JPH03131770A - ３相インバータの直流入力電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は、３相インバータに人力する直流電流を検出
する装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は３相インバータの直流入力電流を検出する従来
例を示した回路図である。

この第３図において、６個の半導体スイッチ素子として
のトランジスタ４Ｕ　　４Ｖ　　４Ｗ　　４Ｘ４Ｙ、４
Ｚを３相プリンジ接続し、これらのトランジスタを順次
オン・オフ動作させることにより、直流電源２からの直
流電力を３川交流電力に変換し、負荷である誘導電動機
６に供給する。

ここで直流電源２は、図示を節略にしているが、通常は
ダイオードあるいはサイリスクなどをブリッジ接続して
構成した整流器を図示していない交流電源に接続し、こ
の交流を直流に変換し、平滑コンデンサ３によりこの直
流に含まれているリップル分を吸収・除去したのちに３
相インバータ４に供給するようにしている。

この整流器の直流側あるいは直流電源２と、３相インバ
ータ４の直流側とを接続している、いわゆる直流中間回
路には、誘導電動ＪＲ６が力行運転中は３相インパーク
４方向へ電力が供給され、誘導電動機６が回生運転中は
これとは逆方向の電力が流れることにる。

そこでこの直流中間回路に流れる電流を検出することが
、必要になるが、従来は第３図に示すように直流中間回
路に直流変流器８を設置して、直流中間回路に流れる直
流電流１　ｏｃを検出していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

この直流＋ｎｃは、この３相インバータ４や整流器など
の制御に使用するので、主回路とは絶縁して検出する必
要があることから直流変流器を使用するのであるが、こ
の直流変流器８は大形、かつ高価であることが大きな欠
点である。

そこでこの発明の目的は、３相インバータの直流側電流
を安価な装置で検出できるようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明の直流入力電流
検出装置は、２組の半導体スイッチ素子の直列接続で電
力変換回路の１相分を形成し、これの３＆［ｌを並列に
して直流電源の正極と負極との間に接続し、これら６組
の半導体スイッチ素子のうち３組をオンすることで前記
直流電源からの直流電力を３相交流電力に変換する３相
インバータにおいて、前記３相インバータの出力交流電
流を各相ごとに検出する電流検出手段と、オンしている
３組の半導体スイッチ素子のうちのｔｍだけが他の２＆
ｌｌとは異なる捲側に属しているときに、この１組がど
の組成しているかと、その相の正極側と負極側のいずれ
であるかとを検出する論理回路と、この論理回路で検出
した相に対応した相の前記電流検出手段を選択する相電
流選択手段と、この論理回路が検出した楢に対応して、
前記相電流選択手段で選択した相電流の極性を定める電
流極性決定手段とを備え、これら相電流選択手段と電流
極性決定手段とで得られる電流を前記３相インバータの
直流側電流とするものとする。

（作用〕 この発明は、３相インバータの直流側電流は、当核３相
インバータのどれかの相の出力Ｔｉ　Ｋと一敗するか、
あるいは直流側ＴＬ流が零のいずれかであることがわか
っているので、このインバータの出力交流電流から直流
側電流を求めようとするものであり、３相インバータを
構成している６組の半導体スイッチ素子のオン・オフ状
態を論理回路に導いて、論理演算により直流側電流を得
ようとするものである。

次に、本発明の詳細な説明する。

３相インバータは、第３図の従来例回路に示すように、
６個の半導体スイッチ素子としてのトランジスタ４Ｕ、
４Ｖ、４Ｗ、４Ｘ、４Ｙ、４Ｚを３相ブリンジ接続して
構成するものであるが、この３相インバータ４が直流を
交流に変換する際には常に３個のトランジスタがオン状
態にある。ただし同一相の正極側トランジスタと負極側
トランジスタとが同時にオンすくとアーム短絡になるこ
とから、このような状態を除外すると、６個のトランジ
スタ中の３個がオンとなる点弧パターンは下記の８通り
である。

■４０，４Ｖ、４Ｗ　　　■４Ｘ、４Ｙ、４Ｚ■４Ｕ、
４Ｙ、４Ｚ　　　■４Ｘ、４Ｖ、４Ｗ■４Ｘ、４Ｖ、４
Ｚ　　　■４Ｕ、４Ｙ、４Ｗ■４Ｘ、４Ｙ、４Ｗ　　　
■４０，４Ｖ、４Ｚ第４図は３相インバータの正極側ト
ランジスタ３個がオンのときの電流経路をあられした回
路図であって、上記のパターン■の場合を示している。

