JPH0449868A - Pwmインバータ装置 - Google Patents

Pwmインバータ装置

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JPH0449868A
JPH0449868A JP2156912A JP15691290A JPH0449868A JP H0449868 A JPH0449868 A JP H0449868A JP 2156912 A JP2156912 A JP 2156912A JP 15691290 A JP15691290 A JP 15691290A JP H0449868 A JPH0449868 A JP H0449868A
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snubber
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inverter
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Hiroyuki Masuda
博之 増田
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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装置の逆変換部の電力用半導体素
子にG T O(Gate Turn−Qff Thy
ristor)を用いたP W M (Pulse W
idth Moduration )インバータ装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
第5図は、例えば特開昭60−207494号公報に示
された従来のPWMインバータ装置の逆変換部の構成を
示すブロック図であり、図において1は直流電源、21
0〜215はトランジスタ、216〜221はフリーホ
イーリングダイオード、140.150.160は従来
のインバータの出力電圧検出器、204は直流電源1の
プラス側母線、205は同じくマイナス側母線、201
〜203はインバータ出力ラインである。前記インバー
タ出力ライン201はU相、同じく202はV相、同じ
く203はW相に対応する。
また、第6図は出力電圧検出器140,150゜160
の具体的な回路例を示す図で、141は抵抗、142は
フォトカブラである。前記抵抗141はインバータ出力
ライン201〜203に夫々接続され、フォトカブラ1
42はマイナス側母線205に接続される。
次にU相を例にして動作について説明する。まず、イン
バータ出力ライン201の電圧はトランジスタ210と
211を交互にオン・オフさせ、且つそのデエーティー
を変化させて制御する。この時直流短絡を防止するため
、直流電源1のプラス側とマイナス側のトランジスタ2
’IO,2110点弧に相関の短絡防止時間(Td)を
設ける。
即ち直流電源1のプラス側のトランジスタ210とマイ
ナス側のトランジスタ211は交互KOHするが、スイ
ッチング時に両方ともOFFする期間を設けてトランジ
スタの蓄積時間等に起因して発生する直流短絡を防止す
る。
ところがPWM変調法の場合には短絡防止時間(Td 
)のためにインバータ出力ライン201の電圧出力パル
ス幅は出力電流の大きさと方向とによって変化する。プ
ラス側のトランジスタ210とマイナス側のトランジス
タ211が共にOFFしているとき、すなわち、交流出
力電流がある値を有しており出力電流が順方向(インバ
ータから負荷に流れる)の場合には出力電圧はマイナス
になり、出力電流が逆方向(負荷からインバータに流れ
る)の場合には出力電圧はプラスになる。又出力電流の
大きさによって当然トランジスタの蓄積時間が変化する
これを補正する方法としてインバータ出力ライン201
と直流電源1のマイナス母線205との間に電圧検出器
140を設け、この電圧検出器140によって実際の出
力パルス幅を検出してトランジスタ210,211の0
8時間を調整して指令通りの出力を得るように制御部8
0によって制御する。
インバータ出力ライン201の出力電圧波形は第7図に
示すように、O(Lo )とEd(Hi)の2値を取る
。トランジスタの場合出力電圧Edの立ち上がり時間(
tri)と立ち下がり時間(tfl)は略0.5〜2 
tt s e cと短い。インバータ出力ライン201
の電圧が上昇すると7オトカプラ142には抵抗141
で限流された電流が流れる。この電流値がフォトカブラ
の動作閾値を越えるとフォトカブラ142の出力がアク
ティブになり、インバータ出力ライン201がHIにな
ったことを検出し、制御部80に伝達する。制御部80
ではトランジスタのペースドライブパルスを制御する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のPWMインバータ装置は以上のように構成されて
いるので、インバータ駆動にトランジスタを用℃・た場
合には問題なく動作した回路もGTOを使用するとスナ
バ回路の構成によっては出力電圧の立ち上がり時間、あ
るいは立ち下がり時間が長くなったり、負荷によって大
きく変化するものが発生する。そして、従来の電圧検出
回路ではフォトカブラの閾値電流の変化によって検出レ
ベルが大きく変動するため、出力電圧の検出に乱れが生
じ相関の短絡休止時間(Td)に変動を与えるという課
