JP3565000B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3565000B2 JP3565000B2 JP06812998A JP6812998A JP3565000B2 JP 3565000 B2 JP3565000 B2 JP 3565000B2 JP 06812998 A JP06812998 A JP 06812998A JP 6812998 A JP6812998 A JP 6812998A JP 3565000 B2 JP3565000 B2 JP 3565000B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- ground
- input
- power supply
- photocoupler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力と出力がともに交流で、さらに回路の一部に正相，中性相，負相から成る直流３線回路があって、交流の一線と直流の中性相を共通にした順変換器と逆変換器を有する電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流入力から直流へ、さらにその直流を交流出力へ変換する電力変換装置で、入力交流の一線と、直流の中性相と、出力交流の一線とを共通にした電力変換装置では特開平５−１５１７１号公報に記載されるように、順変換器と逆変換器をハーフブリッジとし、直流の中性相に接続される交流の一相の電流は、直流回路のコンデンサへ流れ込むか又はこのコンデンサから流れ出すが、順変換器と逆変換器をフルブリッジとする構成に比較し、変換装置を小形化できるため、小容量変換装置で実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の問題点について図１１から図１８により説明する。
【０００４】
図１１は単相交流電源接続部１を入力として、順変換器，正相，中性相，負相の３線直流，逆変換器を介し、負荷装置接続部３２へ出力する単相交流入力型の電力変換装置である。順変換器は単相交流電源接続部１と、直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ７，８と、トランジスタ７，８のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード１１，１２と、トランジスタ７，８の中点と単相交流電源接続部１の第一相との間に接続したリアクトル５と、正相と負相との間に直列に接続され、かつ中点が単相交流電源接続部１の第二相及び直流の中性相に接続された２直列のコンデンサ１５，１６と、単相交流電源接続部１に並列接続されたコンデンサ３から構成される。すなわち、１個のハーフブリッジ型変換回路（ハーフブリッジ型の単相順変換器とも呼称される）を有し、単相交流を直流３線出力へ変換する電力変換装置としての順変換器が構成される。
【０００５】
逆変換器は直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ１７，１８と、トランジスタ１７，１８のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード２１，２２と、トランジスタ１７，１８の中点と負荷装置接続部３２の第一相との間に接続したリアクトル２５と、直流の正相と負相との間に直列に接続され、かつ中点が単相交流電源接続部１の第二相及び直流の中性相に接続された２直列のコンデンサ１５，１６と、負荷装置接続部３２に並列接続されたコンデンサ２７から構成される。
【０００６】
負荷装置接続部３２のノイズフィルタとして、コンデンサ２９は負荷装置接続部３２の第一相と大地間に接続され、コンデンサ３０は負荷装置接続部３２の第二相と大地間に接続される。
【０００７】
トランジスタ７，８，１７，１８のオン，オフを制御することによって、理想的には交流入力電流波形が正弦波になり、かつ交流出力電圧が正弦波となる。
【０００８】
なお、以下の説明では、単相交流電源接続部１を単相交流電源１と、負荷装置接続部３２を負荷装置３２と略称する。
【０００９】
ここで、負荷装置３２の第一相の電位を図１２から図１４で説明する。
【００１０】
図１２は単相交流電源１の第二相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏが単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと同位相の場合のベクトル図を示す。第二相が接地されているため、第二相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ は単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと同位相であるから、負荷装置３２の第一相の最大電位は単相交流電源１の入力電圧の最大電位と同じとなる。
【００１１】
図１３は単相交流電源１の第二相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏが単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと逆位相の場合のベクトル図を示す。第二相が接地されているため、第二相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ は単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと逆位相であるが、負荷装置３２の第一相の最大電位は単相交流電源１の入力電圧の最大電位と同じとなる。
【００１２】
図１４は単相交流電源１の第一相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏが単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと逆位相の場合のベクトル図を示す。第一相が接地されているため、第一相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ は単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと逆位相であるから、負荷装置３２の第一相の最大電位は単相交流電源１の入力電圧の最大電位に対し、２倍となる。
【００１３】
負荷装置３２の第一相の電位はコンデンサ２９に印加される電圧であり、負荷装置３２への入力電圧を１００Ｖとすれば、図１２，図１３ではコンデンサ２９に印加される電圧は１００Ｖであるが、図１４では２００Ｖとなり、コンデンサ２９には過大な電圧が印加され、コンデンサを損傷することがある。また、コンデンサの代わりにアレスタを接続することがあるが、これも同様に損傷することがある。
【００１４】
図１５は三相交流電源２を入力として、順変換器，正相，中性相，負相の３線直流，逆変換器を介し、負荷装置３３へ出力する三相交流入力型の電力変換装置である。順変換器は三相交流電源接続部２と、直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ７，８と、トランジスタ７，８のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード１１，１２と、トランジスタ７，８の中点と三相交流電源２の第一相との間に接続したリアクトル５と、直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ９，１０と、トランジスタ９，１０のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード１３，１４と、トランジスタ９，１０の中点と三相交流電源２の第三相との間に接続したリアクトル６と正相と負相との間に直列に接続され、かつ中点が三相交流電源２の第二相及び直流の中性相に接続された２直列のコンデンサ１５，１６と、三相交流電源２の第一相と第二相に並列接続されたコンデンサ３と第二相と第三相に並列接続されたコンデンサ４から構成される。すなわち、２個のハーフブリッジ型変換回路を有し、三相交流を直流３線出力へ変換する電力変換装置としての順変換器が構成される。
【００１５】
逆変換器は直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ１７，１８と、トランジスタ１７，１８のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード２１，２２と、トランジスタ１７，１８の中点と負荷装置３３の第一相との間に接続したリアクトル２５と、直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ１９，２０と、トランジスタ１９，２０のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード２３，２４と、トランジスタ１９，２０の中点と負荷装置３３の第三相との間に接続したリアクトル２６と直流の正相と負相との間に直列に接続され、かつ中点が三相交流電源２の第二相及び直流の中性相に接続された２直列のコンデンサ１５，１６と、負荷装置接続部３２の第一相と第二相に並列接続されたコンデンサ２７と第二相と第三相に並列接続されたコンデンサ２８から構成される。
