JPH04210779A - インバータ装置の地絡検出器及び地絡検出方法 - Google Patents
インバータ装置の地絡検出器及び地絡検出方法Info
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- JPH04210779A JPH04210779A JP2402215A JP40221590A JPH04210779A JP H04210779 A JPH04210779 A JP H04210779A JP 2402215 A JP2402215 A JP 2402215A JP 40221590 A JP40221590 A JP 40221590A JP H04210779 A JPH04210779 A JP H04210779A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
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- Inverter Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］この発明はインバータ装置の出力
側の地絡現象を検出する地絡検出器及び地絡検出方法に
関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】図９は従来のインバータ装置の地絡検出
回路を示す図であり、図において１は中性点を接地した
３相交流電源、２ａ〜２ｆはダイオードで３相交流電源
１を入力としブリッジ接続され、コンデンサ３へ導かれ
る。更にＩＧＢＴ等のスイッチング素子４ｇとダイオー
ド５ａを並列接続したものと、スイッチング素子４ｈと
ダイオード５ｂを並列接続したものと、スイッチング素
子４１とダイオード５Ｃを並列接続したものと、スイッ
チング素子４にとダイオード５ｅを並列接続したものと
１、スイッチング素子４１とダイオード５ｆを並列接続
したものとをブリッジ接続されたものへ入力される。ブ
リッジの出力はＵ相電流検出器６、Ｖ相電流検出器７、
Ｗ相電流検出器８を介して負荷へと接続される。また、
Ｕ相電流検出器６の出力のＵ相電流検出信号６ａ、Ｖ相
電流検出器７の出力のＶ相電流検出信号７ａ、Ｗ相電流
検出器８の出力のＷ相電流検出信号８ａは加算器１０へ
と導かれ、加算器１０の出力は比較器１１へと導かれ、
地絡判定信号１２と比較され、地絡信号１３を比較器１
１より出力する。ここで、ダイオード２ａとダイオード
２ｄにより構成される相をＲ相、ここで、ダイオード２
ｂとダイオード２ｅにより構成される相をＳ相、ここで
、ダイオード２ｃとダイオード２ｆにより構成される相
をＴ相と呼ぶ。また、スイッチング素子４ｇとスイッチ
ング素子４ｊにより構成される相をＵ相、スイッチング
素子４ｈとスイッチング素子４ｋにより構成される相を
Ｖ相、スイッチング素子４１とスイッチング素子４１に
より構成される相をＷ相と呼ぶ。ここで各相の電流検出
器にはインバータ装置の出力が矩形波のため、直流また
は交流を検出できるホール素子を用いた電流検出器いわ
ゆるＤＣＣＴを使用している。 ［０００３１次に動作について説明する。３相交流電源
１はダイオード２ａ〜２ｆからなる３相全波整流回路に
て整流されコンデンサ３にて平滑された直流となる。ス
イッチング素子４ｇ〜４１はこの直流を受け、図示しな
いＰＷＭ信号発生器よりのゲート信号によりオン、オフ
動作を行い、負荷に任意の周波数、任意の電圧の交流電
圧を供給する。また、ＰＷＭ信号発生器は例えばマイコ
ン等を用いて構成され次に説明する８通りの電圧ベクト
ルを発生する。図７において、各相のスイッチング素子
は＋側または一側のアームのいずれか一方が常にオンで
あるとする。説明の便宜上、各相のスイッチング素子の
オン、オフを＋側がオンの時を１で、−側がオンの時を
０で表し、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の順に（１００）、 （１０１
）のように表記する。すると、インバータの状態は（０
００）、 （００１）、 （０１０）、 （０１１）、
（１００）、（１０１）、（１１０）、（１１１）の
８通り存在するが、各状態に対する負荷の相電圧ベクト
ルＶＯ〜Ｖ７と記すことにする。ここでＶＯとＶ７は負
荷がインバータから切り離され、端子間がインバータに
より短絡された状態の電圧ベクトルで以下これを零ベク
トルと表記する。各スイッチング素子のゲートにはこれ
ら８種の電圧ベクトルを出力すべく、信号がＰＷＭ信号
発生器により送出されている。出力周波数の調整、出力
電圧の制御には、この電圧ベクトルを出力する順番、時
間を制御すればよく、この方法は多岐に亙りいろいろな
方法が提案され周知のことであるので説明を省略する。 各スイッチング素子４ｇ〜４１と並列に接続されている
ダイオード５ｇ〜５１は負荷の無効電流を流すためのも
のである。 ［０００４１次に地絡検出回路の動作について説明する
。いま負荷９が３相の平衡負荷であるとすると、Ｕ相、
■相、Ｗ相に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの和はＯとな
る。Ｕ相の電流はＵ相電流検出器６で検出し、Ｕ相電流
検出信号６ａとして加算器１０に入力され、■相の電流
は■相電流検出器７で検出し、Ｖ相電流検出信号７ａと
して加算器１０に入力され、Ｗ相の電流はＷ相電流検出
器８で検出し、Ｗ相電流検出信号８ａとして加算器１０
に入力される。しかし、負荷側に地絡現象が発生し、平
衡状態が保てなくなると、加算器１０の出力はＯでなく
なり、そのレベルを比較器１１にて地絡判定信号１２の
レベルと比較し、地絡判定信号１２より大きくなれば地
