JPH053681A - 電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＰＷＭ制御によるインバータの出力電圧を検
出する際に、負荷変動による検出精度の変化を防止する
と共に、検出回路の消費電力を少なくする。 【構成】 インバータブリッジの交流の出力端に接続さ
れ、インバータブリッジのスイッチ素子の駆動回路34に
電力を供給する駆動電源30と、この駆動電源30で動作す
る比較手段を設け、該比較手段が所定の差電圧を検出し
たとき、該駆動電源30によりフォトカプラの発光ダイオ
ード12ａに電流を流す。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルス幅変調（ＰＷＭ）
により制御されるインバータの出力電圧を検出する電圧
検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＷＭ（パルス幅変調）により出力電圧
を制御する電圧形インバータの場合、直流電圧の正負極
間に設けられるブリッジ回路の正側と負側の直列素子の
スイッチング指令にデッドタイムが設けられ、直列素子
が同時にオンすることを防いでいる。この場合、直列素
子の両方がオフしている期間のインバータ出力電圧は、
負荷の電流方向により決まるため、希望した出力電圧が
得られず、出力電流の歪や、電動機運転時の不安定現象
を生じることがある。この不安定現象を防止する方法と
して、本出願人は、特開昭60−82066 （特願昭58−1807
1 ）を提案し、そこでも詳述しているので参照された
い。この種の装置に用いられる従来の出力電圧検出回路
を図４に示す。

【０００３】図４は、直流電源１から、ＩＧＢＴ２〜７
で構成されるインバータブリッジにより交流電圧を得、
電動機８を駆動する例である。各インバータブリッジの
出力側と直流電源１の負極間に、それぞれ抵抗９，10，
11とフォトカプラの発光ダイオード12ａ，13ａ，14ａを
直列にして接続し、フォトカプラの受光トランジスタ12
ｂ，13ｂ，14ｂは制御電源15から電力供給を受け、出力
を抵抗16，17，18に出力するようにしている。

【０００４】これにより、例えばＩＧＢＴ２がオンする
と直流電源１の正側電位が抵抗９に印加され、フォトカ
プラのダイオード12ａに通電されトランジスタ12ｂが導
通して抵抗16に電圧が出力される。ＩＧＢＴ２がオフし
ＩＧＢＴ５がオンすると抵抗９には電流が流れずフォト
カプラのトランジスタ12ｂは導通せず抵抗16の電圧もゼ
ロになる。

【０００５】このように、インバータブリッジの出力側
の電位が正負に変化するのに応じてフォトトランジスタ
12ｂに一定波高値の電圧が出力され、この信号によりイ
ンバータブリッジの出力電圧が検出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の回路には問
題点が２つある。

【０００７】その１つは、電圧検出の精度が、負荷電流
が大きい場合は正確に検出されるが、軽負荷の場合は誤
差が生じるという問題である。その原因として、軽負荷
の場合、負荷のインダクタンス分に流れる問題である。
その原因として、軽負荷の場合、負荷のインダクタンス
分に流れる電流が小さいのでＩＧＢＴのコレクタ・エミ
ッタ間の浮遊コンデンサの影響が大きくなると考えられ
る。

【０００８】２つ目は、抵抗９，10，11の消費電力が数
Ｗ必要となり（高感度のフォトカプラは動作が遅く使え
ない）プリント配線板に取り付けることが苦しくなる問
題である。

【０００９】消費電力を低減するために、図５に示す回
路が提案されている。この回路は、分圧抵抗20と21によ
る直流電圧の中間電位を基準としてインバータブリッジ
の出力電圧を検出するようにしたもので、抵抗９の電力
は１／４に低下する。しかし、分圧抵抗20，21の電力が
増加し全体の電力消費はほとんど減少しない。特に中性
点電位に対する出力電圧を検出するためには抵抗20，21
の値を抵抗９に対して、低く選ぶ必要があり全体の電力
消費は逆に増加する。

【００１０】本発明の目的は、中性点に対する極性を高
速にかつ正確に検出すること、及び検出回路の消費電力
を低減しプリント配線板に取り付けられるようにするこ
との２点である。 ［発明の構成］

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は直流電圧源の正
負間に接続され交流の出力端を有するスイッチ素子で成
るインバータブリッジ回路と、該出力端と該直流電圧源
の中間電圧間の差電圧から交流の出力電圧を検出する装
置において、該出力端に接続され該スイッチ素子を制御
する駆動回路に制御電源を供給する駆動電源と、この駆
動電源を制御電源として該出力端と該直流電圧源の中間
電位間の差電圧により動作したときフォトカプラの発光
ダイオードに該駆動電源から電流を流す比較手段を設
け、該フォトカプラの受光トランジスタの出力信号から
インバータブリッジの出力電圧を検出する電圧検出装置
である。

【００１２】

【作用】スイッチ素子のオン／オフによりインバータブ
リッジの交流の出力端の電位は直流電圧源の正負間で変
化し、その変化時点で上記差電圧の極性が変化する。比
較手段はいずれか一方の極性のときフォトカプラの発光
ダイオードに駆動電源から電流を流す。これによりフォ
トカプラの受光トランジスタの出力に差電圧の極性に応
じた信号が出力され、インバータブリッジの出力電圧を
高感度で検出することができる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示し説明する。な
お、図１はインバータブリッジの１相分についてのみ記
してあるが、相数に応じて検出部を増加することができ
る。

