JPS62221876A - 振幅変調形インバ−タ装置 - 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】 Ｆ発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は過電流保護方式を改良した振幅変調形インバー
タ装置に関する。

（従来の技術） まず、振幅変調制御形のインバータ装置の原理的構成に
つき第６図を参照して説明する。交流電源１からの交流
は整流回路２により整流されて平滑用コンデンサ３によ
り平滑化され、チョッパー用のトランジスタ４、直流リ
アクトル５を順に介して平滑コンデンサδに印加される
。平滑コンデンサ６の負極側と直流リアクトル５の入力
側との間には還流ダイオード７が接続されている。平滑
コンデンサ６の端子間には電流検出回路８を介してイン
バータ主回路９が接続され、このインバータ主回路９に
負荷たる誘導電動機１０が接続されている。１１は制御
回路で、これはベースドライブ回路１２を介して前記イ
ンバータ主回路９を構成するスイッチングトランジスタ
群及び前記チョッパー用のトランジスタ４を夫々オンオ
フ制御する。インバータ主回路９のスイッチングトラン
ジスタ群のスイッチングタイミングを変化させることに
より電動機１０に供給される交流の周波数が変化し、チ
ョッパー用のトランジスタ４のスイッチングデユーティ
−比を変化させることにより弔滑コンデンサ６に印加さ
′れるパルス波高値が変化し、ひいてはインバータ装置
の出力電圧か変化する。

さて、前記電流検出回路８は具体的には、従来、第７図
に示すように構成されていた。同図中、１３はインバー
タ主回路９に直列接続された電流検出抵抗であり、これ
にはフォトカプラー１４のフォトダイオード１４ａと抵
抗１５との直列回路及び逆電圧保護用のダイオード１６
が並列に接続され、インバータ主回路９に流れる正方向
（図中矢印Ａにて示す）の電流が設定値以上に上昇した
場合にフォトカプラー１４のフォトトランジスタ１４ｂ
から過電流検出信号を制御回路１１に出力するようにな
っている。電流検出回路８から過電流検出信号が出力さ
れると、インバータ主回路９のスイッチングトランジス
タを保護するため、制御回路１１はインバータ主回路９
の動作を停止させる。斯かる保護動作は、スイッチング
トランジスタに過電流が流れる時には、インバータ主回
路９への給電路にも過電流が流れるという前提に基づい
ている。

ところが、インバータ装置に電動機等の誘導性負荷が接
続されている場合、その力率によっては、インバータ主
回路９のスイッチングトランジスタに流れる最大電流は
必ずしも電流検出回路８に流れるとは限らない。この現
象を、第３図乃至第５図を参照して具体的に説明する。

第３図はインバータ主回路９の構成を示している。今、
所定のスイッチングトランジスタがオンしていて第４図
（Ａ）に示すような線間電圧が印加されているとする。

電動機が定格負荷状態にあって、力率が比較的良好な場
合、相電流は同図（Ｂ）に示す通りとなり、またインバ
ータ主回路９の各アームに設けられた一組のスイッチン
グトランジスタ及びダイオードには、同図（Ｃ）に示す
ような電流が流れる。尚、第４図（Ｃ）において、正領
域の電流はスイッチングトランジスタに流れる電流を示
し、負領域の電流はそれに逆並列に接続されたダイオー
ドに流れる電流を示す。ここで、第４図（Ｃ）に示され
た電流のうち、実際に電流検出回路８に流れる−のは、
期間αの電流だけである。これは、次の事実から理解さ
れる。即ち、例えば第３図中スイッチングトランジスタ
ＴＲＵ＋、ＴＲＶ−１ＴＲＷ−のみがオン状態にあると
すると、Ｕ相電流はインバータ主回路９側から電動機１
０側に流れ、■相電流及びＷ相電流は電動機１０側から
インバータ主回路９側に向けて流れる。次いで、スイッ
チングトランジスタＴＲＶ−がオフし、これに代えてス
イッチングトランジスタＴＲＶ十がオンすると、それま
でＵ端子がらＶ端子に向けて流れていた電流は巻線のイ
ンダクタンスにより流れ続けようとするから、スイッチ
ングトランジスタＴＲＶ十に逆並列に接続されたダイオ
ードＤを通り、スイッチングトランジスタＴＲＵ＋がオ
ンしている期間はそのトランジスタＴＲＵ十に流れて循
環し、電流検出回路８には流れない。しかし、このよう
に第４図（Ｃ）の電流のうち期間αの電流だけが電流検
出回路８に流れるとしても、負荷力率が比較的良好な場
合、問題は少ない。スイッチングトランジスタに流れる
最大電流１ｐｌが期間α内に生じてこれを検出できるの
で、それに基づきインバータ主回路９の動作を停止１−
させることができるからである。

