WO2019026369A1 - インバータ装置 - Google Patents

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WO2019026369A1
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output
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恭昌 宮本
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株式会社明電舎
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    • H05K5/02—Details
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Definitions

  • the present invention relates to an inverter apparatus in which single-phase output inverter cells are connected in multiple stages in series to configure each of U-phase, V-phase, and W-phase, a so-called series multiple inverter apparatus. It relates to the improvement of the arrangement.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a series multiplex inverter apparatus in which inverter cells of three-phase input single-phase output are connected in series in multiple stages in each phase of U, V, W.
  • Each of the inverter cells is configured to include a rectifying unit that rectifies three-phase AC power input through an input transformer, and an inverter unit that performs reverse conversion from direct current to single-phase alternating current output.
  • the output terminal of each inverter cell is connected in multiple stages in series, and each of U phase, V phase, and W phase is constituted. Therefore, the potential of the output line finally connected to the load is the potential to which the output voltage of each cell is added.
  • This type of inverter device is configured to directly receive high voltage of 3.3 kV to 6.6 kV, for example, and output high voltage of 3.3 kV to 6.6 kV by multiplex connection of single-phase output inverter cells. Therefore, it is used for the application which drive-controls a high voltage
  • a current detector for detecting the current of each phase may be provided in order to perform control of the inverter output current or protection operation when an excessive current flows.
  • a current detector is disposed on the output line of each phase connected to the load.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which a current detector is provided to each of two cell output lines inside a single-phase output inverter cell that constitutes each phase.
  • the potential difference between the phases in the output line connected to the load becomes very high.
  • these output lines are often bundled close to the sheet metal of the cabinet at ground potential. Therefore, it is necessary for the output line of the inverter device to have a thick high-withstand voltage wire having a thick insulation coating that can withstand the potential difference between the lines and the potential difference with the ground potential.
  • a through-type current detector is often used as a current detector, but in order to measure the current flowing through such a thick high-withstand voltage wire, the current detection with a high-withstand voltage specification having a large through hole diameter You need a bowl.
  • Patent Document 1 it is necessary to secure a space in which a plurality of such large-sized current detectors can be installed in the enclosure of the panel of the series multiplex inverter device. As a result, the entire series multiplex inverter apparatus becomes large.
  • single-phase output inverter cells to which AC power is respectively input via a transformer are connected in multiple stages to configure each of U-phase, V-phase, and W-phase, and
  • Current detectors are respectively provided in the wires from the single-phase output inverter cell on the neutral point side of at least two phases to the neutral point.
  • the controller can be disposed apart from the output line of the inverter device, and the influence of spatial noise from the output line can be suppressed.
  • the current of the remaining phases can be calculated if at least two phases of currents are detected by the current detector.
  • the neutral point is grounded.
  • the neutral point is grounded via an impedance component such as a resistor, a reactor, or a capacitor.
  • an impedance component such as a resistor, a reactor, or a capacitor.
  • the potential of the wire on the neutral point side where the current detector is disposed is the ground potential.
  • the current detector for example, a feedthrough current detector is used.
  • the low-voltage through-current type current detector with a small through hole is small and inexpensive.
  • a transformer board in which the transformer is housed in a housing and a plurality of single-phase output inverter cells are housed in a housing as a board configuration of the entire inverter apparatus, and the transformer board And a controller for controlling the single-phase output inverter cell housed in the housing and having a three-phase output terminal connected to a load, and an output panel adjacent to the inverter board; Is equipped. Then, a part of the wiring from the single-phase output inverter cell on the neutral point side to the neutral point is detoured from the inverter board into the housing of the output board, and provided for these lines
  • the current detector is disposed in a housing of the output panel.
  • the current detector and the controller are housed in the same panel chassis, and the signal wiring distance between the two becomes short.
  • the controller is less susceptible to the heat generated from the inverter cell.
  • the neutral point is grounded via an impedance component
  • a component such as a resistor that constitutes the impedance component be accommodated in the housing of the output panel.
  • the wiring length between the component such as the resistor and the current detector becomes short.
  • the transformer board and the output board each have a ground terminal, and the neutral point is connected to the ground terminal of the output board directly or via an impedance component.
  • the wiring from the neutral point to the ground terminal does not pass through the inverter board, and the wiring length becomes short.
  • a transformer board in which the transformer is accommodated in a housing, a controller for controlling the single-phase output inverter cell, and the current detector are housed as the board configuration of the entire inverter device.
  • the current detector and the controller are accommodated in the same panel chassis, and the signal wiring distance between the two becomes short.
  • the controller is less susceptible to the heat generated from the inverter cell.
  • the neutral point is grounded via an impedance component
  • a component such as a resistor that constitutes the impedance component be accommodated in the housing of the current detector board.
  • the wiring length between the component such as the resistor and the current detector becomes short.
  • the transformer board and the current detector board each have a ground terminal, and the neutral point is connected to the ground terminal of the current detector board directly or via an impedance component.
  • the wire from the neutral point to the ground terminal does not penetrate the case of the current detector board or the transformer board, and the wire length becomes short.
  • the current detector is arranged on the wire from the single-phase output inverter cell on the neutral point side where the potential is lowest in the circuit configuration of the series multiplex inverter device to the neutral point, It is possible to use a small and inexpensive low-voltage current detector as the detector, and it is possible to miniaturize and reduce the cost of the series multiplex inverter device.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a current detector.
  • Explanatory drawing which shows 2nd Example of board
  • Explanatory drawing which shows 3rd Example of board
  • Explanatory drawing which shows the detail of board
  • Explanatory drawing which shows the detail of board
  • Explanatory drawing which shows the detail of board
  • FIG. 1 shows the circuit configuration of the serial multiplex inverter device 1 according to one embodiment
  • FIG. 2 shows a specific board configuration of the inverter device 1.
  • U1 to U6, V1 to V6, and W1 to W6 respectively indicate three-phase input single-phase output inverter cells 2.
  • U Each of the phase, the V phase, and the W phase is configured.
  • six inverter cells 2 (U1 to U6) are connected in series for the U phase, and six inverter cells 2 (V1 to V6, W1 to W6) for the V phase and the W phase as well. Are connected in series.
  • One end of the series connection of the respective phases is connected to each other at the neutral point N via the wiring 3, and the other end is connected to the output terminals Uout, Vout, Wout via the output wiring 4.
  • the output terminals Uout, Vout and Wout are connected to a load Motor, which is, for example, a three-phase alternating current motor, via high voltage wiring 5.
  • the inverter device 1 includes an input transformer Tr to which a commercial AC power supply (for example, a 6.6 kV system) is input, and the three-phase AC voltage stepped down by the input transformer Tr corresponds to each inverter cell 2 (U1 to U6, V1 To V6 and W1 to W6).
  • a commercial AC power supply for example, a 6.6 kV system
  • the inverter cells 2 (U1 to U6, V1 to V6, W1 to W6) basically have the same configuration, and are configured as one unit.
  • FIG. 3 shows an example of the circuit configuration of each inverter cell 2.
  • the inverter cell 2 combines six diodes to rectify a three-phase AC power into a DC voltage, a rectifier 11 for rectifying three-phase AC power into a DC voltage, a capacitor forming the DC link 12, and a reverse conversion from a DC voltage to a single phase AC output. And an inverter unit 13.
