JPH10215577A - 直列共振形インバータの接地回路 - Google Patents

直列共振形インバータの接地回路

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JPH10215577A
JPH10215577A JP9013931A JP1393197A JPH10215577A JP H10215577 A JPH10215577 A JP H10215577A JP 9013931 A JP9013931 A JP 9013931A JP 1393197 A JP1393197 A JP 1393197A JP H10215577 A JPH10215577 A JP H10215577A
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敏栄 三浦
Toshihiro Nomura
年弘 野村
Naoya Eguchi
直也 江口
Kiyokazu Nakamura
清和 中村
Masaaki Hisamoto
正昭 久本
Iwao Kurata
巌 倉田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直列共振形インバータを地絡等により発生す
る同相過電圧から保護し、素子破壊防止および制御装置
の誤動作防止を図る。 【解決手段】 インバータ１に共振コンデンサ６Ａ，６
Ｂおよび変流器（ＣＴ）７の１次巻線からなる共振コイ
ルを接続して構成される直列共振形インバータに対し、
コイル２１の中点を接地した接地回路２を設けること
で、ＣＴ７の１次地絡等により発生する同相過電圧を吸
収するようにし、インバータを同相過電圧から保護す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、直列共振形イン
バータの接地回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１４に直列共振形インバータの従来例
を示す。同図において、１は単相インバータ、３はマッ
チングトランス、５Ａ，５Ｂは直流遮断用（直流カッ
ト）コンデンサ、６Ａ，６Ｂは共振コンデンサ、７は変
流器（ＣＴ）、８は負荷としてのワークコイル、９は浮
遊静電容量である。すなわち、単相インバータ１に共振
コンデンサ６Ａ，６ＢとＣＴ７の１次巻線からなる共振
リアルトルとを直列に接続して高周波の出力インピーダ
ンスを低減させ、高周波出力を得ることが可能な直列共
振形インバータを示している。
【０００３】図１４に示す直列共振形回路では、インバ
ータ１およびマッチングトランス３の電圧は数百Ｖの低
電圧であるが、変流器（ＣＴ）７に印加される電圧
ＶCT、および２つの共振コンデンサ６Ａ，６Ｂに印加さ
れる電圧Ｖｒは数ｋＶ〜十数ｋＶ以上の高周波高電圧で
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような構成で、Ｃ
Ｔ７の１次巻線に地絡事故（ＣＴ１次地絡）が発生する
と、ＣＴ７の電圧ＶCTと共振コンデンサ電圧Ｖｒとは大
きさは互いに略等しく極性は逆極性なので、マッチング
トランス３の１次，２次間には同相分過電圧ＶCT−Ｖｒ
およびＶｒが発生する。ここで、マッチングトランス３
の絶縁が破壊すると、上記電圧がインバータ１まで伝搬
する。このとき、接地回路がないとインバータスタック
の接地面までの浮遊静電容量９を通じて過電圧Ｖｓ（≒
Ｖｒ）が印加され、インバータスタック破壊を引き起こ
す。また、過電圧が印加されることによりインバータ盤
の接地電位が変動し、制御装置が誤動作するなどの問題
が生じる。
【０００５】そこで、同相分過電圧除去のため、商用周
波数の回路と同じようにコンデンサで接地するようにす
ると、高周波ではコンデンサによるインピーダンスが小
さくなり、正常運転時にノルマルモードの出力周波数の
電流が接地面に流れ込み、運転が不能になるという問題
がある。したがって、この発明の課題は同相分過電圧を
抑制し、インバータスタックの破壊や制御装置の誤動作
を回避することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、インバータの出力側に共振コンデンサと共振リ
アルトルを直列に接続した直列共振形インバータにおい
て、請求項１の発明では前記インバータの出力２導体間
にリアルトルを接続しその中点を接地した接地回路を、
請求項２の発明では出力２導体にそれぞれコンデンサの
一方の端子を接続し、その他方の端子を共通のリアルト
ルに接続し、その中点を接地した接地回路を、請求項３
の発明では出力２導体間にリアルトルを接続してその中
点にコンデンサの一方の端子を接続し、その他方の端子
を接地した接地回路を、請求項４の発明では前記インバ
ータの出力側に変圧器を設け、その２次巻線の中点を接
地した接地回路を、請求項５の発明では前記インバータ
の出力側に変圧器を設け、その２次巻線の中点にコンデ
ンサの一方の端子を接続し、他方の端子を接地した接地
回路をそれぞれ設けるようにしている。請求項１ないし
５のいずれかに記載の発明では、前記接地回路における
接地電流を検出し、その値が所定値以上のときは前記イ