しかしながら、電動機１０が例えば無負荷となって負荷
力率が低下した場合には、相電流が線間電圧に対し第５
図に示すように大きく遅れ、且つ増大するため、−組の
スイッチングトランジスタ及びダイオードに流れる電流
は、同図（Ｃ）に示すようになる。即ち、スイッチング
トランジスタに流れる最大電流Ｉｐ２は、電流検出回路
８に電流が流れる期間αの後に発生することになる。こ
のため、スイッチングトランジスタに過大な電流が流れ
ても、それを検出してインバータ主回路９の動作を停止
させることは不可能で、スイッチングトランジスタを確
実に保護することができない。

また、特に電動機１０を無負荷状態で急減速する場合に
は、インバータ装置の出力周波数の低下に電動機の回転
速度が追従し得すに電動機が回生状態になって平滑コン
デンサ６の端子電圧ひいてはインバータ装置の出力電圧
が必要量」二に上昇するため、電動機１０は過励磁状態
となって電流が増大する。この場合にスイッチングトラ
ンジスタに流れる電流は第５図（Ｃ）に示したものと同
様に電圧に対する位相差が大きくなって、インバータ主
回路９のスイッチングトランジスタに流れる最大電流Ｉ
ｐ２が電圧検出回路８に流れないため、過電流保護機能
が十分に働かずにスイッチングトランジスタの破損に至
ることが多い。

（発明が解決しようとする問題点） 以上要するに、従来の振幅変調制御形インバータ装置で
は、電動機が無負荷状態や回生状態になったりして線間
電圧と電流との位相差が大きくなった場合には、インバ
ータ主回路のスイッチング素子に流れる最大電流が電流
検出回路に流れないため、過電流に対するスイッチング
素子の保護が十分に行ない得ないという問題があったの
である。

本発明は−１−記問題点を解決すべくなされ、従ってそ
の目的は、電圧に対する電流の位相差が大きい場合でも
インバータ主回路のスイッチング素子の破損を未然に防
止することができる振幅変調形インバータ装置を提供す
るにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の振幅変調形インバータ装置は、電流検出回路を
インバータ主回路に流れる正方向及び逆方向の双方の電
流を検出可能に構成し、これらの電流のうち一方でも設
定値を越えた場合に前記インバータ主回路の動作を停止
させるようにしたところに特徴を有する。

（作用） 電圧と電流との位相差が少ない場合には、従来と同様に
、インバータ主回路のスイッチング素子に流れる最大電
流が電流検出回路に正方向に流れるので、それを検出し
てインバータ主回路の動作を停止させることができる。

また、電圧と電流との位相差が大きい場合には、インバ
ータ主回路のスイッチング素子に逆並列に接続したダイ
オードに流れる電流が電流検出回路に逆方向に流れるよ
うになるので、これを検出してインバータ主回路の動作
を停止１−させることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき第１図乃至第５図を参照
して説明する。本実施例の構成において、第６図及び第
７図に示した従来例と相違する点は、インバータ主回路
９に流れる電流を検出する電流検出回路８の具体構成に
ある。従って、従来の構成と同一部分には同一符号を付
して詳細な説明を省略する。

本実施例の電流検出回路８は、従来と同様にインバータ
主回路９への給電路に直列接続された電流検出抵抗１３
と、これに並列接続された第１のフォトダイオード１４
ａ及び抵抗１５の直列回路とを備える他、第２のフォト
カプラー１６及び抵抗１７を備える。第２のフォトカプ
ラー１６のフォトダイオード１６ａと抵抗１７とは直列
回路を構成し、これが電流検出抵抗１３に並列接続され
ている。そして、第１及び第２の各フォトダイオード１
４ａ、１６ａは互いに逆方向となるように接続されてい
る。