【００１６】
負荷装置３３のノイズフィルタとして、コンデンサ２９は負荷装置３３の第一相と大地間に、コンデンサ３０は負荷装置３３の第二相と大地間に、コンデンサ３１は負荷装置３３の第三相と大地間に接続される。
【００１７】
ここで、負荷装置３３の第一相の電位を図１６から図１８で説明する。
【００１８】
図１６は三相交流電源２の第二相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ，Ｖｖｗｏ，Ｖｗｕｏが三相交流電源２の入力電圧Ｖｕｖｉ，Ｖｖｗｉ，Ｖｗｕｉと同位相の場合のベクトル図を示す。第二相が接地されているため、第二相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧は三相交流電源２の入力電圧と同位相であるから、負荷装置３３の第一相の最大電位は三相交流電源２の入力電圧の最大電位と同じとなる。
【００１９】
図１７は三相交流電源２の第二相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ，Ｖｖｗｏ，Ｖｗｕｏが三相交流電源２の入力電圧Ｖｕｖｉ，Ｖｖｗｉ，Ｖｗｕｉと逆位相の場合のベクトル図を示す。第二相が接地されているため、第二相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧は三相交流電源２の入力電圧と逆位相であるが、負荷装置３３の第一相の最大電位は三相交流電源２の入力電圧の最大電位と同じとなる。
【００２０】
図１８は三相交流電源２の第一相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ，Ｖｖｗｏ，Ｖｗｕｏが三相交流電源２の入力電圧Ｖｕｖｉ，Ｖｖｗｉ，Ｖｗｕｉと逆位相の場合のベクトル図を示す。第一相が接地されているため、第一相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧は三相交流電源２の入力電圧と逆位相であるから、負荷装置３３の第一相の最大電位は三相交流電源２の入力電圧の最大電位に対し、２倍となる。
【００２１】
負荷装置３３の第一相の電位はコンデンサ２９に印加される電圧であり、負荷装置３３への入力電圧を２００Ｖとすれば、図１６，図１７ではコンデンサ２９に印加される電圧は２００Ｖであるが、図１８では４００Ｖとなり、コンデンサ２９には過大な電圧が印加され、コンデンサを損傷することがある。また、コンデンサの代わりにアレスタを接続することがあるが、これも同様に損傷することがある。
【００２２】
交流の一線と直流の中性相を共通とするハーフブリッジ形電力変換装置は小形化が図れる反面、上記のように、負荷装置の電位が交流電源の接地相で変わり、負荷装置と大地間にあるコンデンサやアレスタを損傷することがある。従来は電力変換装置を設置するときに、接地相を確認することでこの問題に対処しているが、入力電源が更新されるなど、その都度確認をしなければならない煩わしさがあり、システム信頼性の面からも適切な接地検出，保護が望まれている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、入力と出力がともに交流で、さらに回路の一部に正相，中性相，負相からなる直流３線回路があって、正相と中性相の間と、中性相と負相の間とにそれぞれコンデンサが接続され、先の交流の一線と直流の中性相を共通にした順変換器と逆変換器を有する電力変換装置において、交流入力電源と大地間に流れる電流または電圧を検出して、接地を検出することにある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し説明する。
【００２５】
図１は本発明による第一の実施例の単相電力変換装置を示す回路図である。
【００２６】
主回路の構成は図１１と同一であるので、説明を省略する。単相交流電源１の第一相と大地間に抵抗３４，フォトカプラ３５，ダイオード３７を直列したものを接続する。
【００２７】
フォトカプラ３５の発光ダイオードに逆並列にダイオード３６を、受光トランジスタの出力を接地判定回路３８に接続する。単相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，フォトカプラ４０，ダイオード４２を直列したものを接続する。フォトカプラ４０の発光ダイオードに逆並列にダイオード４１を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４３にそれぞれ接続する。
【００２８】
図１，図２により接地検出を説明する。
【００２９】
図１は単相交流電源１の第二相が接地されている場合で、単相交流電源１の第一相から抵抗３４，フォトカプラ３５，ダイオード３７，大地，単相交流電源１の第二相のループで接地検出電流ｉｅｕが流れ、フォトカプラ３５の受光トランジスタはオンとなる。フォトカプラ４０には接地検出電流が流れず、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオフとなる。
【００３０】
図２は単相交流電源１の第一相が接地されている場合で、単相交流電源１の第二相から抵抗３９，フォトカプラ４０，ダイオード４２，大地，単相交流電源１の第一相のループで接地検出電流ｉｅｖが流れ、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオンとなる。フォトカプラ３５には接地検出電流が流れず、フォトカプラ３５の受光トランジスタはオフとなる。
【００３１】
また、単相交流電源１が非接地ならば、接地検出電流は流れず、フォトカプラ３５，４０はともにオフとなる。単相交流電源１は第二相接地、あるいは、非接地であれば、コンデンサ２９には過大電圧が印加されず、第一相接地の場合にはコンデンサ２９には過大電圧が印加されることがある。第一相接地を検出すると無停電電源装置のように逆変換器が交流入力電源に同位相で同期して運転している装置では警報を発し、入力電源の接地を変更することで、過大電圧を未然に防止することができる。また、逆変換器が交流入力電源に同期して運転しない装置では、装置の運転を停止することで、コンデンサ２９に過大電圧が印加されることを防止する。
【００３２】
なお、以上を整理すれば、単相交流電源１の接地とフォトカプラの出力の関係は以下となる。
【００３３】
このように本実施例によれば、単相電力変換装置が第一相接地，第二相接地及び非接地のいずれの接地状態にあるかが識別できる。
【００３４】
図３は本発明による第二の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００３５】
主回路の構成は図１５と同一である。三相交流電源の第一相と大地間に抵抗３４，フォトカプラ３５，ダイオード３７を直列したものを接続する。フォトカプラ３５の発光ダイオードに逆並列にダイオード３６を、受光トランジスタの出力を接地判定回路３８にそれぞれ接続する。三相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，フォトカプラ４０，ダイオード４２を直列したものを接続する。フォトカプラ４０の発光ダイオードに逆並列にダイオード４１を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４３にそれぞれ接続する。三相交流電源の第三相と大地間に抵抗４４，フォトカプラ４５，ダイオード４７を直列したものを接続する。フォトカプラ４５の発光ダイオードに逆並列にダイオード４６を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４８に接続する。なお、図３は単相３線式電力変換装置にもそのまま適用できる。
【００３６】
図３，図４により接地検出を説明する。
【００３７】
図３は三相交流電源２の第二相が接地されている場合で、三相交流電源２の第一相から抵抗３４，フォトカプラ３５，ダイオード３７，大地，三相交流電源２の第二相のループで接地検出電流ｉｅｕが流れ、フォトカプラ３５の受光トランジスタはオンとなる。三相交流電源２の第三相から抵抗４４，フォトカプラ４５，ダイオード４７，大地，三相交流電源２の第二相のループで接地検出電流ｉｅｗ が流れ、フォトカプラ４５の受光トランジスタはオンとなる。フォトカプラ４０には接地検出電流が流れず、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオフとなる。
【００３８】
図４は三相交流電源２の第一相が接地された場合で、三相交流電源２の第二相から抵抗３９，フォトカプラ４０，ダイオード４２，大地，三相交流電源２の第一相のループで接地検出電流ｉｅｖが流れ、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオンとなる。三相交流電源２の第三相から抵抗４４，フォトカプラ４５，ダイオード４７，大地，三相交流電源２の第一相のループで接地検出電流ｉｅｗが流れ、フォトカプラ４５の受光トランジスタはオンとなる。フォトカプラ３５には接地検出電流が流れず、フォトカプラ３５の受光トランジスタはオフとなる。また、三相交流電源２が非接地ならば、接地検出電流は流れず、フォトカプラ３５，４０，４５はともにオフとなる。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、すべてのフォトカプラに接地検出電流は流れ、フォトカプラ３５，４０，４５はともにオンとなる。
