JPS58175922A - 半導体電力変換システム - 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】 この発明は、半導体電力変換装置において出力側（負荷
側）の接地事故を容易に検出、かつモニターするシステ
ムに関する。

サイリスタインバータ、無整流子電動機、サイクロコン
バータ等の半導体電力変換装置において、出力側で接地
事故を起した場合、その出力側の電圧、電流、周波数は
いずれも常に変化しており大小様々で、かつ高調波成分
も多く含唸れ、これら条件を全て満足する有効な接地事
故の検出、モニターする／ステムは、末だ実現されてい
なかった。

この発明は、上記に鑑み常時歪波形の電圧、電流を出力
する半導体電力変換装置出方側の接地事故を、周波数の
異なる別途電源、ＬＯの直列共振用素子を挿入すること
により容易に検出しようとするもので、以下図示する実
施例に基づき具体的に説明する。

図面は、第１図にサイクロコンバータ使用の電磁ｔｓ装
置、第２図にインバータ駆動の誘導電動機の各回路図を
示す。第１図の電磁僕炸装置は、Ｕ相、■相の２つのコ
イルを直交させ２Ｈｚから１０Ｈｚ程度の低周波電流を
流して回転磁界を発生させ、炉中のｍ融金属にうず電流
を生じせしめ、このうず電流と上記回転磁界との作用に
より溶融金属に１＃動作を発生させるという、誘導電動
機と同様の原理を用いたもので、超低周波の回転磁界を
生成するに、サイリスタサイクロコンバータを使用する
。すなわち、同図において、（１）は商用周波の３相交
流電源、（２）、　（７）はサイクロコンバータで世周
波の交流電力を得るだめのもの、また（３）、　（８）
は回転磁界を生成するべく直交配置され上記低周波の交
流電力を給電されるＵ相、■相の各相コイルをそれぞれ
示す。

この発明は、上記電磁攬杼装置のサイリスタサイクロコ
ンバータにおいて、出力側のＵ相コイル（３）、Ｖ相コ
イル（８）に、その一端よシＬ、Ｃの直列共振素子（４
）を介し、接地時に強制的に電流を流すべくサイクロコ
ンバータ（２）出力周波数とは異なる周波数の、例えば
、商用周波の６０Ｈｚ電流を供給する交流電源（６）を
接続したことを特徴とする。なお、（５）は接地電流モ
ニター用のインピーダンス素子で、この素子（５）に生
成される電圧を測定用の計器、電圧リレー等に導き接地
を検出、かつ状況をモニターする。

次に、この発明の詳細な説明するが、いまＵ相コイル（
３）の接地を、その左端子側で、あるいは右端側で生じ
たとし、かつ接地抵抗をそれぞれ破線図示のＲｅｌ、　
Ｔ（ｅ２で等制約に表すものとする。すなわち、Ｕ相コ
イル（３）が右端側で接地するなれば、図示する接地抵
抗Ｒｅ２が挿入され、接地電流供給用の交流電源（６）
は、ＬＣ共振用素子（４）、Ｕ相コイル（３）、接地抵
抗Ｒθ２、インピーダンス素子（５）を介し閉回路を形
成することになる。この結果、電流■が流れるが、上記
閉回路は電源（６）周波数ｆにおける直列共振回路であ
り、サイクロコンバータ出力側のＵ相コイル（３）の電
圧■０は電源（６）の電圧ｅに比較して相当大きいが共
振周波数ｆの関係でこの電圧ｖＯは無視することができ
、電流１は、インピーダンス素子（５）の抵抗Ｒ，Ｕ相
コイル（３）の抵抗Ｔ（ｕ接地抵抗Ｒｅ２、かつ電源電
圧ｅ１の関係で、■＝□　　・・・・・・・（１） Ｒ＋　　Ｒｕ　　＋　　Ｒｅ２ と表すことができ、また通常Ｒ＋　Ｒｕ　＜　Ｒｅ２で
あり、■春□　　・・・・・・拳・・・・（２）Ｒｅ２ となυ、電流工は接地抵抗Ｒｅ２と略比例関係にある。

すなわち、このようなコイル右端での接地事故の場合、
この発明に係る共振回路条件を設定しなければ、上記す
るＵ相コイル電圧■０の影響が表われ、′成流工は、 ｅ＋Ｖ。

■＝□　・・・・・・・・・１（３） Ｒ→−Ｒｅ２ となり、Ｕ相コイル電圧■○の大小に応じて接地電□φ 流Ｉは変化し、接地抵抗Ｒｅ２との間の相関関係は全く
得られない。