絡信号１３を出力する。また加算器１０は絶対値アンプ
の役割も有している。 ［０００５］
側の地絡現象を検出する地絡検出器及び地絡検出方法に
関するものである。 ［０００２］ 【従来の技術】図９は従来のインバータ装置の地絡検出
回路を示す図であり、図において１は中性点を接地した
３相交流電源、２ａ〜２ｆはダイオードで３相交流電源
１を入力としブリッジ接続され、コンデンサ３へ導かれ
る。更にＩＧＢＴ等のスイッチング素子４ｇとダイオー
ド５ａを並列接続したものと、スイッチング素子４ｈと
ダイオード５ｂを並列接続したものと、スイッチング素
子４１とダイオード５Ｃを並列接続したものと、スイッ
チング素子４にとダイオード５ｅを並列接続したものと
１、スイッチング素子４１とダイオード５ｆを並列接続
したものとをブリッジ接続されたものへ入力される。ブ
リッジの出力はＵ相電流検出器６、Ｖ相電流検出器７、
Ｗ相電流検出器８を介して負荷へと接続される。また、
Ｕ相電流検出器６の出力のＵ相電流検出信号６ａ、Ｖ相
電流検出器７の出力のＶ相電流検出信号７ａ、Ｗ相電流
検出器８の出力のＷ相電流検出信号８ａは加算器１０へ
と導かれ、加算器１０の出力は比較器１１へと導かれ、
地絡判定信号１２と比較され、地絡信号１３を比較器１
１より出力する。ここで、ダイオード２ａとダイオード
２ｄにより構成される相をＲ相、ここで、ダイオード２
ｂとダイオード２ｅにより構成される相をＳ相、ここで
、ダイオード２ｃとダイオード２ｆにより構成される相
をＴ相と呼ぶ。また、スイッチング素子４ｇとスイッチ
ング素子４ｊにより構成される相をＵ相、スイッチング
素子４ｈとスイッチング素子４ｋにより構成される相を
Ｖ相、スイッチング素子４１とスイッチング素子４１に
より構成される相をＷ相と呼ぶ。ここで各相の電流検出
器にはインバータ装置の出力が矩形波のため、直流また
は交流を検出できるホール素子を用いた電流検出器いわ
ゆるＤＣＣＴを使用している。 ［０００３１次に動作について説明する。３相交流電源
１はダイオード２ａ〜２ｆからなる３相全波整流回路に
て整流されコンデンサ３にて平滑された直流となる。ス
イッチング素子４ｇ〜４１はこの直流を受け、図示しな
いＰＷＭ信号発生器よりのゲート信号によりオン、オフ
動作を行い、負荷に任意の周波数、任意の電圧の交流電
圧を供給する。また、ＰＷＭ信号発生器は例えばマイコ
ン等を用いて構成され次に説明する８通りの電圧ベクト
ルを発生する。図７において、各相のスイッチング素子
は＋側または一側のアームのいずれか一方が常にオンで
あるとする。説明の便宜上、各相のスイッチング素子の
オン、オフを＋側がオンの時を１で、−側がオンの時を
０で表し、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の順に（１００）、 （１０１
）のように表記する。すると、インバータの状態は（０
００）、 （００１）、 （０１０）、 （０１１）、
（１００）、（１０１）、（１１０）、（１１１）の
８通り存在するが、各状態に対する負荷の相電圧ベクト
ルＶＯ〜Ｖ７と記すことにする。ここでＶＯとＶ７は負
荷がインバータから切り離され、端子間がインバータに
より短絡された状態の電圧ベクトルで以下これを零ベク
トルと表記する。各スイッチング素子のゲートにはこれ
ら８種の電圧ベクトルを出力すべく、信号がＰＷＭ信号
発生器により送出されている。出力周波数の調整、出力
電圧の制御には、この電圧ベクトルを出力する順番、時
間を制御すればよく、この方法は多岐に亙りいろいろな
方法が提案され周知のことであるので説明を省略する。 各スイッチング素子４ｇ〜４１と並列に接続されている
ダイオード５ｇ〜５１は負荷の無効電流を流すためのも
のである。 ［０００４１次に地絡検出回路の動作について説明する
。いま負荷９が３相の平衡負荷であるとすると、Ｕ相、
■相、Ｗ相に流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの和はＯとな
る。Ｕ相の電流はＵ相電流検出器６で検出し、Ｕ相電流
検出信号６ａとして加算器１０に入力され、■相の電流
は■相電流検出器７で検出し、Ｖ相電流検出信号７ａと
して加算器１０に入力され、Ｗ相の電流はＷ相電流検出
器８で検出し、Ｗ相電流検出信号８ａとして加算器１０
に入力される。しかし、負荷側に地絡現象が発生し、平
衡状態が保てなくなると、加算器１０の出力はＯでなく
なり、そのレベルを比較器１１にて地絡判定信号１２の
レベルと比較し、地絡判定信号１２より大きくなれば地
絡信号１３を出力する。また加算器１０は絶対値アンプ
の役割も有している。 ［０００５］
【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ装置
の地絡検出器及び地絡検出方法は以上のように構成され
ているので、高価な電流検出器ＤＣＣＴが必要であり、
コストアップの要因となっていた。また、最近は駆動回
路や保護回路をスイッチング素子やダイオードと共に同
一パッケージに収納したパワーＩＣが製品化されている
が、ＩＣ化するときに電流検出器ＤＣＣＴが大形である
ため収納が難しい。また、スイッチング素子を過電流か
ら保護するため、センスエミッタ付のＩＧＢＴやＭＯＳ
ＦＥＴが製品化されているが、過電流は検出できるが、
地絡電流との区別ができなかった。 ［０００６］この発明は上記のような欠点を解決するた
めになされたもので、高価な電流検出器ＤＣＣＴを用い
ることなくインバータ装置の地絡検出器及び地絡検出方
法を得ることを目的とする。 ［０００７］
の地絡検出器及び地絡検出方法は以上のように構成され
ているので、高価な電流検出器ＤＣＣＴが必要であり、
コストアップの要因となっていた。また、最近は駆動回
路や保護回路をスイッチング素子やダイオードと共に同