【００３９】
三相交流電源２は第二相接地、あるいは、非接地であれば、コンデンサ２９，３１には過大電圧が印加されず、第一相接地，第三相接地，中性点接地の場合にコンデンサ２９，３１には過大電圧が印加されることがある。第一相接地，第三相接地，中性点接地を検出すると、第一の実施例と同様に警報発報、または、装置を停止する保護を行う。
【００４０】
なお、以上を整理すれば、三相交流電源２の接地とフォトカプラの出力の関係は以下となる。
【００４１】
このように本実施例によれば、三相電力変換装置が、第一相接地，第二相接地，第三相接地，中性点接地及び非接地のいずれの接地状態にあるかを識別できる。
【００４２】
図５は本発明による第三の実施例の単相電力変換装置を示す回路図である。
【００４３】
主回路の構成は図１１と同一である。直流の中性相に接続されている単相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，フォトカプラ４０を直列したものを接続する。フォトカプラ４０の発光ダイオードに逆並列にダイオード４１を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４３に接続する。
【００４４】
単相交流電源１の第二相が接地されると、フォトカプラ４０には接地検出電流が流れず、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオフとなる。単相交流電源１の第一相が接地されると、単相交流電源１の第二相から抵抗３９，フォトカプラ４０，大地，単相交流電源１の第一相のループで接地検出電流が流れ、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオンとなる。また、単相交流電源１が非接地ならば、接地検出電流は流れず、フォトカプラ４０はオフとなる。以上を整理すれば、単相交流電源１の接地とフォトカプラの出力の関係は以下となる。
【００４５】
単相交流電源１は第二相接地、あるいは、非接地であれば、コンデンサ２９には過大電圧が印加されないので、フォトカプラ４０がオンとなる第一相接地の場合には警報発報、または、装置を停止し、過大電圧を未然に防止することができる。このように、少なくとも、直流の中性相に接続される単相交流電源の第二相に接地電流検出回路を接続して接地電流を検出すれば、コンデンサ２９に過電圧が印加される接地状態で有るか否かを識別できる。
【００４６】
図６は本発明による第四の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００４７】
主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，フォトカプラ４０を直列したものを接続する。フォトカプラ４０の発光ダイオードに逆並列にダイオード４１を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４３にそれぞれ接続する。
【００４８】
三相交流電源２の第二相が接地されると、フォトカプラ４０には接地検出電流が流れず、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオフとなる。三相交流電源２の第一相が接地されると、三相交流電源２の第二相から抵抗３９，フォトカプラ４０，大地，三相交流電源２の第一相のループで接地検出電流が流れ、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオンとなる。また、三相交流電源２が非接地ならば、接地検出電流は流れず、フォトカプラ４０はオフとなる。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、接地検出電流は流れ、フォトカプラ４０はオンとなる。
【００４９】
なお、以上を整理すれば、三相交流電源２の接地とフォトカプラの出力の関係は以下となる。
【００５０】
三相交流電源２は第二相接地、あるいは、非接地であれば、コンデンサ２９，３１には過大電圧が印加されないので、フォトカプラ４０がオンとなる第一相接地，第三相接地，中性点接地の場合には警報発報、または、装置を停止し、過大電圧を未然に防止することができる。このように、少なくとも、直流の中性相に接続される三相交流電源の第二相に接地電流検出回路を接続して接地電流を検出すれば、コンデンサ２９，３１に過電圧が印加される接地状態で有るか否かを判定できる。
【００５１】
本発明の第三，第四の実施例では直流の中性相に接続される交流電源の相のみに接地検出を行うので、部品点数が少なく、信頼性，経済性に優れている。さらに、フォトカプラにツェナーダイオードを直列に接続して接地電流検出値を大きくすることも可能である。
【００５２】
フォトカプラ以外の検出法を以下の実施例で説明する。
【００５３】
図７は本発明による第五の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００５４】
主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，変流器４９を直列したものを接続し、変流器４９の出力を接地判定回路４３に接続する。
【００５５】
三相交流電源２の第二相が接地されると、変流器４９には接地検出電流が流れず、変流器４９の出力に電流が流れない。三相交流電源２の第一相が接地されると、三相交流電源２の第二相から抵抗３９，変流器４９，大地，三相交流電源２の第一相のループで接地検出電流が流れ、変流器４９の出力に電流が流れる。また、三相交流電源２が非接地ならば、接地検出電流は流れず、変流器４９の出力に電流が流れない。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、接地検出電流は流れ、変流器４９の出力に電流が流れる。接地判定回路４３で変流器４９の出力電流を検出し、電流が流れなければ、第二相接地または非接地と判定でき、電流が流れれば、第一相接地，第三相接地、または中性点接地と判定でき、第四の実施例と同様に警報発報、または、装置を停止し、過大電圧を未然に防止することができる。このように、図６の実施例におけるフォトカプラの代わりに変流器で接地電流を検出しても、図６の実施例と同様の作用・効果がある。
【００５６】
図８は本発明による第六の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００５７】
主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間に変圧器５０を接続し、変圧器５０の出力を接地判定回路４３に接続する。
【００５８】
三相交流電源２の第二相が接地されると、変圧器５０の一次に電圧が印加されず、変圧器５０の出力に電圧が発生しない。三相交流電源２の第一相が接地されると、三相交流電源２の第二相と大地間に電圧が発生するため、変圧器５０の一次に電圧が印加され、変圧器５０の出力に電圧が発生する。また、三相交流電源２が非接地ならば、変圧器５０の一次に電圧が印加されず、変圧器５０の出力に電圧が発生しない。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、変圧器５０の一次に電圧が印加され、変圧器５０の出力に電圧が発生する。接地判定回路４３で変圧器５０の出力電圧を検出し、電圧がなければ、第二相接地または非接地と判定でき、電圧があれば、第一相接地，第三相接地、または中性点接地と判定でき、第四の実施例と同様に警報発報、または、装置を停止し、過大電圧を未然に防止することができる。
【００５９】
図９は本発明による第七の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００６０】
主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間にコンデンサ５１と変圧器５０を直列に接続し、変圧器５０の出力を接地判定回路４３に接続する。接地検出は第六の実施例と同じである。第六の実施例との違いはコンデンサ５１により、第二相と大地間に直流分を含む電圧が発生した場合、第六の実施例では、直流分を含む電圧が変圧器５０の一次に電圧が印加されるため、変圧器５０が磁気飽和することがあるが、第七の実施例では、コンデンサ５１に直流分が印加され、変圧器５０の一次には直流分を含まない交流電圧が印加されるため、変圧器５０が磁気飽和することがない。図１０は本発明による第八の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間にコンデンサ５１と抵抗３９を接続し、抵抗３９の電圧を接地判定回路４３に入力する。
【００６１】
