JPS6362979B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電源と負荷との間に介在して電力
変換を行なう静止形電力変換装置に関する。

静止形電力変換装置は、整流器やインバータな
どの主回路部分とその制御回路部分とから構成さ
れ、その他種々の付属部品とともに盤内に収納さ
れて設置される。

ところが、ほとんど同一の設計仕様の静止形電
力変換装置であつても、設計条件によつては静止
形電力変換装置が原因不明の異常動作をすること
が経験された。すなわち、最近では静止形電力変
換装置に漏電しや断器を備えるようになつてきた
が、この漏電しや断器が動作して静止形電力変換
装置が運転できなかつたり、あるいは制御回路の
異常動作がもとで非常保護リレーが動作すること
が経験されたのである。

本発明者らはこの原因を究明すべく種々検討し
た結果、静止形電力変換装置の入力電流もしくは
出力電流に含まれる高調波成分に起因して生じる
ゼロ電流が異常動作の原因になつていることを突
き止めた。この点について第１図を参照しながら
もつと詳しく説明する。

第１図において、１は１相または中性点が接地
されている交流電源であり、２は漏電しや断器で
ある。３は静止形電力変換装置であり、例えば整
流器、直流中間回路およびインバータ（例えば
PWMトランジスタインバータ）とから構成され
ている。４は負荷であり、例えば上記インバータ
から可変電圧可変周波数の電力を供給されて可変
速駆動される誘導電動機である。

静止形電力変換装置３の筐体および電動機４の
筐体は感電防止のために接地されているが、それ
ぞれの接地点がＡ，Ｂで示されており、接地線５
は低インピーダンスZo（Ω）を有する要素として
図示されている。

静止形電力変換装置３内のインバータは一般に
高い周波数で電力のスイツチングを行なうため、
静止形電力変換装置３の入力電流i₁および出力電
流には多くの高調波電流成分が含まれている。こ
の高調波電流の一部は、インバータのスイツチン
グ周波数が高いほど、浮遊容量を介して静止形電
力変換装置３や誘導電動機４の筐体へ流れ出しや
すく、第１図に示すシステムでは接地線を通つて
大地へ流れるゼロ相電流i₀となる。このゼロ相電
流i₀は次の異常動作をもたらすことがある。

(1) 入力電流i₁には接地線５を流れる高周波電流
i₀がゼロ相電流として重畳されるため、漏電し
や断器２が動作してしまい、誘導電動機の運転
ができない。

(2) インバータ３の入力電流i₁あるいは出力電流
i₂に含まれるゼロ相電流i₀A点の電位は大地電
位に対して常にインピーダンスZoによる電圧
降下分だけ変動する。このためインバータの制
御回路の基準電位を通常行なわれているような
筐体Ａ点にとると、制御回路の基準電位が大地
電位に対して常に変動するため、インバータの
誤動作を生じやすい。後者のインバータの誤動
作に関しては、接地線５を太くするとか短かく
するとか、あるいは制御回路の基準電位点を他
の接地線で大地へ落すなどの対策が考えられる
が、コストアツプは避けられず、設備条件によ
つては実施不可の場合もある。しかも、前者の
漏電しや断器２の不必要な動作を防止するには
別の対策が必要である。

本発明の目的は、上記に鑑み、静止形電力変換
装置もしくは負荷の筐体の接地線に流れるゼロ相
電流を抑制する手段を提供することにある。

この目的は、本発明によれば、静止形電力変換
装置の入力側および出力側の給電線の少なくとも
一方に、各相給電線にそれぞれ挿入され且つ互い
に磁気的に結合されている巻線を備えたゼロ相電
流抑制リアクトルを設けることによつて達成され
る。

例えば、接地線を流れるゼロ相電流i₀が主とし
て入力電流i₁側に含まれている場合には、第２図
に示す本発明の実施例のとおり、静止形電力変換
装置３の入力側の給電線にゼロ相電流抑制リアク
トル２０を挿入すればよい。また、そのゼロ相電
流i₀が主として出力電流i₂側に含まれている場合
には、第３図に示す本発明の他の実施例のとお
り、静止形電力変換装置３の出力側の給電線にゼ
ロ相電流抑制リアクトル２０を挿入すればよい。
また、入力電流i₁および出力電流i₂のいずれにも
無視できないゼロ相電流が含まれている場合に
は、図示していないが、入力側および出力側のい
ずれにもゼロ相電流抑制リアクトルを挿入すると
よい。

なお、第２図および第３図において、第１図に
おけると同一のものには同一参照番号ないし記号
を付して、重複した説明を避けることにする。

第４図は、第２図および第３図のそれぞれにお
けるゼロ相電流抑制リアクトル２０の具体的構成
例を示す。

第４図によれば、互いに等しい巻数Ｔを有する
３つの巻線２１〜２３が共通鉄２４に巻かれてい
る。これらの３つの巻線は静止形電力変換装置３
の入力側または出力側の各相の給電線に挿入され
ている。巻線２１〜２６を介して流れる電流をそ
れぞれi_R，i_S，i_Tとすると、ゼロ相電流i₀は i₀＝i_R＋i_S＋i_T と表わすことができる。i₀＝０のとき、すなわち
ゼロ相電流が存在しないときには、各巻線２１〜
２３に流れる電流によつて鉄心に生じる起磁力は
互いに打消されるため、リアクトル２０は電流
i_R，i_S，i_Tに対して何らリアクタンスとして働ら
かない。これに対して、i₀≠０のとき、すなわち
ゼロ相電流が存在するときには、リアクトル２０
は、そのゼロ相電流i₀に対して、 Ｌ＝i₀T／Ｒ ……(1) なる式にて表わされる値Ｌを持つインダクタンス
として作用する（Ｒは磁気抵抗）。つまり、リア
クトル２０はゼロ相電流抑制リアクトルとして有
効に働く。したがつて、リアクトル２０は、その
磁気抵抗Ｒや巻数Ｔを適当に選ぶことによつて、
静止形電力変換装置３の正常な動作を防げること
なく、入力電流または出力電流に含まれる接地線
５を介して流れるゼロ相電流のみを抑制すること
ができ、先に述べた如き漏電しや断器２の不必要
なしや断動作あるいはインバータの誤動作を避け
ることができる。また、ゼロ相電流抑制リアクト
ル２０は簡単な構造で比較的安価であり、かつ既
設のシステムにも簡単に追加することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は静止形電力変換装置を含む給電システ
ムの従来の実施例を示す概略図、第２図および第
３図はそれぞれ本発明の互いに異なる実施例を示
す概略図、第４図はゼロ相電流抑制リアクトルの
部分について詳細図である。 １……交流電源、２……漏電しや断器、３……
静止形電力変換装置、４……負荷、５……接地
線、２０……ゼロ相電流抑制リアクトル、２１〜
２３……巻線、２４……鉄心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源と負荷との間に介在して電力変換を
   行なう静止形電力変換装置の入力側および出力側
   のうち少なくとも一方にゼロ相電流を抑制するた
   めのリアクトルを挿入したことを特徴とする静止
   形電力変換装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記リアク
   トル共通鉄心に巻回されている互いに巻数の等し
   い３つの巻線を有し、各巻線は静止形電力変換装
   置の３相入力線もしくは３相出力線の各相に挿入
   されていることを特徴とする静止形電力変換装
   置。