  • the inverter unit 13 includes two modules in which a pair of switching elements serving as upper and lower arms, for example, IGBTs, are connected in series with a free wheel diode, and the cell output lines 14 and 15 are respectively connected to intermediate connection points of the pair of switching elements. It is pulled out. These cell output lines 14 and 15 are connected to the cell output terminals OUT1 and OUT2 of the inverter cell 2, respectively.
  • a total of four switching elements are controlled by control signals from the cell controller 16 attached to each of the inverter cells 2.
  • the cell controller 16 of each inverter cell 2 is connected to a main controller 17 (see FIG. 1) that controls the entire inverter device 1 via signal wiring, and the main controller 17 switches the switching elements of all the inverter cells 2 Integrated control.
  • the rectification part 11 is comprised by the several diode in the structural example of FIG. 3, it may replace with a diode and may be the structure using self-arc-extinguishing switching elements, such as IGBT.
  • inverter cells 2 of U1 to U6 are connected in series. That is, in the first stage inverter cell U1 closest to the neutral point N, one cell output terminal OUT1 is connected to the neutral point N through the wiring 3, and the other cell output terminal OUT2 is It is connected to the cell output terminal OUT1 of the inverter cell U2 of the stage.
  • the cell output terminal OUT2 of the second stage inverter cell U2 is connected to the cell output terminal OUT1 of the next stage inverter cell U3.
  • the inverter cells U4, U5 and U6 are similarly connected in series in the same manner, and the output terminal OUT2 of the inverter cell U6 which is the final stage is connected to the output terminal Uout of the inverter device 1 via the output wiring 4.
  • the six inverter cells 2 of V1 to V6 constituting the V phase and the six inverter cells 2 of W1 to W6 constituting the W phase are similarly connected in series.
  • the output voltage of the inverter cell 2 is 640 V
  • the inter-phase potential difference is 3810 V ⁇ ⁇ 3 ⁇ 6.6 kV.
  • the inverter cell 2 located on the neutral point side that is, the first-stage inverter cell U1, V1, which is closest to the neutral point N.
  • a current detector HCT is provided in each of the wires 3 from W1 to the neutral point N.
  • the current detector HCT for example, as shown in FIG. 4, an annular through current detector in which a conductor (for example, a covered wire) 21 to be detected is disposed to penetrate through the through hole 23 of the housing 22. Is used.
  • These current detectors HCT are connected to the main controller 17 via signal wiring. That is, these current detectors HCT detect the current flowing in each phase, and the main controller 17 detects the current for control of the inverter output current, protection operation when an excessive current flows, etc. The value is used.
  • the output current is detected in the high voltage output line leading to the output terminals Uout, Vout, Wout of the inverter device, but in the configuration in which the inverter cells 2 are connected in multiple stages, the first stage Current flowing in the wiring 3 from the inverter cells U1, V1, W1 to the neutral point N, and current flowing in high voltage output lines from the inverter cells U6, V6, W6 of the final stage to the output terminals Uout, Vout, Wout; Match each other. Therefore, in the wiring 3 on the neutral point N side, the output current of each phase can be detected.
  • the potential of the wiring 3 from the first stage inverter cells U1, V1, W1 to the neutral point N is a low potential close to the ground potential.
  • the wires 3 of each phase have the same potential. Therefore, the wire 3 inserted into the through hole 23 of the current detector HCT may be a low withstand voltage specification wire having a thin insulating coating and a small diameter.
  • a conductor without an insulation coating may be used. Therefore, the current detector HCT whose detection target is the wiring 3 may be a small-sized low-voltage specification. Therefore, the current detector HCT can be inexpensive, and the installation space of a plurality of current detectors HCT can be reduced.
  • the neutral point N is grounded via the resistor R and the ground wire 6, as shown in FIG. Therefore, the wiring 3 is almost at the ground potential.
  • the resistor R since it is sufficient if the potential of the neutral point N is a low potential close to the ground potential, the resistor R may be replaced with another impedance component such as a reactor or a capacitor. Alternatively, the neutral point N may be directly grounded without an impedance component.
  • the series multiplex inverter apparatus 1 of the above embodiment is configured of three boards, a transformer board 31, an inverter board 32, and an output board 33, which are arranged in a line. .
  • the transformer board 31 and the inverter board 32 are adjacent to each other, and the inverter board 32 and the output board 33 are adjacent to each other.
  • the transformer Tr of the series multiplex inverter device 1 whose circuit configuration is shown in FIG. 1 is accommodated in the housing of the transformer board 31.
  • An alternating current power supply line 34 leading to a commercial alternating current power supply of, for example, a 6.6 kV system is connected to the transformer board 31 from one side.
  • a housing of the inverter board 32 a total of 18 unitized inverter cells 2 (U1 to U6, V1 to V6, W1 to W6) are accommodated. For example, in the form of “3 ⁇ 6”, six pieces are accommodated in each of the phases so as to be vertically stacked.
  • the output board 33 accommodates the output system of the inverter device 1 in a housing, and includes a three-phase output terminal 35 connected to a load.
  • a main controller 17 (control board) for controlling the entire inverter device 1 is accommodated in a housing of the output board 33.
  • the main controller 17 is disposed closer to the side surface opposite to the side surface of the housing where the three-phase output terminal 35 is located, in order to secure a large space distance between the main wiring 17 and the output wiring 4 shown in FIG.
  • a part of the wiring 3 from the first stage inverter cells U1, V1, W1 to the neutral point N shown in FIG. 1 is detoured from the inverter board 32 into the housing of the output board 33.
  • the three current detectors HCT individually corresponding to the wires 3 are disposed in the housing of the output board 33.
  • the current detector HCT and the main controller 17 are arranged close to each other, and the signal wiring distance between them is short.
  • the current detector HCT has a small size and low withstand voltage specification, so a plurality (three in the embodiment) of required current detector HCT installation spaces Can be reduced, and the serial multiplex inverter device 1 can be miniaturized. And the cost of the current detector HCT is reduced. Moreover, since the wire 3 on which the current detector HCT is provided is at the ground potential or at a low potential close to the ground potential, and generally the potential difference with the casing made of a sheet metal close to the ground potential is small. The degree of freedom of the mounting position of the current detector HCT is increased.
  • the main controller 17 and the current detector HCT are disposed close to each other in the housing of the output board 33, there is no thermal influence due to the heat generation of the inverter cell 2 in the inverter board 32.
  • the signal wiring distance between the main controller 17 and the current detector HCT can be shortened, and the superposition of noise generated by the inverter cell 2 or the like on the signal wiring is reduced.
  • the high-voltage output wiring 4 and the main controller 17 can be disposed apart from each other in the housing of the output board 33, and the main controller 17 is less likely to receive the space noise generated from the high-voltage output wiring 4.
  • the main controller 17 is at a low potential close to the ground potential and the wiring 3 on which the current detector HCT is disposed is also at a low potential, the potential difference between the two is relatively small.
  • the potential difference between the wiring 3 on which the current detector HCT is provided and the main controller 17 is very small. Therefore, malfunction due to noise caused by such potential difference is less likely to occur.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the board configuration of the inverter device 1.
  • the inverter device 1 is composed of three boards of a transformer board 41, a current detector board 42 and an inverter board 43 arranged in a line.
  • the transformer board 41 and the current detector board 42 are adjacent to each other, and the current detector board 42 and the inverter board 43 are adjacent to each other.
  • the transformer Tr of the series multiplex inverter device 1 whose circuit configuration is shown in FIG. 1 is accommodated in the housing of the transformer board 41.
