JPH0614561A

JPH0614561A - 電圧形インバータ装置における電流検出方法

Info

Publication number: JPH0614561A
Application number: JP4161380A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mihashi; 剛三橋
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1994-01-21
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JP3215164B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電圧形インバータ装置における地絡を含めた
全ての通流モードの過電流を、最小の数の電流検出器に
より検出すること。【構成】インバータ装置のダイオード・ブリッジ回路
２とスイッチング素子・ブリッジ回路３間の直流プラス
側線路とマイナス側線路を共に一次側として貫通させた
第１の電流検出器５と、上記ブリッジ回路の直流入力側
の電流を検出する第２の電流検出器４を設ける。直流電
源１より負荷に電流が流れる駆動モード、あるいは、負
荷より直流電源側に電流が流れる回生モードにおいて
は、電流検出器４により電流を検出することができる。
また、負荷に蓄積されたエネルギーがダイオードおよび
スイッチング素子を還流する還流モード、負荷の１相に
地絡が発生した場合における地絡モードにおいては、電
流検出器５により電流を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電圧形インバータ装置に
おける電流検出方法に関し、特に、本発明は、電圧形イ
ンバータ装置の保護、あるいは、制御のために用いられ
る電流検出器の最小の数とすることができる電圧形イン
バータ装置における電流検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は電圧形インバータ装置における従
来の電流検出器の配置構成を示す図である。同図におい
て、１は電圧形インバータ装置の直流電源であり、直流
電源は、通常、交流電源をダイオード等から構成される
整流回路により直流に変換し、コンデンサによりフィル
タすることにより得られる。

【０００３】１０は直流を交流に変換するインバータ装
置におけるブリッジ回路であり、自己消弧形素子である
トランジスタ３ａ〜３ｆとダイオード２ａ〜２ｆをそれ
ぞれ逆並列に接続したブリッジ構成を持つ。インバータ
装置の出力電圧の制御は、図示しない制御装置より与え
られるＰＷＭ信号により各トランジスタ３ａ〜３ｆを駆
動して行われる。

【０００４】４はブリッジ回路１０の直流側に設けられ
た電流検出器、１１，１２，１３はブリッジ回路１０の
交流側に設けられた電流検出器、９はインバータ装置に
より駆動される交流電動機であり、ブリッジ回路１０の
直流入力電流、ブリッジ回路１０の交流出力電流は、上
記電流検出器４，１１，１２，１３により検出される。

【０００５】１４は整流器、１５，１６は抵抗であり、
電流検出器１１，１２，１３が出力する交流信号は整流
器１４、抵抗１５，１６により直流に変換される。１７
は絶対値回路であり、整流器１４、抵抗１５，１６によ
り直流に変換されたインバータ出力電流を絶対値信号１
０１に変換する。１８は優先回路であり、電流検出器４
の出力１０２と、電流検出器１１，１２，１３により検
出され、整流器１４，抵抗１５，１６により直流に変換
された電流検出信号の内、大きな信号を選択して出力す
る。８は過電流検出器であり、優先回路１８の出力と設
定値１０４を比較し、インバータ異常信号１０５を出力
する。

【０００６】同図において、直流電源１からブリッジ回
路１０に流れる直流電流は電流検出器４により検出さ
れ、優先回路１８に与えられる。また、ブリッジ回路１
０から負荷の交流電動機９（以下、負荷９という）に流
れる交流電流は電流検出器１１，１２，１３により検出
され、整流回路１４、抵抗Ｒ１５，Ｒ１６により直流信
号に変換され、絶対値回路１７により絶対値が求めら
れ、優先回路１８に与えられる。優先回路１８は入力さ
れる電流検出信号の内の大きい方の信号を選択して出力
する。