一パッケージに収納したパワーＩＣが製品化されている
が、ＩＣ化するときに電流検出器ＤＣＣＴが大形である
ため収納が難しい。また、スイッチング素子を過電流か
ら保護するため、センスエミッタ付のＩＧＢＴやＭＯＳ
ＦＥＴが製品化されているが、過電流は検出できるが、
地絡電流との区別ができなかった。 ［０００６］この発明は上記のような欠点を解決するた
めになされたもので、高価な電流検出器ＤＣＣＴを用い
ることなくインバータ装置の地絡検出器及び地絡検出方
法を得ることを目的とする。 ［０００７］
【課題を解決するための手段】この第１の発明による地
絡検出器は、交流を直流に整流する整流素子からなるコ
ンバータ部と、上記直流を平滑するコンデンサと、上記
平滑された直流をダイオードと並列接続されたスイッチ
ング素子のオン、オフ動作により所定の周波数、電圧に
変換するインバータ部と、上記スイッチング素子のオン
、オフを制御するＰＷＭ信号発生器からなるインバータ
装置において、上記スイッチング素子に流れる電流を検
出する電流検出部と、上記電流検出部の出力が所定の値
以上になったときに過電流信号を出力する過電流判定手
段と、上記ＰＷＭ信号発生器の送出する電圧ベクトル信
号が零ベクトル信号であるとき零ベクトル信号を出力す
る零ベクトル判定手段と、上記過電流信号と上記零ベク
トル信号により地絡と判断する地絡検出部を備えたもの
である。 ［ｏ ｏ Ｏ８］また、第２の発明による地絡検出方法
は、上記スイッチング素子に流れる電流を検出するステ
ップと、上記検出した電流が過電流と判断し、過電流信
号を発生するステップと、上記ＰＷＩ’ｖｉ信号発生器
の送出する電圧ベクトル信号が零ベクトルであるとき零
ベクトル信号を発生するステップと、上記過電流信号と
上記零ベクトル信号により地絡信号を発生するステップ
からなるものである。 ［０００９］また、第３の発明による地絡検出器は、交
流を直流に整流する整流素子からなるコンバータ部と、
上記直流を平滑するコンデンサと、上記平滑された直流
をダイオードと並列接続されたスイッチング素子のオン
、オフ動作により所定の周波数、電圧に変換するインバ
ータ部と、上記スイッチング素子のオン、オフを制御す
るＰＷＭ信号発生器からなるインバータ装置において、
上記マイナス側のスイッチング素子のセンスエミッタに
電流を検出する検出部を設け、この信号を各々比較器で
受け過電流判別信号と比較し、上記過電流判別信号より
大きい場合に出力を出し、上記出力を１つのフォトカプ
ラを介してＡＮＤ回路に入力される過電流信号と上記Ｐ
ＷＭ信号発生器の送出する電圧ベクトル信号が零ベクト
ル信号であるとき零ベクトル信号を出力する零ベクトル
判定手段からの上記零ベクトル信号により地絡と判断す
る地絡検出部を備えたものである。 ［００１０１
絡検出器は、交流を直流に整流する整流素子からなるコ
ンバータ部と、上記直流を平滑するコンデンサと、上記
平滑された直流をダイオードと並列接続されたスイッチ
ング素子のオン、オフ動作により所定の周波数、電圧に
変換するインバータ部と、上記スイッチング素子のオン
、オフを制御するＰＷＭ信号発生器からなるインバータ
装置において、上記スイッチング素子に流れる電流を検
出する電流検出部と、上記電流検出部の出力が所定の値
以上になったときに過電流信号を出力する過電流判定手
段と、上記ＰＷＭ信号発生器の送出する電圧ベクトル信
号が零ベクトル信号であるとき零ベクトル信号を出力す
る零ベクトル判定手段と、上記過電流信号と上記零ベク
トル信号により地絡と判断する地絡検出部を備えたもの
である。 ［ｏ ｏ Ｏ８］また、第２の発明による地絡検出方法
は、上記スイッチング素子に流れる電流を検出するステ
ップと、上記検出した電流が過電流と判断し、過電流信
号を発生するステップと、上記ＰＷＩ’ｖｉ信号発生器
の送出する電圧ベクトル信号が零ベクトルであるとき零
ベクトル信号を発生するステップと、上記過電流信号と
上記零ベクトル信号により地絡信号を発生するステップ
からなるものである。 ［０００９］また、第３の発明による地絡検出器は、交
流を直流に整流する整流素子からなるコンバータ部と、
上記直流を平滑するコンデンサと、上記平滑された直流
をダイオードと並列接続されたスイッチング素子のオン
、オフ動作により所定の周波数、電圧に変換するインバ
ータ部と、上記スイッチング素子のオン、オフを制御す
るＰＷＭ信号発生器からなるインバータ装置において、
上記マイナス側のスイッチング素子のセンスエミッタに
電流を検出する検出部を設け、この信号を各々比較器で
受け過電流判別信号と比較し、上記過電流判別信号より
大きい場合に出力を出し、上記出力を１つのフォトカプ
ラを介してＡＮＤ回路に入力される過電流信号と上記Ｐ
ＷＭ信号発生器の送出する電圧ベクトル信号が零ベクト
ル信号であるとき零ベクトル信号を出力する零ベクトル
判定手段からの上記零ベクトル信号により地絡と判断す
る地絡検出部を備えたものである。 ［００１０１
【作用］この発明の電流検出部は過電流を検出し、過電
流信号を出し、地絡検出部は上記過電流信号とＰＷＭ信
号発生器の発生する電圧ベクトルの内零ベクトルを捉え
零ベクトル信号を出し、この両者の信号のＡＮＤ条件で
地絡を検出する。 ［００１１１ 【実施例］実施例１゜ 図１はこの発明の第１の一実施例を示す回路図である。 図において、１．２ａ〜２ｆ、３．５ａ〜５ｆ、９は図
９の従来の技術と同一であり、図９のスイッチング素子
４ｇ〜４１の代わりにスイッチング素子ＩＧＢＴのセン
スエミッタに抵抗を設けたスイッチング素子４ａ〜４ｆ
（このようなスイッチング素子を°゛センスＩＧＢＴ゛
°呼ぶ）を使用する。上記スイッチング素子４ａのエミ
ッタ側に設けられた抵抗１４ａの一端より比較器１５ａ
へ導かれる。比較器１５ａには過電流判定信号２２ａが
