JPS63302768A - 電流形インバ−タ装置の保護回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エレベータの電動機制御等に用いられる電流
形インバータ装置を保護する電流形インバータ装置の保
護回路に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電気的な負荷を制御する場合、負荷が交流で駆
動されるものか直流で駆動されるものかにより制御態様
が異なるのは当然であり、又、それらの制御に難易があ
るのが通常である。例えば、エレベータを駆動するモー
タの場合、直流モータと交流モータがあるが、直流モー
タはその速度制御が極めて容易であるのに対して、交流
モータは高速における制御が困難である。このため、直
流モータは高層建造物のエレベータ駆動に用いられ、交
流モータは小さな建造物のエレベータ駆動に用いられる
のが通常である。

ところが、直流モータの速度制御にはサイリスタによる
制御手段が用いられるので、電圧に対して遅れた位相電
流が流れて力率を悪化し、無効電力が大きくなるという
欠点があった。そこで、近年、交流モータを使用しても
その速度を０から無段階に制御することができるように
、交流電力を直流電力に変換し、この変換された直流電
力を再び交流電力に変換するインバータ装置が開発され
、使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記エレベータのモータ、その他の負荷に対して用いら
れるインバータ装置は、大部分が電圧形インバータ装置
である。そして、この電圧形インバータ装置に、例えば
転流失敗の事故が生じて過大電流が流れたとき、特公昭
６０−７４６８号公報に記載のように、電源を短絡して
電圧形インバータ装置に流れる電流を減少させるという
保護手段が採られている。

一方、電流形インバータ装置は一般にはほとんど使用さ
れず、特殊な分野に使用されているにすぎない、しかし
ながら、最近、電流形インバータ装置の有利な点が着目
され、徐々にこれを使用しようとする気運が生じてきた
。ところで、電流形インバータ装置は電流を平滑化する
ため誘導性素子を有するので、何等かの原因で回路電流
が遮断されると当該誘導性素子に高電圧が発生して装置
の回路素子を破壊してしまうおそれがある。このような
事故に対しては、従来有効な措置は施されておらず、電
流形インバータ装置の使用増力旧頃向と共にその有効な
保護手段の開発が強く要望されている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
その目的は、事故時に誘導性素子に発生する高電圧によ
る主回路素子の破壊を防止することができる電流形イン
バータ装置の保護回路を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明における第１の発明
は、パルス幅変調信号により交流電力を直流電力に変換
するコンバータ部と、このコンバータ部の直流出力電流
を平滑化する誘導性素子と、この誘導性素子により平滑
化された直流電力をパルス幅変調信号により交流電力に
変換するインバータ部とを備えた電流形インバータ装置
において、前記コンバータ部の交流入力端子に接続され
た整流器およびこの整流器に直列接続されるとともに前
記コンバータ部の出力端子に接続されたバリスタ素子よ
り成る直列回路と、前記インバータ部の交流出力端子に
接続された整流器およびこの整流器に直列接続されろと
ともに前記インバータ部の入力端子に接続されたバリス
タ素子より成る直列回路とを設けたことを特徴とする。

又、第２の発明は、上記第１の発明に加えて、さらに、
前記各直列回路の電流を検出する電流検出器と、この電
流検出器で検出された電流が所定値以上であるとき前記
コンバータ部および前記インバータ部を保護する保護手
段を設けたことを特徴とする。

〔作　　　用〕

交流電源からの電力はコンバータ部に入力されて直流電
力に変換される。この変換された直流電力は誘導性素子
によりリプル分が除去されて平滑化され、インバータ部
に入力されて交流電力に変換される。この変換された交
流電力は、例えばエレベータの交流モータ等の交流負荷
に供給される。

今、例えばコンバータ部におけるトランジスタ等の回路
素子が何等かの原因で不導通状態になると、誘導性素子
に流れていた電流が遮断されてその両端に高電圧が現れ
る。この高電圧は電流形インバータ装置の回路素子に印
加されて回路素子を破壊するおそれがある。しかしなが
ら、コンバータ部の出力側およびインバータ部の入力側
には整流器とバリスタ素子の直列−路が存在するので、
前記高電圧はバリスタ素子電圧に抑制され、回路素子が
保護される。

