JPS6366158B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はインバータ切換装置に関するもので
あり、特にインバータ装置の故障時にインバータ
装置と予備電源とを切換えるインバータ切換装置
に関するものである。

第１図は従来のインバータ切換装置を示すブロ
ツク線図である。第１図において、インバータ装
置１は例えばサイリスタ等のスイツチング素子が
４個ブリツジ状に結合されて構成され、直流入力
を交流出力に変換するものである。ゲート回路２
はインバータ装置１を構成する４個のスイツチン
グ素子を一対ずつ交互に導通させるゲート信号を
生じるものである。スイツチ回路３は例えばサイ
リスタ等のスイツチング素子によつて構成され、
インバータ装置１の出力端子に接続されている。
ゲート回路４はスイツチ回路３を構成するスイツ
チング素子を導通させるゲート信号を生じるもの
である。しや断器５はスイツチ回路３と負荷６と
の間に接続されている。故障検出回路７はインバ
ータ装置１の転流失敗等の故障を検出して出力を
発生し、ゲート回路２，４のゲート信号の発生を
停止させるものである。予備電源８はインバータ
装置１の交流出力と同期した交流出力を生じるも
のである。スイツチ回路９は例えばサイリスタ等
のスイツチング素子によつて構成され、予備電源
８の出力端子に接続されている。ゲート回路１０
は、故障検出回路７の出力が印加されたときに付
勢されスイツチ回路９を構成するスイツチング素
子を導通させるゲート信号を生じるものである。
しや断器１１はスイツチ回路９と負荷６との間に
接続されている。次にこの動作を第２図を用いて
説明する。今、インバータ装置１が正常に動作し
ていると、インバータ装置１の交流出力電圧Ｖ１
は第２図Ｖ１に示すように発生する。また予備電
源８の交流出力電圧Ｖ２は、第２図Ｖ２の点線に
示すようにインバータ装置１の交流出力電圧Ｖ１
と同期している。この状態においては故障検出回
路７は付勢されず出力を生じない。従つて、ゲー
ト回路４は第２図GP１に示すようにゲート信号
を生じてスイツチ回路３を導通させ、ゲート回路
１０は第２図GP２に示すようにゲート信号を生
じずスイツチ回路９を不導通にさせる。このた
め、インバータ装置１の交流出力電圧Ｖ１はスイ
ツチ回路３としや断器５とを介して負荷６に印加
される。次に第２図に示す時点t₁において故障検
出回路７がインバータ装置１の転流失敗等の故障
を検出すると、故障検出回路７は出力を生じて、
ゲート回路２のゲート信号の発生を停止すると共
に、ゲート回路４，１０に対してそれぞれ第２図
のGP１，GP２に示すようにゲート信号の発生を
切換える。このため、スイツチ回路９は第２図に
示す時点t₁において導通し、スイツチ回路３は交
流出力電圧Ｖ１が零となる第２図に示す時点t₂に
おいて不導通となり、負荷６に印加される負荷電
圧Ｖ３は第２図Ｖ３に示すように無瞬断で給電さ
れる。またインバータ装置１の交流出力電圧Ｖ１
はゲート回路２の停止によつて、第２図Ｖ１に示
すように喪失する。

従来のインバータ切換装置は以上のように構成
されているので、通常のインバータ装置１から負
荷６への給電時にも、サイリスタスイツチ等から
なるスイツチ回路３を介して給電されているた
め、スイツチ回路３を構成するサイリスタ冷却用
のフアン、ゲート回路４およびゲート回路４用の
制御回路等、使用部品点数が多く必要であり、信
頼度が低くかつ不経済であるという欠点があつ
た。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたものである。以下図面によ
つてこの発明の一実施例を説明する。

第３図はこの発明に係るインバータ切換装置の
一実施例を示すブロツク線図である。図中第１図
と同一部分には同一符号を付している。第３図に
おいて、引外し回路であるシヤントトリツプ回路
１２は故障検出回路７の出力によつて付勢されし
や断器５を開放するものである。

第４図は第３図に示すインバータ装置１の詳細
を示す電気結線図である。第４図において、単相
ユニツトインバータ１Ａ，１Ｂはそれぞれ入力端
子１０１，１０２からの直流電圧を交流電圧Ｖ１
１，Ｖ１２に変換するもので、この交流電圧Ｖ１
１，Ｖ１２はそれぞれの電圧値が等しく、かつそ
れぞれの位相は第５図の電圧ベクトル図に示すよ
うに60度異なるようにされている。インバータト
ランス１０３，１０４は交流電圧Ｖ１１，Ｖ１２
を合成して、第５図に示すような合成電圧Ｖ１３
を得るものである。リアクトル１０５およびコン
デンサ１０６はインバータトランス１０３，１０
４の出力側に接続されて、その出力電圧である合
成電圧Ｖ１３を整形する整形回路１０７を構成し
ている。出力端子１０８，１０９には整形回路１
０７によつて整形された交流出力電圧Ｖ１が現わ
れる。