なお、Ｕ相コイル（３）の左端側で接地事故が生じ破線
図示の接地抵抗Ｒｅｌでコイルが接地されたような場合
、接地回路は、交流電源（６）、ＬＣ共振用素子（４）
、接地抵抗Ｒｅｌ、インピーダンス素子（５）、交流電
源（６）、の径路となシ、Ｕ相コイル（３）の電圧ＶＯ
は無関係であり、接地電流工は、ＬＣ直列共振用素子（
４）の共振周波数、即ち交流電源周波数ｆの電流となり
、 ■＝二）土（Ｒ（（Ｒｅｌ　）・・・・（４）Ｒ＋　Ｒ
ｅｌ　　Ｒｅｌ と表わすことができる。（４）式よシ明らかのように接
地電流工は等価の接地抵抗Ｒｅｌに略対応し、またこの
場合、交流電源電圧ｅの基本波成分はかなり大きく、Ｕ
相コイル電圧Ｖｏの影響は考えずともよいので、敢えて
直列共振の条件を設定するまでもな（Ｒｅｌと対応関係
の接地電流■を検出することは可能である。ところが、
出力側の接地事故は先に述べたコイル出力電圧ＶＯの影
響を直接受けるコイル右端側でのこともあシ、この場合
、上記コイル電圧ＶＱを無関係にするためには接地回路
を直列共振の条件のもとに設定することが必要不可欠で
ある。

上記のように、第１図に示す実施例は、この発明を、サ
イクロコンバータ使用の電磁攬井装置に適用したもので
、回転磁界生成のだめのコイルのいずれか一方端と接地
との間に、ＬＯの直列共振用素子と、その共振回路周波
数の交流電源、更に接地電流モニター用のインピーダン
ス素子、がら成る直列路を、挿入して、コイルの接地事
故の際、サイクロコンバータの出力周波数とは全く異な
る周波数の接地電流を゛強制的に流し、上記接地事故を
容易πかっどの程度の事故なのかまでをも検出するよう
にしたものである。

なお、第２図は、この発明をザイリスタイ′ンバータ駆
動の誘導電動機に適用したもので、半導体電力変換装置
であるサイリスタインバータ（１ｏ）の出力側、すなわ
ち誘導電動機（工１）の入力側に、インバータ出力周波
数とは異なる周１波数の交流電源（６）と、直列共振用
素子（４）、更に接地電流モニター用のインピーダンス
素子（５）から成る直列路を接続、インバータ出力電圧
、周波数の如何に拘わらず、接地事故時に等制約の接地
抵抗に比例した電流を強制的に流すようにして、容易に
接地事故状況を検知することができる。なお、もちろん
挿入用の交流電源（５）は絶縁されていることが必要で
ある。

このように、本発明は、サイリスクインバータ、サイク
ロコンバータ、無整流子電動機等の半導体電力変換装置
にあって、従来殆んど不可能であった２次側の歪み波形
電圧、電流の接地事故の検出を、直列共振用素子と、そ
の共振周波数交流電源及びモニター用のインピーダンス
素子から成る直列路を出力側と接地間へ挿入することに
より、容易に行うようにしたもので、出力電圧の大小、
周波数の高低、更に電圧、周波数の高調波成分の含有程
度の如何に拘わらず、接地事故に際しては、ｊ交流電源
より特定周波数の電流が強制的に流され、かつその電流
大きさは略接地抵抗に比例するのであシ、インピーダン
ス素子の電圧をモニターしておれば容易に事故状況を把
哩することができ、その時々に応じた適切な手段を講じ
事故波及のＩＩＩｊ　＋Ｉを図る等、この種従来装置で
は得られない１憂れだ作用・効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はサイクロコンバータ式電磁演伴装置１イ、のブ
ロック図、第２図はインバータ駆動の誘４　ｆｌｉ、動
機ブロック図、をそれぞれ表わす。 （４）・・・交流電源 （５）・・・直列共振用素子 （６）・・・インピーダンス素子 出願人　神鋼電機株式会社 代理人　弁理士斎藤春弥

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　半導体電力変換装置負荷側より接地との間にかけ
   て、上記半導体電力変換装置の出力周波数と異なる周波
   数の交流出力を供給する交流電源と、この交流電源周波
   数を共振周波数とする直列共振用素子と、接地電流モニ
   ター用のインピーダンス素子と、から成る直列路を、挿
   入したことを特徴とする半導体電力変換システム。