧となるときはその逆
起電圧波形の時間幅に相応した時間幅を持つパルスを出
力し、パルスが出力されたときは、逆起電圧波形の時間
幅に相応した時間幅より長くなるように設定したその設
定時間幅より長い部分を正常判定パルス信号として出力
する出力判定手段と、上記出力判定手段から正常判定パ
ルス信号が出力されていないとき、異常と判定し異常判
定信号を出力する出力異常判定手段とを備え、上記異常
判定信号が出力されたとき、インバータと負荷を接続す
る電源線を接地させ擬似的に漏電状態を成立させること
で、インバータに設けられた漏電遮断器を動作させ、イ
ンバータ本体の出力を遮断するようにした。

【０００６】

【作用】上述したように、この発明のインバータ監視装
置によれば、インバータより出力される交流出力が半波
出力に起因する逆起電圧となるときは、その逆起電圧波
形の時間幅に相応した時間幅を持つパルスを出力し、一
方で逆起電圧波形の時間幅に相応した時間幅より長くな
るように設定したその設定時間幅より長い部分を正常判
定パルス信号として出力する。半波出力が発生したとき
だけでなく、誘導負荷（モータ負荷）によって半波出力
に起因する逆起電圧が発生したときも、正常判定パルス
信号は出力されないので、その状態を異常として的確に
判別することができる。

【０００７】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１はこの発明のインバータ監視装置の
全体構成を示すブロック図である。図において、インバ
ータ１のインバータ本体１１は、出願人が既に商品化し
た車両用発電装置に使用してあり、ここでは図示されて
いない発電機より供給される三相交流を一旦直流に整流
した後所定周波数の交流出力に変換する。このインバー
タ本体１１は２本の電源線１１ａ，１１ｂを介して負荷
２に接続してあり、インバータ監視装置３は、この２本
の電源線１１ａ，１１ｂから交流出力を受け取る。

【０００８】インバータ監視装置３は、インバータ１か
ら交流出力を受けてその正常、異常を監視する装置であ
り、インバータ１より出力される交流出力電圧を検出す
る出力検出手段４と、出力検出手段４が検出した交流出
力電圧が正常のときと半波出力およびその半波出力に起
因して逆起電圧となる異常のときとでは互いに異なる判
別信号を出力する出力判定手段５と、出力判定手段５か
らの判別信号に基づいて交流出力の正常・異常を判定
し、異常と判定したとき異常判定信号を出力する出力異
常判定手段６と、を備えている。上記の異常判定信号が
出力されたとき、後述するように、インバータ１と負荷
２を接続する電源線１１ａ，１１ｂを接地させ擬似的に
漏電状態を成立させることで、インバータ１に設けられ
た漏電遮断器を動作させ、インバータ本体１１の出力を
遮断するようにした。

【０００９】図２は上記インバータ監視装置３を電子回
路として組んだ場合の一具体例を示す概略回路図であ
る。図において、インバータ監視装置３の出力検出手段
４は、インバータ本体１１の一方の出力端子Ａでの出力
波形を検出する第１出力検出回路４ａと、他方の出力端
子Ｂでの出力波形を検出する第２出力検出回路４ｂとか
ら構成される。

【００１０】出力端子Ａにプラス電圧が印加されると、
そのプラス電圧は直列接続のダイオード４１ａ、抵抗４
２ａおよびフォトカプラ４３ａに印加してフォトカプラ
４３ａをＯＮする。フォトカプラ４３ａがＯＮすると、
フォトカプラ４３ａから引き出した出力信号線上のポイ
ントＰ１が制御電圧発生回路７からの供給電圧５Ｖを受
けてほぼ５Ｖとなる。次に、出力端子Ａが０Ｖまたはマ
イナス電圧になると、フォトカプラ４３ａはＯＦＦする
ので、ポイントＰ１は０Ｖとなり、ポイントＰ１には、
図３に示すように、交流出力の周波数に応じたパルスが
発生する。

