JPH0757067B2 - Surge voltage suppression circuit - Google Patents
Surge voltage suppression circuitInfo
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- JPH0757067B2 JPH0757067B2 JP61187617A JP18761786A JPH0757067B2 JP H0757067 B2 JPH0757067 B2 JP H0757067B2 JP 61187617 A JP61187617 A JP 61187617A JP 18761786 A JP18761786 A JP 18761786A JP H0757067 B2 JPH0757067 B2 JP H0757067B2
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は直流電力を交流電力に変換するインバータ装置
を用いて負荷に電力を供給する給電装置のサージ電圧抑
制回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a surge voltage suppressor circuit for a power supply device that supplies power to a load using an inverter device that converts DC power into AC power.
B.発明の概要 本発明は、直流電力をインバータ装置によつて交流変換
し、該変換された交流電力を給電線を介して負荷に供給
する給電装置において、 給電線の負荷側受電端にインバータ装置の出力を整流す
る整流とコンデンサとを設け、給電線に発生したサージ
電圧がクリツパ電源電圧よりも大きい場合、コンデンサ
に吸収させた後に抵抗又は定電力消費回路で消費させる
ことにより、 消費電力を小さくして効率の良いサージ電圧抑制回路を
実現し、且つサージ吸収用のコンデンサ容量を小さくし
て装置全体の小形化，低廉化を図つたものである。B. Summary of the Invention The present invention relates to a power supply device that converts direct current power into alternating current by an inverter device and supplies the converted alternating current power to a load via a power supply line. If a surge voltage generated in the power supply line is higher than the clipper power supply voltage, a rectifier that rectifies the output of the equipment and a capacitor are provided, and the power is consumed by a resistor or a constant power consumption circuit after absorbing it in the capacitor. This is to realize a small and efficient surge voltage suppressor circuit, and to reduce the capacity of the surge absorbing capacitor to reduce the size and cost of the entire device.
C.従来の技術 一般にインバータ装置、例えばパワートランジスタを用
いたインバータ装置はスイツチング時間が早いために出
力電圧の立上り峻度が高くなる。このためインバータ装
置とモータ等の負荷間の給電線が長いと、インバータと
負荷間の電気伝播時間がインバータ出力電圧の立上り時
間より長くなる。このような場合インバータと負荷間の
給電線の分布定数によつて共振現象が発生し、第４図に
示すようなサージ電圧が受電端（負荷入力端子）に印加
される。このサージ電圧のピーク値はインバータ直流電
圧の２倍まで上ることがある。このためモータ負荷のコ
イルにコロナが発生して絶縁劣化をおこす等の問題があ
つた。上記のような問題点を解決するために従来は主回
路にサージ電圧抑制回路を付加する等の手段が講じられ
ていた。C. Conventional Technology In general, an inverter device, for example, an inverter device using a power transistor, has a high switching steepness, so that the rising steepness of the output voltage is high. Therefore, if the power supply line between the inverter device and the load such as the motor is long, the electrical propagation time between the inverter and the load becomes longer than the rise time of the inverter output voltage. In such a case, a resonance phenomenon occurs due to the distributed constant of the power supply line between the inverter and the load, and a surge voltage as shown in FIG. 4 is applied to the power receiving end (load input terminal). The peak value of this surge voltage may rise to twice the DC voltage of the inverter. For this reason, there is a problem that a corona is generated in the coil of the motor load to cause insulation deterioration. In order to solve the above problems, conventionally, means such as adding a surge voltage suppressing circuit to the main circuit has been taken.
D.発明が解決しようとする問題点 しかしながら従来のサージ電圧抑制回路はそれ自身の消
費電力が大きく、このため給電装置全体の電力損失が非
常に大きくなつてしまう欠点があつた。また装置全体が
大形化し、且つ高価なものになつていた。さらに従来の
サージ電圧抑制回路の抑制電圧はインバータ直流電圧＋
150V程度が限界であり、そね程大きなサージ電圧抑制効
果は得られないものであつた。D. Problems to be Solved by the Invention However, the conventional surge voltage suppression circuit has a large power consumption by itself, and thus has a drawback that the power loss of the entire power supply device becomes very large. In addition, the entire device has become large and expensive. Furthermore, the suppression voltage of the conventional surge voltage suppression circuit is the inverter DC voltage +
The limit is about 150V, and the surge voltage suppression effect is not so large.
E.問題点を解決するための手段 第１の発明は、直流電力をインバータ装置によつて交流
変換し、該変換された交流電力を給電線を介して負荷に
供給する給電装置において、前記インバータ装置の交流
出力に設けられたL,R,C構成のフイルタと、前記給電線
の負荷側受電端に設けられ、前記インバータ装置の交流
出力電力を整流する整流器と、前記インバータ装置の直
流側に設けられる直流平滑コンデンサの容量よりも充分
に小さい容量を有し、前記整流器の正負出力端間に接続
されたコンデンサと、前記コンデンサの両端と前記平滑
コンデンサの両端を結ぶ電路に各々介挿され、前記コン
デンサに供給されるサージエネルギーを消費させる抵抗
とを備えたことを特徴としている。E. Means for Solving the Problems The first invention is a power supply device that converts direct-current power into alternating current by an inverter device and supplies the converted alternating-current power to a load through a power supply line. A filter of L, R, C configuration provided for the AC output of the device, a rectifier provided at the load side power receiving end of the power supply line, for rectifying the AC output power of the inverter device, and on the DC side of the inverter device. A capacitor having a capacity sufficiently smaller than the capacity of the DC smoothing capacitor provided, and connected to the capacitors connected between the positive and negative output terminals of the rectifier, and the capacitors connected to both ends of the capacitor and the ends of the smoothing capacitor, respectively. And a resistor for consuming the surge energy supplied to the capacitor.
