JPH08251927A - 誤配線検出装置 - Google Patents

誤配線検出装置

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JPH08251927A
JPH08251927A JP7052254A JP5225495A JPH08251927A JP H08251927 A JPH08251927 A JP H08251927A JP 7052254 A JP7052254 A JP 7052254A JP 5225495 A JP5225495 A JP 5225495A JP H08251927 A JPH08251927 A JP H08251927A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】インバ−タ装置の直流部短絡を交流主電源投入
以前に検出し交流主電源投入を阻止する簡単な装置を提
供することにある。 【構成】主電源の交流を整流した電圧値とは異なる別の
低い電圧値を持つ直流電源より平滑コンデンサの漏れ電
流以上の微少の定電流を電力変換装置の直流部の平滑コ
ンデンサへ流し込む手段と、平滑コンデンサの充電電圧
値のレベルを検出する手段と、検出結果を出力する手段
から成る直流母線誤配線検出装置。 【効果】本発明によれば、電力変換装置の直流部の誤配
線により、どこかに短絡箇所があれば、警報をうなが
し、また主電源投入を防止できるので、電源短絡破壊を
くい止める事ができる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に電源回生コンバ−
タ装置の直流部を共有して複数台のインバ−タ装置が接
続される方式、または直流電源装置の直流部を共有して
複数台のインバ−タが接続される方式、または複数台の
インバ−タの直流部が並列接続される方式、いわゆる共
通コンバ−タ方式と呼ばれるものの直流母線誤配線検出
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電力回生装置とインバ−タ装置が分離さ
れており、これら両装置の直流端子が並列接続する場
合、その誤配線を事前に検出する方法としては、従来、
特開平4−261371のように電力回生装置の直流出
力側にコンタクタ−接点を備え、事前にインバ−タ側か
らつなぎこまれる直流端子の極性を確認してからコンタ
クタ−接点を閉じる方法がある。
【0003】従来、特開平4−261371の構成のよ
うに電力回生装置が120゜通電方式のものであって、
電力回生装置の交流入力端子とインバータ装置の交流入
力端子が電源に並列接続可能なものは、インバ−タ側を
先に初充電することにより、インバ−タ装置の直流部極
性を確認することが可能である。しかし電力回生装置が
120゜通電方式のものであっても、複数台のインバー
タ装置がコンバ−タ直流端子に複数台接続される場合、
インバ−タ装置同間の直流部配線に誤配線があった場
合、インバ−タ装置を交流端子側からの初充電する際、
電源短絡を引き起こしてしまうという問題を伴い、直流
母線部の誤配線有無を確認できなかった。
【0004】また、電力回生装置が180゜通電方式の
場合、電力回生装置の交流入力端子とインバータ装置の
交流入力端子が電源に並列接続されると、この両装置間
に、直流母線を通してル−プ電流を生じしまう。そこ
で、180゜通電方式の場合、インバ−タの交流入力端
子は電源側へ接続されないのが一般的であり、直流部の
初充電は電力回生装置を通してインバ−タ装置側へ充電
される。そのため従来例の様にインバ−タ側直流部を初
充電して、事前にコンバ−タ側へ接続されたインバ−タ
側配線の極性を確認することはできないので、直流母線
部の誤配線有無を確認できなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はこれら
問題を解決し直流部短絡を交流主電源投入以前に検出し
交流主電源投入を阻止する簡単な装置を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、主電源の交流
を整流した電圧値とは異なる別の低い電圧値を持つ直流
電源を使用し、この直流電源より電力変換装置の直流部
の平滑コンデンサへ、平滑コンデンサの漏れ電流以上の
微少の定電流で流し込む手段と、平滑コンデンサの充電
電圧値のレベルを検出する手段と、検出結果を出力する
手段を備え、直流母線の誤配線を検出することを特徴と
する。
【0007】
【作用】本発明によれば、直流母線の誤配線を検出する
ときは、主電源の交流を整流した電圧値とは異なる別の
低い電圧値を持つ直流電源から電力変換装置の直流部の
平滑コンデンサへ、平滑コンデンサの漏れ電流以上の微
少の定電流が流し込まれるので、直流部に短絡の状態が
なければ、平滑コンデンサの充電電圧は立ち上がる。こ
の結果、レベル検知が行われ、検知信号が発生され、誤
配線はないと判定される。
【0008】電力変換装置の接続極性が誤配線により反
