JPH03214066A - インバータの出力電圧検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、インバータの出力電圧検出装置に係わり、
特に、パルス幅変！１１（Ｐ　ＷＭ）インバータ装置の
出力電圧検出回路に関するものである。

［従来の技術〕 ＰＷＭインバータを構成するパワートランジスタは、高
電圧・大電流を扱っているため、出力電圧の検出を直接
参照するのが一番確実なものの、ノイズ等の問題から制
御回路側の電源とは電気的に絶縁して検出する必要があ
った。

第３図は、この考え方に基づいて制御側の信号のみを用
いて出力電圧を検出しようとする従来のＰＷＭインバー
タの出力電圧検出回路を示すものであり、例えば特開昭
６３−３０５７６３号公報に示されているものである。

第３図において、（１）は直流電源、　（２ａ）（２ｂ
）はこの直流電源に直列に接続されたパワートランジス
タで、その接続点が出力端（Ｎ）になる、　（３ａ）（
３ｂ）はそれぞれこのパワートランジスタに並列に接続
された還流ダイオードで、上記パワートランジスタとで
ＰＷＭインバータの１相分の回路（アームと呼ばれる）
を構成しているものであり、図示はしていないが３相分
によってＰＷＭインバータを構成するものである。（４
）は上記出力端（Ｎ）に接続された負荷、（５）は上記
パワートランジスタ（２ａ）　（２ｂ）がオン／オフす
るタイミングを決定する第４図（ａ）に示すパターン信
号を発生するスイッチングパターン発生回路、（６ａ）
はこのスイッチングパターン発生回路からのパターン信
号を受け、上記パワートランジスタ（２ａ）　（２ｂ）
が同時にオン状態にならないようにデッドタイム（以下
Ｔｄと称す）と呼ばれるオン信号遅延を発生する第１の
短絡防止回路で、入力信号のしからＨへの立ち上がり時
にＴｄを付加するものである。　（６ａ）は上記スイッ
チングパターン発生回路（５）からのパターン信号を信
号反転器（７ａ）を介して反転パターン信号として受け
、上記パワートランジスタ（２ａ）（２ｂ）が同時にオ
ン状態にならないようにオン信号遅延を発生する第２の
短絡防止回路で１人力信号のＬからＨへの立ち上がり時
にＴｄを付加するものである。（８ａ）　（ｓｂ）はそ
れぞれこれら第１及び第２の短絡防止回路からの出力を
受け、第４図（ｂ）（ｃ）に示す第１及び第２の駆動信
号を上記パワーインバータ（２ａ）（２ｂ）の制御電極
に与え、上記パワートランジスタ（２ａ）（２ｂ）を駆
動、つまりオン／オフ制御する第１及び第２の駆動回路
、（９）は第１の短絡防止回路（６ａ）からの信号（第
４図（ｂ）に相当する）が入力する第１の入力端（９ａ
）と、上記第２の短絡防止回路（６ｂ）からの信号（第
４図（Ｃ）に相当する）が信号反転器（７ｂ）を介して
反転されて入力する第２の入力端（９ｂ）とを有し、コ
ンパレータ（１０）からのデータ選択信号が入力され、
出力端に電圧検出信号を出力するデータセレクタである
。

次に、この様に構成されたＰＷＭインバータの出力回路
の動作について説明する。まず、スイッチングパターン
発生回路（５）から第４図（ａ）に示したパターン信号
が出力される。このパターン信号は第１の短絡防止回路
（６ａ）においてＨからＬレベルの立ち上がり時にＴｄ
遅延されて第１の駆動回路（８ａ）に入力される。第１
の駆動回路（８ａ）からは第４図（ｂ）に示した第１の
駆動信号がパワートランジスタ（２ａ）の制御電極に入
力される。このパワートランジスタ（２ａ）は第１の駆
動信号はＨレベルの時にオンし、直流電源（１）からパ
ワートランジスタ（２ａ）を介して出力端Ｎから負荷（
４）へ電流ｉ＋が流れることになる。一方、スイッチン
グパターン発生回路（５）からのパターン信号が信号反
転器（７ａ）にて反転されて第２の短絡防止回路（６ｂ
）においてＨからＬレベルの立ち上がり時にＴｄ遅延さ
れて第２の駆動回路（８ｂ）に入力される。第２の駆動
回路（８ｂ）からは第４図（ｃ、）に示した第２の駆動
信号がパワートランジスタ（２ｂ）の制御電極に入力さ
れる。このパワートランジスタ（２ｂ）は第２の駆動信
号がＨレベルの時にオンし、負荷（４）から出力端Ｎ及
びパワートランジスタ（２ｂ）を介して直流電源（１）
へ電流ｉ−が流れることになる。