又、第２の発明では、整流器とバリスタ素子の直列回路
の電流を検出し、過電流が検出されたとき、インバータ
装置の動作を停止する等の保護を行なう。

〔実　施　例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る保護回路を備えた電流形
インバータ装置の回路図である０図で、１は交流電源、
２は遮断機能を備えた電源接触子、３は電流形インバー
タ装置である。４は電流形インバータ装置３の交流出力
により駆動されるエレベータの交流モータ、５は交流モ
ータ４に連結されたシーブ、６はシープ尋に懸架された
エレベータ乗かご、１１は平衡おもりである。

電流形インパーク装Ｗ１３は次のように構成されている
。即ち、１０は交流電源ｌの交流電力を人力して直流電
力に変換するコンバータ部主回路を示し、自己消弧機能
を有する素子、例えばトランジスタＴとダイオードＤと
で構成されている。１１は各トランジスタＴのベース駆
動回路であり、内部にパルス発振器およびパルス幅変調
器を備え、所定の周期、所定の位相で選択されたパルス
幅を有するパルスを出力する。１２はコンバータ部主回
路１０から出力される直流電波に含まれるリプル分を除
去して平滑化する誘導性素子である。

１３は誘導性素子１２を経た直流電力を入力して交流電
力に変換するインバータ部主回路を示し、コンバータ部
ｌＯと同じくトランジスタＴとダイオードＤとで構成さ
れている。１４はインバータ部主回路１３の各トランジ
スタＴのベース駆動回路であり、コンバータ部主回路１
０のベース駆動回路１１と同様の構成および機能を有す
る。　１５．１６はそれぞれコンデンサ回路であり、入
力電流および出力電流を正弦波化するとともに、トラン
ジスタＴの導通、遮断（チッッピング）時に生じるイン
ダクタンス電圧を吸収する。

１７は第１の保護回路であり、ダイオード１７ｃとバリ
スタ素子１７ａ、１７ｂで構成されている。各ダイオー
ド１７Ｃの一端は電流形インバータ装置３の交流入力端
子に接続されるとともに、他端はバリスタ素子１７ａ又
はバリスタ素子１７ｂに接続される。

各バリスタ素子１７ａ、１７ｂの他端はコンバータ部主
回路１０の直流出力端子に接続される。１８は第２の保
護回路であり、ダイオード１８ｃとバリスタ素子１８ａ
、１８ｂで構成されている。各ダイオード１８Ｃの一端
は電流形インバータ装置３の交流出力端子に接続される
とともに、他端はバリスタ素子１８ａ又はバリスタ素子
１８ｂに接続される。各バリスタ素子１３ａ、１８ｂの
他端はインバータ部主回路１３の直流入力端子に接続さ
れる。２０ａ、２０ｂは第１の保護回路１７に流れる電
流を検出する変流器、２１ａ、２１ｂは第２の保護回路
１８に流れる電流を検出する変流器である。２２は誘導
性素子１２に並列に接続される第３の保護回路であり、
制御素子２３および抵抗器２４の直列回路で構成される
。

２５は各変流器２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂで検出
された電流を入力してその異常を判断する異常検出器で
あり、各検出電流が予め定められた設定値を超えたとき
異常信号を出力するように構成されている。異常信号は
、電源接触子の図示されていない駆動部、各ベース駆動
回路１１．１４、および次に述べるゲートパルス発生器
に出力される。２６はゲートパルス発生器であり、異常
信号の入力により第３の保護回路２２の制御素子２３の
ゲートにパルスを出力する。

次に、本実施例の動作を第２図に示すバリスタ素子の電
圧特性図を参照しながら説明する。接触子２を閉成する
と電流形インバータ装置３が電源ｌに接続される。コン
バータ部主回路１０は、ベース駆動回路１１の六ルス幅
変調信号（ＰＷＭ信号）により各トランジスタＴを導通
、遮断せしめ、これにより交流電力を直流電力に変換す
る。この直流電流は誘導性素子１２により平滑されイン
バータ部主回路１３に入力される。インバータ部主回路
１３は、ベース駆動回路１４のＰＷＭ信号により各トラ
ンジスタＴを導通、速断せしめ、これにより直流電力を
交流電力に変換する。この交流電力は電流形インバータ
装置３から出力され、交流モータ４に供給されてこれを
駆動する。

