JPH0488886A - インバータ装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は商用電源に接続したコンバータ部の出力により
動作するインバータ装置に関する。

従来の技術 近年、商用電源に接続したコンバータ部の出力により動
作するインバータ装置は、たとえばモータの速度制御な
どに広（普及してきている。

従来、この種のインバータ装置は第３図のような構成が
一般的であった。以下、その構成について説明する。

図に示すように、コンバータ部１は整流部２とコンデン
サ３とよりなり、雑音除去部４を介して商用電源５に接
続している。インバータ６はインバータ制御部７とイン
バータ開閉素子部８とよりなり、コンバータ部１の出力
を入力して動作し、負荷としてのモータ９を駆動するよ
うにしている。

上記構成において動作を説明すると、商用電源５からの
交流電圧はコンバータ部１により直流電圧に変換され、
インバータ６に供給される。インバータ６ではインバー
タ制御部７により、等幅ないしは不等幅ＰＷＭ信号を発
生させ、その信号でインバータ開閉素子部８を駆動する
。その結果インバータ開閉素子部８は直流電圧を等幅あ
るいは不等幅ＰＷＭ電圧に変換し、モータ９に供給する
ようにしていた。

発明が解決しようとする課題 このような従来のインバータ装置では、等幅あるいは不
等幅ＰＷＭ電圧のキャリア周波数は高周波であるほど波
形が正弦波に近（滑らかになり、負荷の効率や機器の安
全性の点で望ましい。しかしながら、キャリア周波数が
高くなると本来は絶縁性を有する負荷としてのモータ９
のステータコイルとケーシング間のインピーダンスは浮
遊容量のために次第に低下する。一方１．商用電源５の
一端は接地されているので、そのため、人間が手でモー
タ９のケーシングに触れると人間を通して漏電すること
になる。そしてさらにキャリア周波数が１５ＫＨｚ付近
以上と高くなれば感電にいたるという問題を有していた
。

また、インバータ６の直流電源を第４図（ａ）のように
商用電源５から整流部２により余波整流し、コンデンサ
３に充電して得ているので、その際の電流波形は第４図
（ｂ）に示すように高調波成分を多く含むものとなり、
商用電源５およびそれに接続する他の機器に影響を與え
るという問題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決するもので、高い
キャリア周波数を使用する場合でも漏電を感じることが
な（、安全なインバータ装置を提供することを目的とし
ている。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、コンバータ部を入
力出力絶縁形としたことを課題解決手段としている。

作　　　用 本発明は上記した課題解決手段により、商用電源とイン
バータの出力とを磁気結合で絶縁し、インバータで直流
電源をチョップすることにより発生する高周波電源に対
して、高周波的にアースを通過するルートを無くするこ
とができ、インバータのキャリア周波数を高周波に設定
し絶縁インピーダンスが低下する場合でも人体に感電な
どの影響を除去できる。

実施例 本発明による一実施例について第１図を参照しながら説
明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付
して説明を省略する。

図に示すように、雑音除去部１０はコンバータ部１１で
発生する雑音が商用電源５へ漏洩するのを防止するため
のものであり、コンバータ部１１は入力出力絶縁形とし
て商用電源５からの交流電圧を電気的に絶縁している。

商用電源５の両端は雑音除去部１０の入力側の２端子と
接続し、この雑音除去部１０の出力側の２端子は整流部
２の入力側の２端子と接続している。整流部２の出力側
はコンバータ主回路部１２の入力側に接続している。コ
ンバータ主回路部１２０入力側は基本的にはスイッチン
グトランス１３の１次側コイル１４と開閉素子１５の直
列回路で構成し、さらに電流値検知部１６を直列に接続
している。電流値検知部１６としては電流検知用抵抗以
外にコイルと磁気抵抗素子の組合せ、発光ダイオードと
受光素子との組合せなどがある。スイッチングトランス
１３の２次側コイル１７０両端はダイオード１８とコン
デンサ１９の直列回路を接続している。コンデンサ１９
の両端はコンバータ部１１の出力側である。そして、コ
ンバータ部１１の出力側はインバータ６の入力側に接続
している。インバータ６のａ力端子は負荷のモータ９に
接続し、３相電源を供給する。