ンバータを停止させる停止機能を持たせたことができ
（請求項６の発明）、または、前記接地回路の変圧器を
含むインダクタンスの巻線をバイファーラー捲きとする
ことができる（請求項７の発明）。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す構成図、図２はその動作説明図である。図１か
らも明らかなように、この例は図１４に示す従来例に対
して、リアクトル２１の中点を接地した接地回路２を付
加した点が特徴である。このようにすると、インバータ
１の出力電圧に、リアクトル２１を偏磁させるようなノ
ルマルモードの直流成分および低周波成分がないとき
は、リアクトル２１は短絡状態とはならず、或る大きさ
のインピーダンスを持つことになる。また、ＣＴの１次
地絡時の同相成分に対しては図２（イ）にも示すよう
に、出力導体Ｌ１，Ｌ２と接地点間の電位差ＶL が正負
逆方向となるので、リアクトル２１に相殺する磁束が発
生し、対抗電圧が生じない。よって、リアクトル２１に
よるインピーダンスは漏れリアクタンス分だけでほぼ零
となり、図２（ロ）のようになるため、全ての同相分過
電圧を吸収できることになる。つまり、接地回路の取り
付け地点からインバータスタックの接地面までのインピ
ーダンスに比べて接地回路のインピーダンスが小さいた
め、同相分過電圧を効果的に抑制することができる。
【０００８】図３はこの発明の第２の実施の形態を示す
構成図、図４はその動作説明図である。図３に示すもの
は図１の例に対し、出力導体と接地点間にコンデンサ２
２Ａ，２２Ｂを接続した点が特徴である。このコンデン
サ２２Ａ，２２Ｂは高周波に対してはそのインピーダン
スが小さいので、図４（ロ）のように示すことができ、
高周波かつ同相成分に対しては図４（ハ）のように示す
ことができ、図１の場合と同様の機能，作用を持たせる
ことが可能となる。したがって、その効果も同じであ
る。
【０００９】図５はこの発明の第３の実施の形態を示す
構成図、図６はその動作説明図である。これは、図３に
示すものに対し、コンデンサ２２Ｃの接続位置をリアク
トル２１の接地点側にした点が特徴である。したがっ
て、同相成分に対しては図６（ロ）のように示すことが
でき、高周波かつ同相成分に対しては図６（ハ）のよう
に示すことができ、図１の場合と同様の機能，作用およ
び効果を持たせることが可能となる。
【００１０】図７はこの発明の第４の実施の形態を示す
構成図、図８はその動作説明図である。これは、インバ
ータ１の出力側に変圧器（トランス）を設け、その２次
側の中点を接地して構成したものである。このトランス
としては、従来例に示すようにマッチングトランス３が
設けられている場合はこれを兼用することができ、設け
られていない場合は別途設けるようにすれば良い（図７
は兼用した例を示す）。このようにすれば、電気回路的
には図１の場合と全く同様となるので（トランスの２次
巻線がリアクトルとなる）、その機能，作用および効果
も図１の場合と同じく、同相成分に対しては図８（ロ）
のように示すことができる。
【００１１】図９はこの発明の第５の実施の形態を示す
構成図、図１０はその動作説明図である。これは、図７
に示すものに対し、トランス２次側の中点と接地間にコ
ンデンサ２２Ｄを接続した点が特徴である。したがっ
て、同相成分に対しては図１０（ロ）のように示すこと
ができ、高周波かつ同相成分に対しては図１０（ハ）の
ように示すことができ、図１の場合と同様の機能，作用
および効果を持たせることが可能となる。
【００１２】図１１はこの発明の第６の実施の形態を示
す構成図である。これは、図１に示すような接地回路を
備えたインバータに対し、ＣＴ７で１次地絡が発生する
と、同相分過電圧が接地回路２に印加され、大電流が接
地線に流れる。そこで、電流検出用ＣＴ２３を設け、こ
こを流れる電流が抵抗１４に設定されている所定レベル
以上になったら、コンパレータ１３により異常として検
出し、制御装置１１およびゲート駆動回路１２に故障停
止信号を出力し、インバータ１を停止させるもので、故
障の迅速な検出を可能とし、被害の拡大を未然に防ぐこ
とを可能にするものである。ここでは、接地線に流れる
大電流をＣＴにより検出するようにしたが、他のインピ
ーダンス素子を接続し、これに電流が流れたときの電圧
をコンパレータに入力して検出するようにしても良い。
また、接地回路として図１に示すものに用いたが、図
３，図５，図７および図９に示すものを用いても良いこ
とは言うまでもない。
【００１３】図１２はこの発明の第７の実施の形態を示
す構成図である。これは、接地回路を構成するインダク
タンス巻線の捲き方の具体例を示すもので、同相分過電
圧が巻線間に印加されたとき、磁束を効果的に打ち消す
ために出力導体間各端子Ｕ，Ｖからアース端子までを密
接して捲くバイファーラー巻なる捲線方法を採用してい
る。こうすれば、鉄心２４の同じ部分に正負逆方向の磁
束が生じるので、同相分電圧が印加されたときの漏れリ
アクタンスを小さくすることが可能となる利点がもたら
される。
【００１４】図１３に図１の変形例を示す。これは、図
１に示すマッチングトランス３を、零相リアクトル４に
置き換えたものである。すなわち、マッチングトランス
３の１次，２次間インピーダンスに代えて、零相リアク