対になっていると、電力変換装置のスイッチング素子に
逆並列に接続されたフライホイールダイオードにより短
絡され、受電電圧は立ち上がらないか、立ち上がったと
しても上記フライホイールダイオードの順方向ドロップ
電圧以上に立ち上がれない。この結果、レベル検知が行
われず、検知信号の発生もなく、誤配線があると判定さ
れる。
【0009】また短絡状態があっても、定電流の微少電
流で流し込むため装置の破壊に至ることはない。さら
に、充電の立ち上がりの初期の低い電圧値でレベル判定
が行われ、平滑コンデンサを満充電することなく、短時
間の内に誤配線の有無が検知される。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1、図2により
説明する。
【0011】1は三相交流電源である。7は電圧型PW
Mコンバ−タ装置であり、電磁開閉器2、交流リアクト
ル3、電流検出器4、逆変換器5、平滑コンデンサ6を
備える。平滑コンデンサ8と逆変換器9とからなるイン
バ−タ装置10は、電圧型PWMコンバ−タ装置7の直
流出力を受け、これを交流に変換して負荷となる電動機
11に任意の電圧と周波数を与える。これら電圧型PW
Mコンバ−タ装置7とインバ−タ装置10の両装置は互
いに直流端子PとNで接続され、電力変換の方向は電動
機11の運転状態により切り替わる。すなわち電動機1
1が力行の時はPWMコンバ−タ装置7の交流側より電
力が供給され、このPWMコンバ−タ装置7の直流部、
インバ−タ装置10の直流部および逆変換器部9を通り
電動機へと電力が供給される。また、電動機11が与え
られた周波数以上に負荷側から速く回されようとした場
合、電動機11は回生状態となり、その回生電力が、イ
ンバ−タ装置10の直流部、PWMコンバ−タ装置7の
直流部および逆変換部5を通り、電源側へと送られる。
これらの構成において、インバ−タ装置10と同じ機能
を有するインバ−タ装置12がコンバ−タ装置7の直流
部端子へ追加接続された場合、電力変換の方向はそれぞ
れのインバ−タ装置10、12に接続された電動機1
1、および13の動作状態により決まる。いま仮に、電
動機11が力行で、電動機13が回生運転であったとす
るなら、両インバ−タ10、12の直流間で力行電力と
回生電力との電力の相殺が行われ、その結果、直流部の
電力が不足の場合、PWMコンバ−タ装置7は力行運転
状態となり、三相交流電源1側より、電力を供給する。
また逆に直流部の電力が余剰の時はPWMコンバ−タ装
置7は回生運転状態となり電力を三相交流電源1側へ戻
す。これら一連の動作から成る構成は共通コンバ−タ方
式と呼ばれる。この方式においては、各種の電力変換装
置が直流端子を通じて互いに並列接続されるのが特徴で
ある。
【0012】19は誤配線を検出する誤配線検出装置で
ある。この誤配線検出装置19は、降圧トランス14、
単相整流ブリッジ15、平滑コンデンサ16から成る直
流電源部分17を備え、直流電源17は12V程度の直
流電源を作り出す。抵抗R2は前記直流電源17よりP
WMコンバ−タ装置7およびインバータ装置10の平滑
コンデンサ6、8へ数十〜百ミリアンペア程度を流し込
むための限流抵抗である。ダイオ−ドDPは、PWMコ
ンバ−タ装置7およびインバータ装置10が交流主電源
からの充電を受け、平滑コンデンサ6、8の両端電圧が
高圧となった時でも誤配線検出装置19の耐圧破壊を防
止するブロックダイオ−ドである。18は電磁リレ−
で、主電源用電磁開閉器2の投入インタ−ロックを司
る。R1、R3は抵抗、ZDは定電圧ダイオ−ドであ
る。Q7はトランジスタ電磁リレ−18を駆動する部分
である。ダイオ−ドD7はトランジスタQ7の過電圧破
壊を防止するために接続されている。
【0013】次に、これら構成からなる誤配線検出装置
19の動作について以下説明する。
【0014】まず誤配線がなかった場合、誤配線検出装
置19の直流電源17より平滑コンデンサ6、8へル−
トL1の経路を通り充電電流が流れ込み、充電電圧VC
が立ち上がる。この電圧VCから、ダイオ−ドDPの順
方向ドロップ電圧VP、抵抗R3の両端電圧V2、トラ
ンジスタQ7のベ−ス.エミッタ間電圧VBを加算した
値を差し引いた電圧が定電圧ダイオ−ドZDのブレ−ク
電圧VZを越えた時、トランジスタQ7へベ−ス電流が
供給され、Q7のコレクタ.エミッタ間が導通状態とな
り電磁リレ−18のコイルに限流抵抗R1を通して電流
が流れる。この結果電磁リレ−18は接点を閉じ、これ
が電磁開閉器2のインタ−ロック信号となる。ここで、
電磁リレ−18が動作する時の充電電圧VCと定電圧ダ
イオ−ドZDのブレ−ク電圧VZの関係を式に示すと以
下の様になる。 VZ=VC+VP−V2−VB また抵抗R2の定数は誤配線検出装置19の直流電源1
7の電圧をVS、各平滑コンデンサ6、8の漏れ電流の
総合和をIcmとすれば、以下の関係がなければ充電を
行うことが出来ない。 Icm≦〔VS−(VC+VP)〕/R2 この式の関係より抵抗R2の実際値は通常数100オ−
ム程度となる。また平滑コンデンサ6、8の総合和の値