スイッチングトランス１３と開閉素子１５とダイオード
１８とコンデンサ１９はコンバータ主回路部１２を構成
する。さらにコンバータ主回路部１２と整流部２とコン
バータ制御部２０はコンバータ部１１を構成する。

コンバータ制御部２０はインバータ６の入力電圧である
コンデンサ１９の電圧信号とスイッチングトランス１３
の１次コイル電流値の信号と商用電源５の電源電圧波形
の信号とを入力信号とし、開閉素子１５を開閉制御する
制御信号を発生送出するものである。コンバータ部１１
への入力信号としては負荷電流制限その他があるが、こ
こでは考慮しないこととする。コンバータ制御部２０は
インバータ６の入力直流電圧を設定する直流電圧設定部
２１と、コンバータ６への入力直流電圧を検知するイン
バータ電圧検知部２２と、インバータ電圧検知部２２の
信号と直流電圧設定部２１からの信号とを入力とし、そ
れらの誤差信号を出力とする偏差信号発生部２３と、偏
差信号発生部２３からの出力信号と電流値検知部１６か
らのスイッチンブトランス１３の１次コイルを流れる電
流値の信号とを入力とし開閉素子制御部２４へ信号を送
る導通期間制御部２５と、商用電源５の電圧波形を検知
する電圧波形検知部２６と、電圧波形検知部２６の信号
を入力とし商用電源５からインバータ６への入力電流を
所望の波形となす開閉素子１５の導通開始時期の信号を
発生する電圧応動導通開始信号発生部２７と、電圧応動
導通開始信号発生部２７の信号と導通期間制御部２５の
信号とを入力とし開閉素子１５０制御信号を発生する開
閉素子制御部２４とで構成している。

上記構成において動作を説明すると、商用電源５から供
給される正弦波交流電圧は雑音除去部１０を経て整流部
２０入力端子に加えられ、その結果、整流部２の出力端
子には正弦波の全波整流波形が出力される。この出力電
圧はスイッチングトランス１３の１次側コイル１４と開
閉素子１５との直列回路に印加される。開閉素子１５は
コンバータ制御部２０の信号により開閉するので、その
導通時に１次側コイル１４に蓄えられたエネルギーは、
その遮断された瞬間スイッチングトランス１３の２次側
コイル１７からダイオード１８を通してコンデンサ１９
に供給される。この開閉の周波数が高ければコンデンサ
１９に必要なエネルギーが連続的に補給され、インバー
タ６に必要な直流電源が供給される。しかし、スイッチ
ングトランス１３の１次側コイル１４と２次側コイル１
７とは磁気的な結合であるため２つのコイル間には電気
的な結合はない。したがって、このコンデンサ１９の両
方の端子、すなわちインバータ６の電源端子ｃ、ｄはと
もに商用電源５との結合はな（、大地に対して絶縁され
ている。インバータ６ではコンバータ部１１による直流
電圧をインバータ制御部７の信号に基づきインバータ開
閉素子部８の開閉素子群を開閉制御し、３相の等幅ある
いは不等幅ＰＷＭ電圧に変換し、負荷であるモータ９に
供給する。本実施例では等幅あるいは不等幅ＰＷＭ電圧
のキャリア周波数が高周波であり、モータ９の附勢用電
線とケースあるいは保持部との間のインピーダンスが小
さくなる場合でも、人間を通して大地に漏電し感電させ
るような事態は起こらない。インバータ６はキャリア周
波数を８Ｋ）Ｉｚ以上に選定するとモータ９から発生す
る異常な騒音が急激に減少する。そして、キャリア周波
数をたとえば２０ＫＨｚ付近の非可聴周波数以上に設定
すると異常な騒音は全（聞こえなくなる。本発明による
インバータ装置はキャリア周波数をこのような高周波領
域に設定する場合に効果がある。また、不等幅ＰＷＭイ
ンバータは等幅インバータよりも周波数帯域幅が広がっ
ているため本インバータ装置の使用に遺している。