【０００７】優先回路１８の出力１０３は過電流検出器
８に与えられて設定値１０４と比較され、また、図示し
ないインバータ電流制限回路等に与えられインバータ装
置の電流制限等に使用される。直流電源１からブリッジ
回路１０内のトランジスタ３ａ〜３ｆ、負荷９を介して
過電流が流れたり、負荷短絡が発生すると、電流検出器
１１，１２，１３の出力が優先回路１８を介して過電流
検出器８に与えられ、過電流状態もしくは負荷短絡が検
出される。また、負荷９の１相から大地に流れる地絡過
電流は、ブリッジ回路１０の各相に設けられた電流検出
器１１ないし１３のいずれかで検出される。

【０００８】さらに、トランジスタ３ａ〜３ｆの不良等
により生ずる、通弧状態、いわゆる上下アーム短絡が発
生したときには、電流検出器４により検出される電流が
過電流状態となり、この検出信号が優先回路１８を介し
て過電流検出器８に与えられ、通弧状態が検出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記電圧形インバータ
装置において、起こりうる過電流モードとしては、次の
ものが考えられる。ＰＷＭ制御異常時の直流電源１とブリッジ回路１０
を介して負荷９の間で流れる一般的な過電流モード。負荷９とブリッジ回路１０内の上側もしくは下側の
トランジスタとダイオードに流れる交流電動機電流の還
流モード。ブリッジ回路１０内のトランジスタ３ａ〜３ｆのう
ちの一ケの誤点弧または破損により生ずる上下短絡モー
ド。インバータ直流電源１のプラスまたはマイナス入力
線とブリッジ回路１０を介して負荷の交流電動機９から
大地に流れる地絡モード。

【００１０】従来においては、上記からまでの全て
のモードからインバータ装置を保護するため、図７に示
したように、インバータ装置の直流側の電流を検出する
電流検出器４およびインバータ装置の出力側の全相の電
流を検出する電流検出器１１，１２，１３を設ける必要
があり、インバータ装置の構成が複雑で高価なものとな
る欠点があった。

【００１１】本発明は上記した従来技術の欠点を改善す
るためになされたものであって、上記全てのモードの過
電流を、最小の数の電流検出器により検出することがで
きる電圧形インバータ装置における電流検出方法を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、多相のブリッジ結線としたダイオード・
ブリッジ回路とスイッチング素子・ブリッジ回路を逆並
列に接続するとともに、上記ダイオード・ブリッジ回路
とスイッチング素子・ブリッジ回路の交流側を直結して
負荷に接続した電圧形インバータ装置における電流検出
方法において、ダイオード・ブリッジ回路とスイッチン
グ素子・ブリッジ回路間の直流プラス側線路とマイナス
側線路を共に一次側として貫通させた第１の電流検出器
と、上記ブリッジ回路の直流入力側の電流を検出する第
２の電流検出器を設け、上記第１および第２の電流検出
器の出力により、電圧形インバータ装置の各通流モード
における電流を検出するように構成したものである。

【００１３】

【作用】直流電源よりダイオード・ブリッジ回路および
スイッチング素子・ブリッジ回路を介して負荷に電流が
流れる駆動モード、あるいは、負荷より直流電源側に電
流が流れる回生モードにおいては、電流は、必ず第２の
電流検出器に流れるので、これにより電流を検出するこ
とができる。

【００１４】また、負荷に蓄積されたエネルギーがダイ
オード・ブリッジ回路のダイオードおよびスイッチング
素子・ブリッジ回路のスイッチング素子を介して流れる
還流モードにおいては、電流は、必ずダイオード・ブリ
ッジ回路とスイッチング素子・ブリッジ回路間の直流プ
ラス側線路あるいはマイナス側線路に流れるので、第１
の電流検出器により電流を検出することができる。

