JPH0217867A - 電流形インバータの出力短絡検出方法 - 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、オゾン発生管等の容量性放電負荷の電力制御
を行なうべく、電流制御マイナーループをもった電流形
インバータの出力短絡の検出方法に関する。

〔従来の技術〕

第４図はオゾン発生管等の容量性放電負荷の電力制御を
行う電流形インバータの従来例を示した制御ブロック図
である。また第５図は第４図に示す従来例回路の動作を
示した動作波形図であり、この第４図と第５図とにより
、この従来例回路の動作を以下に記載する。

第４図において、交流量ａｔに接続したサイリスタ整流
器２が出力する直流電流を直流リアクトル３を介してイ
ンバータ４に与え、このインバータ４で変換された交流
電流を変圧器５を介し、負荷としてのオゾン発生管６に
与えるようになっている。

電力調節器１Ｇの出力は、電流調節器１３の電流指令値
　Ｉｌｌどとなり、その値に応じてこの電流調節器１３
はサイリスタ整流器２の出力電圧を、符号１４の移相器
を介して制御し、電流検出器７からフィードバックされ
てくる電流実際（！ｌｅｅが上述の電流指令値　■。♂
に等しくなる様に制御する。

インバータ４を構成している電子スイッチは、発振器１
４　と電子スイッチ駆動回路１５　とにより、所定の周
波数で順次オン・オフ動作して直流電流を交流電流に変
換している。

また、変圧器５は、インバータ４の出力電圧をオゾン発
生管６に適した電圧まで上げる為のものである。

負荷に供給される有効電力は、直流側（すなわちインバ
ータ４の入力側）の電流ｌｅｅと、直流側の電圧Ｖｉｌ
ｅとの積であって、電流検出器７の出力と、電圧検出器
８の出力との積を演算する掛算器９の出力Ｐとして得ら
れる。電力調節器１０は、この電力Ｐが電力設定器１１
　で設定する電力指令値　Ｐｏに一致する欅に制御する
。

また、インバータ４の入力及び電圧波形は負荷によって
決まり、負荷がオゾン発生管６の場合は、第５図に示す
様な波形となる。

一方、電流制限値を決めるリミッタ１２は、起動時や設
定急変時のように入力偏差が大の時に動作することがあ
り、その制限値はインバータ４の破損防止の為に設けで
ある過電流検出設定器１７の設定値を越えてコンパレー
タ１８による過電流トリップにならない様に決められて
いる。

第５図はこのような従来の電流形インバータの電流・電
圧波形をあられしており、（イ）はインバータ４の入力
電流Ｉ、。、（ロ）はインバータ４の出力電流１ｏ　、
（ハ）はインバータ４の入力電圧ＶＤＣ１（ニ）はイン
バータ４の出力電圧Ｖ。の波形である。

〔発明が解決しようとする課題〕

この様な構成の電流形インバータで、たとえばオゾン発
生管６の破損等により負荷短絡が生じた場合、当然この
電流形インバータからの帰還電力Ｐは零になるが、一方
では電力設定器１１　が電力指令値　Ｐｏを出力してい
るので、電力調節器１０の出力である　Ｉ　”ＤＣはリ
ミッタ　１２で制限される最大値となる。

このときインバータ４を構成している電子スイッチにト
ランジスタ等の自己消弧形の半導体スイッチ素子を使用
していれば、特定の素子に１員失が集中することもない
ので、このインバータ４は最大の電流が流れたまま運転
し続けるので、何の異常信号も出さずに出力短絡動作を
継続してしまう。

第６図は第４図に示す従来例回路で負荷短絡を生じた場
合の動作波形図であって、第６図（イ）はインバータ４
の入力電流１１１Ｃの変化、第６図（ロ）はインバータ
４の入力電圧■。の変化をそれぞれがあられしている。

この第６図に示すように、ＴＩなる時点に負荷短絡を生
じてインバータ４の入力電流ｔｅｃが増加しても、この
電流１ｍＣはリミッタ　１２の作用により過電流検出値
を下廻って設定されている電流制限値を越えることがな
い。