この第４図ではオン状態にあるトランジスタにはマーク
＊を付しており、フリーホイリングダイオードを含めて
正極側にしか出力交流電流が流れ得る経路がないため、
この出力交流電流は３相インバ一タ内部を環流するので
、直流側電流１ｏｃは零である。パターン■もこ振と同
じであって、負荷側で電流が環流する。

第５図は３相インパークの正極側トランジスタ１個と負
極側トランジスタ２個がオンのときの電流経路をあられ
した回路図であって、パターン■の場合を示しているが
、パターン■とパターン■も同様である。

この第５図の場合、直流中間回路正極側とトランジスタ
４Ｕのアームのみが通流可能であることから、占積３相
インバータのＲ相出力電流■、が直流側電流１ｏｃと等
しくなる。

第６図は３相インバータの頁捲側トランジスタ１個と正
瓶側トランジスタ２個がオンのときの電流経路をあられ
した回路図であって、パターン■の場合を示しているが
、パターン■とパターン■も同様である。

この第６図では、直流中間回路負極側とトランジスタ４
Ｘのアームのみが通流可能であることから、３相インバ
ータのＲ相出力電流１つが直流側電流−１ｎｃと等しく
なる。

そこで上述の現像を要約すると次のようになる。

すなわち、ａ）正極側または負極側の３個のトランジス
タがオンのときは■。、−０、ｂ）一方挽側で１個がオ
ンし、他方極側で２個がオンのときは、１個のみがオン
の相の出力交流電流が直′ｆＬＩＯｃとひとしい。さら
にこのトランジスタが正極側であるならば出力交流電流
と直流側電流１ｏｃとは同極性であり、負極側トランジ
スタが１個のみオンならば逆掻性である。

（実施例） 第１図は本発明の実施例をあられした回路図である。

この第１図において、半導体スイッチ素子としての６個
のトランジスタ４０．４Ｖ、４Ｗ、４Ｘ４Ｙ、４Ｚを３
相ブリンジ接続することで３相インバータを構成しくた
だしフリーホイリングダイオードの図示は省略している
）、この３相インバータ４は直流電ａ２から平滑コンデ
ンサ３を介して供給される直流電流を３相交流電力に変
換している。この３相交流電力を負荷である誘導電動機
６に供給するのであるが、本発明において変流器７Ｒ，
７Ｓ、７Ｔで各相ごトノ交流電流ｔ、、１■、を検出し
て直流電流検出装置１０に導くとともに、点弧パルス発
生回路９からの各トランジスタ用の点弧パルスのうち、
正極側の３個のトランジスタ４Ｕ、４Ｖ、４Ｗの点弧パ
ルスＰ、、、Ｐ、シ、Ｐａ、４をこの直流電流検出装置
１０に導いている。

この直流電流検出装置１０は、入力する３組の点弧パル
スＰ　Ｊｕｌ　＋　Ｐａｗ　＋　Ｐ４１１　　状態から
、前述した８通りの点弧パターン■〜■のいずれに該当
するかを論理演算により判別し、各和文２ｉｔ電流！７
１＝、Ｉｔ　のうちの適切な電流を選択し、これに極性
を付して直流電流ＩＤｃとして出力する。

第２図は第１図に示す実施例回路における直流電流検出
装置の構成をあられした回路図である。

この第２図に示すように、直流電流検出装置ｌＯはＲ和
演算回路２０．５ＩＩＯ演算回路３０、Ｔ和演算回路４
０、相電流選択回路５０、極性決定回路６０および論理
和素子７０．１！−で構成しているが、Ｒ相・Ｓ相Ｔ相
・演算回路２０．３０．４０はそれぞれ排他的論理和素
子２１，２２，３１．３２，４１．４２　と、反転素子
２３，３３．４３と論理積素子２４，２５，３４，３５
．４４．４５　とでなっている。