題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、逆変換部の電力半導体にGTOを採用し出力電
圧のHlとLOの検出を中間レベル(Ed/2 )付近
の比較的変動の少い領域で行う出力電圧検出器を備えた
P W Mインバータ装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るPWMインバータ装置はプラス側のGT
Oのアノード側に第1のスナバコンデンサを接続し、カ
ソード側に第1のスナバダイオードを同極性に直列に接
続した回路を並列に接続すると共に、前記プラス側のG
TOと対をなすマイナス側のGTOのアノード側に第2
のスナバダイオードを同極性に接続し、カソード側に第
2のスナバコンデンサを直列圧した回路を並列に接続し
、前記直列に接続された第1のスナバコンデンサと第1
のスナバダイオードの交点及び第2のスナバダイオード
と第2のスナバコンデンサの交点間をスナバ抵抗を介し
て接続し、前記プラス側GTOのカソードと、マイナス
側GTOのアノード間にセンタタップを有する限流リア
クトルを設けた逆変換部のアーム対と、その逆変換部の
アーム対を複数組並列にしてGTOに順方向に接続した
直流電源と、その直流電源の端子間に接続され複数の抵
抗で構成した分圧器と、その分圧器の出力と前記逆変換
部のセンタタップ出力の各相間に前記分圧器の出力より
前記逆変換部の出力が大になると制御指令を出力する出
力電圧検出器と、その出力電圧検出器の制御指令を上下
アーム短絡防止時間の制御信号として入力する制御部と
を備えて構成したものである。
〔作 用〕
この発明における出力電圧検出器は、分圧器の出力と逆
変換部の各アーム対のセンタタップ出力の各相との間に
夫々設けられ、分圧器の出力より前記逆変換部の出力の
方が犬になると制御指令を制御部に出力するので、上下
アーム短絡防止時間に起因するインバータ出力電圧の乱
れ防止が改善される。また、スナバエネルギーの一部が
負荷に環流されるためスナバロスが低減される。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図に付いて説明する。図中
〜、第5図と同一の部分は同一の符号をもって図示した
第1図において、2は分圧器で抵抗21.22で構成さ
れる。10.20.30はGTOで構成された逆変換部
のアーム対で、3アー五対で3相インバータを構成して
いる。40,50.60はこの発明にかかる出力電圧検
出器、100は分圧器2の電圧出力である。
第2図は出力電圧検出器40,50,60の一実施例を
示した回路図で、抵抗41,42.ツェナーダイオード
43.フォトカブラ44により構成されている。
また、第3図は逆変換部のアーム対10,20゜30の
一実施例を示す回路図である。11.12はGTO11
3,14はフリーホイーリングダイオード、15.16
は(第1.第2の)スナバコンデンサ、17.18は(
第1.第2の)スナバダイオード、19はスナバ抵抗、
20はセンタツブを備えた限流リアクトルである。
ここで、GTOll、7リーホイーリングダイオード1
3.第1のスナバコンデンサ15及び第1のスナバダイ
オード17を上アームUA、GT012、フリーホイー
リングダイオード14.第2のスナバコンデンサ16及
び第2のスナバダイオード18を下アームSムと呼ぶ。
次に動作について説明する。例えば第3図の回路におい
てGTOl 1を通して負荷に電流を流している状態で
そのGTOl 1をOFFすると、負荷電流ILL 、
 IL2はスナバコンデンサ15→スナバダイオード1
7→限流リアクトル20のセンタタップ→負荷、及びス
ナバコンデンサ16→スナバ抵抗19→スナバダイオー
ド17→限流リアクトル20→負荷の経路で流れる。こ
の負荷電流工Ll、 IL2によってスナバコンデンサ
15は充電され、スナバコンデンサ16は放電する。負
荷電流を■いスナバコンデンサ15.16の容、量をC
とすれば出力電圧■の変化率は d V / d t = I t、/(2XC)となり
、負荷電流rLによって変化する。ここで、例えばイン
バータ出力ライン(例えば101)の電圧波形を第4図
に示すとその電圧波形の立ち上がり時間tr2と立ち下
がり時間tf2は負荷電流によって数μSaC〜数十μ
secと大きく変化する。
このため出力電圧検出器400閾値v1は出力電圧Ed
の中間電位(Ed/2)に設定しなければならない。こ
の時、スナバコンデンサ16のエネルギーの大部分は負
荷に環流するためスナバロスが軽減される。
次に出力電圧Edの検出について説明する。まず、分圧
器2を構成する抵抗21.22の値は、次の様に設定す
る。抵抗21.22の抵抗値をR21、R22とする。
■ R21+R22;Ed/(R21+R22)>Ix
但し、工xはインバータ出力がHi()i:d)または
L o (0)の時電圧検出器40〜60に流れる電流
分圧器2の出力100の電圧は電圧検出器40〜60か
ら見ると近似的に定電圧源となる。
■ R21/R22″=−1 分圧器2の出力100を中間電位(Ed/2)付近に設
定する。
次に電圧検出器40〜60の動作について第4図を参照
して説明する。インバータ出力ライン(例えば101)
の電圧が分圧ls2の出力100以下のとき、電流IB
はツェナーダイオード43→抵抗41の経路で流れ、7
オトカプ、744の出力はLoとなる。また、インバー
タ出力ライン(例えば101)の電圧が分圧器2の出力
以上のときには次のように動作する。ツェナーダイオー