第２の発明は、直流電力をインバータ装置によつて交流
変換し、該変換された交流電力を所定巻線比を有する変
圧器および給電線を介して負荷に供給する給電装置にお
いて、前記給電線の負荷側受電端に設けられ、前記イン
バータ装置の交流出力電力を整流する整流器と、前記整
流器の正負出力端間に接続されるコンデンサを有し、該
コンデンサに基準直流電圧を供給するクリツパ電源回路
と、前記クリツパ電源回路のコンデンサに供給されるサ
ージエネルギーを定電流放電せしめて消費させる定電力
消費回路とを備えたことを特徴としている。A second aspect of the present invention is a power supply device that converts direct-current power into alternating current by an inverter device and supplies the converted alternating-current power to a load via a transformer having a predetermined winding ratio and a power supply line. And a capacitor connected between the positive and negative output terminals of the rectifier, the rectifier being provided at the load side power receiving end of the inverter device and rectifying the AC output power of the inverter device, and supplying a reference DC voltage to the capacitor. And a constant power consumption circuit for discharging the surge energy supplied to the capacitor of the clipper power supply circuit by a constant current for consumption.
第３の発明は、直流電力をインバータ装置によつて交流
変換し、該変換された交流電力を所定巻線比を有する変
圧器および給電線を介して負荷に供給する給電装置にお
いて、前記インバータ装置と前記負荷を結ぶ電路に介挿
されたL,R,C構成のフイルタと、前記給電線の負荷側受
電端に設られ、前記インバータ装置の交流出力電力を整
流する整流器と、前記整流器の正負出力端間に接続され
るコンデンサを有し、該コンデンサに基準直流電圧を供
給するクリツパ電源回路と、前記クリツパ電源回路のコ
ンデンサに供給されるサージエネルギーを定電流放電せ
しめて消費させる定電力消費回路とを備えたことを特徴
としている。A third aspect of the present invention is a power supply device that converts direct-current power into alternating current by an inverter device and supplies the converted alternating-current power to a load via a transformer having a predetermined winding ratio and a power supply line. And a filter of L, R, C configuration inserted in the electric path connecting the load and the load side power receiving end of the power supply line, a rectifier for rectifying the AC output power of the inverter device, and a positive / negative of the rectifier. A clipper power supply circuit that has a capacitor connected between output terminals, and supplies a reference DC voltage to the capacitor, and a constant power consumption circuit that consumes the surge energy supplied to the capacitor of the clipper power supply circuit by discharging a constant current. It is characterized by having and.
F.作用 第１の発明において、給電線の分布定数によつてサージ
電圧が発生すると、このサージ電圧によつて整流器の直
流出力側電圧、すなわちコンデンサの端子電圧がΔＶま
で上昇する。コンデンサの端子電圧上昇分ΔＶは抵抗を
介してインバータの直流平滑コンデンサへ放電され、コ
ンデンサの電圧と直流平滑コンデンサの電圧は等しくな
る。このときコンデンサの容量は直流平滑コンデンサの
容量よりも充分に小さいので、直流平滑コンデンサの電
圧ほぼ一定でありサージ電圧は直流平滑コンデンサの電
圧にクランプされることになる。F. Action In the first aspect of the invention, when a surge voltage is generated due to the distributed constant of the power supply line, the surge output causes the DC output side voltage of the rectifier, that is, the terminal voltage of the capacitor to rise to ΔV. The increase ΔV in the terminal voltage of the capacitor is discharged to the DC smoothing capacitor of the inverter through the resistor, and the voltage of the capacitor becomes equal to the voltage of the DC smoothing capacitor. At this time, the capacity of the capacitor is sufficiently smaller than the capacity of the DC smoothing capacitor, so that the voltage of the DC smoothing capacitor is almost constant and the surge voltage is clamped to the voltage of the DC smoothing capacitor.
このようにコンデンサの端子電圧上昇分ΔＶのみを抵抗
で消費させるので電力損失は少なくて済む。また、フイ
ルタによつてインバータ装置の出力電圧の立上りを緩和
させることができ、送電側の反射係数を小さくして反射
波を防止することができる。As described above, only the terminal voltage increase ΔV of the capacitor is consumed by the resistor, so that power loss can be reduced. Further, the filter can mitigate the rise of the output voltage of the inverter device, reduce the reflection coefficient on the power transmission side, and prevent reflected waves.