トル４の持つ同相分インピーダンスを利用することによ
り、図１の場合と同様にして同相分過電圧を抑制せんと
するものである。なお、この例は図３，図５の如き接地
回路を用いる場合にも同様にして適用することが可能で
ある。
【００１５】
【発明の効果】この発明によれば、同相分過電圧を抑制
できるため、ＣＴの１次巻線地絡事故等が生じても、イ
ンバータに過電圧が印加されるのを回避することがで
き、制御装置の誤動作やインバータの素子破壊を防止し
得る利点が得られる。また、正常運転時の高周波成分の
ノルマルモードの出力電圧に対しては、この発明による
接地回路は高インピーダンスとなるので、悪影響を与え
るおそれもないなどの利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図４】図３の動作説明図である。
【図５】この発明の第３の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図６】図４の動作説明図である。
【図７】この発明の第４の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図８】図７の動作説明図である。
【図９】この発明の第５の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図１０】図９の動作説明図である。
【図１１】この発明による停止機能付きインバータ例を
示す構成図である。
【図１２】この発明による巻線例の説明図である。
【図１３】図１の変形例を示す構成図である。
【図１４】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
１…インバータ、２…接地回路、３…トランス、４…零
相リアクトル、５Ａ，５Ｂ…直流カットコンデンサ、６
Ａ，６Ｂ…共振コンデンサ、７…変流器（ＣＴ）、８…
負荷（ワークコイル）、９…浮遊静電容量、１１…制御
装置、１２…ゲート駆同回路、１３…コンパレータ、１
４…電流検出レベル調整用抵抗、１５…電流検出用抵
抗、２１…リアクトル、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２
Ｄ…コンデンサ、２３…接地電流検出用ＣＴ、２４…鉄
心、２５…巻線。
フロントページの続き (72)発明者 中村 清和 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 久本 正昭 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 倉田 巌 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インバータの出力側に共振コンデンサと
    共振リアルトルを直列に接続した直列共振形インバータ
    において、 前記インバータの出力２導体間にリアルトルを接続しそ
    の中点を接地した接地回路を設けたことを特徴とする直
    列共振形インバータの接地回路。
  2. 【請求項２】 インバータの出力側に共振コンデンサと
    共振リアルトルを直列に接続した直列共振形インバータ
    において、 出力２導体にそれぞれコンデンサの一方の端子を接続
    し、その他方の端子を共通のリアルトルに接続し、その
    中点を接地した接地回路を設けたことを特徴とする直列
    共振形インバータの接地回路。
  3. 【請求項３】 インバータの出力側に共振コンデンサと
    共振リアルトルを直列に接続した直列共振形インバータ
    において、 出力２導体間にリアルトルを接続してその中点にコンデ
    ンサの一方の端子を接続し、その他方の端子を接地した
    接地回路を設けたことを特徴とする直列共振形インバー
    タの接地回路。
  4. 【請求項４】 インバータの出力側に共振コンデンサと
    共振リアルトルを直列に接続した直列共振形インバータ
    において、 前記インバータの出力側に変圧器を設け、その２次巻線
    の中点を接地した接地回路を設けたことを特徴とする直
    列共振形インバータの接地回路。
  5. 【請求項５】 インバータの出力側に共振コンデンサと
    共振リアルトルを直列に接続した直列共振形インバータ
    において、 前記インバータの出力側に変圧器を設け、その２次巻線
    の中点にコンデンサの一方の端子を接続し、他方の端子
    を接地した接地回路を設けたことを特徴とする直列共振
    形インバータの接地回路。
  6. 【請求項６】 前記接地回路における接地電流を検出
    し、その値が所定値以上のときは前記インバータを停止
    させる停止機能を持たせたことを特徴とする請求項１な
    いし５のいずれかに記載の直列共振形インバータの接地
    回路。
  7. 【請求項７】 前記接地回路の変圧器を含むインダクタ
    ンスの巻線をバイファーラー捲きとすることを特徴とす
    る請求項１ないし５のいずれかに記載の直列共振形イン
    バータの接地回路。
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