この状態において、何等かの原因により、例えばコンバ
ータ部主回路１０のトランジスタＴ＋を点弧させること
ができない故障が発生したとする。

この場合、誘導性素子１２に流れていた電流が急激に遮
断されるので、誘導性素子１２の両端には高電圧が生じ
、この高電圧はトランジスタＴ、のコレクタ・エミッタ
間に印加されて当該トランジスタＴ１が破壊されるおそ
れが生じる筈である。しかしながら、本実施例では第１
の保護回路１７が設けられているので、トランジスタＴ
Ｉて流し得なくなった電流は保護回路１７のダイオード
１７ｃおよびバリスタ素子１７ａを介して流すことがで
きる。

このとき、バリスタ素子１７ａの両端には当該バリスタ
素子１７ａの特性に応じた電圧が発生する。

この電圧が第２図に示されている。第２図では横軸にバ
リスタ素子を流れる電流、縦軸にバリスタ素子に生じる
電圧がとっである。ここで、バリスタ素子１７ａとして
、バリスタ電圧が第２図に一点鎖線で示す各トランジス
タＴの耐電圧以下であるような特性を有するものを選定
すれば、トランジスタＴ、が破壊されるおそれはなくな
り、これを保護することができる。

一方、バリスタ素子１７ａを流れる電流が極めて大きく
、異常検出器２５に設定された値を超える場合には、異
常検出器２５からベース駆動回路１１．１４に異常信号
が出力され、これによりＰＷＭ信号の出力が停止され、
コンバータ部主回路１０およびインバータ部主回路１３
の各トランジスタＴを遮断状態とし、交流・直流間の変
換動作を停止する。同時に、ゲートパルス発生器２６に
も異常信号が出力され、これにより制御素子２３のゲー
トにパルスが与えられ、制御素子２３が導通する。この
ため、誘導性素子１２のエネルギは抵抗器２４で消費さ
れ、その分、前記各トランジスタＴおよびバリスタ素子
の負担を軽減することができる。さらに、異常信号によ
り接触子２を遮断し、事故を完全に防止する。

なお、上記動作の説明では、コンバータ部主回路１０の
トランジスタＴＩの故障時の動作について述べたが、コ
ンバータ部主回路１０およびインバータ部主回路１３の
他のトランジスタＴが故障した場合の動作もこれに準じ
る。

このように、本実施例では、電流形インバータ装置のコ
ンバータ部主回路入力側と出力側間、インバータ部支回
路入力側と出力側間にダイオードとバリスタ素子の直列
回路より成る保護回路を設けたので、上記主回路の回路
素子を破壊から効果的に保護することができ、かつ、保
護回路を極めて簡素な構成とすることができる。又、当
該保護回路に流れる電流が所定値を超えたとき異常信号
を出力して各主回路の回路素子を遮断状態とし、誘４性
素子を抵抗で短絡して蓄積されたエネルギを消費し、最
後に電源接触子を開放するようにしたので、各主回路の
回路素子をより確実に保護することができる。

第３図は本発明の他の実施例に係る保護回路を用いた電
流形インバータ装置の回路図である０図で、第１図に示
す部分と同一部分には同一符号を付して説明を省略する
。２８はコンノ々−タ部主回路１０の直流出力側に接続
された第４の保護回路であり、バリスタ素子２８ａで構
成される。２９はインバータ部主回路１３の直流入力側
に接続された第５の保護回路であり、バリスタ素子２９
ａで構成される。

３０、３１はそれぞれ第４の保護回路２８および第５の
保護回路２９に挿入された変流器である。これら変流器
３０．３１を設けることにより、さきの実施例における
変流器２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂは省略される。

本実施例の動作はさきの実施例の動作とほとんど同じで
ある。そして本実施例では、第４の保護回路２８および
第５の保護回路２９を設けたので、さきの実施例の効果
の他にコンバータ部主回路１０とインバータ部主回路１
３とが同時に不導通状態となったとき、誘導性素子１２
で発生する電圧を低く抑えることができるという効果を
も生じる。

なお、上記各実施例の説明では、異常電流を検出して主
回路の回路素子を遮断する保護手段および誘導性素子を
抵抗で短絡する保護手段と、第４および第５の保護回路
を設ける保護手段につい□て説明したが、これら保護手
段は保護をより確実にするためのものであり、これら保
護手段がなくても保護を達成することはできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の第１の発明では、コンバー
タ部の交流入力端と直流出力端間、および直流入力端と
交流出力端間にそれぞれダイオードとバリスタ素子より
成る保護回路を設けたので、事故時に誘導性素子に発生
する高電圧により主回路素子が破壊されるのを防止する
ことができる。