三相交流電源２の第二相が接地されると、抵抗３９には電圧が発生しない。三相交流電源２の第一相が接地されると、三相交流電源２の第二相と大地間に電圧が発生するため、抵抗３９に電圧が発生する。また、三相交流電源２が非接地ならば、抵抗３９には電圧が発生しない。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、抵抗３９に電圧が発生する。接地判定回路４３で抵抗３９の電圧を検出し、電圧がなければ、第二相接地または非接地と判定でき、電圧があれば、第一相接地，第三相接地、または中性点接地と判定でき、第四の実施例と同様に警報発報、または、装置を停止し、過大電圧を未然に防止することができる。
【００６２】
ここで、電流制限素子を実施例では抵抗としたが、リアクトル，コンデンサ，変圧器、及びその複合体、例えば抵抗とコンデンサの組合せ、としてもよく、特に、コンデンサは前述の如く直流分を負担するので、電流や電圧の検出手段が交流成分のみで作動する部品で構成することができる利点がある。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、入力と出力がともに交流で、さらに回路の一部に正相，中性相，負相からなる直流３線回路があって、交流の一線と直流の中性相を共通にした順変換器と逆変換器を有する電力変換装置において、交流入力電源の接地状態を確実に検出し、逆変換器出力の過大電位を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を単相交流入力，単相交流出力の電力変換装置に適用した第一の実施例の回路図及び作用説明図である。
【図２】第一の実施例の作用説明図である。
【図３】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第二の実施例の回路図及び作用説明図である。
【図４】第二の実施例の作用説明図である。
【図５】本発明を単相交流入力，単相交流出力の電力変換装置に適用した第三の実施例の回路図である。
【図６】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第四の実施例の回路図である。
【図７】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第五の実施例の回路図である。
【図８】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第六の実施例の回路図である。
【図９】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第七の実施例の回路図である。
【図１０】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第八の実施例の回路図である。
【図１１】単相交流入力，単相交流出力のハーフブリッジ型電力変換装置の回路図である。
【図１２】図１１の電力変換装置の交流入力第二相接地で、逆変換器が交流入力に同位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１３】図１１の電力変換装置の交流入力第二相接地で、逆変換器が交流入力に逆位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１４】図１１の電力変換装置の交流入力第一相接地で、逆変換器が交流入力に逆位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１５】三相交流入力，三相交流出力のハーフブリッジ型電力変換装置の回路図である。
【図１６】図１５の電力変換装置の交流入力第二相接地で、逆変換器が交流入力に同位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１７】図１５の電力変換装置の交流入力第二相接地で、逆変換器が交流入力に逆位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１８】図１５の電力変換装置の交流入力第一相接地で、逆変換器が交流入力に逆位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【符号の説明】
１…単相交流電源、２…三相交流電源、３，４，１５，１６，２７，２８，２９〜３１，５１…コンデンサ、５，６，２５，２６…リアクトル、７〜１０，１７〜２０…トランジスタ、１１〜１４，２１〜２４，３６，３７，４１，４２，４６，４７…ダイオード、３２…単相交流負荷装置、３３…三相交流負荷装置、３４，３９，４４…抵抗、３５，４０，４５…フォトカプラ、３８，４３，４８…接地判定回路、４９…変流器、５０…変圧器。
【発明の属する技術分野】
本発明は入力と出力がともに交流で、さらに回路の一部に正相，中性相，負相から成る直流３線回路があって、交流の一線と直流の中性相を共通にした順変換器と逆変換器を有する電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流入力から直流へ、さらにその直流を交流出力へ変換する電力変換装置で、入力交流の一線と、直流の中性相と、出力交流の一線とを共通にした電力変換装置では特開平５−１５１７１号公報に記載されるように、順変換器と逆変換器をハーフブリッジとし、直流の中性相に接続される交流の一相の電流は、直流回路のコンデンサへ流れ込むか又はこのコンデンサから流れ出すが、順変換器と逆変換器をフルブリッジとする構成に比較し、変換装置を小形化できるため、小容量変換装置で実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の問題点について図１１から図１８により説明する。
【０００４】
図１１は単相交流電源接続部１を入力として、順変換器，正相，中性相，負相の３線直流，逆変換器を介し、負荷装置接続部３２へ出力する単相交流入力型の電力変換装置である。順変換器は単相交流電源接続部１と、直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ７，８と、トランジスタ７，８のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード１１，１２と、トランジスタ７，８の中点と単相交流電源接続部１の第一相との間に接続したリアクトル５と、正相と負相との間に直列に接続され、かつ中点が単相交流電源接続部１の第二相及び直流の中性相に接続された２直列のコンデンサ１５，１６と、単相交流電源接続部１に並列接続されたコンデンサ３から構成される。すなわち、１個のハーフブリッジ型変換回路（ハーフブリッジ型の単相順変換器とも呼称される）を有し、単相交流を直流３線出力へ変換する電力変換装置としての順変換器が構成される。
【０００５】
逆変換器は直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ１７，１８と、トランジスタ１７，１８のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード２１，２２と、トランジスタ１７，１８の中点と負荷装置接続部３２の第一相との間に接続したリアクトル２５と、直流の正相と負相との間に直列に接続され、かつ中点が単相交流電源接続部１の第二相及び直流の中性相に接続された２直列のコンデンサ１５，１６と、負荷装置接続部３２に並列接続されたコンデンサ２７から構成される。
【０００６】
負荷装置接続部３２のノイズフィルタとして、コンデンサ２９は負荷装置接続部３２の第一相と大地間に接続され、コンデンサ３０は負荷装置接続部３２の第二相と大地間に接続される。
【０００７】
トランジスタ７，８，１７，１８のオン，オフを制御することによって、理想的には交流入力電流波形が正弦波になり、かつ交流出力電圧が正弦波となる。
【０００８】
なお、以下の説明では、単相交流電源接続部１を単相交流電源１と、負荷装置接続部３２を負荷装置３２と略称する。
【０００９】
ここで、負荷装置３２の第一相の電位を図１２から図１４で説明する。
【００１０】
図１２は単相交流電源１の第二相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏが単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと同位相の場合のベクトル図を示す。第二相が接地されているため、第二相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ は単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと同位相であるから、負荷装置３２の第一相の最大電位は単相交流電源１の入力電圧の最大電位と同じとなる。
【００１１】
図１３は単相交流電源１の第二相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏが単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと逆位相の場合のベクトル図を示す。第二相が接地されているため、第二相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ は単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと逆位相であるが、負荷装置３２の第一相の最大電位は単相交流電源１の入力電圧の最大電位と同じとなる。
【００１２】