また、Ｔｄの期間は両パワートランジスタ（２ａ）（２
ｂ）は共にオフであるものの、負荷（４）に流れる電流
の方向によって出力端Ｎの電圧が直流電源（１）のプラ
ス側かマイナス側かのどちらかになる。つまり、出力端
Ｎに第３図に示す電流ｉ＋の矢印方向であったならば、
負荷電流は還流ダイオード（３ｂ）を介して還流される
ので、出力端Ｎの電圧は直流電源（１）のマイナス側に
なる。逆に、出力端Ｎに第３図に示す電流ｉ−の矢印方
向であったならば、負荷電流は還流ダイオード（３ａ）
を介して還流されるので、出力端Ｎの電圧は直流電源（
１）のプラス側になる。

そこで、このＰＷＭインバータの電圧検出回路は、電流
検出器（図示せず）によって電流信号を得。

この電流信号を受けたコンパレータ（１Ｇ）が電流の極
性を判別し、この判別結果に基づいてデータ選択信号と
してデータセレクタ（９）に出力する。データセレクタ
（９）はこのデータ選択信号によって。

つまり、電流極性がｉ＋の方向であるときは短絡防止回
路（６ａ）の出力を受けて第４図（ｄ）に示す電圧検出
信号として出力し電流の極性がｉ−の方向であるときは
短絡防止回路（６ａ）の出力を信号反転器（７ｂ）にて
反転された信号を受けて第４図（ｅ）に示す電圧検出信
号として出力する。これによって得られた電圧検出信号
は、出力端Ｎが電源に接続された通りの信号になり、こ
の結果、パターン信号では分からない出力端Ｎ電圧が検
出できることになる。なお、電圧検出信号は、Ｈレベル
がプラス側に、Ｌレベルがマイナス側に接続されている
ことを示している。

［発明が解決とようとする課題］ しかるに、この様に構成されたＰＷＭインバータの電圧
検出回路においては、データセレクタ（１０）を制御す
るために電流の極性を検出する検出手段を必要とし、こ
の電流検出手段の構成が複雑であり、部品数も多くなっ
てしまうという課題を有していた。

しかも、出力端Ｎが直流電源（１）のどちら側に接続さ
れているかは分かるものの、ＰＷＭ周期の平均電圧とし
てどの様な値が出力されているかは分からないものであ
った。

この発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、
簡単な構成及び少ない部品点数でインバータの出力端の
電圧が直流電源のどちら側かを検出でき、しかも周期の
平均出力電圧、つまり出力電圧波形を検出できるインバ
ータの電圧検出装置を得ることを目的とするものである
。

［課題を解決するための手段］ この発明に係わるインバータの電圧検出手段は、インバ
ータの出力端に接続され、この出力端に呪ねれた電圧を
検知する検知手段と、この検知手段の出力電圧と基準電
圧とを比較する比較手段と。

この比較手段からの出力を伝達するホトカプラと、この
ホトカプラからの出力を平均化し、電圧検出出力として
出力するフィルタ手段とを備えたものである。

［作用］ この発明においては、比較手段が検知手段からの出力端
に現われた電圧の検知電圧と基準電圧とを比較し、ホト
カプラがインバータの出力端と電気的に絶縁して比較手
段からの信号を伝達し、フィルタ手段が伝達された信号
を平均化してインバータの平均出力電圧として検出出力
させしめる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すものであり、図にお
いて（１１）（１２）はインバータの出力端Ｎと接地電
位点との間に直列接続された抵抗で、出力端Ｎに呪われ
た電圧を分圧して検知する分圧手段からなる検知手段を
構成しているものである。　（１３）は基準電圧を出力
する基準電圧用直流電源、　（１４）は上記抵抗（１１
）（１２）にて構成される検出手段からの出力と直流電
源（１３）からの基準電圧とを比較するコンパレータか
らなる比較手段、（１６）はこの比較手段からの出力を
電気的に絶縁した状態で伝達するホトカプラで、電源電
位点Ｖｌに接続されるとともに制限抵抗（１５）を介し
て比較手段（１４）の出力端に接続されている発光素子
（Ｌ　Ｅ　Ｄ　）（１６ａ）とこの発光素子（１６ａ）
からの光信号を受け、電源電位点■２に出力電圧供給用
の抵抗（１７）を介して接続されるとともに出力端（１
６ｃ）に接続された受光素子（１６ｂ）とからなるもの
である、　（１８）はこのホトカプラ（１６）の出力端
（１６ｃ）と接地電位点との間に接続された抵抗、（１
９）はこの抵抗に並列に接続されたコンデンサで、上記
抵抗（１８）とで上記ホトカプラ（１６）からの出力を
平均化し、電圧検出出力として出力するフィルタ手段を
構成しているものである。