第２の発明において、給電線の分布定数によつてサージ
電圧が発生すると、このサージ電圧によつて整流器の直
流出力側電圧、すなわちコンデンサの端子電圧がΔＶま
で上昇する。コンデンサの端子電圧上昇分ΔＶは定電力
消費回路によつて定電流放電される。このときコンデン
サにはクリツパ電源回路の基準直流電圧、例えば商用電
源電圧をインバータ出力側に設けた変圧器と同一巻線比
の変圧器で変圧した後、整流して得られる直流電圧が印
加されている。このためサージ電圧は、インバータ出力
側に変圧器が設けられていたとしてもクリツパ電源回路
の基準直流電圧にクランプされることになる。このよう
にコンデンサの端子電上昇分ΔＶのみを定電力消費回路
で消費させるので電力損失は少なくて済む。In the second invention, when a surge voltage is generated due to the distributed constant of the power supply line, the surge output causes the DC output side voltage of the rectifier, that is, the terminal voltage of the capacitor to rise to ΔV. The terminal voltage rise ΔV of the capacitor is discharged at a constant current by the constant power consumption circuit. At this time, the reference DC voltage of the clipper power supply circuit, for example, the DC voltage obtained by rectifying the commercial power supply voltage with a transformer having the same winding ratio as the transformer provided on the output side of the inverter, is applied. There is. Therefore, the surge voltage is clamped to the reference DC voltage of the clipper power supply circuit even if a transformer is provided on the output side of the inverter. In this way, only the terminal voltage rise ΔV of the capacitor is consumed by the constant power consumption circuit, so that the power loss can be small.
第３の発明において、給電線の分布定数によつてサージ
電圧が発生すると、このサージ電圧によつて整流器の直
流出力側電圧，すなわちコンデンサの端子電圧がΔＶま
で上昇する。コンデンサの端子電圧上昇分ΔＶは定電力
消費回路によつて定電流放電される。このときコンデン
サにはクリツパ電源回路の基準直流電圧、例えば商用電
源電圧をインバータ出力側に設けた変圧器と同一巻線比
の変圧器で変圧した後、整流して得られる直流電圧が印
加されている。このためサージ電圧は、インバータ出力
側に変圧器が設けられていたとしてもクリツパ電源回路
の基準直流電圧にクランプされることになる。このよう
にコンデンサの端子電圧上昇分ΔＶのみを定電力消費回
路で消費させるので電力損失は少なくて済む。また、フ
イルタによつてインバータ装置の出力電圧の立上りを緩
和させることができ、送電側の反射係数を小さくして反
射波を防止することができる。In the third invention, when a surge voltage is generated due to the distributed constant of the power supply line, the surge output causes the DC output side voltage of the rectifier, that is, the terminal voltage of the capacitor to rise to ΔV. The terminal voltage rise ΔV of the capacitor is discharged at a constant current by the constant power consumption circuit. At this time, the reference DC voltage of the clipper power supply circuit, for example, the DC voltage obtained by rectifying the commercial power supply voltage with a transformer having the same winding ratio as the transformer provided on the output side of the inverter, is applied. There is. Therefore, the surge voltage is clamped to the reference DC voltage of the clipper power supply circuit even if a transformer is provided on the output side of the inverter. In this way, only the terminal voltage rise ΔV of the capacitor is consumed by the constant power consumption circuit, so that the power loss can be small. Further, the filter can mitigate the rise of the output voltage of the inverter device, reduce the reflection coefficient on the power transmission side, and prevent reflected waves.
G.実施例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
第１図は第１の発明の一実施例を示す回路図であり、こ
の図において１はパワートランジスタTrを制御要素とす
るインバータ装置である。このインバータ装置１は図示
しない制御部によつてPWM制御されるものである。C1は
インバータ装置１の直流母線P,N間に接続された平滑コ
ンデンサであり、母線P,N間には順変換部（図示省略）
からの直流電力が供給される。インバータ装置１の出力
側とモータ（負荷）２を結ぶ給電線には、Ｌ（リアクト
ル）,R（抵抗）,C（コンデンサ）を図示の如く接続した
フイルタFilが介挿されている。３はダイオードD1〜D6
を三相ブリツジ接続して成る整流器であり、給電線の受
電端（モータ２側）に接続されている。整流器３の正，
負出力端間には、前記平滑コンデンサC1よりも充分に小
さい容量のコンデンサC2が接続されている。整流器３の
正側出力端は抵抗R1を介してインバータ装置１の正極母
線Ｐに接続されている。整流器３の負側出力端は抵抗R2
を介してインバータ装置１の負極母線Ｎに接続されてい
る。G. Example Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the first invention, in which 1 is an inverter device having a power transistor Tr as a control element. The inverter device 1 is PWM-controlled by a control unit (not shown). C 1 is a smoothing capacitor connected between the DC buses P and N of the inverter device 1, and a forward converter (not shown) between the buses P and N.
DC power is supplied from. A filter Fil having L (reactor), R (resistor) and C (capacitor) connected as shown in the drawing is inserted in a power supply line connecting the output side of the inverter device 1 and the motor (load) 2. 3 is a diode D 1 to D 6
Is a three-phase bridge connection rectifier, and is connected to the power receiving end (motor 2 side) of the power supply line. Positive of rectifier 3,
A capacitor C 2 having a capacity sufficiently smaller than that of the smoothing capacitor C 1 is connected between the negative output terminals. The positive output terminal of the rectifier 3 is connected to the positive electrode bus bar P of the inverter device 1 via the resistor R 1 . The negative output terminal of the rectifier 3 is a resistor R 2
It is connected to the negative electrode bus bar N of the inverter device 1 via.