図１４は単相交流電源１の第一相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏが単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと逆位相の場合のベクトル図を示す。第一相が接地されているため、第一相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ は単相交流電源１の入力電圧Ｖｕｖｉと逆位相であるから、負荷装置３２の第一相の最大電位は単相交流電源１の入力電圧の最大電位に対し、２倍となる。
【００１３】
負荷装置３２の第一相の電位はコンデンサ２９に印加される電圧であり、負荷装置３２への入力電圧を１００Ｖとすれば、図１２，図１３ではコンデンサ２９に印加される電圧は１００Ｖであるが、図１４では２００Ｖとなり、コンデンサ２９には過大な電圧が印加され、コンデンサを損傷することがある。また、コンデンサの代わりにアレスタを接続することがあるが、これも同様に損傷することがある。
【００１４】
図１５は三相交流電源２を入力として、順変換器，正相，中性相，負相の３線直流，逆変換器を介し、負荷装置３３へ出力する三相交流入力型の電力変換装置である。順変換器は三相交流電源接続部２と、直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ７，８と、トランジスタ７，８のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード１１，１２と、トランジスタ７，８の中点と三相交流電源２の第一相との間に接続したリアクトル５と、直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ９，１０と、トランジスタ９，１０のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード１３，１４と、トランジスタ９，１０の中点と三相交流電源２の第三相との間に接続したリアクトル６と正相と負相との間に直列に接続され、かつ中点が三相交流電源２の第二相及び直流の中性相に接続された２直列のコンデンサ１５，１６と、三相交流電源２の第一相と第二相に並列接続されたコンデンサ３と第二相と第三相に並列接続されたコンデンサ４から構成される。すなわち、２個のハーフブリッジ型変換回路を有し、三相交流を直流３線出力へ変換する電力変換装置としての順変換器が構成される。
【００１５】
逆変換器は直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ１７，１８と、トランジスタ１７，１８のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード２１，２２と、トランジスタ１７，１８の中点と負荷装置３３の第一相との間に接続したリアクトル２５と、直流の正相と負相との間に直列接続されたトランジスタ１９，２０と、トランジスタ１９，２０のそれぞれに逆並列に接続されたダイオード２３，２４と、トランジスタ１９，２０の中点と負荷装置３３の第三相との間に接続したリアクトル２６と直流の正相と負相との間に直列に接続され、かつ中点が三相交流電源２の第二相及び直流の中性相に接続された２直列のコンデンサ１５，１６と、負荷装置接続部３２の第一相と第二相に並列接続されたコンデンサ２７と第二相と第三相に並列接続されたコンデンサ２８から構成される。
【００１６】
負荷装置３３のノイズフィルタとして、コンデンサ２９は負荷装置３３の第一相と大地間に、コンデンサ３０は負荷装置３３の第二相と大地間に、コンデンサ３１は負荷装置３３の第三相と大地間に接続される。
【００１７】
ここで、負荷装置３３の第一相の電位を図１６から図１８で説明する。
【００１８】
図１６は三相交流電源２の第二相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ，Ｖｖｗｏ，Ｖｗｕｏが三相交流電源２の入力電圧Ｖｕｖｉ，Ｖｖｗｉ，Ｖｗｕｉと同位相の場合のベクトル図を示す。第二相が接地されているため、第二相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧は三相交流電源２の入力電圧と同位相であるから、負荷装置３３の第一相の最大電位は三相交流電源２の入力電圧の最大電位と同じとなる。
【００１９】
図１７は三相交流電源２の第二相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ，Ｖｖｗｏ，Ｖｗｕｏが三相交流電源２の入力電圧Ｖｕｖｉ，Ｖｖｗｉ，Ｖｗｕｉと逆位相の場合のベクトル図を示す。第二相が接地されているため、第二相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧は三相交流電源２の入力電圧と逆位相であるが、負荷装置３３の第一相の最大電位は三相交流電源２の入力電圧の最大電位と同じとなる。
【００２０】
図１８は三相交流電源２の第一相が接地されて、逆変換器の出力電圧Ｖｕｖｏ，Ｖｖｗｏ，Ｖｗｕｏが三相交流電源２の入力電圧Ｖｕｖｉ，Ｖｖｗｉ，Ｖｗｕｉと逆位相の場合のベクトル図を示す。第一相が接地されているため、第一相が大地電位となり、逆変換器の出力電圧は三相交流電源２の入力電圧と逆位相であるから、負荷装置３３の第一相の最大電位は三相交流電源２の入力電圧の最大電位に対し、２倍となる。
【００２１】
負荷装置３３の第一相の電位はコンデンサ２９に印加される電圧であり、負荷装置３３への入力電圧を２００Ｖとすれば、図１６，図１７ではコンデンサ２９に印加される電圧は２００Ｖであるが、図１８では４００Ｖとなり、コンデンサ２９には過大な電圧が印加され、コンデンサを損傷することがある。また、コンデンサの代わりにアレスタを接続することがあるが、これも同様に損傷することがある。
【００２２】
交流の一線と直流の中性相を共通とするハーフブリッジ形電力変換装置は小形化が図れる反面、上記のように、負荷装置の電位が交流電源の接地相で変わり、負荷装置と大地間にあるコンデンサやアレスタを損傷することがある。従来は電力変換装置を設置するときに、接地相を確認することでこの問題に対処しているが、入力電源が更新されるなど、その都度確認をしなければならない煩わしさがあり、システム信頼性の面からも適切な接地検出，保護が望まれている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の特徴は、入力と出力がともに交流で、さらに回路の一部に正相，中性相，負相からなる直流３線回路があって、正相と中性相の間と、中性相と負相の間とにそれぞれコンデンサが接続され、先の交流の一線と直流の中性相を共通にした順変換器と逆変換器を有する電力変換装置において、交流入力電源と大地間に流れる電流または電圧を検出して、接地を検出することにある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し説明する。
【００２５】
図１は本発明による第一の実施例の単相電力変換装置を示す回路図である。
【００２６】
主回路の構成は図１１と同一であるので、説明を省略する。単相交流電源１の第一相と大地間に抵抗３４，フォトカプラ３５，ダイオード３７を直列したものを接続する。
【００２７】
フォトカプラ３５の発光ダイオードに逆並列にダイオード３６を、受光トランジスタの出力を接地判定回路３８に接続する。単相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，フォトカプラ４０，ダイオード４２を直列したものを接続する。フォトカプラ４０の発光ダイオードに逆並列にダイオード４１を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４３にそれぞれ接続する。
【００２８】
図１，図２により接地検出を説明する。
【００２９】
図１は単相交流電源１の第二相が接地されている場合で、単相交流電源１の第一相から抵抗３４，フォトカプラ３５，ダイオード３７，大地，単相交流電源１の第二相のループで接地検出電流ｉｅｕが流れ、フォトカプラ３５の受光トランジスタはオンとなる。フォトカプラ４０には接地検出電流が流れず、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオフとなる。
【００３０】
図２は単相交流電源１の第一相が接地されている場合で、単相交流電源１の第二相から抵抗３９，フォトカプラ４０，ダイオード４２，大地，単相交流電源１の第一相のループで接地検出電流ｉｅｖが流れ、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオンとなる。フォトカプラ３５には接地検出電流が流れず、フォトカプラ３５の受光トランジスタはオフとなる。
【００３１】
また、単相交流電源１が非接地ならば、接地検出電流は流れず、フォトカプラ３５，４０はともにオフとなる。単相交流電源１は第二相接地、あるいは、非接地であれば、コンデンサ２９には過大電圧が印加されず、第一相接地の場合にはコンデンサ２９には過大電圧が印加されることがある。第一相接地を検出すると無停電電源装置のように逆変換器が交流入力電源に同位相で同期して運転している装置では警報を発し、入力電源の接地を変更することで、過大電圧を未然に防止することができる。また、逆変換器が交流入力電源に同期して運転しない装置では、装置の運転を停止することで、コンデンサ２９に過大電圧が印加されることを防止する。