つぎに、コンバータ部１１の動作について説明する。直
流電圧設定部２１は主としてインバータ開閉素子部８に
適した電圧値に設定する。一方、実際の直流電圧は端子
ｃ、ｄからインバータ電圧検知部２２により検知する。

直流電圧の設定値と実際の直流電圧値との偏差信号は偏
差信号発生部２３で検出される。この偏差信号は電流値
検知部１６の抵抗により検知されたスイッチングトラン
ス１３の１次側コイル１４を流れるパルス電流の電流値
と導通期間制御部２５で比較され、パルス電流の通電時
間を定める。すなわち、インバータ６の負荷が重くなり
直流電圧が低下しようとすると、導通期間制御部２５は
パルス電流の通電時間を長（し、直流電圧の低下を抑制
する。また、逆に負荷が軽（なるとパルス電流の通電時
間を短（して直流電圧の上昇を抑制する。このようにし
てインバータ６の直流電圧は一定に保持される。さらに
、商用電源５の電圧波形は電圧波形検知部２６で検知さ
れ、その電圧値に対応して電圧応動導通開始信号発生部
２７により開閉素子１５の開閉周期が定められている。

したがって、電圧応動導通開始信号発生部２７の特性を
電圧とパルス電流の周期とが比較するように設定すると
、商用電源５の電圧波形が第２図（ａ）のように正弦波
の場合、コンバータ部１１の作用により発生した第２図
（Ｃ）に示すパルス電流は雑音除去部１０により平滑さ
れ、商用電源５からの入力電流は第２図（ｂ）に示すよ
うにほぼ正弦波となり、高調波成分の抑制されたものと
なる。

なお、以上の説明においてコンバータ部１１はコイルに
流れる電流を遮断する際に発生するフライバック電圧を
利用したブロッキング方式を用いて行ったが、代わりに
トランス作用と平滑フィルタを用いるフォワードコンバ
ータを使用しても同様の効果が得られる。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、コン
バータ部を入力出力絶縁形としたから、インバータが直
流電圧をチョップして発生させる高周波電源からの負荷
を通しての人体への感電の可能性を完全に除去でき、高
周波漏電に対する安全性を向上できる。

また、商用電源の電圧を変更しても負荷の動作は影響を
受けず正常に動作できる。すなわち、同一の機器を１０
０Ｖ電圧にでも２００ｖ電圧にでも正常に使用できる。

さらに、商用電源からの入力電流の高調波成分を抑制で
き、電源の波形や電源につながる他の機器に影響を与え
ることが少なくなる。

また、直流電源が商用電源とスイッチングトランスを介
して接続されているため、商用電源からの外来サージや
ノイズはインバータの直流電源に到達しに（＜、そのた
め直流電源につながる開閉素子も影響を受けることがな
（なる。

さらに、インバータの直流電圧がほとんど変動しないの
で、インバータの開閉素子などに余裕を必要とせず、そ
の結果インバータ出力の向上ないしは小型化が可能であ
る。

また、高周波で商用電源電圧をチョップするため使用す
るフィルタは高周波用の小型のものでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のインバータ装置の回路図、
第２図（ａ）〜（Ｃ）は同インバータ装置の要部電圧電
流波形図、第３図は従来のインバータ装置の回路図、第
４図（ａ）、（ｂ）は同インバータ装置の要部電圧電流
波形図である。 ５・・・・・・商用電源、６・・・・・・インバータ、
１０・・・・・・雑音除去部、１１・・・・・・コンバ
ータ部。 ｆ：５２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 雑音除去部を介して商用電源に接続したコンバータ部と
   、前記コンバータ部の出力を入力するインバータとを備
   え、前記コンバータ部は入力出力絶縁形としてなるイン
   バータ装置。