第６図は第４図に示す単相ユニツトインバータ
１Ａの詳細を示す電気結線図である。第６図にお
いて、スイツチング素子である第１〜第４の主サ
イリスタ１１１〜１１４は逆方向にもダイオード
として動作するタイプのものであり、主ブリツジ
回路１１５を構成して入力端子１０１，１０２間
に接続され、通常時に第３図に示すゲート回路２
からのゲート信号によつて第１、第３の主サイリ
スタ１１１，１１３および第２、第４の主サイリ
スタ１１２，１１４が交互に導通するものであ
る。リアクトル１１６，１１７は主ブリツジ回路
１１５の出力端子１１８，１１９にそれぞれ直列
接続されている。スイツチング素子である第１〜
第４の補助サイリスタ１２１〜１２４は補助ブリ
ツジ回路１２５を構成して入力端子１０１，１０
２間に接続され、第３図に示す故障検出回路７が
インバータ装置１の転流失敗等の故障を検出する
と、第３図に示すゲート回路２からのゲート信号
によつて第１、第３の補助サイリスタ１２１，１
２３および第２、第４の補助サイリスタ１２２，
１２４が一斉に導通し、同時に主サイリスタ１１
１〜１１４のゲート信号を全て停止すると、主サ
イリスタは全てターンオフし、負荷側から見たイ
ンバータ１Ａは整流回路となる。コンデンサ１２
６，１２７は補助ブリツジ回路１２５の出力端子
とリアクトル１１６，１１７の中間タツプ間に接
続されている。なお、単相ユニツトインバータ１
Ｂも同様に構成されている。

第７図は第３図に示すスイツチ回路９の詳細を
示す電気結線図である。第７図において、スイツ
チング素子であるサイリスタ９０１，９０２は互
いに逆極性に並列接続されており、第３図に示す
ゲート回路１０からのゲート信号によつて交互に
導通するものである。

次に第３図、第４図、第６図および第７図の動
作を第８図および第９図を用いて説明する。今、
インバータ装置１が正常に動作していると、ゲー
ト回路２からのゲート信号によつて主ブリツジ回
路１１５を構成する第１、第３の主サイリスタ１
１１，１１３および第２、第４の主サイリスタ１
１２，１１４がそれぞれ交互に導通して、単相ユ
ニツトインバータ１Ａは第５図に示す交流電圧Ｖ
１１を発生する。単相ユニツトインバータ１Ｂも
同様にして第５図に示す交流電圧Ｖ１２を発生す
る。これらの交流電圧Ｖ１１，Ｖ１２はインバー
タトランス１０３，１０４で合成されて第５図に
示す合成電圧Ｖ１３を得る。この合成電圧Ｖ１３
はリアクトル１０５およびコンデンサ１０６から
なる整形回路１０７で整形されて、出力端子１０
８，１０９、即ちインバータ装置１の出力端子に
第８図Ｖ１に示すような交流出力電圧Ｖ１が発生
する。また予備電源８の交流出力電圧Ｖ２は第８
図Ｖ２の点線に示すようにインバータ装置１の交
流出力電圧Ｖ１と同期している。この状態におい
ては故障検出回路７は付勢されず出力を生じな
い。従つてシヤントトリツプ回路１２は付勢され
ず、インバータ装置１の交流出力電圧Ｖ１はしや
断器５を介して負荷６に印加される。またゲート
回路１０はゲート信号を発生せずスイツチ回路９
は不導通状態である。次に第８図に示す時点t₁に
おいて主サイリスタ１１１〜１１４に転流失敗等
の故障が発生したとすると、故障検出回路７がこ
れを検出して出力を生じ、第８図に示す時点t₁に
おいて、ゲート回路２に補助ブリツジ回路１２５
を構成する第１〜第４の補助サイリスタ１２１〜
１２４を導通させるゲート信号を発生させ、第１
〜第４のサイリスタ１１１〜１１４のゲート信号
を停止させる。これにより、第１、第２の主サイ
リスタ及び第３、第４の主サイリスタは、第１、
第２の補助サイリスタ及び第３、第４の補助サイ
リスタにより短絡されるので、それぞれのサイリ
スタに流れる電流が零になつたときターンオフす
る。一方、時点t₁でゲート回路１０にスイツチ回
路９を構成するサイリスタ９０１，９０２を導通
させるゲート信号を発生させる。また故障検出回
路７はシヤントトリツプ回路１２にも出力信号を
与えるが、しや断器５は機械機構であるために動
作が遅く、シヤントトリツプ回路１２は第８図に
示す時点t₁から時点t₃まで電圧が印加されて、時
点t₃においてしや断され、負荷６へのインバータ
出力の切換えが完了する。