次に上記のように構成された回路の動作を述べる。給電
線の分布定数によつてサージ電圧が発生すると、該サー
ジエネルギーは整流器３を介してコンデンサC2に印加さ
れる。このためコンデンサC2の端子電圧がΔＶまで上昇
するが、この電圧上昇分ΔＶはコンデンサC2→抵抗→R1
→平滑コンデンサC1→抵抗R2→コンデンサC2なる経路を
通してコンデンサC1とC2の電圧が等しくなるように放電
される。ここで平滑コンデンサC1の容量とコンデンサC2
の容量がC1≫C2の関係にあるため、平滑コンデンサC1の
電圧は略一定と考えられるのでサージ電圧は平滑コンデ
ンサC1の電圧にクランプされることになる。但し、抵抗
R1,R2の抵抗値は、コンデンサC1,C2と該コンデンサC1お
よびC2を結ぶ配線インダクタンスl1とで構成されるLRC
直列共振回路が減衰振動条件となる を満足できる最小の値に設定しておく。これによつてサ
ージ電圧の波高値を小さくすることができる。このよう
にコンデンサC2の容量は小さくて済み、コンデンサC2の
電圧上昇分ΔＶのみを消費させるので、PWMインバータ
のキヤリア周波数fcが高くなつても抵抗R1,R2の消費電
力CV2fcは小さくて済む。これによつて効率良くサージ
電圧を抑制できる。また、本実施例におけるフイルタFi
lの条件は例えば下記のように設定しておく。Next, the operation of the circuit configured as described above will be described. When a surge voltage is generated due to the distributed constant of the power supply line, the surge energy is applied to the capacitor C 2 via the rectifier 3. Therefore, the terminal voltage of the capacitor C 2 rises to ΔV, but this voltage rise ΔV is the amount of the capacitor C 2 → resistance → R 1
→ Smoothing capacitor C 1 → Resistor R 2 → Capacitor C 2 is discharged so that the voltages of capacitors C 1 and C 2 become equal. Here, the capacitance of the smoothing capacitor C 1 and the capacitor C 2
The capacity of a relationship of C 1 »C 2, the surge voltage since the voltage of the smoothing capacitor C 1 is considered substantially constant is clamped to the voltage of the smoothing capacitor C 1. However, resistance
The resistance of R 1, R 2 is constituted by a wiring inductance l 1 connecting the capacitor C 1, C 2 and the capacitor C 1 and C 2 LRC
The series resonance circuit becomes the damping vibration condition Is set to the minimum value that can be satisfied. This makes it possible to reduce the peak value of the surge voltage. In this way, the capacitance of the capacitor C 2 is small, and only the voltage rise ΔV of the capacitor C 2 is consumed, so even if the carrier frequency fc of the PWM inverter becomes high, the power consumption CV 2 fc of the resistors R 1 and R 2 will increase. Can be small. Thereby, the surge voltage can be efficiently suppressed. In addition, the filter Fi in this embodiment
The condition of l is set as follows, for example.
１） Ｌ−Ｒ−Ｃ回路の時定数τ＝2L/Rが給電線Flの伝
播速度より長いこと。1) The time constant τ = 2L / R of the LRC circuit is longer than the propagation speed of the feeder line Fl.
２） Ｌ−Ｒ−Ｃ回路は非振動条件R2−4L/C≧０を満足
すること。2) L-R-C circuit to satisfy the non-vibrating condition R 2 -4L / C ≧ 0.
３） 給電線の特性インピーダンスをＺとした場合Ｒ≒
Ｚを満足すること。3) When the characteristic impedance of the power supply line is Z, R≈
Satisfy Z.
上記の条件を満足した場合、給電線長が200m程度ならば
実験的にＬ＝60μH,C＝0.2μF,R＝30Ω程度の比較的小
容量となりインバータの出力端にフイルタFilを介挿す
ることができる。When the above conditions are satisfied, if the length of the power supply line is about 200 m, L = 60 μH, C = 0.2 μF, R = 30 Ω becomes a relatively small capacity experimentally, and a filter Fil should be inserted at the output end of the inverter. You can
このようにフイルタFilを設けることにより、以下のよ
うな効果を有する。By providing the filter Fil in this way, the following effects are obtained.
１） 出力電圧の立上りを緩和させることにより、反射
波の影響を無視できる。1) By mitigating the rise of the output voltage, the influence of reflected waves can be ignored.
２） 送電側のインピーダンスと給電線のインピーダン
スをマツチングさせることで、送電側の反射係数を小さ
くして反射を防止することができる。2) By matching the impedance on the power transmission side and the impedance on the power feed line, the reflection coefficient on the power transmission side can be reduced to prevent reflection.
３） インバータ側にて負荷側に与えるピーク電圧の抑
制を処理できる。3) The inverter side can process the suppression of the peak voltage applied to the load side.
４） また、給電線から発生するラジオノイズを低下で
きる。4) Also, radio noise generated from the power supply line can be reduced.
５） dv/dtを下げるだけであり、同回路の熱損失は小
である。5) Only lowering the dv / dt, the heat loss of the circuit is small.
６） 従つて、モータの絶縁劣化の寿命が伸びる。6) Therefore, the life of insulation deterioration of the motor is extended.
７） Ｌ−Ｒ−Ｃ回路において、L,R,C共小さく選ぶこ
とができ、寸法的に小さく、インバータ装置内に取付可
能となり、別設置用の筐体を設けなくても済む。7) In the L-R-C circuit, L, R, and C can be selected to be small, the size is small, and the device can be installed in the inverter device, and it is not necessary to provide a separate installation case.
８） 特に、インバータ装置がパワートランジスタのPW
M方式の場合にはdv/dtが高いため、特に有効となる。8) Especially, the inverter device is a power transistor PW.
In the case of the M method, dv / dt is high, which is particularly effective.