入力される。比較器１５ａの出力は抵抗１６ａを介して
フォトカプラ１７ａの一次側へつながる。比較器１５ａ
の出力をフォトカプラ１７ａで受けるのは電位の異なる
回路間の信号伝達のためである。上記比較器１５ａ、抵
抗１６ａ及びフォトカプラ１７ａで構成された回路を２
４ａとする。フォトカプラ１７ａの出力は抵抗１８ａで
プルダウンされ、ＯＲ回路１９に入力される。ＯＲ回路
１９の出力は零ベクトル信号２０とともにＡＮＤ回路２
１に入力される。スイッチング素子４ｂ〜４ｆも上記ス
イッチング素子４ａと同様に構成、接続され、各々比較
器１５、抵抗１６及びフォトカプラ１７を経てその出力
はＯＲ回路１９に入力される。ＡＮＤ回路２１の出力１
３が地絡信号となる。図５はＰＷＭ信号発生器から送出
される電圧ベクトルの内、■０及びＶ７を捉えるための
回路図である。図において、２６．２７．２９ａ〜２９
ｆはＡＮＤ回路、２８はＯＲ回路、３０はＰＷＭ信号発
生器である。 ［００１２１次に動作について説明する。主回路の動作
は従来の技術と同一である。上記スイッチング素子４ａ
〜４ｆは各相２個ずつ全部で６個あるが、各相の動作は
同じなので、Ｕ相＋側について説明する。スイッチング
素子４ａのセンスエミッタ側に設けられた抵抗１４ａに
流れる電流を検出するため、この抵抗１４ａの両端で発
生した電圧を比較器１５ａで過電流判定信号２２ａと比
較する。センスエミッタ側で電流を検出すれば、スイッ
チング素子４ａを流れる主回路電流の一部がセンスエミ
ッタ側に流れるため、上記抵抗によるロスを低減するこ
とができる。この過電流判定信号２２ａはスイッチング
素子４ａが過電流で破壊しないように設定される。 ［００１３］スイツチング素子４ａが過電流になると、
抵抗１４ａの電圧が過電流判定信号２２ａ以上になり比
較器１５ａの出力が出され、フォトカプラ１７ａが導通
してＯＲ回路１９にハイレベルの信号が入力される。各
相＋側、−側の残りの５個も全く同様に動作し、スイッ
チング素子４ｂ〜４ｆが過電流になればハイレベルの信
号をＯＲ回路１９へ入力する。ＯＲ回路１９の出力２３
はコンバートされ、一方ＰＷＭ信号発生器３０から送出
されるスイッチング素子４ａのゲート回路のオン、オフ
信号がＡＮＤ回路２９ａに入り、このＡＮＤ条件でスイ
ッチング素子のゲート回路を制御する。いま、スイッチ
ング素子４ａが過電流になったとすると、ＯＲ回路１９
の出力２３はハイレベルとなり、ＡＮＤ回路２９ａの出
力は０となり、スイッチング素子４ａのゲート信号をオ
フする。 ［００１４］またＯＲ回路１９の出力はＡＮＤ回路２１
に送出される。ＡＮＤ回路２１には零ベクトル信号２０
が入力されており、ＯＲ回路１９の出力と零ベクトル信
号のＡＮＤ条件で地絡信号１３を発生する。零ベクトル
信号２０はＶＯかＶ７の零ベクトル発生時のみＰＷＭ信
号発生器３０よりハイレベルの信号が出力される。従っ
て、ＰＷＭ信号発生器３０より出力された零ベクトルの
ハイレベルの信号とＯＲ回路１９から過電流時に出力さ
れたハイレベルの信号の時にＡＮＤ回路２１は地絡信号
１３を出力する。 ［００１５］上記零ベクトルのＶＯ（０００）とＶ７（
１１１）を捉えるため図５に示すＡＮＤ回路で判別する
。 図５において、ＰＷＭ信号発生器３０からＶＯからＶ７
の相電圧ベクトルを発生し、ＶＯが（０００）の時、Ａ
ＮＤ回路２６がハイレベル、Ｖ７が（１１１）の時、Ａ
ＮＤ回路２７がハイレベルとなり、この両ＡＮＤ回路の
どちらかがハイレベルの時、ＯＲ回路２８が零ベクトル
信号２０を送出する。 ［００１６］次に地絡の検出について詳細に説明する。 図６はインバータ部のみを抜き出した図であるが、ここ
でコンバータ部は直流電源２５として表す。いま仮にス
イッチング素子４ａ、４ｅ、４ｆがオンの状態すなわち
ベクトルＶ４の時、直流電源２５から負荷に電流を流し
込む形になるから、負荷が抵抗、インダクタンスのモー
タの場合、電流は暫増する。次にスイッチング素子４ａ
がオフ、スイッチング素子４ｄがオンするベクトル■０
の状態に移行すると、図の破線矢印に示すように電流は
ダイオード５ｄ、スイッチング素子４ｅ、４ｆで還流す
る。この時の電流は先のベクトルＶ４のときに負荷のイ
ンダクタンスに蓄えられたエネルギーを抵抗で消費する
期間となり電流は暫減する。従って、過電流になるのは
ベクトルＶＯ，Ｖ７以外の時である。図７に示すように
ＶＯで地絡が発生すると、位相にもよるが例えば矢印の
ように地絡電流が流れて、スイッチング素子４ｄの抵抗
１４ｄに流れる電流も増加し比較器１５ｄ、フォトカプ
ラ１６ｄ、ＯＲ回路１９が動作し過電流信号２３が送出
される。本来この状態では過電流になるはずがないので
、零ベクトル信号２０とＡＮＤ回路２１でＡＮＤをとれ
ば地絡を判別できる。 ［００１７］実施例２゜ 上記実施例では６個のスイッチング素子のエミッタに抵
抗を設けたが、上アームのスイッチング素子４ａ、４ｂ
、４ｃのみに抵抗を設け、比較器もそれに対応して１５
ａ、１５ｂ、１５ｃのみで構成すれば更に安価なインバ
ータ装置を得ることができる。または下アームのスイッ
チング素子４ｄ、４ｅ、４ｆのみに抵抗を設け、比較器
１５ｄ、１５ｅ、１５ｆのみで構成してもよい。この場
合、例えば下アームのみに抵抗が設けているときで、ベ
クトル■７の時に地絡が発生しスイッチング素子４ａを
通して地絡電流が流れた時は地絡を検出できないが、電
源の位相が変わり、スイッチング素子４ｄがオンするタ
イミングになれば、この地絡を検出できる。従って、こ
の間にスイッチング素子４ａが破壊しないようにスイッ
チング素子の過電流耐量を選定しておく必要がある。 図２は下アームすなわち一側のスイッチング素子４ｄ、
４ｅ、４ｆのみに抵抗を設けた実施例を示す回路図であ
る。図において、スイッチング素子４ｄ、４ｅ、４ｆの