  • An AC power supply line 44 leading to a commercial AC power supply of, for example, a 6.6 kV system is connected to the transformer board 41 from one side.
  • a total of 18 unitized inverter cells 2 (U1 to U6, V1 to V6, W1 to W6) are accommodated.
  • U1 to U6, V1 to V6, W1 to W6 are accommodated.
  • the inverter board 43 has a three-phase output terminal 45 connected to a load on the side opposite to the current detector board 42.
  • the current detector HCT provided in each of the U, V, and W phases is housed in the housing of the current detector board 42 in this embodiment.
  • the main controller 17 is also accommodated in the housing of the current detector board 42.
  • the main controller 17 and the current detector HCT are disposed close to each other so as to shorten the signal wiring distance between the two as much as possible.
  • the output board 46 is provided adjacent to the inverter board 43, and the output system is configured to be accommodated in the housing of the output board 46 different from the inverter board 43. It is also possible.
  • the three-phase output terminal 45 is provided on the output board 46.
  • the current detector HCT has a small size and a low breakdown voltage specification. 3)
  • the installation space of the necessary current detector HCT is reduced, the size of the series multiplex inverter device 1 can be reduced, and the cost of the current detector HCT is reduced.
  • the wiring 3 has a low potential, the degree of freedom of the arrangement of the wiring 3 in the housing and the mounting position of the current detector HCT is high.
  • the main controller 17 and the current detector HCT are disposed close to each other in the housing of the current detector board 42, there is no thermal effect due to the heat generation of the inverter cell 2 in the inverter board 32. At the same time, the signal wiring distance between the main controller 17 and the current detector HCT can be shortened, and the noise superposition on the signal wiring is reduced. Further, since the high-voltage output wiring 4 accommodated in the inverter board 43 to the output board 46 and the main controller 17 accommodated in the case of the current detector board 42 are separately disposed in separate cases, Space noise generated from the inverter cell 2 and the high voltage output wiring 4 is less likely to be received by the main controller 17.
  • the main controller 17 is at a low potential close to the ground potential, and the wiring 3 on which the current detector HCT is disposed is also at a low potential, the potential difference between the two becomes relatively small, resulting from the potential difference Malfunctions due to noise are unlikely to occur.
  • the main controller 17 may be accommodated in the transformer panel 41.
  • the signal wiring distance between the main controller 17 and the current detector HCT becomes somewhat longer, a larger spatial distance between the main controller 17 and the high-voltage output wiring 4 can be secured.
  • FIG. 7 shows further details of the board configuration of the first embodiment shown in FIG.
  • the wires 3 penetrating the current detectors HCT of each phase in the housing of the output board 33 are connected to each other at the neutral point N.
  • the neutral point N is connected to the first ground terminal 51 provided in the housing of the output board 33 via the ground wiring 6.
  • the neutral point N is grounded via the resistor R, and this grounding resistor R is accommodated in the housing of the output board 33 together with the current detector HCT and the grounding wire 6.
  • another impedance component such as a reactor or a capacitor is interposed between the resistor R and the ground point
  • components constituting these impedance components are contained in the housing of the output board 33. Be housed.
  • the neutral point N may be connected directly to the first ground terminal 51, that is, without via an impedance component.
  • the transformer Tr is accommodated in the housing of the transformer board 31, but the housing of the transformer board 41 is provided with the second ground terminal 52, and the plate 53 for preventing the mixing of the transformer Tr is provided. It is connected to the second ground terminal 52 through the wiring 54. That is, in general, in a high voltage to large capacity transformer, in order to reduce damage at the time of occurrence of dielectric breakdown between the primary winding and the secondary winding, a ground potential is provided between the primary winding and the secondary winding. A joint prevention plate is provided. In the illustrated example, the joint preventing plate 53 is grounded via the second ground terminal 52 provided in the housing of the transformer board 31.
  • the first ground terminal 51 and the second ground terminal 52 described above are connected to ground electrodes provided in a room in which the inverter device 1 is installed, through unshown wires.
  • the resistance R is detected by accommodating the resistance R provided between the neutral point N and the ground point in the case where the current detector HCT of each phase is accommodated, that is, the housing of the output board 33. It is possible to arrange it close to the device HCT, and the wiring length between the resistor R and the current detector HCT becomes short. By shortening the wiring length as described above, advantages such as improvement in the workability of wiring work when manufacturing the inverter device 1, reduction in the cost of wiring members, and improvement in noise resistance during energization can be obtained.
  • the first ground terminal 51 for grounding the neutral point N is provided on the output board 33, so the ground wiring 6 is in the housing of the output board 33. And the first ground terminal 51 can be connected. Accordingly, the wiring length of the ground wiring 6 is shortened.
  • the ground wire 6 extending from the neutral point N to the second ground terminal 52 is It extends from the output board 33 to the transformer board 31 through the inverter board 32.
  • the wiring length of the ground wiring 6 becomes long but also through holes for passing the ground wiring 6 through the respective casings are required, which increases the number of steps in manufacturing the device.
  • providing the ground terminals 51 and 52 individually on the output board 33 and the transformer board 31 avoids such a problem.
  • FIG. 8 shows further details of the board configuration of the second embodiment shown in FIG.
  • the inverter device 1 is composed of three boards of a transformer board 41, a current detector board 42 and an inverter board 43, but in the housing of the current detector board 42 in which the current detector HCT is accommodated.
  • the wires 3 penetrating the current detectors HCT of the respective phases are connected to each other at the neutral point N.
  • the neutral point N is connected to the first ground terminal 61 provided in the housing of the current detector board 42 via the ground wiring 6.
  • the neutral point N is grounded via the resistor R, and this grounding resistor R is accommodated in the housing of the current detector board 42 together with the current detector HCT and the grounding wire 6.
  • the components constituting these impedance components are the case of the current detector panel 42. Contained in the body.
  • the neutral point N may be connected directly to the first ground terminal 61, that is, without via an impedance component.
  • the transformer Tr provided with the joint preventing plate 53 is accommodated in the housing of the transformer board 41, and the joint preventive plate 53 is connected to the second ground terminal 62 provided in the housing of the transformer board 41. Connected through.
  • the first ground terminal 61 and the second ground terminal 62 described above are connected to ground electrodes provided in a room in which the inverter device 1 is installed, through unshown wires.
  • FIG. 9 shows further details of the board configuration of the third embodiment shown in FIG.
  • the inverter device 1 is composed of four boards of a transformer board 41, a current detector board 42, an inverter board 43 and an output board 46, and the output system is accommodated in the housing of the output board 46.
  • the current detector HCT of each phase is accommodated in the housing of the current detector board 42
  • the grounding resistor R is accommodated in the housing of the current detector board 42 as in the embodiment of FIG.
  • a first ground terminal 61 is provided in the housing of the current detector board 42.
  • the ground resistance R is accommodated in the current detector board 42 adjacent to the transformer board 41, but the first ground terminal 61 for grounding is the transformer board 41. Since it is provided in the current detector board 42 separately from the second ground terminal 62, it is not necessary to form a through hole for passing the ground wiring 6 in each case, and the wiring length of the ground wiring 6 is It becomes short.
  • a feedthrough current detector is used as the current detector HCT.
  • a current detector of a type other than the feedthrough type Even in this case, since the current detector of the low withstand voltage specification is used, it is smaller and less expensive than the high withstand voltage specification.