次に第２の発明の一実施例を第２図とともに説明する。
第２図において第１図と同一部分は同一符号を持つて示
し、その説明は省略する。前述した第１の発明ではイン
バータ装置１とモータ２が給電線によつて接続されてい
たので、平滑コンデンサC1をクリツパ電源として利用し
サージ電圧を平滑コンデンサC1の端子電圧にクランプす
ることができた。しかしインバータ出力側に変圧器、例
えばステップアツプトランスが設けられている場合に
は、平滑コンデンサC1の電圧Edと前記トランスの出力電
圧波高値Epの関係はEp＝nEdとなる（ただしｎはトラン
スの１次と２次巻線比である。）このため平滑コンデン
サC1をクリツパ電源として利用することができなくな
る。そこで第２の発明としては、ステツプアツプトラン
スが設けられている場合であつてもサージ電圧を抑制で
きるように構成した。第２図においてインバータ装置１
の出側は所定の巻線比を有するステツプアツプトランス
TF1の低圧側，高圧側を介してモータ２に接続されてい
る。モータ２側の給電線には第１図と同様に整流器３が
接続され、整流器３にコンデンサC2が接続されている。
コンデンサC2には定電力消費回路11と、ダイオードD7〜
D10をブリツジ接続して成る整流器13とが並列接続され
ている。整流器13の交流入力側には、商用電源（図示省
略）の出力電を前記トランスTF1と同一巻線比によつて
変化するトランスTF2が接続されている。前記トランスT
F2,整流器13およびコンデンサC2でクリツパ電源を構成
している。定電力消費回路11はサージ電圧によるコンデ
ンサC2の電圧上昇分を定電流放電させる回路であり、抵
抗R1およびツエナーダイオードＺD1から成る直列回路
と、抵抗R2,ツエナーダイオードＺD1のツエナー電圧が
ベースに印加されるトランジスタ12および抵抗R3から成
る直列回路とを並列接続して構成されている。Next, an embodiment of the second invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, the same parts as those in FIG. In the first aspect of the invention described above, since the inverter device 1 and the motor 2 are connected by the power supply line, the smoothing capacitor C 1 can be used as a clipper power source to clamp the surge voltage to the terminal voltage of the smoothing capacitor C 1. did it. However, when a transformer such as a step-up transformer is provided on the output side of the inverter, the relationship between the voltage Ed of the smoothing capacitor C 1 and the output voltage peak value Ep of the transformer is Ep = nEd (where n is the transformer). Therefore, the smoothing capacitor C 1 cannot be used as a clipper power supply. Therefore, as a second aspect of the invention, the surge voltage can be suppressed even when the step-up transformer is provided. In FIG. 2, the inverter device 1
The output side of the step-up transformer has a specified turn ratio.
It is connected to the motor 2 via the low voltage side and high voltage side of TF 1 . A rectifier 3 is connected to the power supply line on the motor 2 side as in FIG. 1, and a capacitor C 2 is connected to the rectifier 3.
The capacitor C 2 has a constant power consumption circuit 11 and a diode D 7 to
A rectifier 13 formed by bridge-connecting D 10 is connected in parallel. AC input side of the rectifier 13, a transformer TF 2 to O connexion changing output voltage to the transformer TF 1 and same winding ratio of the commercial power source (not shown) is connected. The transformer T
The clipper power supply is composed of F 2 , the rectifier 13 and the capacitor C 2 . Constant power dissipation circuit 11 is a circuit for constant current discharge voltage rise of the capacitor C 2 caused by the surge voltage, a series circuit including the resistor R 1 and the Zener diode Z D1, resistors R 2, Zener voltage of the Zener diode Z D1 Is connected in parallel with a series circuit composed of a transistor 12 applied to the base and a resistor R 3 .
次に上記のように構成された回路の動作を述べる。まず
コンデンサC2には、商用電源をトランスTF1と同一巻線
比を有するトランスTF2で変圧した後、整流器13で整流
して得られる直流電圧が印加されている。ここで給電線
の分布定数によつてサージ電圧が発生すると、該サージ
エネルギーは整流器３を介してコンデンサC2に印加され
る。このためコンデンサC2の端子電圧がΔＶまで上昇す
るが、この電圧上昇ΔＶは定電力消費回路11の抵抗R2,
トランジスタ12および抵抗R9を介して放電される。この
ときトランジスタ12のベース電位がツエナーダイオード
ＺD1のツエナー電圧に保たれているため、トランジスタ
12のコレクターエミツタを流れる電流は一定となる。こ
れによつてコンデンサC2のサージ電圧による上昇分は定
電流放電され、次のサージ電圧が入力される前に消費さ
れる。このようにしてコンデンサC2の端子電圧を整流器
13の出力電圧（クリツパ電源電圧）にクランプすること
がきる。また、コンデンサC2のサージ電圧による上昇分
のみを定電力消費回路11で消費するので、電力損失は少
ない。Next, the operation of the circuit configured as described above will be described. First, a DC voltage obtained by transforming a commercial power source with a transformer TF 2 having the same winding ratio as the transformer TF 1 and then rectifying it with a rectifier 13 is applied to the capacitor C 2 . When a surge voltage is generated due to the distributed constant of the power supply line, the surge energy is applied to the capacitor C 2 via the rectifier 3. Therefore, the terminal voltage of the capacitor C 2 rises to ΔV, but this voltage rise ΔV is due to the resistance R 2 of the constant power consumption circuit 11,
Discharged through transistor 12 and resistor R 9 . At this time, the base potential of the transistor 12 is kept at the Zener voltage of the Zener diode Z D1.