【００１５】さらに、１線が接地された商用電源と整流
器より構成された直流電源を備えたインバータ装置にお
いて、負荷の１相に地絡が発生すると、地絡電流は上記
と同様に、必ずダイオード・ブリッジ回路とスイッチン
グ素子・ブリッジ回路間の直流プラス側線路あるいはマ
イナス側線路に流れるので、第１の電流検出器により地
絡電流を検出することができる。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の１実施例を示す図であり、同
図において、図７に示したものと同一のものには同一の
符号が付されており、１は電圧形インバータの直流電
源、２はダイオード２ａ〜２ｆからなるダイオード・ブ
リッジ回路、３はトランジスタ３ａ〜３ｆからなるトラ
ンジスタ・ブリッジ回路であり、ダイオード・ブリッジ
回路２はトランジスタ・ブリッジ回路３のフライホィー
ル・ダイオードとして設けられており、ダイオード・ブ
リッジ回路２とトランジスタ・ブリッジ回路３によりイ
ンバータ部を構成している。また、従来例と同様、イン
バータ装置の出力電圧の制御は、図示しない制御装置よ
り与えられるＰＷＭ信号により各トランジスタ３ａ〜３
ｆを駆動して行われる。

【００１７】４は第１の電流検出器であり、ダイオード
・ブリッジ回路２とトランジスタ・ブリッジ回路３の前
段直流側に設けられており、その出力１０２はダイオー
ド７に接続される。５は第２の電流検出器であり、ダイ
オード・ブリッジ回路２とトランジスタ・ブリッジ回路
３のプラス側接続線とマイナス側接続線を共通に接続し
て一次側入力としており、その出力１０１’は整流回路
６に与えられる。

【００１８】６は電流検出器５の出力を直流信号に変換
する整流回路、７は整流回路６ともに優先回路を形成す
るダイオード、８は整流回路６とダイオード７からなる
優先回路の出力を設定値１０４と比較して、過電流を検
出する過電流検出回路である。整流回路６とダイオード
７からなる優先回路の出力１０３は過電流検出器８に与
えられるとともに、インバータ装置の出力電流制限信号
として用いられる。

【００１９】９は交流電動機等からなる負荷であり、ダ
イオード・ブリッジ回路２とトランジスタ・ブリッジ回
路３の交流側を直結して接続されている。図２ないし図
６は図１に示した実施例における各通流モードを説明す
る図であり、図２ないし図６を用いて、本実施例におけ
る電流検出方法について説明する。

【００２０】図２は直流電源１からトランジスタ３ａか
ら負荷９、トランジスタ３ｆを介して流れる通流モード
（駆動モード）を示す。このモードにおいては、ダイオ
ード・ブリッジ回路２には電流は流れず、また、電流検
出器５では、直流プラス側を流れる電流と直流マイナス
側を流れる電流が打ち消し合い、その出力信号１０１’
は「０」である。一方、電流検出器４には直流マイナス
側を流れる電流が流れるので、この電流を検出すること
により、インバータ装置に発生した異常状態を検出する
ことができる。

【００２１】図３はトランジスタ３ａがオンで、トラン
ジスタ３ｆがオフしたときの通流モード（還流モード）
を示し、この場合には、負荷９のインダクタンスに蓄え
られたエネルギーがトランジスタ３ａ、負荷９内の卷線
９’、ダイオード・ブリッジ回路２のダイオード２ａを
介して還流する。このモードにおいては、電流検出器５
の一次側には直流プラス側電流のみが流れているので、
電流検出器５によりその電流を検出すことができる。

【００２２】図４はトランジスタ３ｆがオンで、トラン
ジスタ３ａがオフしたときの通流モード（還流モード）
を示し、この時の負荷９のインダクタンス・エネルギー
は、トランジスタ３ｆ、負荷９の卷線９’、ダイオード
・ブリッジ回路２のダイオード２ｆを介して還流され
る。このモードにおいては、電流検出器５の一次側には
直流マイナス側電流のみが流れているので、電流検出器
５によりその電流を検出すことができる。

【００２３】図５は図２の通流モードから、トランジス
タ３ａ，トランジスタ３ｆをオフにしたときの通流モー
ド（回生モード）である。この場合には、負荷９のイン
ダクタンス・エネルギーはダイオード・ブリッジ回路２
のダイオード２ｃ，ダイオード２ｄを介して直流電源１
に電力回生される。このモードにおいては、電流検出器
５には電流は流れず、回生電流は電流検出器４により検
出される。