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Abstract

直列多重インバータ装置（１）は、トランス（Ｔｒ）を介して交流電力がそれぞれ入力される単相出力インバータセル（２）（Ｕ１～Ｕ６，Ｖ１～Ｖ６，Ｗ１～Ｗ６）を各相毎に多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成してあり、これらの各相の直列接続の一端が中性点（Ｎ）において互いに接続されている。１段目のインバータセル（Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）から中性点（Ｎ）に至る配線（３）に、それぞれ電流検出器（ＨＣＴ）が配置されている。中性点（Ｎ）は抵抗（Ｒ）を介して接地されている。従って、配線（３）は電位が低く、電流検出器（ＨＣＴ）は、低耐圧仕様のものである。

Description

インバータ装置
　この発明は、単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成したインバータ装置いわゆる直列多重インバータ装置に関し、特に各相の電流を検出する電流検出器の配置の改良に関する。
　例えば特許文献１や特許文献２には、Ｕ，Ｖ，Ｗの各々の相において、三相入力単相出力のインバータセルを多段に直列に接続した直列多重インバータ装置が開示されている。インバータセルの各々は、入力トランスを介して入力された三相交流電力を整流する整流部と、直流から単相交流出力への逆変換を行うインバータ部と、を含んで構成されている。そして、各インバータセルの出力端子が直列に多段に接続されて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成している。従って、最終的に負荷に接続される出力線の電位は、各セルの出力電圧が加算された電位となる。
　この種のインバータ装置は、例えば、３．３ｋＶないし６．６ｋＶの高圧を直接に受電し、かつ単相出力インバータセルの多重接続によって３．３ｋＶないし６．６ｋＶの高圧を出力するように構成することで、高圧三相交流電動機を駆動制御するような用途に用いられる。
　このようなインバータ装置において、インバータ出力電流の制御や過大な電流が流れたときの保護動作を行うために、各相の電流を検出する電流検出器が設けられることがあり、特許文献１では、負荷に接続される各相の出力線にそれぞれ電流検出器が配置されている。
　また、特許文献２には、各相を構成する単相出力インバータセルの内部において、２本のセル出力線の各々に電流検出器を設けた構成が開示されている。
　特許文献１のように直列多重インバータ装置の出力線に電流検出器を配置した構成においては、一般に、三相の出力線の相間絶縁距離を大きく確保する必要があることから、電流検出器を挿入するスペースの確保が容易である。また、直列多重インバータ装置の出力線は、電流検出信号の接続先であるコントローラの近くに配置されることが多く、出力線に電流検出器を配置することで、電流検出器とコントローラとの間の信号配線が短くなる。これにより、信号配線にノイズが重畳しにくくなる。
　しかしながら、高電圧化した直列多重インバータ装置の回路構成では、負荷に接続される出力線における相間の電位差が非常に高くなる。また、これらの出力線は、接地電位にある盤筐体の板金に近接して束線されることが多い。そのため、インバータ装置の出力線には、線間の電位差および接地電位との電位差に耐えられるだけの厚い絶縁被覆を有しかつ径の太い高耐圧電線が必要である。電流検出器としては、一般に貫通型の電流検出器が多く用いられるが、このような径の太い高耐圧電線に流れる電流を測定するためには、貫通穴の径が大きい高耐圧仕様の電流検出器が必要となる。
　従って、特許文献１のように直列多重インバータ装置の出力線に電流検出器を配置した構成では、電流検出器の高コスト化ならびに大型化という問題がある。
　さらに、特許文献１の構成では、このような大型の電流検出器を複数個設置できるスペースを直列多重インバータ装置の盤の筐体内に確保する必要がある。この結果、直列多重インバータ装置全体が大型化する。
　また、上述したように電流検出器とコントローラとを互いに近くに配置することで両者間の信号配線が短くなる利点がある。しかし、特許文献１の構成では、インバータ装置の出力線は接地電位に対して高電位であり、このインバータ装置の出力線とコントローラとが接近していると、高電位の出力線から発生する空間ノイズをコントローラが受けやすくなり、コントローラの誤作動の懸念がある。
　一方、特許文献２の構成では、単相出力インバータセルのセル出力線は比較的に低圧であるため、セル出力線に設けられる電流検出器を高耐圧仕様のものとする必要はない。しかしながら、この構成では、インバータセルの内部に電流検出器が配置されるため、インバータセルが大型化し、ひいては、複数のインバータセルが組み合わされて構成されるインバータ装置全体が大型化する、という問題がある。また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の電流を各相のいずれか１つのインバータセルの電流検出器で検出しようとすると、電流検出器を具備するインバータセルと電流検出器を具備しないインバータセルとが混在することとなり、直列多重インバータ装置の製作時の管理が複雑となる。全てのインバータセルに電流検出器を設けると、インバータセルは１種類の構成となって管理は容易となるが、それだけコストが上昇することとなる。
特許第４６０９１０２号公報 特許第６０２７０６０号公報
　この発明は、トランスを介して交流電力がそれぞれ入力される単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成するとともに、これらの各相の直列接続の一端を中性点において互いに接続してなるインバータ装置において、
　少なくとも２相の中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線に、それぞれ電流検出器が設けられている。
　単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成した直列多重インバータ装置においては、負荷に接続されるインバータ装置の各相の出力線を流れる電流と、中性点側の単相出力インバータセルから中性点に至る各相の配線を流れる電流と、が一致する。従って、本発明では、出力線側ではなく中性点側の配線に電流検出器を配置して電流検出を行う。このように本発明において電流検出器が配置される中性点側の配線は、接地電位に近い低電位となり、また相間の電位差がない。そのため、低耐圧仕様の配線でよく、比較的に小型の電流検出器でもって電流検出が可能である。
　そして、仮にコントローラを電流検出器の近くに配置しても、中性点側の配線の電位が低いことから、空間ノイズによるコントローラの誤作動のおそれがない。換言すれば、コントローラをインバータ装置の出力線から離れて配置することが可能となり、出力線からの空間ノイズの影響を抑制できる。
　なお、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相を流れる電流の和は０となるので、少なくとも２相の電流を電流検出器によって検出すれば、残りの相の電流は算出が可能である。
　本発明の好ましい一つの態様においては、上記中性点が接地されている。例えば、上記中性点が、抵抗、リアクトル、コンデンサ、などのインピーダンス成分を介して接地されている。このように中性点が接地された構成では、電流検出器が配置される中性点側の配線の電位は、接地電位となる。これにより、これらの配線および対応する電流検出器を低耐圧仕様のものとすることができる。
　上記電流検出器としては、例えば貫通型電流検出器が用いられる。貫通穴の小さな低耐圧仕様の貫通型電流検出器は、小型でかつ安価である。
　本発明の好ましい一つの態様においては、インバータ装置全体の盤構成として、上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接したインバータ盤と、上記単相出力インバータセルを制御するコントローラが筐体内に収容されるとともに、負荷に接続される三相出力端子を有し、かつ上記インバータ盤に隣接した出力盤と、を備えている。そして、上記中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線の一部が、上記インバータ盤から上記出力盤の筐体内へと迂回しており、これらの配線に対し設けられる上記電流検出器が、上記出力盤の筐体内に配置されている。
　このような構成では、電流検出器とコントローラとが同じ盤筐体内に収容されており、両者間の信号配線距離が短くなる。また、コントローラがインバータセルから生じる熱の影響を受けにくくなる。
　ここで、上記中性点がインピーダンス成分を介して接地される場合には、上記インピーダンス成分を構成する抵抗等の部品が上記出力盤の筐体内に収容されていることが望ましい。これにより、抵抗等の部品と電流検出器との間の配線長が短くなる。