センスエミッタには電流検出用の抵抗１４ｄ、１４ｅ、
１４ｆが接続され各々比較器１５ｄ、１５ｅ、１５ｆに
接続されている。比較器１５ｄ、１５ｅ、１５ｆは過電
流判定信号２２ｄとスイッチング素子からの信号を比較
し、過電流判定信号２２ｄより大きくなった時に出力す
る。比較器１５ｄ、１５ｅ、１５ｆからの信号は一つに
まとめて、抵抗１６ｄを介してフォトカプラ１７ｄへ入
力される。フォトカプラ１７ｄの出力はＡＮＤ回路２１
に入力され、零ベクトル信号２０とのＡＮＤ条件で地絡
信号１３を出力する。−側スイツチング素子より過電流
を検出する場合、−側の電位が同一であるため、フォト
カプラは１個でよい。 ［００１８］上記実施例のスイッチング素子としてセン
スＩＧＢＴを使って説明したが、電気弁であればよくト
ランジスタ、ＭＯＳＦＥＴなどであってもよい。また、
スイッチング素子のエミッタに設ける抵抗はスイッチン
グ素子のパッケージの外付けでもよくスイッチング素子
のパッケージ内に収納したものでもよい。 ［００１９］実施例３゜ 図３は本発明の他の一実施例を示す回路図である。図に
おいて、１．２ａ〜２ｆ、３．４ｇ〜４１．５ａ〜５ｆ
、９は従来の技術を説明する図９と同一である。電流検
出のための抵抗１４ｐ、１４ｎはコンバータ部とインバ
ータ部を接続する間に設けている。この抵抗１４ｐ、１
４ｎの両端の電圧を拾って比較器１５ｐ、１５ｎに入力
している。これ以降は実施例１で説明したものと同じ動
作をする。この回路で地絡電流が流れた場合、地絡電流
はコンバータ部とインバータ部の間に設けた抵抗１４ｐ
または１４ｎを流れるので実施例１と同様地絡が検出で
きる。 ［００２０１図３は抵抗１４をインバータ装置のコンバ
ータ部とインバータ部を接続する線の両側に設けたが、
片側だけでもよい。 ［００２１１実施例４゜ 図４は本発明の他の一実施例を示す回路図である。図に
おいて、１．２ａ〜２ｆ、３．４ｇ〜４１．５ｇ〜５１
．９は従来の技術を説明する図９と同一である。電流検
出のための抵抗１４ｐ、１４ｎはスイッチング素子の正
側入力とスイッチング素子に並列に接続されるダイオー
ドの正側出力の間に設けている。また、実施例１．３と
同じく、抵抗は１箇所でもよい。 ［００２２］上記４つの一実施例で地絡の判別をＡＮＤ
回路、ＯＲ回路の組み合せを用いて説明したが、マイコ
ンを使用してソフトウェア的に処理しても同じ効果が実
現できる。ソフトウェア処理する場合のフローチャート
を図８に示す。図において、まず過電流検出部の信号を
過電流判定信号と比較し、過電流判定信号以上の場合過
電流信号を受け、メインプログラムに割り込み処理を行
う。そうして、ＶＯベクトルをＰＷＭ信号発生器から送
出しているかどうかを判断し、ＶＯを送出していれば地
絡処理を実施する。ＶＯを送出していなければ、Ｖ７ベ
クトルを送出しているかどうかを判断し、送出していれ
ば過電流処理を実施するとともに地絡処理を実施する。 ［００２３］ 【発明の効果】この発明によれば、スイッチング素子の
センスエミッタに設けた抵抗またはインバータ装置のコ
ンバータ部とインバータ部の間に設けた抵抗またはスイ
ッチング素子の正側とダイオードの正側の間に抵抗を設
けることにより、スイッチング素子を流れる過電流を検
出し、この検出信号と一方ＰＷＭ信号発生器から送出さ
れる電圧ベクトルの内、零ベクトル信号のＡＮＤ条件に
よって、地絡を検出するので、高価な過電流検出器ＤＣ
ＣＴが不要で、電流検出用の抵抗はスイッチング素子の
パッケージに収納可能となり、また電流検出用の抵抗が
スイッチング素子の外付けの場合あるいはコンバータ部
とインバータ部、スイッチング素子の正側とダイオード
の正側に設けた場合もインバータ装置として集積取り付
けができ、コンパクトなインバータ装置を実現すること
ができる。また、この発明によれば、マイナス側のスイ
ッチング素子のセンスエミッタにのみ抵抗を設けること
により、電位が同一になり過電流判定部の部品が少なく
できる。
流信号を出し、地絡検出部は上記過電流信号とＰＷＭ信
号発生器の発生する電圧ベクトルの内零ベクトルを捉え
零ベクトル信号を出し、この両者の信号のＡＮＤ条件で
地絡を検出する。 ［００１１１ 【実施例］実施例１゜ 図１はこの発明の第１の一実施例を示す回路図である。 図において、１．２ａ〜２ｆ、３．５ａ〜５ｆ、９は図
９の従来の技術と同一であり、図９のスイッチング素子
４ｇ〜４１の代わりにスイッチング素子ＩＧＢＴのセン
スエミッタに抵抗を設けたスイッチング素子４ａ〜４ｆ
（このようなスイッチング素子を°゛センスＩＧＢＴ゛
°呼ぶ）を使用する。上記スイッチング素子４ａのエミ
ッタ側に設けられた抵抗１４ａの一端より比較器１５ａ
へ導かれる。比較器１５ａには過電流判定信号２２ａが
入力される。比較器１５ａの出力は抵抗１６ａを介して
フォトカプラ１７ａの一次側へつながる。比較器１５ａ
の出力をフォトカプラ１７ａで受けるのは電位の異なる
回路間の信号伝達のためである。上記比較器１５ａ、抵
抗１６ａ及びフォトカプラ１７ａで構成された回路を２
４ａとする。フォトカプラ１７ａの出力は抵抗１８ａで
プルダウンされ、ＯＲ回路１９に入力される。ＯＲ回路
１９の出力は零ベクトル信号２０とともにＡＮＤ回路２
１に入力される。スイッチング素子４ｂ〜４ｆも上記ス
イッチング素子４ａと同様に構成、接続され、各々比較
器１５、抵抗１６及びフォトカプラ１７を経てその出力
はＯＲ回路１９に入力される。ＡＮＤ回路２１の出力１
３が地絡信号となる。図５はＰＷＭ信号発生器から送出
される電圧ベクトルの内、■０及びＶ７を捉えるための
回路図である。図において、２６．２７．２９ａ〜２９
ｆはＡＮＤ回路、２８はＯＲ回路、３０はＰＷＭ信号発
生器である。 ［００１２１次に動作について説明する。主回路の動作