The current flowing through the 12 collector emitters is constant. As a result, the amount of rise due to the surge voltage of the capacitor C 2 is discharged with a constant current, and is consumed before the next surge voltage is input. In this way, the terminal voltage of capacitor C 2
It can be clamped to 13 output voltages (clipping power supply voltage). In addition, since the constant power consumption circuit 11 consumes only the increase due to the surge voltage of the capacitor C 2 , the power loss is small.
次に第３の発明の一実施例を第３図とともに説明する。
第３図において第２図と同一部分は同一符号を持つて示
し、その説明は省略する。第３図において第２図と異な
る部分は、インバータ装置１とステツプアツプトランス
TF1を結ぶ電路に、Ｌ（リアクトル）,R（抵抵）,C（コ
ンデンサ）を図示の如く接続して成るフイルタFilが介
挿されていることであり、その他の部分は第２図と同一
に構成されている。このように構成された回路におい
て、コンデンサC2には第２図と同様に整流器13の出力電
圧が印加されている。給電線の分布定数によつてサージ
電圧が発生するとコンデンサC2の端子電圧がΔＶまで上
昇する。コンデンサC2のサージ電圧による上昇分は第２
図の動作と同様に定電力消費回路11によつて定電流放電
され、次のサージ電圧が入力される前に消費される。こ
のようにしてコンデンサC2の端子電圧を整流器13の出力
電圧（クリツパ電源電圧）にクランプすることができ
る。また、コンデンサC2のサージ電圧による上昇分のみ
を定電力消費回路11で消費するので、電力損失は少な
い。ここで第３の発明におけるフイルタFilは第１図の
フイルタFilと同様にインバータ装置１の出力電圧の立
上りを緩和させるとともに反射波を防止するものである
から、第３図の如く設けても良いし、トランスTF1とモ
ータ２を結ぶ給電線に介挿しても良い。そしてフイルタ
Filの条件は例えば下記のように設定しておく。Next, an embodiment of the third invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, the same parts as those in FIG. In FIG. 3, the parts different from FIG. 2 are the inverter device 1 and the step-up transformer.
A filter Fil, which is formed by connecting L (reactor), R (resistance) and C (capacitor) as shown in the figure, is inserted in the electric path connecting TF 1 , and other parts are as shown in FIG. It is configured the same. In the circuit thus configured, the output voltage of the rectifier 13 is applied to the capacitor C 2 as in FIG. When a surge voltage is generated due to the distributed constant of the power supply line, the terminal voltage of the capacitor C 2 rises to ΔV. The rise due to the surge voltage of the capacitor C 2 is the second
Similar to the operation in the figure, the constant power consumption circuit 11 discharges a constant current and consumes before the next surge voltage is input. In this way, the terminal voltage of the capacitor C 2 can be clamped to the output voltage (clipping power supply voltage) of the rectifier 13. In addition, since the constant power consumption circuit 11 consumes only the increase due to the surge voltage of the capacitor C 2 , the power loss is small. The filter Fil in the third invention, like the filter Fil in FIG. 1, reduces the rising of the output voltage of the inverter device 1 and prevents reflected waves. Therefore, the filter Fil may be provided as shown in FIG. However, it may be inserted in a power supply line connecting the transformer TF 1 and the motor 2. And filter
Fil conditions are set as follows, for example.
１） Ｌ−Ｒ−Ｃ回路の時定数τ＝2L/Rが給電線Flの伝
播速度より長いこと。1) The time constant τ = 2L / R of the LRC circuit is longer than the propagation speed of the feeder line Fl.
２） Ｌ−Ｒ−Ｃ回路は非振動条件R2−4L/C≧０を満足
すること。2) L-R-C circuit to satisfy the non-vibrating condition R 2 -4L / C ≧ 0.
３） 給電線の特性インピーダンスをＺとした場合Ｒ≒
Ｚを満足すること。3) When the characteristic impedance of the power supply line is Z, R≈
Satisfy Z.
上記の条件を満足した場合、給電線長が200m程度ならば
実験的にＬ＝60μH,C＝0.2μF,R＝30Ω程度の比較的小
容量となりインバータの出力端にフイルタFilを介挿す
ることができる。When the above conditions are satisfied, if the length of the power supply line is about 200 m, L = 60 μH, C = 0.2 μF, R = 30 Ω becomes a relatively small capacity experimentally, and a filter Fil should be inserted at the output end of the inverter. You can
このようにフイルタFilを設けることにより、以下のよ
うな効果を有する。By providing the filter Fil in this way, the following effects are obtained.
１） 出力電圧の立上りを緩和させることにより、反射
波の影響を無視できる。1) By mitigating the rise of the output voltage, the influence of reflected waves can be ignored.
２） 送電側のインピーダンスと給電線のインピーダン
スをマツチングさせることで、送電側の反射係数を小さ
くして反射を防止することができる。2) By matching the impedance on the power transmission side and the impedance on the power feed line, the reflection coefficient on the power transmission side can be reduced to prevent reflection.
３） インバータ側にて負荷側に与えるピーク電圧の抑
制を処理できる。3) The inverter side can process the suppression of the peak voltage applied to the load side.
４） また、給電線から発生するラジオノイズを低下で
きる。4) Also, radio noise generated from the power supply line can be reduced.