　また、望ましくは、上記トランス盤および上記出力盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記出力盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている。これにより、中性点から接地端子に至る配線がインバータ盤を経由することがなく、その配線長が短くなる。
　本発明の好ましい他の一つの態様においては、インバータ装置全体の盤構成として、上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、上記単相出力インバータセルを制御するコントローラおよび上記電流検出器が筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接した電流検出器盤と、複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記電流検出器盤に隣接したインバータ盤と、を備えている。
　このような構成においても、電流検出器とコントローラとが同じ盤筐体内に収容されており、両者間の信号配線距離が短くなる。また、コントローラがインバータセルから生じる熱の影響を受けにくくなる。
　ここで、上記中性点がインピーダンス成分を介して接地される場合には、上記インピーダンス成分を構成する抵抗等の部品が上記電流検出器盤の筐体内に収容されていることが望ましい。これにより、抵抗等の部品と電流検出器との間の配線長が短くなる。
　また、望ましくは、上記トランス盤および上記電流検出器盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記電流検出器盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている。これにより、中性点から接地端子に至る配線が電流検出器盤やトランス盤の筐体を貫通することがなく、その配線長が短くなる。
　この発明によれば、直列多重インバータ装置の回路構成の中で最も電位が低いものとなる中性点側の単相出力インバータセルから中性点に至る配線に電流検出器を配置したので、電流検出器として小型かつ安価な低耐圧仕様の電流検出器を用いることが可能となり、直列多重インバータ装置の小型化ならびに低コスト化が図れる。
一実施例の直列多重インバータ装置の回路図。 同インバータ装置の盤構成の第１実施例を示す説明図。 単相出力インバータセルの回路構成例を示す回路図。 電流検出器の一例を示す斜視図。 インバータ装置の盤構成の第２実施例を示す説明図。 インバータ装置の盤構成の第３実施例を示す説明図。 第１実施例の盤構成のさらに詳細を示す説明図。 第２実施例の盤構成のさらに詳細を示す説明図。 第３実施例の盤構成のさらに詳細を示す説明図。
　以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、一実施例の直列多重インバータ装置１の回路構成を示しており、図２は、このインバータ装置１の具体的な盤構成を示している。図１において、Ｕ１～Ｕ６、Ｖ１～Ｖ６、Ｗ１～Ｗ６は、それぞれ三相入力単相出力のインバータセル２を示しており、これら単相出力インバータセル２を多段直列に接続することで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各々が構成されている。例えば、Ｕ相については、６個のインバータセル２（Ｕ１～Ｕ６）が直列に接続されており、Ｖ相およびＷ相についても同様に６個のインバータセル２（Ｖ１～Ｖ６、Ｗ１～Ｗ６）が直列に接続されている。これらの各相の直列接続の一端は、配線３を介して中性点Ｎにおいて互いに接続されており、他端は、出力配線４を介して出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutに接続されている。これらの出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutは、例えば三相交流電動機である負荷Motorにそれぞれ高圧配線５を介して接続されている。
　インバータ装置１は、商用交流電源（例えば６．６ｋＶ系）が入力される入力トランスＴｒを備えており、この入力トランスＴｒによって降圧された三相交流電圧が各インバータセル２（Ｕ１～Ｕ６、Ｖ１～Ｖ６、Ｗ１～Ｗ６）に入力される。
　インバータセル２（Ｕ１～Ｕ６、Ｖ１～Ｖ６、Ｗ１～Ｗ６）は、基本的に同一の構成であり、それぞれ１つのユニットとして構成されている。図３は、個々のインバータセル２の回路構成例を示している。このインバータセル２は、６個のダイオードを組み合わせることで三相交流電力を直流電圧に整流する整流部１１と、ＤＣリンク１２を構成するコンデンサと、直流電圧から単相交流出力への逆変換を行うインバータ部１３と、を備えている。インバータ部１３は、上・下アームとなる一対のスイッチング素子例えばＩＧＢＴを還流ダイオードとともに直列に接続したモジュールを２つ備えており、一対のスイッチング素子の中間接続点からそれぞれセル出力線１４，１５が引き出されている。これらのセル出力線１４，１５は、インバータセル２の各々のセル出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に接続されている。計４個のスイッチング素子は、インバータセル２の各々に付随したセルコントローラ１６からの制御信号によって制御される。各インバータセル２のセルコントローラ１６は、インバータ装置１全体の制御を行うメインコントローラ１７（図１参照）に信号配線を介して接続されており、このメインコントローラ１７によって全てのインバータセル２のスイッチング素子が統合制御される。
　なお、図３の構成例では整流部１１が複数のダイオードによって構成されているが、ダイオードに代えてＩＧＢＴなどの自己消弧形スイッチング素子を用いた構成であってもよい。
　前述したように、例えばＵ相については、Ｕ１～Ｕ６の６個のインバータセル２が直列に接続されている。すなわち、中性点Ｎに最も近い１段目のインバータセルＵ１では、一方のセル出力端子ＯＵＴ１が配線３を介して中性点Ｎに接続されており、他方のセル出力端子ＯＵＴ２が次の２段目のインバータセルＵ２のセル出力端子ＯＵＴ１に接続されている。２段目のインバータセルＵ２のセル出力端子ＯＵＴ２は、次の段のインバータセルＵ３のセル出力端子ＯＵＴ１に接続されている。インバータセルＵ４，Ｕ５，Ｕ６も同様に順次直列に接続され、最終段であるインバータセルＵ６の出力端子ＯＵＴ２が出力配線４を介してインバータ装置１の出力端子Ｕoutに接続されている。Ｖ相を構成するＶ１～Ｖ６の６個のインバータセル２およびＷ相を構成するＷ１～Ｗ６の６個のインバータセル２も同様に直列に接続されている。このように多段に直列接続することで、最終段であるインバータセルＵ６，Ｖ６，Ｗ６の出力端子ＯＵＴ２の電位つまりインバータ装置１の出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutの電位は、中性点Ｎから各インバータセル２の出力電圧が加算された電位となる。例えば、インバータセル２の出力電圧が６４０Ｖの場合、中性点Ｎと出力端子ＯＵＴ２の間の電位差は６×６３５Ｖ＝３８１０Ｖとなり、相間電位差は、３８１０Ｖ×√３≒６．６ｋＶとなる。
　ここで、本発明にあっては、各相の６個のインバータセル２の中で中性点側に位置するインバータセル２つまり最も中性点Ｎに近い１段目のインバータセルＵ１，Ｖ１，Ｗ１から中性点Ｎに至る配線３に、それぞれ、電流検出器ＨＣＴが設けられている。この電流検出器ＨＣＴとしては、例えば、図４に示すように、検出対象となる導体（例えば被覆電線）２１がハウジング２２の貫通穴２３を貫通して配置される円環状の貫通型電流検出器が用いられている。これらの電流検出器ＨＣＴは、信号配線を介してメインコントローラ１７に接続されている。すなわち、これらの電流検出器ＨＣＴは、各相に流れる電流を検出しており、メインコントローラ１７によって、インバータ出力電流の制御や過大な電流が流れたときの保護動作などのために、その電流検出値が用いられる。
　前述した特許文献１のインバータ装置では、インバータ装置の出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutに至る高圧出力線において出力電流を検出しているが、インバータセル２を多段直列に接続した構成では、１段目のインバータセルＵ１，Ｖ１，Ｗ１から中性点Ｎに至る配線３に流れる電流と、最終段のインバータセルＵ６，Ｖ６，Ｗ６から出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutに至る高圧出力線に流れる電流と、は互いに一致する。従って、中性点Ｎ側の配線３において、各相の出力電流の検出が可能である。なお、図示例ではＵ，Ｖ，Ｗの各相に電流検出器ＨＣＴを備えているが、負荷Motorの零相電流がないと仮定すると、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗとの間で、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０であるから、２相の電流を検出すれば残りの相の電流は算出することができる。従って、いずれか２相のみに電流検出器ＨＣＴを設けるようにしてもよい。
　１段目のインバータセルＵ１，Ｖ１，Ｗ１から中性点Ｎに至る配線３の電位は、接地電位に近い低電位となる。また各相の配線３は同電位となる。従って、電流検出器ＨＣＴの貫通穴２３に挿通される配線３は、絶縁被覆が薄く径の細い低耐圧仕様の電線でよい。また、接地電位である板金からなる盤筐体との間で絶縁距離が確保できていれば、絶縁被覆のない導体であってもよい。従って、この配線３を検出対象とする電流検出器ＨＣＴは小型の低耐圧仕様のもので足りる。そのため、電流検出器ＨＣＴが安価になるとともに、複数個必要な電流検出器ＨＣＴの設置スペースを小さくすることができる。
　上記実施例においては、中性点Ｎは、図１に示すように、抵抗Ｒおよび接地配線６を介して接地されている。従って、配線３はほぼ接地電位となる。なお、本発明においては中性点Ｎの電位が接地電位に近い低電位であれば足りるので、抵抗Ｒを、リアクトルやコンデンサなどの他のインピーダンス成分に置き換えてもよい。あるいは、インピーダンス成分を介さずに中性点Ｎを直接接地してもよい。
　上記実施例の直列多重インバータ装置１は、具体的な盤構成としては、図２に示すように、一列に並んだトランス盤３１とインバータ盤３２と出力盤３３の３つの盤から構成されている。トランス盤３１とインバータ盤３２とは互いに隣接しており、インバータ盤３２と出力盤３３とは互いに隣接している。
　図１に回路構成を示した直列多重インバータ装置１のトランスＴｒは、トランス盤３１の筐体内に収容されている。このトランス盤３１には、例えば６．６ｋＶ系の商用交流電源に至る交流電源線３４が一方の側面から接続されている。インバータ盤３２の筐体内には、ユニット化された計１８個のインバータセル２（Ｕ１～Ｕ６、Ｖ１～Ｖ６、Ｗ１～Ｗ６）が収容されている。例えば、「３×６」の形で各相毎に６個ずつ上下に重ねた形に収容されている。出力盤３３は、インバータ装置１の出力系統を筐体内に収容したものであって、負荷に接続される三相出力端子３５を備えている。また、インバータ装置１全体の制御を行うメインコントローラ１７（制御基板）が出力盤３３の筐体内に収容されている。メインコントローラ１７は、図１に示した出力配線４との間の空間距離を大きく確保するように、三相出力端子３５が位置する筐体側面とは反対側の側面寄りに配置されている。
　ここで、図１に示した１段目のインバータセルＵ１，Ｖ１，Ｗ１から中性点Ｎに至る配線３の一部は、インバータ盤３２から出力盤３３の筐体内へと迂回して設けられており、これらの配線３に個々に対応した３個の電流検出器ＨＣＴが、出力盤３３の筐体内に配置されている。電流検出器ＨＣＴとメインコントローラ１７とは互いに近い位置に配置されており、両者間の信号配線距離が短くなっている。
　上記のような実施例の構成においては、上述したように電流検出器ＨＣＴが小型の低耐圧仕様のものとなることから、複数個（実施例では３個）必要な電流検出器ＨＣＴの設置スペースが小さくなり、直列多重インバータ装置１の小型化が図れる。そして、電流検出器ＨＣＴのコストが低減する。しかも、電流検出器ＨＣＴが設けられる配線３は接地電位ないし接地電位に近い低電位であり、一般に接地電位に近い板金からなる筐体との電位差が小さいので、筐体内での配線３の取り回しや電流検出器ＨＣＴの取付位置の自由度が高くなる。
　また、メインコントローラ１７および電流検出器ＨＣＴが出力盤３３の筐体内に互いに近接して配置されているので、インバータ盤３２内でのインバータセル２の発熱による熱的影響を受けることがないとともに、メインコントローラ１７と電流検出器ＨＣＴとの間の信号配線距離を短くすることができ、信号配線へのインバータセル２等が発生するノイズの重畳が低減する。また、出力盤３３の筐体内で高圧の出力配線４とメインコントローラ１７とを離して配置することが可能であり、高圧の出力配線４から発生する空間ノイズをメインコントローラ１７が受けにくくなる。
　さらに、メインコントローラ１７は接地電位に近い低電位であり、電流検出器ＨＣＴが配置される配線３も同様に低電位であるから、両者間の電位差は比較的に小さい。例えば、電流検出器を出力配線４に配置する特許文献１のような構成と比較すれば、電流検出器ＨＣＴが設けられる配線３とメインコントローラ１７との間の電位差は非常に小さなものとなる。従って、このような電位差に起因するノイズでの誤作動が生じにくくなる。
　次に、図５は、インバータ装置１の盤構成の第２実施例を示している。この第２実施例では、インバータ装置１は、一列に並んだトランス盤４１と電流検出器盤４２とインバータ盤４３の３つの盤から構成されている。トランス盤４１と電流検出器盤４２とは互いに隣接しており、電流検出器盤４２とインバータ盤４３とは互いに隣接している。
　図１に回路構成を示した直列多重インバータ装置１のトランスＴｒは、トランス盤４１の筐体内に収容されている。このトランス盤４１には、例えば６．６ｋＶ系の商用交流電源に至る交流電源線４４が一方の側面から接続されている。インバータ盤４３の筐体内には、ユニット化された計１８個のインバータセル２（Ｕ１～Ｕ６、Ｖ１～Ｖ６、Ｗ１～Ｗ６）が収容されている。例えば、「３×６」の形で各相毎に６個ずつ上下に重ねた形に収容されている。このインバータ盤４３は、負荷に接続される三相出力端子４５を、電流検出器盤４２とは反対側となる側面に備えている。
　Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に設けられる電流検出器ＨＣＴは、この実施例では、電流検出器盤４２の筐体内に収容されている。また、メインコントローラ１７も電流検出器盤４２の筐体内に収容されている。両者間の信号配線距離をできるだけ短くするように、メインコントローラ１７と電流検出器ＨＣＴは、互いに近接して配置されている。
　また、図６に示す第３実施例のように、インバータ盤４３に隣接して出力盤４６を設け、出力系統をインバータ盤４３とは別の出力盤４６の筐体内に収容するように構成することも可能である。第３実施例では、三相出力端子４５は、出力盤４６に設けられている。
　このような構成の第２実施例および第３実施例においては、前述した第１実施例と同様に、電流検出器ＨＣＴが小型の低耐圧仕様のものとなることから、複数個（実施例では３個）必要な電流検出器ＨＣＴの設置スペースが小さくなり、直列多重インバータ装置１の小型化が図れるとともに、電流検出器ＨＣＴのコストが低減する。しかも、配線３が低電位であることから、筐体内での配線３の取り回しや電流検出器ＨＣＴの取付位置の自由度が高い。
　また、メインコントローラ１７および電流検出器ＨＣＴが電流検出器盤４２の筐体内に互いに近接して配置されているので、インバータ盤３２内でのインバータセル２の発熱による熱的影響を受けることがないとともに、メインコントローラ１７と電流検出器ＨＣＴとの間の信号配線距離を短くすることができ、信号配線へのノイズの重畳が低減する。また、インバータ盤４３ないし出力盤４６に収容される高圧の出力配線４と電流検出器盤４２の筐体内に収容されるメインコントローラ１７とが、それぞれ別の筐体に離れて配置されるため、インバータセル２や高圧の出力配線４から発生する空間ノイズをメインコントローラ１７がより受けにくくなる。
　さらに、メインコントローラ１７は接地電位に近い低電位であり、電流検出器ＨＣＴが配置される配線３も同様に低電位であるから、両者間の電位差は比較的に小さいものとなり、電位差に起因するノイズでの誤作動が生じにくい。
　第２実施例および第３実施例の盤構成において、メインコントローラ１７をトランス盤４１に収容するようにしてもよい。この場合、メインコントローラ１７と電流検出器ＨＣＴとの間の信号配線距離は多少長くなるが、メインコントローラ１７と高圧の出力配線４との間の空間距離をより大きく確保することができる。
　次に、図７は、図２に示した第１実施例の盤構成のさらに詳細を示している。図示するように、出力盤３３の筐体内において各相の電流検出器ＨＣＴを貫通した配線３は中性点Ｎにおいて互いに接続されている。この中性点Ｎは、出力盤３３の筐体に設けられた第１接地端子５１に接地配線６を介して接続されている。特に、この実施例では、中性点Ｎが抵抗Ｒを介して接地されており、この接地抵抗Ｒが、電流検出器ＨＣＴや接地配線６とともに出力盤３３の筐体内に収容されている。なお、前述したように、抵抗Ｒに代えてリアクトルやコンデンサなどの他のインピーダンス成分を接地点との間に介在させる場合には、これらのインピーダンス成分を構成する部品が出力盤３３の筐体内に収容される。あるいは、中性点Ｎを第１接地端子５１に直接につまりインピーダンス成分を介さずに接続するようにしてもよい。