この場合、第８図に示す時点t₁から時点t₃まで
の間は、しや断器５と１１とが共に閉成され、か
つインバータ装置１の主サイリスタ１１１〜１１
４が逆方向ダイオードとして作用するため、予備
電源８→スイツチ回路９→しや断器１１→しや断
器５→インバータ装置１の閉回路が形成されて、
予備電源８の電圧によつてインバータ装置１の直
流回路側が異常に充電されようとするが、インバ
ータ装置１は主サイリスタ１１１〜１１４の逆導
通部により整流回路となるが、次に述べるように
直流回路側が異常充電されることはない。即ち、
インバータ装置１の主ブリツジ回路１１５が動作
を停止した場合、ユニツトインバータ１Ａ，１Ｂ
の出力側に印加される電圧Ｖ１１ａ，Ｖ１２ａ
は、インバータトランス１０３，１０４の二次側
の電圧をＶ１３ａとすると、電圧Ｖ１１ａ，Ｖ１
２ａは同相となつて第９図に示すようになる。従
つてV11a＝V12a＝１／２V13aとなり、例えば V13a＝V13とすれば、V11a＝cos30゜×V11＝
0.866×V11、V12a＝cos30゜×V12＝0.866×V12
となり、ユニツトインバータ１Ａ，１Ｂの出力側
に印加される電圧は、インバータ装置１の運転時
の電圧より低くなるため、インバータ装置１の直
流側を異常に充電することがない。

なお、上記実施例ではインバータ装置１とし
て、単相のユニツトインバータ１Ａ，１Ｂを２段
多重にした単相２段多重サイリスタインバータの
場合について説明したが、一般的な自励式電圧多
重形インバータであつてもよい。またインバータ
装置１の出力側にしや断器５を用いたが、電磁コ
ンタクタ等の電磁接触器であつてもよい。さら
に、インバータ装置１と予備電源８との切換え
は、両者の同期さえとつていれば自動切換えだけ
でなく、手動切換えであつてもよい。

以上のようにこの発明によれば、インバータ装
置の出力側と負荷との間にしや断器または電磁接
触器を用い、このしや断器または電磁接触器を開
放することによつてインバータ装置から予備電源
に切換えているため、装置の信頼度が高くなりか
つ安価になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインバータ切換装置を示すブロ
ツク線図、第２図は第１図の動作説明図、第３図
はこの発明に係るインバータ切換装置の一実施例
を示すブロツク線図、第４図は第３図に示すイン
バータ装置の詳細を示す電気結線図、第５図はイ
ンバータ装置の電圧ベクトル図、第６図は第４図
に示す単相ユニツトインバータの詳細を示す電気
結線図、第７図は第３図に示すスイツチ回路の詳
細を示す電気結線図、第８図および第９図はこの
発明の動作説明図である。 図において、１はインバータ装置、１Ａ，１Ｂ
は単相ユニツトインバータ、１０３，１０４はイ
ンバータトランス、１０５はリアクトル、１０６
はコンデンサ、１０７は整形回路、１１１〜１１
４は主サイリスタ、１１５は主ブリツジ回路、１
１６，１１７はリアクトル、１２１〜１２４は補
助サイリスタ、１２５は補助ブリツジ回路、１２
６，１２７はコンデンサ、２はゲート回路、５は
しや断器、６は負荷、７は故障検出回路、８は予
備電源、９はスイツチ回路、１０はゲート回路、
１１はしや断器、１２はシヤントトリツプ回路で
ある。なお、各図中同一部分には同一符号を付し
ている。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 通常時点弧制御される逆方向にもダイオード
   として作用する４個の主スイツチング素子からな
   る主ブリツジ回路と、この主ブリツジ回路の一対
   の出力端子に直列接続された一対のリアクトル
   と、故障時点弧され、４個のスイツチング素子を
   ターンオフさせる４個の補助スイツチング素子か
   らなる補助ブリツジ回路と、この補助ブリツジ回
   路の一対の出力端子と前記一対のリアクトルとの
   間に直列接続された一対のコンデンサとから構成
   されたインバータ装置、このインバータ装置の主
   ブリツジ回路出力端子と負荷との間に接続され引
   外し回路を有するしや断器もしくは電磁接触器、
   前記インバータ装置の交流出力と同期した交流出
   力を発生する予備電源、この予備電源と前記負荷
   との間に接続されたスイツチ回路、及び前記イン
   バータ装置の故障検出時に前記引外し回路を動作
   させ、かつ上記補助ブリツジ回路の４個の補助ス
   イツチング素子を点弧すると共に、前記スイツチ
   回路を閉成し、前記負荷に印加する交流出力を前
   記インバータ装置から前記予備電源に切換える故
   障検出回路を備えたことを特徴とするインバータ
   切換回路。