【００２４】図６は負荷９の入力側で地絡が発生した場
合の通流モード（地絡モード）である。同図では、電流
経路が明らかになるように、図１における直流電源１を
商用電源２０、整流器２２とフィルタ２３で示してお
り、商用電源２０はその一線が大地２１に接続されてい
る。同図に示すように、負荷９側で地絡が発生すると、
地絡電流は同図の実線で示したように、商用電源２０か
ら整流器２２、電流検出器５、トランジスタ３ａ、を介
して大地に流れる。また、同図の点線で示すように、大
地２１からトランジスタ３ｄ、電流検出器５、電流検出
器４、整流器２２、商用電源２０を介して大地２１に流
れる。同図から明らかなように、実線のように流れる場
合でも、あるいは点線のように流れる場合でも、地絡電
流は必ず電流検出器５を介して流れるので、電流検出器
５により地絡電流を検出することができる。

【００２５】図２ないし図６から明らかなように、直流
側に電流検出器４を設けるとともに、ダイオード・ブリ
ッジ回路２とトランジスタ・ブリッジ回路３のプラス側
接続線とマイナス側接続線を共通に接続して一次側入力
とした電流検出器５を設けることにより、図２ないし図
６に示した全ての通流モードのおける電流を電流検出器
４もしくは電流検出器５により検出することができるの
で、電圧形インバータ装置において起こりうる全ての過
電流モードに対応することが可能となる。

【００２６】なお、上記実施例においては、インバータ
装置のスイッチング素子としてトランジスタを用いる例
を示したが、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その他、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipo
lar Transister) などその他の周知なスイッチング素子
を用いたインバータ装置に適用することができる。ま
た、上記実施例においては、インバータ装置の負荷とし
て交流電動機が接続されている例を示したが、本発明に
おけるインバータ装置の負荷は上記実施例に限定される
ものではなく、本発明は任意の負荷を持つインバータ装
置に適用することができる。

【００２７】さらに、インバータ装置のトランジスタの
サージ電圧を吸収するためには、電流検出器５とダイオ
ード・ブリッジ回路２を同一のパッケージ内に入れると
効果的てあり、小型化することもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明においては、２個の電流検出器を設けるだけで、
電圧形インバータ装置の力行、回生等の全ての通流モー
ドでの電流検出が可能であり、これらの通流モードにお
ける負荷短絡、地絡等の事故に対して保護もしくは電流
制限等の制御を行うことができる。

【００２９】従って、安価で、且つ、コンパクトなイン
バータ装置を提供することができ、その実用上の効果は
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図である。

【図２】実施例における電流通流モード（駆動モード）
の説明図である。

【図３】実施例における電流通流モード（還流モード
１）の説明図である。

【図４】実施例における電流通流モード（還流モード
２）の説明図である。

【図５】実施例における電流通流モード（回生モード）
の説明図である。

【図６】実施例における電流通流モード（地絡モード）
の説明図である。

【図７】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１直流電源２ダイオード・ブリッジ回路２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，７ダイオード３トランジスタ・ブリッジ回路３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆトランジスタ４，５，１１，１２，１３電流検出器６，１４整流回路８過電流検出器９交流電動機９’ 交流電動機内の卷線１０ダイオードとトランジスタからなるブリッ
ジ回路１５，１６電流検出抵抗器１７絶対値回路１８優先回路２０商用電源２１大地アース２２整流回路２３フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多相のブリッジ結線としたダイオード・
ブリッジ回路とスイッチング素子・ブリッジ回路を逆並
列に接続するとともに、上記ダイオード・ブリッジ回路とスイッチング素子・ブ
リッジ回路の交流側を直結して負荷に接続した電圧形イ
ンバータ装置における電流検出方法において、ダイオード・ブリッジ回路とスイッチング素子・ブリッ
ジ回路間の直流プラス側線路とマイナス側線路を共に一
次側として貫通させた第１の電流検出器と、上記ブリッ
ジ回路の直流入力側の電流を検出する第２の電流検出器
を設け、上記第１および第２の電流検出器の出力により、電圧形
インバータ装置の各通流モードにおける電流を検出する
ようにしたことを特徴とする電圧形インバータ装置にお
ける電流検出方法。