５） dv/dtを下げるだけであり、同回路の熱損失は小
である。5) Only lowering the dv / dt, the heat loss of the circuit is small.
６） 従つて、モータの絶縁劣化の寿命が伸びる。6) Therefore, the life of insulation deterioration of the motor is extended.
７） Ｌ−Ｒ−Ｃ回路において、L,R,C共小さく選ぶこ
とができ、寸法的に小さく、インバータ装置内に取付可
能となり、別設置用の筐体を設けなくても済む。7) In the L-R-C circuit, L, R, and C can be selected to be small, the size is small, and the device can be installed in the inverter device, and it is not necessary to provide a separate installation case.
８） 特に、インバータ装置がパワートランジスタのPW
M方式の場合にはdv/dtが高いため、特にに有効となる。8) Especially, the inverter device is a power transistor PW.
In the case of the M method, dv / dt is high, which is especially effective.
H.発明の効果 第１の発明によれば次のような効果が得られる。H. Effects of the Invention According to the first invention, the following effects can be obtained.
（１） インバータ装置の直流平滑コンデンサをクリツ
パ電源とみなし、この平滑コンデンサよりも充分に小さ
い容量を持つコンデンサによつてサージ電圧を吸収して
いるので、サージ電圧は平滑コンデンサの電圧を超える
ことなく抑制される。(1) Since the DC smoothing capacitor of the inverter device is regarded as a clipper power supply and the surge voltage is absorbed by the capacitor having a capacity sufficiently smaller than this smoothing capacitor, the surge voltage does not exceed the voltage of the smoothing capacitor. Suppressed.
（２） サージ吸収用のコンデンサの端子電圧上昇分の
みを抵抗で消費させているので、電力損失が少なくて済
み効率の良いサージ抑制が行なえる。(2) Since only the terminal voltage rise of the surge absorbing capacitor is consumed by the resistor, power loss is small and efficient surge suppression can be performed.
（３） フイルタを設けたのでインバータ装置の出力電
圧の立上りを緩和させることができ、送電側の反射係数
を小さくして反射波を防止することができる。(3) Since the filter is provided, the rise of the output voltage of the inverter device can be mitigated, and the reflection coefficient on the power transmission side can be reduced to prevent reflected waves.
（４） サージ吸収用のコンデンサおよびフイルタの容
量を小さくすることができるので、装置全体の小形化，
低廉化が図れる。(4) Since the surge absorbing capacitor and filter capacity can be reduced, the overall size of the device can be reduced.
Cost reduction can be achieved.
第２の発明によれば次のような効果が得られる。According to the second invention, the following effects can be obtained.
（１） インバータ装置の出力電を変圧器を介して負荷
に供給するようにした給電装置あつても、サージ電圧は
クリツパ電源回路の基準直流電圧を超えることなく抑制
される。(1) Even in the case of the power supply device in which the output power of the inverter device is supplied to the load through the transformer, the surge voltage is suppressed without exceeding the reference DC voltage of the clipper power supply circuit.
（２） サージ吸収用のコンデンサの端子電圧上昇分の
みを定電力消費回路で消費させているので、電力損失が
少なくて済み効率の良いサージ抑制が行なえる。(2) Only the terminal voltage rise of the surge absorbing capacitor is consumed by the constant power consumption circuit, so power loss is small and efficient surge suppression can be performed.
（３） リアクトル等の部品を用いなくても良いのでサ
ージ電圧抑制回路を安価に構成することができる。(3) Since it is not necessary to use components such as a reactor, the surge voltage suppression circuit can be constructed at low cost.
第３の発明によれば次のような効果が得られる。According to the third invention, the following effects can be obtained.
（１） インバータ装置の出力電力を変圧器を介して負
荷に供給するようにした給電装置であつても、サージ電
圧はクリツパ電源回路の基準直流電圧を超えることなく
抑制される。(1) Even in the power supply device configured to supply the output power of the inverter device to the load via the transformer, the surge voltage is suppressed without exceeding the reference DC voltage of the clipper power supply circuit.
（２） サージ吸収用のコンデンサの端子電圧上昇分の
みを定電力消費回路で消費させているので、電力損失が
少なくて済み効率の良いサージ抑制が行なえる。(2) Only the terminal voltage rise of the surge absorbing capacitor is consumed by the constant power consumption circuit, so power loss is small and efficient surge suppression can be performed.
（３） フイルタを設けたのでインバータ装置の出力電
圧の立上りを緩和させることができ、送電側の反射係数
を小さくして反射波を防止することができる。(3) Since the filter is provided, the rise of the output voltage of the inverter device can be mitigated, and the reflection coefficient on the power transmission side can be reduced to prevent reflected waves.
第１図は第１の発明の一実施例を示す回路図、第２図は
第２の発明の一実施例を示す回路図、第３図は第３の発
明の一実施例を示す回路図、第４図はサージ電圧抑制手
段のない場合のインバータ出力電圧波形図である。 １……インバータ装置、２……モータ、3,13……整流
器、11……定電力消費回路、12……トランジスタ、C1…
…平滑コンデンサ、C,C2……コンデンサ、D1〜D10……
ダイオード、Fil……フイルタ、Ｌ……リアクトル、R,R
1,R2,R3……抵抗、TF1,TF2……トランス、ＺD1……ツエ
ナーダイオード。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the first invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the second invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the third invention. FIG. 4 is an inverter output voltage waveform diagram when there is no surge voltage suppressing means. 1 ...... inverter, 2 ...... motor, 3,13 ...... rectifier, 11 ...... constant power dissipation circuit, 12 ...... transistor, C 1 ...