又、本発明の第２の発明では、第１の発明の構成に加え
てさらに他の保護手段を設け、過電流が検出されたとき
当該他の保護手段を作動せしめるようにしたので、より
一層確実な保護を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る保護回路を用いた電流形
インバータ装置の回路図、第２図は第１図に示すバリス
タ素子の電圧特性図、第３図は本発明の他の実施例に係
る保護回路を用いた電流形インバータ装置の回路図であ
る。 ■・・・交流電源、３・・・電流形インパーク装置、１
０・・・コンバータ部主回路、１１．１４・・・ベース
駆動回路、１２・・・誘導性素子、１３・・・インバー
タ部主回路、１７・・・第１の保護回路、１７ａ、１７
ｂ、１８ａ、１８ｂ、２８ａ。 ２９ａ・・・バリスタ素子、１８・・・第２の保護回路
、２０ａ。 ２０ｂ、　２１ａ、　２１ｂ、　３０．３１・・・変流
器、２２・・・第３の保護回路、２５・・・異常検出器
、２８・・・第４の保護回路、２９・・・第５の保護回
路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．パルス幅変調信号により交流電力を直流電力に変換
   するコンバータ部と、このコンバータ部の直流出力電流
   を平滑化する誘導性素子と、この誘導性素子により平滑
   化された直流電力をパルス幅変調信号により交流電力に
   変換するインバータ部とを備えた電流形インバータ装置
   において、前記コンバータ部の交流入力端子に接続され
   た整流器およびこの整流器に直列接続されるとともに前
   記コンバータ部の出力端子に接続されたバリスタ素子よ
   り成る直列回路と、前記インバータ部の交流出力端子に
   接続された整流器およびこの整流器に直列接続されると
   ともに前記インバータ部の入力端子に接続されたバリス
   タ素子より成る直列回路とを設けたことを特徴とする電
   流形インバータ装置の保護回路。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、前記コンバータ部
   は、前記パルス幅変調信号により制御されるトランジス
   タおよび整流器の直列回路により構成されていることを
   特徴とする電流形インバータ装置の保護回路。
3. ３．特許請求の範囲第１項において、前記インバータ部
   は、前記パルス幅変調信号により制御されるトランジス
   タおよび整流器の直列回路により構成されていることを
   特徴とする電流形インバータ装置の保護回路。
4. ４．パルス幅変調信号により交流電力を直流電力に変換
   するコンバータ部と、このコンバータ部の直流出力電流
   を平滑化する誘導性素子と、この誘導性素子により平滑
   化された直流電力をパルス幅変調信号により交流電力に
   変換するインバータ部とを備えた電流形インバータ装置
   において、前記コンバータ部の交流入力端子に接続され
   た整流器およびこの整流器に直列接続されるとともに前
   記コンバータ部の出力端子に接続されたバリスタ素子よ
   り成る直列回路と、前記インバータ部の交流出力端子に
   接続された整流器およびこの整流器に直列接続されると
   ともに前記インバータ部の入力端子に接続されたバリス
   タ素子より成る直列回路と、前記各直列回路の電流を検
   出する電流検出器と、この電流検出器で検出された電流
   が所定値以上であるとき前記コンバータ部および前記イ
   ンバータ部を保護する保護手段とを設けたことを特徴と
   する電流形インバータ装置の保護回路。
5. ５．特許請求の範囲第４項において、前記保護手段は、
   前記コンバータ部への交流入力を遮断する遮断手段であ
   ることを特徴とする電流形インバータ装置の保護回路。
6. ６．特許請求の範囲第４項において、前記保護手段は、
   前記コンバータ部および前記インバータ部に対する前記
   パルス幅変調信号の入力を停止させる信号停止手段であ
   ることを特徴とする電流形インバータ装置の保護回路。
7. ７．特許請求の範囲第４項において、前記保護手段は、
   前記コンバータ部および前記インバータ部に対する前記
   パルス幅変調信号の入力を停止させる信号停止手段と、
   前記誘導性素子に並列接続される抵抗と前記所定値以上
   の電流が検出されたとき導通状態とされる制御素子との
   直列回路とで構成されることを特徴とする電流形インバ
   ータ装置の保護回路。