なお、抵抗（１２）、抵抗（１８）及びコンデンサ（１
９）が接続される接地電位点は直流電源（１）のマイナ
ス側電位とし、比較手段（１４）の動作用電源及びホト
カプラ（１６）の発光素子（１６ａ）の電源電位点Ｖｌ
への駆動用電源はパワートランジスタ（２ａ）（２ｂ）
の駆動回路（８ａ）　（８ｂ）の電源から得ているもの
である。

また、基準電位を与えるものとして直流電源（１３）の
かわりにツェナーダイオードを用いたものとしても良い
ものである。

次に、この様に構成されたインバータの電圧検出回路の
動作について説明する。負荷（４）に電流が流れるまで
の動作は上記した従来の装置と同様であり、負荷（４）
に流れる電流ｉ＋ｉ−の方向によって、出力端Ｎに現わ
れる電圧は第２図（ａ）に示す波形（従来例で説明した
第４図（ｄ）　（ｅ）に相当し、一つで代表させである
。）になる。この第２図（ａ）に示した電圧波形は抵抗
（１１）（１２）によって構成された分圧手段によって
中間の電圧にされ、この中間電圧と基準電圧が比較手段
（１４）で比較される。

つまり、第２図（ａ）に示した出力端Ｎの電圧がＨレベ
ルであると比較手段（１４）の出力はＬレベルになり、
ＬレベルであるとＨレベルになる。比較手段（１４）か
らの出力がＬレベルであると、電源電位点Ｖｌからホト
カプラ（１６）の発光素子（１６ａ）及び制限抵抗（１
５）を介して電流が流れて発光素子（１６ａ）が発光し
受光素子（１６ｂ）はオンする。また、比較手段（］４
）の出力がＨレベルであると、ホトカプラ（Ｉ６）の発
光素子（１６ａ）には電流が流れず、発光素子（１６ａ
）は発光せず、受光素子（１６ｂ）はオフである。

受光素子（１６ｂ）がオンになると、電源電位点ｖ２か
ら抵抗（Ｉ７）及び受光素子（１６ｂ）を介して出力端
（１６ｃ）に電流が流れ込み、フィルタ手段のコンデン
サ（１９）が充電され始め、電圧検出信号が上昇する。

一方、受光素子（１６ｂ）がオフになると、出力端（１
６ｃ）には＃１源電位点■２からの電流の供給がなくな
るため、フィルタ手段のコンデンサ（１９）に充電され
た電荷は抵抗（１８）を介して接地電位点に流れ出し、
電圧検出信号は低下する。従って、電圧検出信号は第２
図（ｂ）に示した波形になり、ＨレベルかＬレベルかの
二値ではなく、ＨレベルとＬレベルの比に応じた中間値
が得られるものである。

この第２図（ｂ）から分かるように、コンデンサ（１９
）が充電している状態を示している時の波形が出力端Ｎ
が直流電源（１）のプラス側に、コンデンサ（１９）が
放電している状態を示している時の波形が出力端Ｎが直
流電源（１）のマイナス側に接続されていることを示し
ており、かつ、充電時間と放電時間とによって周期の平
均出力電圧が検出できるものである。

［発明の効果］ この発明は１以上に述べたように、インバータの出力端
に呪われた電圧を検知する検知手段と。

この検知手段の出力電圧と基準電圧とを比較する比較手
段と、この比較手段からの出力を伝達するホトカプラと
、このホ′トカプラからの出力を平均化し、電圧検出出
力として出力するフィルタ手段とを設けたものとしたの
で、簡単な構成でインバータの出力電圧を検出できかつ
、インバータの出力電圧の平均電圧をも検出できるとい
う効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図に示したものの動作波形図、第３図は従来のＰＷＭ
インバータの出力電圧検出装置を示す回路図、第４図は
第３図に示したものの動作波形図である。 図において、（１１）（１２）は検知手段である分圧手
段を構成する抵抗、（１４）は比較手段、（１６）はホ
トカプラ、　（ｔ８）（１９）はフィルタ手段を構成す
る抵抗及びコンデンサである。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インバータ出力端に接続され、この出力端に現われた電
   圧を検知する検知手段、この検知手段の出力電圧と基準
   電圧とを比較する比較手段、この比較手段からの出力を
   伝達するホトカプラ、このホトカプラからの出力を平均
   化し、電圧検出出力として出力するフィルタ手段を備え
   たインバータの出力電圧検出装置。