… Smoothing capacitors, C, C 2 …… Capacitors, D 1 to D 10 ……
Diode, Fil ... Filter, L ... Reactor, R, R
1 , R 2 , R 3 ...... Resistance, TF 1 , TF 2 ...... Transformer, Z D1 ...... Zener diode.
Claims (4)
換し、該変換された交流電力を給電線を介し負荷に供給
する給電装置において、 前記インバータ装置の交流出力側に設けられたL,R,C構
成のフイルタと、 前記給電線の負荷側受電端に設けられ、前記インバータ
装置の交流出力電力を整流する整流器と、 前記インバータ装置の直流側に設けられる直流平滑コン
デンサの容量よりも充分に小さい容量を有し、前記整流
器の正負出力端間に接続されたコンデンサと、 前記コンデンサの両端と前記平滑コンデンサの両端を結
ぶ電路に各々介挿され、前記コンデンサに供給されるサ
ージエネルギーを消費させる抵抗とを備えたことを特徴
とするサージ電圧抑制回路。1. A power supply device for converting direct current power into alternating current by an inverter device and supplying the converted alternating current power to a load via a power supply line, wherein L and R provided on the alternating current output side of the inverter device. , A C-configuration filter, a rectifier provided at the load-side power receiving end of the power supply line, for rectifying the AC output power of the inverter device, and a capacity that is sufficiently larger than the capacity of the DC smoothing capacitor provided on the DC side of the inverter device. A capacitor having a small capacity, which is connected between the positive and negative output terminals of the rectifier, and an electric path connecting both ends of the capacitor and both ends of the smoothing capacitor are respectively inserted to consume the surge energy supplied to the capacitor. A surge voltage suppressor circuit comprising a resistor.
換し、該変換された交流電力を所定巻線比を有する変圧
器および給電線を介して負荷に供給する給電装置におい
て、 前記給電線の負荷側受電端に設けられ、前記インバータ
装置の交流出力電力を整流する整流器と、 前記整流器の正負出力端間に接続されるコンデンサを有
し、該コンデンサに基準直流流電圧を供給するクリツパ
電源回路と、 前記クリツパ電源回路のコンデンサに供給されるサージ
エネルギーを定電流放電せしめて消費させる定電力消費
回路とを備えたことを特徴とするサージ電圧抑制回路。2. A power supply device for converting direct-current power into alternating current by an inverter device and supplying the converted alternating-current power to a load via a transformer having a predetermined winding ratio and a power supply line. A clipper power supply circuit that is provided at the load-side power receiving end and has a rectifier that rectifies the AC output power of the inverter device and a capacitor that is connected between the positive and negative output ends of the rectifier, and that supplies a reference DC flow voltage to the capacitor. And a constant power consumption circuit that discharges and consumes constant energy surge energy supplied to the capacitor of the clipper power supply circuit.
換し、該変換された交流電力を所定巻線比を有する変圧
器および給電線を介して負荷に供給する給電装置におい
て、 前記インバータ装置と前記負荷を結ぶ電路に介挿された
L,R,C構成のフイルタと、 前記給電線の負荷側受電端に設けられ、前記インバータ
装置の交流出力電力を整流する整流器と、 前記整流器の正負出力端間に接続されるコンデンサを有
し、該コンデンサに基準直流電圧を供給するクリツパ電
源回路と、 前記クリツパ電源回路のコンデンサに供給されるサージ
エネルギーを定電流放電せしめて消費させる定電力消費
回路とを備えたことを特徴とするサージ電圧抑制回路。3. A power supply device for converting direct-current power into alternating current by an inverter device and supplying the converted alternating-current power to a load via a transformer having a predetermined winding ratio and a power supply line. It was inserted in the electric circuit connecting the load
A filter having L, R, and C configurations, a rectifier that is provided at the load-side power receiving end of the power supply line, and that rectifies the AC output power of the inverter device, and a capacitor that is connected between the positive and negative output ends of the rectifier. A surge power supply circuit for supplying a reference DC voltage to the capacitor, and a constant power consumption circuit for discharging the surge energy supplied to the capacitor of the clipper power supply circuit by a constant current for consumption. Suppression circuit.
負出力端間に接続されるコンデンサと、商用電源の交流
出力が入力されるとともに前記変圧器の巻線比と同一巻
線比を有する変圧器と、この変圧器の交流出力を整流し
該整流された直流電圧を前記コンデンサに供給する整流
器とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第２項又
は第３項に記載されたサージ電圧抑制回路。4. The clipper power supply circuit receives a capacitor connected between the positive and negative output terminals of the rectifier, an AC output of a commercial power supply, and has a same winding ratio as the winding ratio of the transformer. And a rectifier for rectifying an AC output of the transformer and supplying the rectified DC voltage to the capacitor. A surge voltage according to claim 2 or 3, Suppression circuit.
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|---|---|---|---|
| JP61187617A JPH0757067B2 (en) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | Surge voltage suppression circuit |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61187617A JPH0757067B2 (en) | 1986-08-08 | 1986-08-08 | Surge voltage suppression circuit |
Publications (2)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1986-08-08 JP JP61187617A patent/JPH0757067B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPS6343526A (en) | 1988-02-24 |
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