は従来の技術と同一である。上記スイッチング素子４ａ
〜４ｆは各相２個ずつ全部で６個あるが、各相の動作は
同じなので、Ｕ相＋側について説明する。スイッチング
素子４ａのセンスエミッタ側に設けられた抵抗１４ａに
流れる電流を検出するため、この抵抗１４ａの両端で発
生した電圧を比較器１５ａで過電流判定信号２２ａと比
較する。センスエミッタ側で電流を検出すれば、スイッ
チング素子４ａを流れる主回路電流の一部がセンスエミ
ッタ側に流れるため、上記抵抗によるロスを低減するこ
とができる。この過電流判定信号２２ａはスイッチング
素子４ａが過電流で破壊しないように設定される。 ［００１３］スイツチング素子４ａが過電流になると、
抵抗１４ａの電圧が過電流判定信号２２ａ以上になり比
較器１５ａの出力が出され、フォトカプラ１７ａが導通
してＯＲ回路１９にハイレベルの信号が入力される。各
相＋側、−側の残りの５個も全く同様に動作し、スイッ
チング素子４ｂ〜４ｆが過電流になればハイレベルの信
号をＯＲ回路１９へ入力する。ＯＲ回路１９の出力２３
はコンバートされ、一方ＰＷＭ信号発生器３０から送出
されるスイッチング素子４ａのゲート回路のオン、オフ
信号がＡＮＤ回路２９ａに入り、このＡＮＤ条件でスイ
ッチング素子のゲート回路を制御する。いま、スイッチ
ング素子４ａが過電流になったとすると、ＯＲ回路１９
の出力２３はハイレベルとなり、ＡＮＤ回路２９ａの出
力は０となり、スイッチング素子４ａのゲート信号をオ
フする。 ［００１４］またＯＲ回路１９の出力はＡＮＤ回路２１
に送出される。ＡＮＤ回路２１には零ベクトル信号２０
が入力されており、ＯＲ回路１９の出力と零ベクトル信
号のＡＮＤ条件で地絡信号１３を発生する。零ベクトル
信号２０はＶＯかＶ７の零ベクトル発生時のみＰＷＭ信
号発生器３０よりハイレベルの信号が出力される。従っ
て、ＰＷＭ信号発生器３０より出力された零ベクトルの
ハイレベルの信号とＯＲ回路１９から過電流時に出力さ
れたハイレベルの信号の時にＡＮＤ回路２１は地絡信号
１３を出力する。 ［００１５］上記零ベクトルのＶＯ（０００）とＶ７（
１１１）を捉えるため図５に示すＡＮＤ回路で判別する
。 図５において、ＰＷＭ信号発生器３０からＶＯからＶ７
の相電圧ベクトルを発生し、ＶＯが（０００）の時、Ａ
ＮＤ回路２６がハイレベル、Ｖ７が（１１１）の時、Ａ
ＮＤ回路２７がハイレベルとなり、この両ＡＮＤ回路の
どちらかがハイレベルの時、ＯＲ回路２８が零ベクトル
信号２０を送出する。 ［００１６］次に地絡の検出について詳細に説明する。 図６はインバータ部のみを抜き出した図であるが、ここ
でコンバータ部は直流電源２５として表す。いま仮にス
イッチング素子４ａ、４ｅ、４ｆがオンの状態すなわち
ベクトルＶ４の時、直流電源２５から負荷に電流を流し
込む形になるから、負荷が抵抗、インダクタンスのモー
タの場合、電流は暫増する。次にスイッチング素子４ａ
がオフ、スイッチング素子４ｄがオンするベクトル■０
の状態に移行すると、図の破線矢印に示すように電流は
ダイオード５ｄ、スイッチング素子４ｅ、４ｆで還流す
る。この時の電流は先のベクトルＶ４のときに負荷のイ
ンダクタンスに蓄えられたエネルギーを抵抗で消費する
期間となり電流は暫減する。従って、過電流になるのは
ベクトルＶＯ，Ｖ７以外の時である。図７に示すように
ＶＯで地絡が発生すると、位相にもよるが例えば矢印の
ように地絡電流が流れて、スイッチング素子４ｄの抵抗
１４ｄに流れる電流も増加し比較器１５ｄ、フォトカプ
ラ１６ｄ、ＯＲ回路１９が動作し過電流信号２３が送出
される。本来この状態では過電流になるはずがないので
、零ベクトル信号２０とＡＮＤ回路２１でＡＮＤをとれ
ば地絡を判別できる。 ［００１７］実施例２゜ 上記実施例では６個のスイッチング素子のエミッタに抵
抗を設けたが、上アームのスイッチング素子４ａ、４ｂ
、４ｃのみに抵抗を設け、比較器もそれに対応して１５
ａ、１５ｂ、１５ｃのみで構成すれば更に安価なインバ
ータ装置を得ることができる。または下アームのスイッ
チング素子４ｄ、４ｅ、４ｆのみに抵抗を設け、比較器
１５ｄ、１５ｅ、１５ｆのみで構成してもよい。この場
合、例えば下アームのみに抵抗が設けているときで、ベ
クトル■７の時に地絡が発生しスイッチング素子４ａを
通して地絡電流が流れた時は地絡を検出できないが、電
源の位相が変わり、スイッチング素子４ｄがオンするタ
イミングになれば、この地絡を検出できる。従って、こ
の間にスイッチング素子４ａが破壊しないようにスイッ
チング素子の過電流耐量を選定しておく必要がある。 図２は下アームすなわち一側のスイッチング素子４ｄ、
４ｅ、４ｆのみに抵抗を設けた実施例を示す回路図であ
る。図において、スイッチング素子４ｄ、４ｅ、４ｆの
センスエミッタには電流検出用の抵抗１４ｄ、１４ｅ、
１４ｆが接続され各々比較器１５ｄ、１５ｅ、１５ｆに
接続されている。比較器１５ｄ、１５ｅ、１５ｆは過電
流判定信号２２ｄとスイッチング素子からの信号を比較
し、過電流判定信号２２ｄより大きくなった時に出力す
る。比較器１５ｄ、１５ｅ、１５ｆからの信号は一つに
まとめて、抵抗１６ｄを介してフォトカプラ１７ｄへ入
力される。フォトカプラ１７ｄの出力はＡＮＤ回路２１
に入力され、零ベクトル信号２０とのＡＮＤ条件で地絡
信号１３を出力する。−側スイツチング素子より過電流
を検出する場合、−側の電位が同一であるため、フォト
カプラは１個でよい。 ［００１８］上記実施例のスイッチング素子としてセン
スＩＧＢＴを使って説明したが、電気弁であればよくト
ランジスタ、ＭＯＳＦＥＴなどであってもよい。また、
スイッチング素子のエミッタに設ける抵抗はスイッチン
グ素子のパッケージの外付けでもよくスイッチング素子
のパッケージ内に収納したものでもよい。 ［００１９］実施例３゜ 図３は本発明の他の一実施例を示す回路図である。図に