従って、従来の電流形インバータではオゾンは全く発生
してないのに、外部に警報を出していないという不具合
を生じることがあった。

そこでこの発明の目的は、電流形インバータの出力側で
短絡を生じた場合に、簡単かつ確実な方法でこの出力短
絡を素早く検出しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明の出力短絡検出
方法は、電源から可変の直流電圧を得る為のコンバータ
と、その出力電流を平滑する為の直流リアクトルと、直
流電流を交流電流に変換する為のインバータとを備え、
負荷の電力を制御する電流制御マイナーループ付の電流
形インバータにおいて、前記インバータの入力電流の実
際値又は指令値が所定の値を越えたことを検知する第１
のコンパレータと、このインバータの入力電圧（直流側
）の埴又は該インバータの出力電圧を整流平滑した値が
所定の値以下であることを検知する第２のコンパレータ
とを備え、前記第１コンパレータの出力信号及び第２コ
ンパレータの出力信号から前記インバータの出力短絡を
検知するものである。

〔作用〕

この発明は、容量性放電負荷への電力を制御するように
している電流制御マイナーループ付きの電流形インバー
タにおいて、このインバータへの入力電流の実際値また
は指令値がリミッタで定めている電流制限値よりは下側
に設定している所定値を越え、かつ当該インバータの入
力電圧、あるいは出力電圧の整流平滑した値が零に近い
所定値を下廻ったことを検出したときに、この電流形イ
ンバータは出力短絡したものと判定して警報を発するよ
うにしたものである。

〔実施例］ 第１図は本発明の実施例をあられした制御ブロック図で
ある。

この第１図において、交流電源ｌ、サイリスタ整流器２
、直流リアクトル３、インバータ４、変圧器５、負荷と
してのオゾン発生管６、電流検出器７、電圧検出器８、
掛算器９、電力調節器１０、電力設定器１１　　リミッ
タ１２、電流１１節器１３、移相器１４　、発振器１５
および電子スイッチ駆動回路１６の名称・用途・機能は
第４図において既述の従来例回路の場合と同じであるか
ら、これらの説明は省略する。

本発明においては、従来例回路にインバータ４の入力電
流！。が、電流比較設定器１９で与えられた所定の値を
越えたかどうかを判別する第１コンパレータ２０　と、
インバータ４の入力電圧ＶＩＩＣを整流する全波整流器
２１　と、その出力波形を平滑するフィルタ２２　と、
このフィルタ２２の出力電圧が電圧比較設定器２３で与
えられた所定の値以下かどうかを判別する第２コンパレ
ータ２４、および論理回路２５　とを付加している。

電流比較設定器１９の設定値は、リミッタ１２で決まる
電流制限値よりは小さく、例えば定格電流の半分程度の
大きな値設定し、電圧比較設定器２３の値は、誤動作し
ない様に、このインバータ４の正常動作時に前述の電流
比較設定器１９で設定した電流値が流れた時に、フィル
タ２２からの出力電圧よりは充分小さな値で、しかも誤
動作を防止するべく零よりは充分大きな値に設定する。

例えば、この電流形インバータが定格値で動作するとき
のｌＯ％程度の電圧を設定する。

電流形インバータの出力に短絡事故が発生すると、イン
バータ４の入力電圧ＶＩＩＣが零になる為、第２コンパ
レータ２４　はフィルタ２２に起因する動作時間の遅れ
はあるが、電圧比較設定器２３の設定値以下であると判
別した信号を必ず出す。

一方、負荷の電力制御をしている為、出力が短絡すると
掛算器９の出力Ｐが零になるので、電力調節器１０の入
力偏差が増大する０通常この電力調節器ＩＯは比例積分
調節器を使用しているので、電力設定器１１　で設定し
ている電力指令値　Ｐｌが小さな値であっても、この電
力調節器ｌＯの出力ＩＤＣ１はリミッタ　１２で決まる
最大債になろうとし、電流調節器１３の動作遅れはあっ
ても、インバータ４の入力電流１１１Ｃは電流比較設定
器１９で設定した値に必ず達することになる。

従ってインバータ４に出力短絡が生じると、第１コンパ
レータ２０　はインバータ４の入力電流１１１Ｃが電流
比較設定器１９の設定値より大きいと判断し、かつ、第
２コンパレータ２４　はインバータ４の入力電圧■。、
が電圧比較設定器２３の設定値以下であると判断するの
で、これらの信号を受けて、論理回路２５は出力短絡で
あると判断し、当該電流形インバータの動作を停止し、
外部に警報を出力する。

第２図は第１図に示す実施例回路の動作をあられした動
作波形図であって、（イ）はインバータ４の入力電流Ｉ
ｎｃ、（ロ）は第１コンパレータ２ｏの出力、（ハ）は
インバータ４の入力電圧ＶＩＩＣ１（ニ）は全波整流器
２１の出力、（ホ）はフィルタ２２の出力、（へ）は第
２コンパレータ２４　の出力、（ト）は論理回路２５の
出力をそれぞれがあられしている。