【００３２】
なお、以上を整理すれば、単相交流電源１の接地とフォトカプラの出力の関係は以下となる。
【００３３】
【００３４】
図３は本発明による第二の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００３５】
主回路の構成は図１５と同一である。三相交流電源の第一相と大地間に抵抗３４，フォトカプラ３５，ダイオード３７を直列したものを接続する。フォトカプラ３５の発光ダイオードに逆並列にダイオード３６を、受光トランジスタの出力を接地判定回路３８にそれぞれ接続する。三相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，フォトカプラ４０，ダイオード４２を直列したものを接続する。フォトカプラ４０の発光ダイオードに逆並列にダイオード４１を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４３にそれぞれ接続する。三相交流電源の第三相と大地間に抵抗４４，フォトカプラ４５，ダイオード４７を直列したものを接続する。フォトカプラ４５の発光ダイオードに逆並列にダイオード４６を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４８に接続する。なお、図３は単相３線式電力変換装置にもそのまま適用できる。
【００３６】
図３，図４により接地検出を説明する。
【００３７】
図３は三相交流電源２の第二相が接地されている場合で、三相交流電源２の第一相から抵抗３４，フォトカプラ３５，ダイオード３７，大地，三相交流電源２の第二相のループで接地検出電流ｉｅｕが流れ、フォトカプラ３５の受光トランジスタはオンとなる。三相交流電源２の第三相から抵抗４４，フォトカプラ４５，ダイオード４７，大地，三相交流電源２の第二相のループで接地検出電流ｉｅｗ が流れ、フォトカプラ４５の受光トランジスタはオンとなる。フォトカプラ４０には接地検出電流が流れず、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオフとなる。
【００３８】
図４は三相交流電源２の第一相が接地された場合で、三相交流電源２の第二相から抵抗３９，フォトカプラ４０，ダイオード４２，大地，三相交流電源２の第一相のループで接地検出電流ｉｅｖが流れ、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオンとなる。三相交流電源２の第三相から抵抗４４，フォトカプラ４５，ダイオード４７，大地，三相交流電源２の第一相のループで接地検出電流ｉｅｗが流れ、フォトカプラ４５の受光トランジスタはオンとなる。フォトカプラ３５には接地検出電流が流れず、フォトカプラ３５の受光トランジスタはオフとなる。また、三相交流電源２が非接地ならば、接地検出電流は流れず、フォトカプラ３５，４０，４５はともにオフとなる。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、すべてのフォトカプラに接地検出電流は流れ、フォトカプラ３５，４０，４５はともにオンとなる。
【００３９】
三相交流電源２は第二相接地、あるいは、非接地であれば、コンデンサ２９，３１には過大電圧が印加されず、第一相接地，第三相接地，中性点接地の場合にコンデンサ２９，３１には過大電圧が印加されることがある。第一相接地，第三相接地，中性点接地を検出すると、第一の実施例と同様に警報発報、または、装置を停止する保護を行う。
【００４０】
なお、以上を整理すれば、三相交流電源２の接地とフォトカプラの出力の関係は以下となる。
【００４１】
【００４２】
図５は本発明による第三の実施例の単相電力変換装置を示す回路図である。
【００４３】
主回路の構成は図１１と同一である。直流の中性相に接続されている単相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，フォトカプラ４０を直列したものを接続する。フォトカプラ４０の発光ダイオードに逆並列にダイオード４１を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４３に接続する。
【００４４】
単相交流電源１の第二相が接地されると、フォトカプラ４０には接地検出電流が流れず、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオフとなる。単相交流電源１の第一相が接地されると、単相交流電源１の第二相から抵抗３９，フォトカプラ４０，大地，単相交流電源１の第一相のループで接地検出電流が流れ、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオンとなる。また、単相交流電源１が非接地ならば、接地検出電流は流れず、フォトカプラ４０はオフとなる。以上を整理すれば、単相交流電源１の接地とフォトカプラの出力の関係は以下となる。
【００４５】
【００４６】
図６は本発明による第四の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００４７】
主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，フォトカプラ４０を直列したものを接続する。フォトカプラ４０の発光ダイオードに逆並列にダイオード４１を、受光トランジスタの出力を接地判定回路４３にそれぞれ接続する。
【００４８】
三相交流電源２の第二相が接地されると、フォトカプラ４０には接地検出電流が流れず、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオフとなる。三相交流電源２の第一相が接地されると、三相交流電源２の第二相から抵抗３９，フォトカプラ４０，大地，三相交流電源２の第一相のループで接地検出電流が流れ、フォトカプラ４０の受光トランジスタはオンとなる。また、三相交流電源２が非接地ならば、接地検出電流は流れず、フォトカプラ４０はオフとなる。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、接地検出電流は流れ、フォトカプラ４０はオンとなる。
【００４９】
なお、以上を整理すれば、三相交流電源２の接地とフォトカプラの出力の関係は以下となる。
【００５０】
【００５１】
本発明の第三，第四の実施例では直流の中性相に接続される交流電源の相のみに接地検出を行うので、部品点数が少なく、信頼性，経済性に優れている。さらに、フォトカプラにツェナーダイオードを直列に接続して接地電流検出値を大きくすることも可能である。
【００５２】
フォトカプラ以外の検出法を以下の実施例で説明する。
【００５３】
図７は本発明による第五の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００５４】
主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間に抵抗３９，変流器４９を直列したものを接続し、変流器４９の出力を接地判定回路４３に接続する。
【００５５】
三相交流電源２の第二相が接地されると、変流器４９には接地検出電流が流れず、変流器４９の出力に電流が流れない。三相交流電源２の第一相が接地されると、三相交流電源２の第二相から抵抗３９，変流器４９，大地，三相交流電源２の第一相のループで接地検出電流が流れ、変流器４９の出力に電流が流れる。また、三相交流電源２が非接地ならば、接地検出電流は流れず、変流器４９の出力に電流が流れない。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、接地検出電流は流れ、変流器４９の出力に電流が流れる。接地判定回路４３で変流器４９の出力電流を検出し、電流が流れなければ、第二相接地または非接地と判定でき、電流が流れれば、第一相接地，第三相接地、または中性点接地と判定でき、第四の実施例と同様に警報発報、または、装置を停止し、過大電圧を未然に防止することができる。このように、図６の実施例におけるフォトカプラの代わりに変流器で接地電流を検出しても、図６の実施例と同様の作用・効果がある。
【００５６】
図８は本発明による第六の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００５７】
主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間に変圧器５０を接続し、変圧器５０の出力を接地判定回路４３に接続する。
【００５８】
三相交流電源２の第二相が接地されると、変圧器５０の一次に電圧が印加されず、変圧器５０の出力に電圧が発生しない。三相交流電源２の第一相が接地されると、三相交流電源２の第二相と大地間に電圧が発生するため、変圧器５０の一次に電圧が印加され、変圧器５０の出力に電圧が発生する。また、三相交流電源２が非接地ならば、変圧器５０の一次に電圧が印加されず、変圧器５０の出力に電圧が発生しない。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、変圧器５０の一次に電圧が印加され、変圧器５０の出力に電圧が発生する。接地判定回路４３で変圧器５０の出力電圧を検出し、電圧がなければ、第二相接地または非接地と判定でき、電圧があれば、第一相接地，第三相接地、または中性点接地と判定でき、第四の実施例と同様に警報発報、または、装置を停止し、過大電圧を未然に防止することができる。