ド43のツェナー電圧をVZ、電圧検出器40〜60に
印加される電圧(例えばインバータ出力ライン101と
分圧器出力100との関)をVD、フォトカプラ44の
フォトダイオードの閾値電流を■TH+抵抗41,42
の抵抗値をそれぞれR41゜R42とする。但し、フォ
トカプラ44の電圧降下は無視し、R41>R42とす
る。
■ VD/R41< ITH 電流IPは抵抗41→抵抗42→フオトカプラ44の経
路で流れる閾値電流ITFI以下のためフォトカプラ4
2の出力はり。のままである。
■ I 7B < VD/ R41<VZ/ R42電
流は抵抗41→抵抗42→7tトカブラ44の経路で流
れる。閾値電流ITH以上のためフォトカプラ44の出
力はI(iになる。
■ VZ/R42<VD/R41 電流は抵抗41→抵抗42→フオトカプラ44の経路及
び抵抗41→ツエナーダイオード43の経路で流れて、
フォトカプラ44の電流を定格値以下に制限する。フォ
トカプラ44の出力はHi になる。
以上の説明から出力電圧検出器40〜60は出力電圧が
Ed/2+IT、XR41のときに閾値をもち、フォト
カプラの出力が変化する。抵抗R41を低い値に設定す
れば閾値は中央値(Ed/2)に近い値になる。
尚、上記実施例では、固定直流電源の三相インバータを
例にして説明したが、直流電源は可変であっでもよく、
又インバータ相数は単相、その他であってもよく、上記
実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、直流電源の端子間に接
続された分圧器の出力と、各逆変換器のアーム対のセン
タタップ出力との間に出力電圧検出器を接続し、前記分
圧器の出力電圧より前記逆変換部の出力電圧の方が大に
なると制御部に制御指令を出力して上下アーム短絡時間
を制御するように構成したので、GTOアームの短絡防
止時間を常に安定に確保して信頼度の高いPWMインバ
ータ装置を安価に提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるPWMインバータ装
置の構成図、第2図は電圧検出器の回路例を示す回路図
、第3図は逆変換部のアーム対の例を示す回路図、第4
図は逆変換部の出力電圧波形図、第5図は従来のトラン
ジスタPWMインバータ装置の構成図、第6図は第5図
の1例とじての電圧検出回路図、第7図は1例としての
出力電圧波形図である。 図において、1は直流電源、2は分圧器、21゜22は
抵抗、10〜30は逆変換部のアーム対、40〜60は
出力電圧検出器、11.12はGTO115,16は(
第1.第2の)スナバコンデンサ、17.18は(第1
.第2の)スナバダイオード、19はスナバ抵抗、20
は限流リアクトル、80は制御部、UAは上アーム、S
Aは下アームである。 なお、図中、同一符号は同一 または相当部分を示す。 特許出願人   三菱電機株式会社 (外2名) 1 直流電源 2〉分圧器 1ON30:逆*J4fISq I−IJ=p第 図 1112:GTO +5.16’(茅lオフ10)スナバ〕ンテ゛ンサ17
.18:(牙1才2の)スナバタイオート)9°スナバ
亀抗 20 眼二走りアクドル UA 上アーム Sa  下アーム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 上アームと下アームとをセンタタップ式の限流リアクト
    ルで結合した回路と、前記上アームのスナバ回路の第1
    のスナバコンデンサと第1のスナバダイオードの交点、
    及び前記下アームのスナバ回路の第2のスナバダイオー
    ドと第2のスナバコンデンサの交点との間に後述の補助
    電源にスナバエネルギーを回収する際に制御する電気弁
    と直列の抵抗とを接続した回路とからなるインバータア
    ーム対と、前記インバータアーム対を複数組並列にして
    上、下アームのGTOに順方向に接続した直流電源と、
    前記直流電源の端子間に接続され複数の抵抗で構成した
    分圧器と、前記分圧器の出力と前記逆変換部のセンタタ
    ップ出力との間に各相毎に設けられ、前記分圧器の出力
    より逆変換部の出力電圧の方が大になると制御指令を出
    力する出力電圧検出器と、前記出力電圧検出器の制御指
    令を上下アーム短絡防止時間の制御信号として入力する
    制御部とを備えたPWMインバータ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5440084A (en) * 1993-01-08 1995-08-08 Nippon Aleph Corporation Shock detecting system
US5770792A (en) * 1995-10-27 1998-06-23 Nippon Aleph Corporation Shock sensors
JP2012122986A (ja) * 2010-11-19 2012-06-28 Fuji Electric Co Ltd 非接地回路の地絡検出回路

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JP2012122986A (ja) * 2010-11-19 2012-06-28 Fuji Electric Co Ltd 非接地回路の地絡検出回路

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