この第２図に示すようにＴ１なる時点で負荷側が短絡す
ると、インバータ入力電流１□は増大し始めるが、これ
と同時にインバータ４の入力電圧ＶＩＩＣは零になるた
め、フィルタ２２の出力は零に向って減少を開始する。

このフィルタ２２の出力値が電圧比較設定器２３の設定
値以下になると第２コンパレータ２４が動作し、さらに
電流■１が電流比較設定器１９の設定値を越えると第１
コンパレータ２０が動作する。

かくしてＴ□なる時刻に論理回路２５から短絡検知の警
報が発令されることとなる。

第３図は容量性放電負荷を接続したときのインバータ入
力電流と入力電圧ピーク値との関係をあられしたグラフ
である。

この第３図に示すように、電流形インバータの負荷とし
てオゾン放電管６のような容量性放電負荷を接続した場
合、インバータ４の入力電流＋１１Ｃが小さい場合でも
、入力電圧■、のピーク値は比較的大であり、フィルタ
２２の出力はこのＶｉｌｅのピーク値に比例することか
ら、前述の電流比較設定器１９および電圧比較設定ｒｉ
　２３の設定値とは矛盾することなく容易に決定出来る
。即ち第３図の斜線を施した範囲内に選べば良く、特に
Ａ点の付近を選定すれば誤動作の起る心配は全くない。

尚第１コンパレータ２０への入力信号は、電流実際値■
、Ｃでなく、電流指令値　■、♂で代用できる。ただし
、電流の制御遅れを考慮する必要がある。

〔発明の効果〕

この発明によれば、容量性の放電負荷の電力制御を行う
電流制御マイナーループ付の電流形インバータにおいて
、インバータの入力電流（または出力電流）が電流制限
値よりは小さい所定の値以上であることを検知する第１
のコンパレータと、コンバータの入力又は出力電圧を整
流平滑して得られる値が検出可能で充分小さな所定の値
以下であることを検知する第２のコンパレータとを設け
ておき、インバータの出力に短絡が発止した場合、第１
のコンパレータが所定の電流以上と検知した信号、なら
びに第２のコンパレータが所定値以下の電圧を検知した
信号から、インバータの出力短絡を検出して当該電流形
インバータの動作を停止させ、外部に警報を発すること
ができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をあられした制御ブロック図、
第２図は第１図に示す実施例回路の動作をあらねした動
作波形図、第３図□は容量性放電負荷４図はオゾン発生
管等の容量性放電負荷の電力制御を行う電流形インバー
タの従来例を示した制御ブロック図、第５図は第４図に
示す従来例回路の動作を示した動作波形図、第６図は第
４図に示す従来例回路で負荷短絡を生じた場合の動作波
形図である。 １・・・交流電源、２・・・サイリスタ整流器、３・・
・直流リアクトル、４・・・インバータ、５・・・変圧
器、６・・・負荷としてのオゾン発生管、７・・・電流
検出器、８・・・電圧検出器、９・・・掛算器、ｌＯ・
・・電力調節器、１１・・・電力設定器、１２・・・リ
ミッタ、１３・・・電流調節器、！４・・・移相器、１
５・・・発振器、１６・・・電子スイッチ駆動回路、１
７・・・過電流検出設定器、１８・・・コンパレータ、
１９・・・電流比較設定器、２０・・・第１コンパレー
タ、２１・・・全波整流器、２２・・・フィルタ、２３
・・・電圧比較設定う ′！５１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）電源から可変の直流電圧を得る為のコンバータと、
   その出力電流を平滑する為の直流リアクトルと、直流電
   流を交流電流に変換する為のインバータとを備え、負荷
   の電力を制御する電流制御マイナーループ付の電流形イ
   ンバータにおいて、前記インバータの入力電流の実際値
   又は指令値が所定の値を越えたことを検知する第１のコ
   ンパレータと、このインバータの入力電圧（直流側）の
   値又は該インバータの出力電圧を整流平滑した値が所定
   の値以下であることを検知する第２のコンパレータとを
   備え、前記第１コンパレータの出力信号及び第２コンパ
   レータの出力信号から前記インバータの出力短絡を検知
   することを特徴とする電流形インバータの出力短絡検出
   方法。