【００５９】
図９は本発明による第七の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。
【００６０】
主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間にコンデンサ５１と変圧器５０を直列に接続し、変圧器５０の出力を接地判定回路４３に接続する。接地検出は第六の実施例と同じである。第六の実施例との違いはコンデンサ５１により、第二相と大地間に直流分を含む電圧が発生した場合、第六の実施例では、直流分を含む電圧が変圧器５０の一次に電圧が印加されるため、変圧器５０が磁気飽和することがあるが、第七の実施例では、コンデンサ５１に直流分が印加され、変圧器５０の一次には直流分を含まない交流電圧が印加されるため、変圧器５０が磁気飽和することがない。図１０は本発明による第八の実施例の三相電力変換装置を示す回路図である。主回路の構成は図１５と同一である。直流の中性相に接続されている三相交流電源の第二相と大地間にコンデンサ５１と抵抗３９を接続し、抵抗３９の電圧を接地判定回路４３に入力する。
【００６１】
三相交流電源２の第二相が接地されると、抵抗３９には電圧が発生しない。三相交流電源２の第一相が接地されると、三相交流電源２の第二相と大地間に電圧が発生するため、抵抗３９に電圧が発生する。また、三相交流電源２が非接地ならば、抵抗３９には電圧が発生しない。さらに、三相交流電源２が中性点接地ならば、抵抗３９に電圧が発生する。接地判定回路４３で抵抗３９の電圧を検出し、電圧がなければ、第二相接地または非接地と判定でき、電圧があれば、第一相接地，第三相接地、または中性点接地と判定でき、第四の実施例と同様に警報発報、または、装置を停止し、過大電圧を未然に防止することができる。
【００６２】
ここで、電流制限素子を実施例では抵抗としたが、リアクトル，コンデンサ，変圧器、及びその複合体、例えば抵抗とコンデンサの組合せ、としてもよく、特に、コンデンサは前述の如く直流分を負担するので、電流や電圧の検出手段が交流成分のみで作動する部品で構成することができる利点がある。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、入力と出力がともに交流で、さらに回路の一部に正相，中性相，負相からなる直流３線回路があって、交流の一線と直流の中性相を共通にした順変換器と逆変換器を有する電力変換装置において、交流入力電源の接地状態を確実に検出し、逆変換器出力の過大電位を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を単相交流入力，単相交流出力の電力変換装置に適用した第一の実施例の回路図及び作用説明図である。
【図２】第一の実施例の作用説明図である。
【図３】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第二の実施例の回路図及び作用説明図である。
【図４】第二の実施例の作用説明図である。
【図５】本発明を単相交流入力，単相交流出力の電力変換装置に適用した第三の実施例の回路図である。
【図６】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第四の実施例の回路図である。
【図７】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第五の実施例の回路図である。
【図８】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第六の実施例の回路図である。
【図９】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第七の実施例の回路図である。
【図１０】本発明を三相交流入力，三相交流出力の電力変換装置に適用した第八の実施例の回路図である。
【図１１】単相交流入力，単相交流出力のハーフブリッジ型電力変換装置の回路図である。
【図１２】図１１の電力変換装置の交流入力第二相接地で、逆変換器が交流入力に同位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１３】図１１の電力変換装置の交流入力第二相接地で、逆変換器が交流入力に逆位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１４】図１１の電力変換装置の交流入力第一相接地で、逆変換器が交流入力に逆位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１５】三相交流入力，三相交流出力のハーフブリッジ型電力変換装置の回路図である。
【図１６】図１５の電力変換装置の交流入力第二相接地で、逆変換器が交流入力に同位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１７】図１５の電力変換装置の交流入力第二相接地で、逆変換器が交流入力に逆位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【図１８】図１５の電力変換装置の交流入力第一相接地で、逆変換器が交流入力に逆位相での交流入力電圧，交流出力電圧のベクトル図である。
【符号の説明】
１…単相交流電源、２…三相交流電源、３，４，１５，１６，２７，２８，２９〜３１，５１…コンデンサ、５，６，２５，２６…リアクトル、７〜１０，１７〜２０…トランジスタ、１１〜１４，２１〜２４，３６，３７，４１，４２，４６，４７…ダイオード、３２…単相交流負荷装置、３３…三相交流負荷装置、３４，３９，４４…抵抗、３５，４０，４５…フォトカプラ、３８，４３，４８…接地判定回路、４９…変流器、５０…変圧器。
Claims (12)
- 入力及び出力が交流で、直流部が正相と中性相と負相とから成る３線であり、
直流３線の正相と中性相との間に接続した正側コンデンサと、直流３線の中性相と負相との間に接続した負側コンデンサとを備え、
順変換器の直流側の一端が直流３線の正相へ、直流側の他端が直流３線の負相へそれぞれ接続されるハーフブリッジ回路を少なくとも一つ有し、
逆変換器の直流側の一端が直流３線の正相へ、直流側の他端が直流３線の負相へ接続されるハーフブリッジ回路を少なくとも一つ有する電力変換装置において、
前記直流３線の中性相に交流電源の一つの相と出力交流の一つの相とが接続し、
前記逆変換器の交流側と負荷との間に配置した、一端を接地し他端を逆変換器の交流出力の各相に接続した複数個のノイズフィルタコンデンサと、
交流電源と順変換器の交流入力側との間に配置した、一端を接地し他端を前記交流電源の何れか一相に接続した、一個あるいは複数個の前記交流電源と大地間の電流または電圧を検出して接地検出する手段とを備えることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項１において、前記接地検出する手段は、交流入力と大地間に、電流制限素子と、フォトカプラと、ダイオードとを直列接続し、前記直流部の中性相に接続される交流入力と大地との間に、電流制限素子と、フォトカプラと、ダイオードとを直列接続し、各フォトカプラ出力で接地検出を行うことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１において、前記接地検出する手段は、直流部の中性相に接続される交流入力と大地間に、電流制限素子と、フォトカプラと、ダイオードとを直列接続し、フォトカプラの出力で接地検出を行うことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１において、前記接地検出する手段は、直流部の中性相に接続される交流入力と大地との間に、電流制限素子と、フォトカプラとを直列接続し、フォトカプラにダイオードを逆並列接続し、フォトカプラ出力で接地検出を行うことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項２から請求項４のいずれか一項において、前記接地検出する手段は、フォトカプラと直列にツェナーダイオードを接続することを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１において、前記接地検出する手段は、直流部の中性相に接続される交流入力と大地との間に、電流制限素子と変流器とを直列に接続し、該変流器の出力電流で接地検出を行うことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１において、前記接地検出する手段は、直流部の中性相に接続される交流入力と大地との間に、変圧器を接続し、該変圧器の出力電圧で接地検出を行うことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１において、前記接地検出する手段は、直流部の中性相に接続される交流入力と大地との間に、電流制限素子と変圧器とを直列に接続し、該変圧器の出力電圧で接地検出を行うことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１において、前記接地検出する手段は、直流部の中性相に接続される交流入力と大地との間に、電流制限素子を接続し、電流制限素子の電圧で接地検出することを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１において、交流入力電源が非接地、及び直流部の中性相に接続される交流入力相が接地されている場合には、警報発報を発しないことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１において、交流入力電源が非接地、及び直流部の中性相に接続される交流入力相が接地されている場合には、装置を停止しないことを特徴とする電力変換装置。