おいて、１．２ａ〜２ｆ、３．４ｇ〜４１．５ａ〜５ｆ
、９は従来の技術を説明する図９と同一である。電流検
出のための抵抗１４ｐ、１４ｎはコンバータ部とインバ
ータ部を接続する間に設けている。この抵抗１４ｐ、１
４ｎの両端の電圧を拾って比較器１５ｐ、１５ｎに入力
している。これ以降は実施例１で説明したものと同じ動
作をする。この回路で地絡電流が流れた場合、地絡電流
はコンバータ部とインバータ部の間に設けた抵抗１４ｐ
または１４ｎを流れるので実施例１と同様地絡が検出で
きる。 ［００２０１図３は抵抗１４をインバータ装置のコンバ
ータ部とインバータ部を接続する線の両側に設けたが、
片側だけでもよい。 ［００２１１実施例４゜ 図４は本発明の他の一実施例を示す回路図である。図に
おいて、１．２ａ〜２ｆ、３．４ｇ〜４１．５ｇ〜５１
．９は従来の技術を説明する図９と同一である。電流検
出のための抵抗１４ｐ、１４ｎはスイッチング素子の正
側入力とスイッチング素子に並列に接続されるダイオー
ドの正側出力の間に設けている。また、実施例１．３と
同じく、抵抗は１箇所でもよい。 ［００２２］上記４つの一実施例で地絡の判別をＡＮＤ
回路、ＯＲ回路の組み合せを用いて説明したが、マイコ
ンを使用してソフトウェア的に処理しても同じ効果が実
現できる。ソフトウェア処理する場合のフローチャート
を図８に示す。図において、まず過電流検出部の信号を
過電流判定信号と比較し、過電流判定信号以上の場合過
電流信号を受け、メインプログラムに割り込み処理を行
う。そうして、ＶＯベクトルをＰＷＭ信号発生器から送
出しているかどうかを判断し、ＶＯを送出していれば地
絡処理を実施する。ＶＯを送出していなければ、Ｖ７ベ
クトルを送出しているかどうかを判断し、送出していれ
ば過電流処理を実施するとともに地絡処理を実施する。 ［００２３］ 【発明の効果】この発明によれば、スイッチング素子の
センスエミッタに設けた抵抗またはインバータ装置のコ
ンバータ部とインバータ部の間に設けた抵抗またはスイ
ッチング素子の正側とダイオードの正側の間に抵抗を設
けることにより、スイッチング素子を流れる過電流を検
出し、この検出信号と一方ＰＷＭ信号発生器から送出さ
れる電圧ベクトルの内、零ベクトル信号のＡＮＤ条件に
よって、地絡を検出するので、高価な過電流検出器ＤＣ
ＣＴが不要で、電流検出用の抵抗はスイッチング素子の
パッケージに収納可能となり、また電流検出用の抵抗が
スイッチング素子の外付けの場合あるいはコンバータ部
とインバータ部、スイッチング素子の正側とダイオード
の正側に設けた場合もインバータ装置として集積取り付
けができ、コンパクトなインバータ装置を実現すること
ができる。また、この発明によれば、マイナス側のスイ
ッチング素子のセンスエミッタにのみ抵抗を設けること
により、電位が同一になり過電流判定部の部品が少なく
できる。
【図１】第１の発明の一実施例を示す回路図である。
【図２】第１の発明の他の一実施例を示す回路図である
。
。
【図３】第１の発明の他の一実施例を示す回路図である
。
。
【図４】第１の発明の他の一実施例を示す回路図である
。
。
【図５】本発明の零ベクトルの捉え方及びスイッチング
素子のゲート制御を説明する一回路例を示す図である。
素子のゲート制御を説明する一回路例を示す図である。
【図６】インバータ装置の各相の電流の流れを説明する
回路図である。
回路図である。
【図７】インバータ装置で地絡を発生した時の説明をす
る回路図である。
る回路図である。
【図８】この発明の地絡の判断をソフトウェア処理する
場合のフローチャートである。
場合のフローチャートである。
【図９】従来のインバータ装置の回路図である。
１ 交流電源
２ 整流素子
３ コンデンサ
４ スイッチング素子
５ ダイオード
９ 負荷
１３ 地絡信号
１４ 電流検出用抵抗
１５ 比較器
１６ 抵抗
１７ フオトカプラ
１８ 抵抗
１９０Ｒ回路
２０ 零ベクトル信号
２１ ＡＮＤ回路
２２ 過電流判別信号
２３ 過電流信号
２６ ＡＮＤ回路
２７ ＡＮＤ回路
２８ ＯＲ回路
２９ ＡＮＤ回路
３０ＰＷＭ信号発生器
【図３】
【図９】
Claims (3)
- 【請求項１】交流を直流に整流する整流素子からなるコ
ンバータ部と、上記直流を平滑するコンデンサと、上記
平滑された直流をダイオードと並列接続されたスイッチ
ング素子のオン、オフ動作により所定の周波数、電圧に
変換するインバータ部と、上記スイッチング素子のオン
、オフを制御するＰＷＭ信号発生器からなるインバータ
装置において、上記スイッチング素子に流れる電流を検
出する電流検出部と、上記電流検出部の出力が所定の値
以上になったときに過電流信号を出力する過電流判定手
段と、上記ＰＷＭ信号発生器の送出する電圧ベクトル信
号が零ベクトル信号であるとき零ベクトル信号を出力す
る零ベクトル判定手段と、上記過電流信号と上記零ベク
トル信号により地絡と判断する地絡検出部を備えたこと
を特徴とするインバータ装置の地絡検出器。 - 【請求項２】交流を直流に整流する整流素子からなるコ
ンバータ部と、上記直流を平滑するコンデンサと、上記
平滑された直流をダイオードと並列接続されたスイッチ
ング素子のオン、オフ動作により所定の周波数、電圧に
変換するインバータ部と、上記スイッチング素子のオン
、オフを制御するＰＷＭ信号発生器からなるインバータ
装置において、次のステップからなる地絡検出方法。 １ 上記スイッチング素子に流れる電流を検出するステ
ップ。 ２ 上記検出した電流が過電流と判断し、過電流信号を
発生するステップ ３ 上記ＰＷＭ信号発生器の送出する電圧ベクトル信号
が零ベクトルであるとき零ベクトル信号を発生するステ
ップ。 ４ 上記過電流信号と上記零ベクトル信号により地絡信
