JPH0317588Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は電源部の直流電力を交流電力に変換し
て交流電動機に供給すると共に、この交流電動機
の減速に伴つて発生する交流電力を直流電力に変
換して電源部に回生するインバータに係り、特に
このインバータに過大な電流が流れたとき電力変
換動作を停止させるインバータの過電流保護装置
に関する。

〔従来技術〕

第１図はこの種のインバータと、これに電力を
供給する電源部および過電流保護装置を含めた制
御部とを示している。このうち電源部は商用の三
相交流電源電圧を整流するコンバータ１およびこ
のコンバータの出力電圧を平滑するコンデンサ２
とで構成され、インバータ３は三相のトランジス
タブリツジでなり電源部の直流電力を可変電圧、
可変周波数の交流電力に変換して負荷としての交
流電動機１０に供給する一方、交流電動機１０の
減速に伴つて発生する交流電力を直流電力に変換
して電源部に回生させる。

このインバータ３はベースアンプ回路４、イン
バータ制御回路５、周波数設定器６、ゲート回路
７および運転停止スイツチ１１で構成される制御
装置によつてオン、オフ制御される。ここで、周
波数設定器６の信号が運転、停止スイツチ１１を
介してインバータ制御回路５に加えられると、こ
のインバータ制御回路５は電圧指令信号と周波数
指令信号とを作る。これらの信号は例えばAND
回路群等でなるゲート回路７を介してベースアン
プ回路４に加えられ、ここで増幅された後、イン
バータ３を構成するトランジスタのベースに加え
られる。これによつて、インバータ３は周波数設
定器６の設定値に応じた電力変換動作を行う。

一方、インバータ３を過電流から保護するため
に、負荷電流を検出する電流検出器８とこの電流
検出器の出力信号に基いて、負荷電流が所定値を
超えたとき、しや断信号Ｓ９を発生する過電流保
護回路９とで過電流保護装置が構成され、しや断
信号Ｓ９をゲート回路７に加えることによつてイ
ンバータ３の電力変換動作を停止させている。

第２図は、過電流保護回路９の詳細な構成を示
すブロツク図で、電流検出器８の電流信号は増幅
器１２で増幅された後、絶体値回路１３に加えら
れる。絶対値回路１３は入力信号を単極性の電圧
信号に変換して比較器１４の一方入力として加え
る。この比較器１４には過電流保護動作点を設定
するための設定器１５の信号が他方入力として加
えられ、絶対値回路１３の出力信号レベルが設定
器１５の出力信号レベルを超えたときしや断信号
Ｓ９を出力するように構成されている。

ところで、上述したインバータ３を構成するト
ランジスタは第３図に示すような安全動作領域を
有している。すなわちコレクタ、エミツタ間電圧
が小さいときはコレクタ電流を大きくし得るもの
の、コレクタ、エミツタ間電圧が大きくなつたと
きこれに応じてコレクタ電流を小さ目に抑さえな
ければならないという関係にある。

第２図に示した設定器１５はこの安全動作領域
の適切な電流値に対応して設定されるが、この値
を一定に保持すると次の不具合がある。

すなわち、第１図に示すインバータ３が交流電
動機１０を起動するときおよび定速運転すると
き、コンデンサ２の両端電圧は比較的低いのでイ
ンバータ３を構成するトランジスタのコレクタ、
エミツタ間電圧も低く、したがつて比較的大きな
コレクタ電流を流すことができる。逆に、電動機
１０の停止を含めた減速運転時には回転エネルギ
ーによつて発生する電力が電源部に回生されてコ
ンデンサ２の両端電圧を上昇させるため、トラン
ジスタのコレクタ、エミツタ間電圧もこれに応じ
て大きくなる。したがつて、トランジスタのコレ
クタ電流を小さ目に抑える必要がある。

しかしながら、第２図に示した過電流保護回路
９は、このことを必ずしも考慮しておらず、例え
ば安全のために過電流保護動作点を低く設定する
と電力変換動作の停止が頻繁になり、逆に、過電
流保護動作点を高く設定すると第３図に示した安
全動作領域を越えてトランジスタを破壊させてし
まうという欠点があつた。

〔考案の概要〕

本考案は上記の欠点を除去する目的でなされた
もので、交流電動機の起動時および定速運転時
と、交流電動機の減速時とで値の異る過電流保護
動作点を設定すると共に、交流電動機の運転モー
ドに応じて適切な側を選定して直流電源部に平滑
コンデンサを介して接続されると共に、交流出力
側が電力を回生する負荷に接続されて、出力端間
電圧が高い時の出力電流値を、素子破壊を防止す
べく、出力端間電圧が低い時の出力電流値よりも
抑制された低い電流値の安全動作領域を有するス
イツチング素子のブリツジ回路でなるインバータ
を安全旦つ高効率で運転し得るインバータの過電
流保護装置を提案するものである。

〔考案の実施例〕

第４図は本考案に係るインバータの過電流保護
装置の一実施例の構成を示すブロツク図で、第１
図および第２図と同一の符号を付したものはそれ
ぞれ同一の要素を示している。そして第２図では
設定器１５の信号を比較器１４に直接加えていた
が、ここではもう一つの設定器１６が設けられて
おり、これら両設定器の信号を選択して比較器１
４に加えるようにする。このために、設定器１５
および比較器１４間に挿設されたアナログスイツ
チ１７ａと、設定器１６および比較器１４間に挿
設させたアナログスイツチ１７ｂと、運転スイツ
チ１１の状況に応じてレベルの異る信号を得るた
めの抵抗１９と、この信号を受けて論理信号を作
りアナログスイツチ１７ｂに与えるNOT回路１
８ａと、このNOT回路１８ａの出力信号を反転
せしめてアナログスイツチ１７ａに与えるNOT
回路１８ｂとでなる信号選択回路が設けられてい
る。

上記の如く構成されたインバータの過電流保護
装置の作用を以下に説明する。

先ず、設定器１５は交流電動機１０の起動時お
よび定速運転時の過電流保護動作点として比較的
レベルの高い電圧信号を出力するように設定さ
れ、設定器１６は交流電動機１０の減速時の過電
流保護動作点として比較的レベルの低い電圧信号
を出力するように設定されている。

一方、運転、停止スイツチ１１は起動時および
定速運転時にオンされ、抵抗１９の図面で示す上
端部に所定のレベルの電圧が発生する。また、こ
の運転スイツチ１１は減速時にオフされて抵抗１
９の上端部の電圧は零になる。

したがつて、運転停止スイツチ１１がオンされ
るとNOT回路１８ａの出力は論理レベルの“Ｌ”
（以下論理レベルを省略する）となり、よつて、
アナログスイツチ１７ｂをオフ状態に保持し、反
対に、NOT回路１８ｂの出力は“Ｈ”になつて
アナログスイツチ１７ａをオン状態に保持する。
次に、運転、停止スイツチ１１がオフされると、
NOT回路１８ａおよび１８ｂの出力レベルは反
転してアナログスイツチ１７ａはオフ状態に、ア
ナログスイツチ１７ｂはオン状態にそれぞれ保持
される。

この結果、交流電動機１０の起動時および定速
運転時には設定器１５の出力信号が、減速時には
設定器１６の出力信号がそれぞれ比較器１４に基
準値として加えられる。

一方、インバータ３の出力電流は上述したと同
様にして電流検出器８によつて検出され、その検
出信号は増幅器１２を介して絶対値回路１３に取
り込まれ、ここで単極性に変換された後比較器１
４に加えられる。

比較器１４はこの電流値に対応する値と、基準
値すなわち過電流保護動作点に対応する値と比較
して、前者か後者を超えたときゲート回路７（第
１図）に対して電力変換動作を停止させるための
しや断信号を加える。

かくして、交流電動機１０の起動時および定速
運転時には過電流保護動作点を高くしてインバー
タの保護を行うと共に、交流電動機１０の減速時
には過電流保護動作点を低くしてインバータの保
護を行ない得これによつてトランジスタの特性に
見合つた運転が可能になる。