- 請求項１において、前記電流制限素子は、抵抗器、あるいはコンデンサ、あるいはリアクトル、あるいは変圧器、若しくはそれらの複合体とすることを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06812998A JP3565000B2 (ja) | 1997-03-19 | 1998-03-18 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6604997 | 1997-03-19 | ||
| JP9-66049 | 1997-03-19 | ||
| JP06812998A JP3565000B2 (ja) | 1997-03-19 | 1998-03-18 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10322883A JPH10322883A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3565000B2 true JP3565000B2 (ja) | 2004-09-15 |
Family
ID=26407225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06812998A Expired - Fee Related JP3565000B2 (ja) | 1997-03-19 | 1998-03-18 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3565000B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080143192A1 (en) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | Sample Alanson P | Dynamic radio frequency power harvesting |
| DE102008042693B4 (de) * | 2008-10-08 | 2015-10-08 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Betreiben einer Stromrichter-Schaltung mit Spannungserhöhung |
| JP5707846B2 (ja) * | 2010-10-21 | 2015-04-30 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
| JP6382536B2 (ja) * | 2014-03-11 | 2018-08-29 | 株式会社日立産機システム | インバータ式クレーン装置 |
| WO2015141319A1 (ja) * | 2014-03-18 | 2015-09-24 | 日本電気株式会社 | パワーコンディショナおよびその制御方法 |
| KR102479170B1 (ko) * | 2021-03-15 | 2022-12-21 | (주)규보시스템 | 포토 커플러를 이용한 접지 검출 장치 |
| WO2022234631A1 (ja) * | 2021-05-07 | 2022-11-10 | 三菱電機株式会社 | ノイズフィルタ |
-
1998
- 1998-03-18 JP JP06812998A patent/JP3565000B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10322883A (ja) | 1998-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5172009A (en) | Standby power supply with load-current harmonics neutralizer | |
| Yaghoubi et al. | IGBT open-circuit fault diagnosis in a quasi-Z-source inverter | |
| US6856497B2 (en) | System interconnection apparatus and connection method thereof | |
| US6630751B2 (en) | Excessive load capacitor detection circuit for UPS | |
| JP2903863B2 (ja) | インバータ装置 | |
| US20200292629A1 (en) | An on-line diagnostic method for electronic switch faults in neutral-point-clamped converters | |
| EP2393198A2 (en) | Switching Device Failure Detection System And Method For Multilevel Converters | |
| US20050099829A1 (en) | Dual bridge matrix converter | |
| JPH09224376A (ja) | 電力変換方法及び電力変換装置 | |
| JPH05130778A (ja) | 電源装置 | |
| US20070030708A1 (en) | Compensator with filter for use with a three-phase drive powering a one-phase load | |
| JPH04210779A (ja) | インバータ装置の地絡検出器及び地絡検出方法 | |
| JP2712470B2 (ja) | インバータ装置の電流検出装置 | |
| GB2292846A (en) | Inverter apparatus for controlling a plurality of motors | |
| KR960019939A (ko) | 전력변환장치 및 이를 이용한 공기조화장치 | |
| US6084785A (en) | Electric power converter | |
| US20070230223A1 (en) | Electric power converter | |
| JP3565000B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| EP4040656A1 (en) | Interleaved power converter | |
| JP2801621B2 (ja) | Ｐｗｍ制御による電源装置 | |
| JP4423949B2 (ja) | 交流交流直接変換装置の制御装置 | |
| JPH02133070A (ja) | 多相全波整流回路 | |
| JP2003230275A (ja) | Ｐｗｍサイクロコンバータの保護方法 | |
| NZ243218A (en) | Power supply for fluorescent lamp has capacitor bank connected between rectifier input and output to reduce harmonic distortion of ac supply current | |
| EP0565656A4 (en) | Ac/dc converter fault detector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040227 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040412 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040518 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080618 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080618 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090618 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |