JPH03195393A - インバータ装置の漏電防止装置 - 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、例えば空気調和装置や冷蔵庫等に搭載され
るインバータ装置の漏電防止装置に関するものである。

− ［従来の技術］ 第５図は、漏洩電流を抑制できるパルス幅変調方式のイ
ンバータ装置を示すものであり、例えば特開昭６３−９
２２７２号公報に示されている。第５図において（１）
は交流電源、（２）はこの交流電源に接続され、交流を
直流に変換する整流回路で、ダイオードによって構成さ
れている。（３）はこの整流回路の出力端間に接続され
、整流回路からの直流出力を平滑する平滑コンデンサ、
（４）は上記整流回路（２）の出力端に接続され、直流
出力をパルス幅変調（以下、ＰＷＭと称す。）による制
御によって交流に変換してＵ相線（９Ｕ）、Ｖ線（９■
）及びＷ線（９υ）にそれぞれ疑似正弦波交流出力を出
力するインバータ回路で、６組のトランジスタ（４ａ）
とダイオード（４ｂ）とから構成され、トランジスタ（
４ａ）のベースにＰＷＭ制御のための制御信号が入力さ
れる。（５）は三相交流によって駆動される電動機で、
Ｕ相端、Ｖ相端及びＷ相端を有している。（６）は上記
Ｕ、■、Ｗ相線（９０）　（９Ｖ）　（９りと上記電動
機（５）のｔＬ　Ｖ、Ｗ相端との間にそれぞれ接続され
たり２− アクドル巻線（６Ｕ）　（６Ｖ）　（６１Ｊ）と上記イ
ンバータ回路（４）の接地側端に一端が接続されたりア
クドル巻線（６Ｚ）とを有したコイルで、リアクトル巻
線（６Ｕ）（６ｖ）　（６ｗ）　（６ｚ）の自己インダ
クタンスと相互インダクタンスとが路間−の値に設定さ
れている。（７）は上記Ｕ、■、Ｗ相線（９１Ｊ）　（
９Ｖ）　（９Ｗ）　（７）それぞれと上記リアクトル巻
線（６Ｚ）の他端が接地される仮想中性点Ｎとの間に接
続された抵抗（ＲＵ）　（ＲＶ）　（Ｒｕ）とコンデン
サ（ＣＵ）　（ＣＶ）　（ＣＷ）との直列体を有した直
列回路である。

次に、この様に構成されたインバータ装置の動作につい
て説明する。まず、交流電源（１）を入れると、交流電
源（１）の電圧は整流回路（２）にて直流にされて平滑
コンデンサ（３）により、平滑された直流電圧としてイ
ンバータ回路（４）に供給される。

インバータ回路（４）は制御手段（図示せず）によって
そのトランジスタ（４ａ）がＰＷＭ制御され、直流を疑
似正弦波交流に変換する。この疑似正弦波交流が電動機
（５）に印加されて電動機（５）が回転駆動される。電
動機（５）の回転速度はインバータ回路（４）のトラン
ジスタ（４ａ）をオン／オフを制御するための信号のパ
ルス幅を換えることによって行なわれる。

一方、インバータ回路（４）のトランジスタ（４ａ）の
オン・オフ時に、電動機（５）の対地電位が変動する。

この時、漏洩電流が流れる。しかるに、」−記したイン
バータ装置にあっては、この漏洩電流がコイル（６）及
び直列回路（７）によって抑制されることになる。この
点について電動機（５）と交流電源（１）の浮遊容量を
考慮した第６図に示した等価回路図に基づいて説明する
。今、例えばＵ相線（９Ｕ）の電位が上昇したとすると
、このＵ相線（９Ｕ）の電位の上昇により仮想中性点Ｎ
の電位も」二昇することになる。その結果、コイル（６
）のりアクドル巻線（６Ｚ）によってリアクトル巻線（
６１１）　（６Ｖ）　（６Ｉｔｌ）　ニ上昇分に応じた
電圧が現われる。このため、電動機（５）の電機子巻線
と接地電位との電位変化が抑えられ、漏洩電流が抑制さ
れることになる。

し ［発明が解決ちょうとする課題］ しかるに、この様に構成されたインバータ装置一 にあっては、漏洩電流を抑制するために、コイル（６）
及び直列回路（７）を設けており、このコイル（６）の
インダクタンス及び直列回路（７）のコンデンサ容量を
大きくする必要があり、コスト高となるとともに、装置
自体形状も大きくなり、しかも、直列回路（７）ノ抵抗
（ＲＵ）　（ＲＶ）　（Ｒ１１＋）での損失も発生し、
回路損失が大きくなるという課題も有するものであった
。

この発明は、上記して点に鑑みてなされたものであり、
漏洩電流を低減できるとともに安価にして小型化が容易
なインバータ装置の漏電防止装置を得ることを目的とす
るものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係わるインバータ装置の漏電防止装置は、イ
ンバータ装置の本体に接続されて漏洩電流を検知する検
知手段と、この検知手段と非接触状態で検知手段に検知
された漏洩電流を検出する検出手段と、この検出手段に
て検出された漏洩電流に基づいてインバータ装置を制御
するためのパルス幅変調のキャリア周波数を制御する制
御手段とを設けたものである。

［作用］ この発明にあっては、検出手段が非接触状態で検知手段
に検知された漏洩電流を検出し、制御手段が検出手段に
て検出された漏洩電流に基づいてパルス幅変調のキャリ
ア周波数を制御し、漏洩電流を低減せしめる。

［実施例］ 以下に、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
ると、図において（１）は交流電源、（２）はこの交流
電源に接続され、交流を直流に変換する整流回路で、ダ
イオードによって構成されている。

（３）はこの整流回路の出力端間に接続され、整流回路
からの直流出力を平滑する平滑コンデンサ、（４）は上
記整流回路（２）の出力端に接続され、直流出力をパル
ス幅変調（以下、ＰＷＭと称す。）による制御によって
交流に変換してＵ相線（９Ｕ）、■相線（９ｖ）及びＷ
相線（師）にそれぞれ疑似正弦波交流出力を出力するイ
ンバータ回路で、６組の１−ランジスタ（４ａ）とダイ
オード（４ｂ）とから構成される装置 １〜ランジスタ（４ａ）のベースにＰＷＭ制御のための
制御信号が入力されるものであり、本体に収納され、上
記整流回路（２）及び平滑コンデンサ（３）とによりイ
ンバータ装置を構成しているものである。

（５）は三相交流によって駆動される電動機で、上記Ｕ
相線（９Ｕ）、■相線（９■）及びＷ相線（９Ｗ）にそ
れぞれ接続されたＵ相端、■相端及びＷ相端を有してい
る。（１０）はインバータ装置の本体に接続されて漏洩
電流を検知する検知手段で、この実施例においては上記
本体と上記インバータ回路（４）の接地側端との間に接
続され、上記本体から接地端に漏洩電流を流す制限抵抗
によって構成している。

（１１）はこの検知手段と非接触状態で検知手段（１０
）に検知された漏洩電流を検出する検出手段で、この実
施例においては、上記制限抵抗（１０）と接地端との間
に非接触状態で挿入されたカレントトランスを用いたも
のである。（１２）はこの検出手段の出力端に接続され
、上記検出手段（１１）にて検出された２種類以上の周
波数成分を含んだ漏洩電流を波形成形して出力するフィ
ルタ回路で、抵抗（１３）（］４）及びコンデンサ（１
５）にて構成されている。

（１６）はこのフィルタ回路からの出力レベルを調整す
るレベルを調整するレベル調整回路で、上記フィルタ回
路（１２）の一方の出力端に非反転入力端が接続された
差動増幅器（１６ａ）と、この差動増幅器（Ｌ６ａ）の
反転入力端と上記フィルタ回路（１２）の他方の出力端
との間に接続された抵抗（］、６ｂ）と、−４−記差動
増幅器（１６ａ）の反転入力端と出力端との間に接続さ
れた抵抗（１６ｃ）と、上記差動増幅器（］、６ａ）の
出力端にアノードが接続されたダイオード（１６ｄ）と
、このダイオード（１６ｄ）のカソードと」二言己フィ
ルタ回路（１２）の他方の出力端との間に接続された抵
抗（］、６ｅ）と、この抵抗（１６ｅ）に並列に接続さ
れたコンデンサ（１６ｆ）とにより構成されているもの
である。（１７）は非反転入力端に漏洩電流の許容値（
基準値が）入力されるとともに、反転入力端に上記レベ
ル調整回路（１６）の出力端が接続された比較回路で、
上記フィルタ回路（１６）からの出力が上記許容値以上
になると出力するものである。（１８）はこの比較回路
（１７）からの出力を受け、上記検出手８ 段（１１）にて検出された漏洩電流に基づいて上記イン
バータ回路（４）のトランジスタ（４ａ）のオン／オフ
制御するためのパルス幅変調のキャリア周波数を制御す
るマイクロコンピュータからなる制御手段で、第２図に
示すフローチャートに沿った動作を行うものであり、上
記検知手段（１０）と、検出手段（１１）と、フィルタ
回路（１２）と、レベル調整回路（１６）と、比較回路
（１７）とで漏電防止装置を構成しているものである。

次に、この様に構成されたインバータ装置及びその漏電
防止装置の動作について説明する。まず、交流電源（１
）を入れると、交流電源（１）の電圧は、整流回路（２
）にて直流にされて平滑コンデンサ（３）により、平滑
された直流電圧としてインバータ回路（４）に供給され
る。インバータ回路（４）は制御手段（１８）によって
そのトランジスタ（４ａ）があるキャリア周波数を有し
た制御信号によってＰＷＭ制御され、直流を上記キャリ
ア周波数に応じた周波数を有した疑似正弦波交流に変換
する。この疑似正弦波交流が電動機（５）に印加されて
電動機（５）が回転關動される。電動機（５）の回転速
度は主としてインバータ回路（４）のトランジスタ（４
ａ）をオン／オフを制御するための信号のパルス幅を変
えことによって行なわれる。

一方、インバータ回路のトランジスタ（４ａ）のオン／
オフ時に、電動機（５）の対地電位が変動する。

この時、漏洩電流が流れ、インバータ装置の本体から接
地に流れる漏洩電流を検知手段（１０）である制限抵抗
を介して流れる。この制限抵抗（１０）を流れる漏洩電
流が影響を受けることなく、検出手段（１１）によって
非接触状態で検出される。この検出手段（１１）にあっ
ては、カレントトランスの２次側で電流が検出されてフ
ィルタ回路（］２）へ出力する。

フィルタ回路（１２）では、検出手段（１１）にて検出
された漏洩電流が２種類以上の周波数成分を含んでいる
ので、波形成形して出力する。この波形成形された出力
は交流であるため、この出力をレベル調整回路（１６）
にて増幅、整流、平滑してレベルを調整して比較回路（
１７）に出力する。この出力は、比較回路（１７）にて
漏洩電流許容値と比較され、そ１０ の比較結果を制御手段（１８）に出力する。この制御手
段（１８）では第２図に示すフローチャートに基づいて
動作する。つまり、ステップ（２１）で検出された漏洩
電流が許容値以上か否かを判断する。許容値以上であれ
ば、ステップ（２２）に進み、インバータ回路（４）の
トランジスタ（４ａ）を制御する制御信号のキャリア周
波数を下げる。漏洩電流と制御信号のキャリア周波数と
の関係は、第３図（ａ）に示すようにキャリア周波数を
下げることにより漏洩電流が低くなる特性を有している
ので、ステップ（２２）でキャリア周波数を下げること
により、漏洩電流が低減できることになる。ステップ（
２１）で漏洩電流が許容値未満であると、ステップ（２
３）に進み、運転周波数が変化したか否かを判断する。

漏洩電流と運転周波数との関係は、第３図（ｂ）に示す
ような特性を有し、運転周波数によって漏洩電流が変化
することになるものである。ステップ（２３）で運転周
波数が変化かしていないと判断されるとそのままスター
トに戻り、変化していると判断されるとステップ（２４
）に進み、制御信号のキャリア周波数が初期設定値（つ
まり、最大値）であるか否かを判断する。このステップ
（２４）でキャリア周波数が初期設定値であれば、その
ままスタートに戻り、初期設定値からずれていたならば
、ステップ（２５）に進み、制御信号のキャリア周波数
を上げる。この様に、制御手段（１８）によって、漏洩
電流に基づいて漏洩電流が許容値以上になると制御信号
のキャリア周波数を下げて漏洩電流を低減せしめ、許容
値未満になると、制御信号のキャリア周波数を初期設定
値になるように制御して漏洩電流を最小限に抑えるよう
にする。

第４図はこの発明の他の実施例を示すものであり、第１
図に示した実施例のものに対して検知手段（１０）とな
る制限抵抗の接続位置を変えただけのものである。つま
り、制限抵抗（１０）はインバータ装置の本体と交流電
源（１）の接地側との間に接続したものである。

［発明の効果］ この発明は、以上に述べたように、漏電防止装置として
、インバータ装置の本体に接続されて漏洩電流を検知す
る検知手段と非接触状態で検知手段に検知された漏洩電
流を検出する検出手段と、この検出手段にて検出された
漏洩電流に基づいてインバータ装置を制御するためのパ
ルス幅変調のキャリア周波数を制御する制御手段とを設
けたものとしたので、漏洩電流を低減できるとともに安
価にして小型化が容易なインバータ装置の漏電防止装置
が得られるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
は第１−図に示した制御手段（１８）の動作を示すフロ
ーチャート、第３図はキャリア周波数及び運転周波数と
漏洩電流との関係を示す図、第４図はこの発明の他の実
施例を示す回路構成図、第５図は従来のインバータ装置
を示す回路構成図、第６図は第５図に示したものの等価
回路図である。 図において、（１）は交流電源、（２）は整流回路、（
４）はインバータ回路、（１０）は検知手段、（１１）
は検出手段、（１８）は制御手段である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示３− す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 本体に収納され、交流を直流に変換し、この直流をパル
   ス幅変調による制御によって交流に変換して電動機を可
   変速駆動するインバータ装置の漏電防止装置において、
   上記インバータ装置の本体に接続されて漏洩電流を検知
   する検知手段と、この検知手段と非接触状態で上記検知
   手段に検知された漏洩電流を検出する検出手段と、この
   検出手段にて検出された漏洩電流に基づいて上記パルス
   幅変調のキャリア周波数を制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とするインバータ装置の漏電防止装置。