　また、前述したようにトランス盤３１の筐体内にトランスＴｒが収容されているが、トランス盤４１の筐体には第２接地端子５２が設けられており、トランスＴｒの混接防止板５３が配線５４を介して第２接地端子５２に接続されている。すなわち、一般に高電圧ないし大容量のトランスでは、一次巻線と二次巻線との間の絶縁破壊発生時の被害を低減するために一次巻線と二次巻線との間に、接地電位とする混接防止板が設けられている。図示例では、トランス盤３１の筐体に設けた第２接地端子５２を介して混接防止板５３が接地される。
　上記の第１接地端子５１および第２接地端子５２は、インバータ装置１が設置される部屋に設けられている接地極にそれぞれ図示せぬ配線を介して接続される。
　このように中性点Ｎと接地点との間に設けられる抵抗Ｒを各相の電流検出器ＨＣＴが収容されている盤つまり出力盤３３の筐体内に収容することで、抵抗Ｒを電流検出器ＨＣＴに近付けて配置することが可能であり、抵抗Ｒと電流検出器ＨＣＴとの間の配線長が短くなる。このように配線長が短くなることで、インバータ装置１製作時の配線作業の作業性向上、配線部材のコスト低減、通電時の耐ノイズ性の向上、などの利点が得られる。
　また、トランス盤３１の第２接地端子５２とは別に、中性点Ｎを接地するための第１接地端子５１が出力盤３３に設けられているので、接地配線６が出力盤３３の筐体内において中性点Ｎと第１接地端子５１とを接続することができる。従って、接地配線６の配線長が短くなる。
　仮に第１接地端子５１を設けずに中性点Ｎをトランス盤３１の第２接地端子５２に接地するようにした場合には、中性点Ｎから第２接地端子５２に至る接地配線６がインバータ盤３２を貫通して出力盤３３からトランス盤３１へと延びることとなる。この場合には、接地配線６の配線長が長くなるのみならず、各々の筐体に接地配線６を通すための貫通孔が必要となり、装置製作時の工程が増加する。図示例では、出力盤３３とトランス盤３１に個々に接地端子５１，５２を設けることで、このような問題が回避される。
　次に、図８は、図５に示した第２実施例の盤構成のさらに詳細を示している。この例では、インバータ装置１は、トランス盤４１と電流検出器盤４２とインバータ盤４３の３つの盤から構成されているが、電流検出器ＨＣＴが収容された電流検出器盤４２の筐体内において各相の電流検出器ＨＣＴを貫通した配線３は中性点Ｎにおいて互いに接続されている。この中性点Ｎは、電流検出器盤４２の筐体に設けられた第１接地端子６１に接地配線６を介して接続されている。図示例では、中性点Ｎが抵抗Ｒを介して接地されており、この接地抵抗Ｒが、電流検出器ＨＣＴや接地配線６とともに電流検出器盤４２の筐体内に収容されている。なお、前述したように、抵抗Ｒに代えてリアクトルやコンデンサなどの他のインピーダンス成分を接地点との間に介在させる場合には、これらのインピーダンス成分を構成する部品が電流検出器盤４２の筐体内に収容される。あるいは、中性点Ｎを第１接地端子６１に直接につまりインピーダンス成分を介さずに接続するようにしてもよい。
　また、トランス盤４１の筐体内に混接防止板５３を備えたトランスＴｒが収容されており、トランス盤４１の筐体に設けられた第２接地端子６２に、混接防止板５３が配線５４を介して接続されている。
　上記の第１接地端子６１および第２接地端子６２は、インバータ装置１が設置される部屋に設けられている接地極にそれぞれ図示せぬ配線を介して接続される。
　次に、図９は、図６に示した第３実施例の盤構成のさらに詳細を示している。この例では、インバータ装置１は、トランス盤４１と電流検出器盤４２とインバータ盤４３と出力盤４６の４つの盤から構成されており、出力系統が出力盤４６の筐体内に収容されている。各相の電流検出器ＨＣＴは、電流検出器盤４２の筐体内に収容されており、図８の実施例と同様に、接地抵抗Ｒが電流検出器盤４２の筐体内に収容されている。またトランス盤４１の第２接地端子６２とは別に電流検出器盤４２の筐体に第１接地端子６１が設けられている。
　図８もしくは図９に示す実施例においては、トランス盤４１に隣接する電流検出器盤４２に接地抵抗Ｒが収容されているが、その接地を行うための第１接地端子６１がトランス盤４１の第２接地端子６２とは別に電流検出器盤４２に設けられているので、各々の筐体に接地配線６を通すための貫通孔を形成する必要がなく、かつ、接地配線６の配線長が短くなる。
　なお、上述した各実施例では、電流検出器ＨＣＴとして貫通型電流検出器を用いているが、本発明においては、貫通型以外の形式の電流検出器を用いることも可能である。この場合でも、低耐圧仕様の電流検出器となることから、高耐圧仕様のものに比べて小型かつ安価なものとなる。
　また、上記の実施例においては、単相出力インバータセル２を６段直列に接続しているが、本発明においては、多重化する段数は任意である。

Claims (10)

  1. 　トランスを介して交流電力がそれぞれ入力される単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成するとともに、これらの各相の直列接続の一端を中性点において互いに接続してなるインバータ装置において、
    　少なくとも２相の中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線に、それぞれ電流検出器が設けられている、インバータ装置。
  2. 　上記中性点が接地されている、請求項１に記載のインバータ装置。
  3. 　上記中性点がインピーダンス成分を介して接地されている、請求項２に記載のインバータ装置。
  4. 　上記電流検出器が貫通型電流検出器である、請求項１～３のいずれかに記載のインバータ装置。
  5. 　上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、
    　複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接したインバータ盤と、
    　上記単相出力インバータセルを制御するコントローラが筐体内に収容されるとともに、負荷に接続される三相出力端子を有し、かつ上記インバータ盤に隣接した出力盤と、
    　を備え、
    　上記中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線の一部が、上記インバータ盤から上記出力盤の筐体内へと迂回しており、これらの配線に対し設けられる上記電流検出器が、上記出力盤の筐体内に配置されている、請求項１～４のいずれかに記載のインバータ装置。
  6. 　上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、
    　上記単相出力インバータセルを制御するコントローラおよび上記電流検出器が筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接した電流検出器盤と、
    　複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記電流検出器盤に隣接したインバータ盤と、
    　を備えた、請求項１～４のいずれかに記載のインバータ装置。
  7. 　上記中性点がインピーダンス成分を介して接地されており、上記インピーダンス成分を構成する部品が上記出力盤の筐体内に収容されている、請求項５に記載のインバータ装置。
  8. 　上記中性点がインピーダンス成分を介して接地されており、上記インピーダンス成分を構成する部品が上記電流検出器盤の筐体内に収容されている、請求項６に記載のインバータ装置。
  9. 　上記トランス盤および上記出力盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記出力盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている、請求項５に記載のインバータ装置。
  10. 　上記トランス盤および上記電流検出器盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記電流検出器盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている、請求項６に記載のインバータ装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11183948B2 (en) * 2018-01-29 2021-11-23 Mitsubishi Electric Corporation Series multiplex inverter
JP6856099B2 (ja) * 2019-09-06 2021-04-07 株式会社明電舎 直列多重インバータの制御装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6027060B2 (ja) 1979-11-19 1985-06-27 コントロ−ル・デ−タ・コ−ポレ−シヨン リツプル・レジスタ装置