」１記構成によれば、電動機１０が例えば定格角前状態
にあって力率が比較的良好な場合、線間電圧、相電流及
びインバータ主回路のスイッチング素子とダイオードと
に流れる電流は、夫々第４図（Ａ）〜（Ｃ）の通りとな
る。この場合、電圧に対する電流の位相差は比較的小さ
いがら、スイッチングトランジスタに流れる最大電流Ｉ
　ｐｌは期間αにおいて電流検出回路８に流れ、その最
大電流Ｉｐｌがトランジスタの過電流保護レベルになっ
たときに第１のフォトカプラー１４から過電流検出信号
が制御回路１１に出力され、これに基づきスイッチング
トランジスタのベース電流を遮断してインバータ主回路
９の動作が停止Ｉ―される。

一方、電動機１０が無負荷状態や回生状態にあるときに
は、電圧・電流の位相差が大きくなるため、線間電圧、
相電流及びインバータ主回路９のスイッチングトランジ
スタとダイオードとに流れる電流は、夫々第５図（Ａ）
〜（Ｃ）の通りとなる。ここで、同図（Ｃ）から明らが
なように、スイッチングトランジスタに流れる最大電流
１１）２は電流検出回路８に電流が流れる期間α以後に
発生することになる。ところが、この場合には、ダイオ
ードに流れる電流−Ｉｄ３．−１ｄ４が増大し、且つ一
部が期間α内に入って電流検出回路８に逆方向に流れる
ようになる。すると、本実施例では、電流検出抵抗１３
に第１のフォトダイオード１４ａとは逆方向に第２のフ
ォトダイオード１６ａを抵抗１７と共に並列接続してい
るから、スイッチングトランジスタの過電流保護レベル
に応じた電流かダイオードに流れる時に第２のフォトカ
プラー１６から制御回路１１に過電流検出信号か出力さ
れ、これに基づきスイッチングトランジスタのベース電
流を遮断してインバータ主回路９の動作が停止される。

これにより、電圧電流の位相差の大小にかかわらず、即
ち負荷力率やカ行或は回生のいかんにかかわらず、イン
バータ主回路９のスイッチングトランジスタの過電流保
護を確実に行ない得るものである。

尚、上記実施例では、電流検出回路はフォトカプラーを
用いて構成したが、本発明はこれに限らず、例えばホー
ル素子を用いて構成したものであっても良く、要は、イ
ンバータ主回路に流れる双方向の電流を検出できるよう
にすれば良いものである。その他、インバータ主回路の
スイッチング素子としては、トランジスタに限らず、例
えばＳＣＲ，ＧＴＯ等の他のスイッチング素子を用いて
もよく、また、チョッパー形の電圧制御回路に限らず、
位相制御形の整流回路により電圧調整を行うものであっ
ても良い等、本発明は−１−記１つ図面に示した実施例
に限られず、要旨を逸脱しない純水発明は以上述べたよ
うに、インバータ主回路に流れる双方向の電流を検出可
能に構成し、これらの電流のうちの一方でも設定値以上
になったときにインバータ主回路の動作を停止させるよ
うにしたところに特徴を有するもので、この結果、電圧
・電流の位相差の大小にかかわらず、インバータ主回路
のスイッチング素子の破損を未然に防止することができ
るという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は
全体の回路図、第２図は電流検出回路の回路図、第３図
はインバータ主回路の回路図、第４図は電圧・電流の位
相差が小である場合の電圧及び電流の波形図、第５図は
電圧・電流の位相差が大である場合の第４図相当図、第
６図は振幅変調形インバータ装置の原理的回路図、第７
図は従来の電流検出回路の回路図である。 図面中、８は電流電圧検出回路、９はインバータ主回路
、１４．１６は第１及び第２のフォトカプラーである。 出願人　　株式会社　　東　　芝 の　　ｎ ￥　３　図 偵　４　図 第　５　図 第　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、パルス波高値を変化させることにより出力電圧を調
   整可能になすと共に、インバータ主回路に流れる電流を
   検出する電流検出回路を備えたものにおいて、この電流
   検出回路を前記インバータ主回路に流れる正方向及び逆
   方向の双方の電流を検出可能に構成し、これらの電流の
   うちの一方でも設定値を越えた場合に前記インバータ主
   回路の動作を停止させるようにしたことを特徴とする振
   幅変調形インバータ装置。