号を発生するステップ - 【請求項３】交流を直流に整流する整流素子からなるコ
ンバータ部と、上記直流を平滑するコンデンサと、上記
平滑された直流をダイオードと並列接続されたスイッチ
ング素子のオン、オフ動作により所定の周波数、電圧に
変換するインバータ部と、上記スイッチング素子のオン
、オフを制御するＰＷＭ信号発生器からなるインバータ
装置において、上記マイナス側のスイッチング素子のセ
ンスエミッタに電流を検出する検出部を設け、この信号
を各々比較器で受け過電流判別信号と比較し、上記過電
流判別信号より大きい場合に出力を出し、上記出力を１
つのフォトカプラを介してＡＮＤ回路に入力される過電
流信号と上記ＰＷＭ信号発生器の送出する電圧ベクトル
信号が零ベクトル信号であるとき零ベクトル信号を出力
する零ベクトル判定手段からの上記零ベクトル信号によ
り地絡と判断する地絡検出部を備えたインバータ装置の
地絡検出器。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2402215A JPH04210779A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | インバータ装置の地絡検出器及び地絡検出方法 |
| KR1019910005688A KR960003405B1 (ko) | 1990-12-14 | 1991-04-10 | 인버터장치의 지락(地絡)검출기 및 지락검출방법 |
| DE69123331T DE69123331T2 (de) | 1990-12-14 | 1991-12-12 | Fehlerstrom Detektor für Wechselrichter und Verfahren |
| EP91121380A EP0490388B1 (en) | 1990-12-14 | 1991-12-12 | Ground fault detector for an inverter and a method therefor |
| US07/807,514 US5214575A (en) | 1990-12-14 | 1991-12-16 | Ground fault detector for an inverter and a method therefor |
| HK98106223A HK1007038A1 (en) | 1990-12-14 | 1998-06-23 | Ground fault detector for an inverter and a method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2402215A JPH04210779A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | インバータ装置の地絡検出器及び地絡検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04210779A true JPH04210779A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=18512044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2402215A Pending JPH04210779A (ja) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | インバータ装置の地絡検出器及び地絡検出方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5214575A (ja) |
| EP (1) | EP0490388B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04210779A (ja) |
| KR (1) | KR960003405B1 (ja) |
| DE (1) | DE69123331T2 (ja) |
| HK (1) | HK1007038A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115085571A (zh) * | 2022-08-18 | 2022-09-20 | 深圳戴普森新能源技术有限公司 | 逆变系统控制方法和保护电路 |
Families Citing this family (57)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05328740A (ja) * | 1992-05-21 | 1993-12-10 | Fuji Electric Co Ltd | インバータの地絡検出方法 |
| US5483167A (en) * | 1992-09-08 | 1996-01-09 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Computer controlled ground detecting method for inverter unit and apparatus therefor |
| US5309349A (en) * | 1992-09-22 | 1994-05-03 | Industrial Technology Research Institute | Current detection method for DC to three-phase converters using a single DC sensor |
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