JP2004357436A (ja) * 2003-05-29 2004-12-16 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電力変換装置
JP2007129861A (ja) * 2005-11-07 2007-05-24 Meidensha Corp 高圧インバータ装置
JP4609102B2 (ja) 2005-02-15 2011-01-12 株式会社明電舎 直列多重インバータ装置
US20140210431A1 (en) * 2013-01-30 2014-07-31 Siemens Industry, Inc. Apparatus and methods for feedback sensing in multi-cell power supplies

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS469102Y1 (ja) 1968-08-26 1971-03-31
US5691643A (en) 1994-10-11 1997-11-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Ground fault detecting apparatus and method for detecting ground fault of field circuit and exciting circuit by detecting ground fault current flowing from ground to neutral point of exciting circuit
DE69928336T2 (de) * 1998-09-08 2006-07-27 Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki Stromwandlungssystem
CN1205737C (zh) * 2000-02-14 2005-06-08 三洋电机株式会社 电机装置
JP3463165B2 (ja) * 2000-02-22 2003-11-05 株式会社日立製作所 多重電力変換装置
US7508147B2 (en) * 2005-05-19 2009-03-24 Siemens Energy & Automation, Inc. Variable-frequency drive with regeneration capability
RU2289191C1 (ru) * 2005-10-04 2006-12-10 Дмитрий Петрович Смирнов Устройство для управления преобразователем частоты с многоуровневым инвертором напряжения и способ управления таким преобразователем
CN201181906Y (zh) 2008-03-19 2009-01-14 哈尔滨九洲电气股份有限公司 一种基于热管技术及拔插功能的新型高压变频器
US10321585B2 (en) * 2008-07-29 2019-06-11 Hitachi, Ltd. Power conversion apparatus and electric vehicle
JP5097828B2 (ja) * 2008-11-18 2012-12-12 三菱電機株式会社 電力変換装置
US7940537B2 (en) * 2008-12-31 2011-05-10 Teco-Westinghouse Motor Company Partial regeneration in a multi-level power inverter
US8130501B2 (en) * 2009-06-30 2012-03-06 Teco-Westinghouse Motor Company Pluggable power cell for an inverter
US8976526B2 (en) * 2009-06-30 2015-03-10 Teco-Westinghouse Motor Company Providing a cooling system for a medium voltage drive system
US8575479B2 (en) * 2009-06-30 2013-11-05 TECO—Westinghouse Motor Company Providing a transformer for an inverter
US8711530B2 (en) * 2009-06-30 2014-04-29 Teco-Westinghouse Motor Company Pluggable power cell for an inverter
US8254076B2 (en) * 2009-06-30 2012-08-28 Teco-Westinghouse Motor Company Providing modular power conversion
KR101025647B1 (ko) * 2009-08-28 2011-03-30 엘에스산전 주식회사 고압 인버터의 제어장치 및 방법
US8760896B2 (en) * 2010-08-05 2014-06-24 Toshiba International Corporation Multilevel regeneration drive system
JP5360125B2 (ja) * 2011-04-26 2013-12-04 株式会社安川電機 直列多重電力変換装置
US9099914B2 (en) * 2011-06-29 2015-08-04 Siemens Aktiengesellschaft Packaging of power supply using modular electronic modules
KR101769176B1 (ko) * 2013-04-10 2017-08-17 엘에스산전 주식회사 멀티레벨 인버터 시스템
US9153374B2 (en) * 2013-06-28 2015-10-06 Teco-Westinghouse Motor Company Cooling arrangements for drive systems
KR101583868B1 (ko) * 2013-07-22 2016-01-08 엘에스산전 주식회사 멀티레벨 인버터
JP6575193B2 (ja) * 2015-07-15 2019-09-18 富士電機株式会社 電力変換装置
AU2016318966B2 (en) * 2015-09-11 2018-12-06 Innomotics Gmbh Printed circuit board power cell with isolation and medium voltage multi-cell power supply
US10090773B2 (en) * 2016-03-30 2018-10-02 Teco-Westinghouse Motor Company System, apparatus and method for improving input power quality in a modular power inverter
CN206250778U (zh) * 2016-11-04 2017-06-13 阳光电源股份有限公司 一种光伏逆变系统
CN206302329U (zh) 2016-11-11 2017-07-04 天安电气集团浙江电气有限公司 一种高压变频器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6027060B2 (ja) 1979-11-19 1985-06-27 コントロ−ル・デ−タ・コ−ポレ−シヨン リツプル・レジスタ装置
JP2004357436A (ja) * 2003-05-29 2004-12-16 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 電力変換装置
JP4609102B2 (ja) 2005-02-15 2011-01-12 株式会社明電舎 直列多重インバータ装置
JP2007129861A (ja) * 2005-11-07 2007-05-24 Meidensha Corp 高圧インバータ装置
US20140210431A1 (en) * 2013-01-30 2014-07-31 Siemens Industry, Inc. Apparatus and methods for feedback sensing in multi-cell power supplies

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