【００１４】図１において、分圧抵抗20と21は、直流電
源１の電圧を分圧し中点電位を作り、ＩＧＢＴ２とＩＧ
ＢＴ５を直列にしてインバータブリッジの１相を形成す
る。駆動回路34は駆動電源30から電力の供給を受け、抵
抗35を介してＩＧＢＴ２を駆動する。

【００１５】トランジタ32のエミッタをインバータブリ
ッジの出力端子に接続し、トランジスタ32のベースは分
圧抵抗20，21で得た中点電位に抵抗37を介して接続す
る。ダイオード33はトランジスタ32のベース・エミッタ
間の逆電圧保護用として接続する。トランジスタ32のコ
レクタと駆動電源30の間に抵抗31とフォトカプラの発光
ダイオード12ａを接続する。

【００１６】上記構成により、インバータブリッジの出
力端子と抵抗20と抵抗21で分圧した中点電位間の差電圧
が抵抗37を介してトランジスタ32のベース・エミッタ間
に加えられる。この差電圧により流れるベース電流をト
ランジスタ32で増幅し駆動電源30から抵抗31、発光ダイ
オード12ａの回路に電流を流し、絶縁されたオン信号を
抵抗16に出力する。

【００１７】トランジスタ32に増幅率300 倍クラスのも
のを使うとすると、フォトカプラの発光ダイオード12ａ
に15ｍＡ流すとして、トランジスタのベースには0.05ｍ
Ａ程度を流せばよいので、抵抗20，21には１ｍＡ程度流
しておけば十分と言える。直流電源１が300 Ｖの場合は
抵抗20，21はそれぞれ150 ｍＷ、直流電源が600 Ｖでも
300 ｍＷの抵抗が使えることになりプリント配線板に取
り付けることが可能となる。なお、直流電源１の電圧が
高くなるとコンデンサ38，39を直列に高抵抗の分圧抵抗
20，21によりコンデンサ分圧を行うようにすることがで
きる。多相ブリッジの場合、コンデンサ38，39、抵抗2
0，21は共通に使えるので回路が簡素化される。

【００１８】本実施例によれば、検出点の感度が高くな
り、軽負荷においてもより正確な電圧検出が可能になる
と共に、感度上昇により検出回路の消費電力が１／１０
０以下になりプリント基板に簡単に実装可能となり省エ
ネにもなる。

【００１９】また、他の実施例として、図２に示すよう
に、抵抗20と抵抗21により分圧した中点電位とインバー
タブリッジの出力端子間電圧をコンパレータ36で検出す
るように構成することができる。この場合も、ＩＧＢＴ
２の正負の駆動電源30ａ，30b を利用してフォトカプラ
の発生ダイオード12ａに電流を流すことができる。なお
抵抗37はコンパレータ入力保護用である。

【００２０】また、図３に示すような中性点クランプ方
式のインバータブリッジの場合には、クランプ電位を得
るコンデンサ38と39の中点とインバータ出力Ｕ，Ｖ，Ｗ
間の電圧をそれぞれ比較して同様に検出することができ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、直流電圧の中間電位と
インバータブリッジの素子接続点間電圧を素子駆動電圧
を利用して増幅し、フォトカプラで絶縁検出することに
より、負荷変動による検出精度の影響がなくなり、正確
で、省エネルギーにかつ高速に、経済的にＰＷＭ制御に
よる出力電圧を検出する電圧検出装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電圧検出回路による第１実施例図。

【図２】本発明の電圧検出回路による第２実施例図。

【図３】本発明の電圧検出回路が適用されるインバータ
ブリッジ回路図。

【図４】従来の電圧検出回路図。

【図５】従来の改良された電圧検出回路図。

【符号の説明】

１…直流電源 ２〜７…ＩＧＢＴ ８…負荷 ９〜11，16〜18…抵抗 12ａ〜14ａ…フォトカプラの発光ダイオード 12ｂ〜14ｂ…フォトカプラのフォトトランジスタ 15…制御電源 20，21…分圧抵抗 22，33…ダイオード 30…駆動電源 31，35，37…抵抗 32…トランジスタ 34…駆動回路 36…コンパレータ 38，39…コンデンサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 直流電圧源の正負間に接続され交流の出
   力端を有するスイッチ素子で成るインバータブリッジ回
   路と、該出力端と該直流電圧源の中間電位間の差電圧か
   ら交流の出力電圧を検出する装置において、該出力端に
   接続され該スイッチ素子を制御する駆動回路に制御電源
   を供給する駆動電源と、この駆動電源を制御電源として
   該出力端と該直流電圧源の中間電位間の差電圧により動
   作したときフォトカプラの発光ダイオードに該駆動電源
   から電流を流す比較手段を設け、該フォトカプラの受光
   トランジスタの出力信号からインバータブリッジの出力
   電圧を検出することを特徴とする電圧検出装置。