前述した第４図の場合、すなわち点弧パターン■の場合
、Ｒ和・Ｓ相・Ｔ相各演算回路２０．３０．４０に入力
する点弧パルスＰ　４Ｌｌ　、　Ｐ４Ｖ　＋　Ｐ　ａｈ
はずべて論理Ｈ信号である。それ故論理積素子２４，３
４．４４の出力はすべて論理り信号となり、相電流選択
回路５゜の接点５１．５２．５３はすべて開路したまま
である。よって出力ＩＤｃは零となる。

また第５図の場合、すなわち点弧パターン■の場合は点
弧パルスＰ４Ｌｌが論理■１信号で、点弧パルスＰ　４
Ｖ　、Ｐ　４＠は論理り信号であることがら、論理積素
子２４は論理Ｈ信号を出力して接点５１を閉にするが、
論理積素子３４と４４の出力は論理り信号であって、接
点５２と５３は開である。従ってＲ相電流Ｉがスイッチ
５１と抵抗５４を経て電ｒＲＪｈ性決定回路６０に人力
する。

論理和素子７０は論理積素子２５からの論理Ｈ信号を受
けてこれを出力していることから、接点６３が閉、接点
６４が開となる。その結果電流ＩＲｉ、１ｔＰｉ極性反
転２Ｓ６１と６２とを通過するため、この１．と同じ掘
性の電流が直流側電流１ｏｃとして出力する。

〔発明の効果〕

この発明によれば、３相インバータが出力する交流電流
を各相ごとに検出し、このインバータを構成している半
導体スインチ素子のうちの３個の導通状態を論理演算す
ることで、当該３相インバータの直流側電流を得ること
ができる。それ故直流電流を絶縁して検出するための高
価な直流変流器が不要になり、装置のコストを低減する
ことができる。さらにインバータ交流出力電流は、負荷
の過電流保護などのために従来から使用していることが
多く、これを新たに設置する必要がないために、装置の
コストをより大幅に低下させることができる、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をあられした回路図、第２図は
第１図に示す実施例回路における直流電流検出装置の構
成をあられした回路図、第３図は３相インバータの直流
入力電流を検出する従来例を示した回路図、第４圀は３
相インバータの王権側トランジスタ３個がオンのときの
電流経路をあられした回路図、第５図は３相インバータ
の正極側トランジスタ１個と頁捲側トランジスタ２個が
オンのときの電流経路をあられした回路図、第６図は３
相インバータの頁捲側トランジスタ１個と正極側トラン
ジスタ２個がオンのときの電流経路をあられした回路図
である。 ２・・・直流電源、３・・・平滑コンデンサ、４・・・
３相インバータ、４Ｕ、４Ｖ、４Ｗ　　４Ｘ、４Ｙ、４
Ｚ・・・半導体スインチ素子としてのトランジスタ、５
　Ｕ、５　Ｖ、５Ｗ、５　Ｘ、５　Ｙ、５　Ｚ−フリー
ホイリングダイオード、６・・・誘導電動機、７Ｒ５７
Ｓ、７Ｔ、・・・変流器、８・・・直流変流器、９・・
・点弧パルス発生回路、１０・・・直流電流検出装置、
２０．３０４０・・１７相、Ｓ和、Ｔ和名演算回路、５
０・・・相電流選４０　ｙａ　＝ｘ！ｊｌｌｂ 図 モ ４ 図 あ Σ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）２組の半導体スイッチ素子の直列接続で電力変換回
   路の１相分を形成し、これの３組を並列にして直流電源
   の正極と負極との間に接続し、これら６組の半導体スイ
   ッチ素子のうちの３組をオンすることで前記直流電源か
   らの直流電力を３相交流電力に変換する３相インバータ
   において、前記３相インバータの出力交流電流を各相ご
   とに検出する電流検出手段と、オンしている３組の半導
   体スイッチ素子のうちの１組だけが他の２組とは異なる
   極側に属しているときに、この１組がどの相に属してい
   るのかおよびその相の正極側と負極側のいずれであるの
   かを検出する論理回路と、この論理回路で検出した相に
   対応した相の前記電流検出手段を選択する相電流選択手
   段と、この論理回路が検出した極に対応して前記相電流
   選択手段で選択した相電流の極性を定める電流極性決定
   手段とを備え、これら相電流選択手段と電流極性決定手
   段とで得られる電流を前記３相インバータの直流側電流
   とすることを特徴とする３相インバータの直流入力電流
   検出装置。