【００１１】出力端子Ｂにプラス電圧が印加されると、
そのプラス電圧は、上記の場合と同様に、直列接続のダ
イオード４１ｂ、抵抗４２ｂおよびフォトカプラ４３ｂ
に印加してフォトカプラ４３ｂをＯＮする。フォトカプ
ラ４３ｂがＯＮすると、フォトカプラ４３ｂから引き出
した出力信号線上のポイントＰ２がほぼ５Ｖとなる。次
に、出力端子Ｂが０Ｖまたはマイナス電圧になると、フ
ォトカプラ４３ｂはＯＦＦするので、ポイントＰ２は０
Ｖとなり、ポイントＰ２には、交流出力の周波数に応じ
たポイントＰ１とは１８０°位相のずれたパルスが発生
する（図３）。

【００１２】上記出力検出手段４の後段に設けた出力判
定手段５は、第１出力検出回路４ａの出力信号を受けて
所定の処理を行う第１出力判定回路５ａと、第２出力検
出回路４ｂの出力信号を受けて所定の処理を行う第２出
力判定回路５ｂとから構成される。

【００１３】第１出力判定回路５ａは、単安定マルチバ
イブレータ５２ａとその単安定マルチバイブレータ５２
ａの出力側に設けたＮＡＮＤ回路５３ａとで構成され
る。なお、単安定マルチバイブレータ５２ａの出力信号
を単安定マルチバイブレータ５２ａから引き出した出力
信号線上のポイントＰ３で検出し、またＮＡＮＤ回路５
３ａの出力信号をＮＡＮＤ回路５３ａから引き出した出
力信号線上のポイントＰ５で検出して、それぞれ図３に
示している。

【００１４】単安定マルチバイブレータ５２ａの第１出
力検出回路４ａの出力信号（ポイントＰ１の信号）が単
安定マルチバイブレータ５２ａの立ち上がり入力端子に
入ってハイレベルになると、単安定マルチバイブレータ
５２ａからは、図３に示すようにローレベルの信号が出
力され、そのローレベルの出力信号は、単安定マルチバ
イブレータ５２ａに接続して設けた時定数設定回路５１
ａに固有の時定数、例えば５ｍｓｅｃの経過後にハイレ
ベルに復帰するようになる。５ｍｓｅｃの時定数は、出
願人が既に商品化車両用発電装置を使って実験により確
認した誘導負荷に発生する逆起電圧の時間幅を参考にし
て設定したものであり、時定数設定回路５１ａの抵抗５
４ａとコンデンサ５５ａとで規定される。このように、
単安定マルチバイブレータ５２ａの出力信号は、第１出
力検出回路４ａの出力信号の立ち上がりに同期して立ち
下がるとともに、時定数に相当する時間幅、ここでは５
ｍｓｅｃの幅を持ったパルス信号となる。

【００１５】そして、このパルス信号（ポイントＰ３の
信号）が、第１出力検出回路４ａの出力信号（ポイント
Ｐ１の信号）とともに、ＮＡＮＤ回路５３ａに入力され
ると、そのＮＡＮＤ回路５３ａからは、図３でポイント
Ｐ５の信号として示すように、ポイントＰ１の信号のハ
イレベルとなっている時間が上記の時定数（５ｍｓｅ
ｃ）より長い部分がパルス信号となって出力される。例
えば、インバータ１からの交流出力が、デューティー比
７０％の５０Ｈｚ波形であるとき、ポイントＰ１の信号
のハイレベルとなっている時間は７ｍｓｅｃ（１０００
ｍｓｅｃ／５０／２＊０．７）であるので、２ｍｓｅｃ
の時間幅だけローレベルとなるパルス信号が出力され
る。

【００１６】第２出力判定回路５ｂは、上記の第１出力
判定回路５ａとその構成および作用が略同じなので、こ
こでは各構成要素に付した符号のａをｂに変えるだけに
留め、その説明を省略する。なお、単安定マルチバイブ
レータ５２ｂの出力信号を単安定マルチバイブレータ５
２ｂから引き出した出力信号線上のポイントＰ４で検出
し、またＮＡＮＤ回路５３ｂの出力信号をＮＡＮＤ回路
５３ｂから引き出した出力信号線上のポイントＰ６で検
出することとし、それぞれ図３に示す。

【００１７】ここで、インバータ１の交流出力に、図３
に示すような、半波出力Ｖ１および負荷２が誘導負荷で
あるときその半波出力Ｖ１に起因する逆起電圧Ｖ２が発
生した場合を想定すると、半波出力Ｖ１に対応してポイ
ントＰ２，Ｐ４，Ｐ６にはパルスは発生しなくなる。一
方、逆起電圧Ｖ２に対応してポイントＰ２では逆起電圧
Ｖ２の幅に相応した時間幅Ｔ０を持つパルスＰｘが発生
し、またポイントＰ４ではそのパルスＰｘの立ち上がり
に同期して立ち下がるとともに時定数５ｍｓｅｃの幅を
持ったパルス信号Ｐｙが発生する。なお、時定数設定回
路５１ａ，５１ｂではパルスＰｘの時間幅Ｔ０より長く
なるようにその時定数を設定してある。その結果、ポイ
ントＰ６では、時間幅Ｔ０が時定数より短くなるためパ
ルス信号は発生せず、半波出力Ｖ１のときの同様の処理
が行われたことになる。

【００１８】このように、ＮＡＮＤ回路５３ａ，５３ｂ
からは、交流出力が正常のときと半波出力Ｖ１およびそ
の半波出力Ｖ１に起因して逆起電圧Ｖ２となる異常のと
きとでは互いに異なる信号を判別信号として出力する。

【００１９】上記出力判定手段５の後段に設けた出力異
常判定手段６は、アップダウンカウンタ６０、単安定マ
ルチバイブレータ６２およびフォトカプラ６３から構成
される。なお、アップダウンカウンタ６０の出力信号
を、アップダウンカウンタ６０から引き出した出力信号
線上のポイントＰ７で検出して図３に示している。

【００２０】ＮＡＮＤ回路５３ａの出力信号（ポイント
Ｐ５の信号）は、アップダウンカウンタ６０のアップカ
ウント端子に、一方、ＮＡＮＤ回路５３ｂの出力信号
（ポイントＰ６の信号）は、アップダウンカウンタ６０
のダウンカウント端子にそれぞれ入力され、アップダウ
ンカウンタ６０ではアップカウントとダウンカウントと
が交互に繰り返され、アップカウント（ポイントＰ５の
信号のパルス数）とダウンカウント（ポイントＰ６の信
号のパルス数）との差が、例えば３パルス以上になった
とき、アップダウンカウンタ６０は、図３に示すように
ハイレベルの信号を異常判定信号として出力する。この
ハイレベルの信号は単安定マルチバイブレータ６２およ
びフォトカプラ６３から成る判定信号出力部６１を経由
して出力される。

【００２１】インバータ１には、インバータ作動停止手
段１２としての漏電検出部１２ａおよび漏電遮断器１２
ｂがインバータ本体１１に接続して収納してある。そし
て、漏電検出部１２ａおよび漏電遮断器１２ｂを用いる
ときはインバータ１と負荷２を接続する電源線１１ａ，
１１ｂを接地させ擬似的に漏電状態を成立させると、漏
電検出部１２ａは漏電であると判定して漏電遮断器１２
ｂを動作させ、インバータ本体１１の出力を遮断する。

【００２２】なお、インバータ作動停止手段１２として
は、他に例えばインバータ本体１１の直流−交流変換部
のスイッチング素子４個で構成するＨブリッジを用い
て、そのＨブリッジを形成する各スイッチング素子に異
常判定信号を入力しインバータ本体１１の出力を遮断す
るように構成してもよい。また、インバータ監視装置３
のフォトカプラ４３ａ，４３ｂ，６３や他の各種回路を
動作させる制御電圧（ここでは５Ｖ）は、図２に示すよ
うに、インバータ１の交流出力を直流に変換して構成し
た制御電圧発生回路７から供給されるようになってい
る。さらに、アップダウンカウンタ６０および判定信号
出力部６１にリセット信号を入力するようにし、例えば
０．５秒のリセット時間内にアップカウントとダウンカ
ウントとの差が３パルス以上となったとき異常判定信号
を出力するように構成してもよい。このようにリセット
時間を設定することにより、巻線焼き付き等のトラブル
に直結しない間欠的な半波出力や逆起電圧の発生は異常
とみなさず、無用にインバータ１の出力が遮断されるの
を防止することができる。

【００２３】以上述べたように、この実施例ではインバ
ータ１からの交流出力が正常のときと半波出力Ｖ１およ
びその半波出力Ｖ１に起因して逆起電圧Ｖ２となる異常
のときとでは互いに異なる判別信号を出力するので、誘
導負荷によって半波出力Ｖ１に起因する逆起電圧Ｖ２が
発生してもその状態を異常として的確に判別できる。し
たがって、その異常判別に基づいて、インバータ１の交
流出力を的確に遮断することができ、逆起電圧Ｖ２によ
る過大な直流のパルス電流が流れて誘導負荷巻線を焼損
するようなトラブルを未然に防止することができる。

【００２４】特に、インバータ１にモータを接続して起
動したとき、モータ起動時の単なる電圧低下か、半波出
力Ｖ１による電圧低下かの判定を的確に行うことがで
き、半波出力Ｖ１によるものなのにモータ起動時のもの
と誤判定して通電することによるトランス巻線の焼損を
防止することができる。

【００２５】上記の説明では、単相交流を監視するもの
としてインバータ監視装置を構成したが、三相交流を監
視するものとして構成することもできる。また、インバ
ータ１からの出力波形を出願人が既に商品化した車両用
発電装置からの矩形状の出力波形としたが、矩形状波形
でなく正弦波であっても、基本的な動作原理は同じであ
るから、同様に適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明のインバー
タ監視装置によれば、インバータからの交流出力が正常
のときと半波出力およびその半波出力に起因して逆起電
圧となる異常のときとでは互いに異なる判別信号を出力
するので、誘導負荷によって半波出力に起因する逆起電
圧が発生してもその状態を異常として的確に判別でき、
その異常判別に基づいて、インバータの交流出力を的確
に遮断することができる。したがって、半波出力によ
り、相当大きな短絡電流が半波毎に流れて誘導負荷巻線
を焼損するようなトラブルを未然に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のインバータ監視装置の全体構成を示
すブロック図である。

【図２】インバータ監視装置の一具体例としての概略回
路図である。

【図３】インバータ監視装置の各ポイントでの信号を示
すタイムチャートである。

【図４】インバータからの正常時の出力波形を示す図で
ある。

【図５】インバータへの通常の抵抗負荷接続時に半波出
力が発生したときの波形を示す図である。

【図６】インバータへの誘導負荷接続時に半波出力が発
生したときの波形を示す図である。

【符号の説明】

１ インバータ ２ 負荷 ３ インバータ監視装置 ４ 出力検出手段 ４ａ 第１出力検出回路 ４ｂ 第２出力検出回路 ５ 出力判定手段 ５ａ 第１出力判定回路 ５ｂ 第２出力判定回路 ６ 出力異常判定手段 １２ インバータ作動停止手段 １２ａ 漏電検出部 １２ｂ 漏電遮断器 ６０ アップダウンカウンタ ６１ 判定信号出力部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インバータより出力される交流出力電圧
   を検出する出力検出手段と、 上記出力検出手段が検出した交流出力電圧が正常のとき
   はその交流出力電圧波形の半波の時間幅に相応した時間
   幅を持つパルスを出力し、半波出力のときはパルスを出
   力せず、半波出力に起因して逆起電圧となるときはその
   逆起電圧波形の時間幅に相応した時間幅を持つパルスを
   出力し、パルスが出力されたときは、逆起電圧波形の時
   間幅に相応した時間幅より長くなるように設定したその
   設定時間幅より長い部分を正常判定パルス信号として出
   力する出力判定手段と、 上記出力判定手段から正常判定パルス信号が出力されて
   いないとき、異常と判定し異常判定信号を出力する出力
   異常判定手段とを備え、 上記異常判定信号が出力されたとき、インバータと負荷
   を接続する電源線を接地させ擬似的に漏電状態を成立さ
   せることで、インバータに設けられた漏電遮断器を動作
   させ、インバータ本体の出力を遮断する、 こ とを特徴とするインバータ監視装置。