なお、上記実施例では運転、停止スイツチのオ
ン、オフに同期して、設定器１５および１６の何
れかを選択して比較器１４に加えているが、周波
数設定器６の出力信号が著しく減少したような場
合には、周波数指令信号の変化率を判定する回路
を付加することによつて上述したと略同様な保護
動作が可能になる。

また、上記実施例ではトランジスタを用いたイ
ンバータについて説明したが第３図に示す如き安
全動作領域を有する他のスイツチング素子で構成
されるインバータに対しても本考案を適用するこ
とができる。

〔考案の効果〕

以上の説明によつて明らかな如く、本考案のイ
ンバータの過電流保護装置によれば、交流電動機
の起動時および定速運転時と、減速運転時とで、
インバータを構成するスイツチング素子の安全動
作領域を考慮した値の異なる過電流保護の動作点
を設定して保護動作を行つているので、直流電源
部に平滑コンデンサを介して接続されると共に、
交流出力側が電力を回生する負荷に接続されて、
出力端間電圧が高い時の出力電流値を、素子破壊
を防止すべく、出力端間電圧が低い時の出力電流
値よりも抑制された低い電流値の安全動作領域を
有するスイツチング素子のブリツジ回路でなるイ
ンバータを安全且つ高効率で運転することができ
るという効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は電源部を含めてインバータの一般的な
構成および制御部の構成を部分的にブロツクで示
した回路図、第２図は従来のインバータの過電流
保護装置の構成を示すブロツク図、第３図はその
作用を説明するためにインバータを構成する要素
の安全動作領域を示す説明図、第４図は本考案に
係るインバータの過電流保護装置の一実施例の構
成を示すブロツク図である。 １：コンバータ、２：コンデンサ、３：インバ
ータ、５：インバータ制御回路、６：周波数設定
器、７：ゲート回路、８：電流検出器、９，９
ａ：過電流保護回路、１０：交流電動機、１１：
運転、停止スイツチ、１３：絶対値回路、１４：
比較器、１５，１６：設定器、１７ａ，１７ｂ：
アナログスイツチ、１８ａ，１８ｂ：NOT回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直流電源部に平滑コンデンサを介して接続され
   ると共に、交流出力側が電力を回生する負荷に接
   続されて、出力端間電圧が高い時の出力電流値
   を、素子破壊を防止すべく、出力端間電圧が低い
   時の出力電流値よりも抑制された低い電流値の安
   全動作領域を有するスイツチング素子のブリツジ
   回路でなり、電源部の直流電力を平滑コンデンサ
   を介して入力し交流電力に変換して交流電動機に
   供給すると共に、この交流電動機の減速に伴つて
   発生する交流電力を直流電力に変換し上記平滑コ
   ンデンサを介して前記電源部に回生するインバー
   タに対し、周波数設定器からの設定値を入力しそ
   の設定値に応じた電力変換動作を行うべく制御信
   号をゲート回路を介して上記インバータを構成す
   る各スイツチング素子の制御電極に与える制御信
   号経路の上記ゲート回路に、前記インバータに過
   大な電流が流れたときこれを検出する電流検出器
   の出力信号に基づいて電力変換動作を停止させる
   しや断信号を与えるインバータの過電流保護装置
   において、上記電流検出器の出力信号を単極性に
   変換する絶対値回路と、前記交流電動機の起動時
   および定速運転時の上記安全動作領域上の過電流
   保護動作点を設定する第１の設定器と、前記交流
   電動機の減速時の上記安全動作領域上の過電流保
   護動作点を設定する第２の設定器と、前記運転停
   止スイツチのオン時に前記第１の設定器の信号
   を、前記運転停止スイツチのオフ時に前記第２の
   設定器の信号をそれぞれ選択して出力する信号選
   択回路と、前記絶対値回路の出力および前記信号
   選択回路の出力を比較して、前記絶対値回路の出
   力が前記選択回路の出力を超えたとき前記ゲート
   回路にしや断信号を与える比較器とを具備したこ
   とを特徴とするインバータの過電流保護装置。