は低圧三相電動機用インバ−タの容量が400KVAク
ラスで20000μFぐらいであり定電圧ダイオ−ドZ
Dのブレ−ク電圧VZまでの充電時間は数秒以下に押さ
えられる。また平滑コンデンサ6、8の経年変化により
漏れ電流値が増え、 Icm≧〔VS−(VC+VP)〕/R2 の関係となる。この状態となった場合、充電電圧は立ち
上がらず、定電圧ダイオ−ドZDのブレ−ク動作となら
ないため平滑コンデンサ6、8の劣化を知る手掛かりと
もなる。
【0015】次に、インバータ装置12の直流部の接続
に誤配線があった場合を例にとり、図2より説明する。
【0016】図2はインバ−タ装置12が誤配線により
直流部が逆極性に接続された場合を示すものである。図
2のように誤配線がある場合直流部は短絡状態となる。
この状態で三相交流電源1が投入された場合、短絡電流
がPWMコンバ−タ装置7の逆変換器5、インバ−タ装
置12の逆変換器部9に使用されているスイッチング素
子Q1〜Q6のフライホイ−ルダイオ−ドD1〜D6を
通過し流れるため、スイッチング素子Q1〜Q6のドラ
イブ信号で短絡電流を遮断することが出来ず、装置の破
損を拡大させてしまう。これを事前に検出して三相交流
電源1への接続を阻止する動作について説明する。
【0017】誤配線出装置19の直流電源17より限流
抵抗R2、ダイオ−ドDPを通過しインバ−タ装置12
のへスイッチング素子Q1〜Q6のフライホイ−ルダイ
オ−ドD1〜D6を通過する電流が、ル−トL2の経路
で流れる。このため平滑コンデンサ6、8は充電され
ず、直流部17に発生する電圧はインバ−タ装置12の
フライホイ−ルダイオ−ドD1とD4(あるいはD2と
D5、あるいはD3とD6)の順方向ドロップ電圧VD
とな。これより、トランジスタQ7をオンさせる条件式
を考えると VZ≧VD+VP−V2−VB となり、定電圧ダイオ−ドZDのブレ−ク電圧VZを越
えないため電磁リレ−18は接点を閉じず、この電磁リ
レ−18よりインタ−ロックを掛けられた電磁開閉器2
は接点を閉じない。よって、交流主電源が投入されるこ
とはない。
【0018】図3は誤配線検出装置19に相当する回路
がPWMコンバ−タ装置46の内部に組込まれた場合の
実施例を示す。
【0019】46はPWMコンバ−タ装置全体の構成を
示す。21は、電源の位相を検出するためのトランス2
0、交流入力電流を検出するための検出器4、直流電圧
の大きさを検出する検出器48からの情報を得てPWM
コンバ−タの制御を司る制御回路である。22は21か
らPMW信号を受け、逆変換器部5のスイッチング素子
を駆動するドライブ回路である。23は21、22の回
路を駆動するためのスイッチングレギュレータ方式の制
御電源回路である。24は検出装置である。29は制御
電源をサポ−トするバックアップ電源である。
【0020】御電源回制路22は直流電圧入力を受け動
作するスイッチングレギュレ−タ方式の回路となってお
り、通常は三相交流電源1が投入されている場合は主回
路の直流部P,Nより入力を得る。
【0021】バックアップ電源29は絶縁トランス2
5、単相整流ブリッジ26、平滑コンデンサ27、ブロ
ックダイオ−ド28から構成され主回路の直流電圧(P
−N間電圧)と同等レベルが作り出される。この電圧に
より、三相交流電源1がない場合でも御電源回制路22
に直流を供給し制御回路21が動作可能となっている。
よって、検出装置24の直流電源として電圧VSを制御
電源回路23より取り出して使用することが可能であ
る。次に検出装置24の動作を説明する。
【0022】動作原理は図1の誤配線検出装置19と同
じであるが、異なるところはまず、直流電源電圧VSを
御電源回制路23より受けること、電磁リレ−18の替
わりにフォトトランジスタPCの1次側に電流を流しそ
の2次側の信号を制御回路21に送り、この信号を主電
源投入条件回路47に入力し、主電源投入用電磁開閉器
2の動作をこの回路で行わせるものである。このように
すれば主電源投入を他の条件と組み合わせて制御するこ
とが出来る。さらに検出装置の簡素化が可能となる。
【0023】本発明の他の実施例を図4、図5に示す。
【0024】図4はインバ−タ装置32、36が直流母
線を通じて並列接続された場合を示す。このような構成
においても、検出装置19を直流部につなぐことがで
き、各インバ−タ装置32、36の主電源投入用電磁開
閉器30、34のインタ−ロックを取ることにより本発
明が適用可能である。
【0025】図4で31、35は交流リアクトルでイン
バ−タ装置の負荷分担のバランスを取る目的で挿入され
る。
【0026】40は補助電磁リレ−で主電源投入用電磁
開閉器30、34を電磁リレ−18により、直接駆動出
来ないために挿入される。
【0027】図5は図1の実施例でPWMコンバ−タ装
置7に相当する部分が、41の三相整流ブリッジからな
る順変換装置に置き替えた場合を示す。この場合でも本
発明の検出装置19を直流部につなげることにより、直
流部の誤配線が検出可能である。
【0028】以上の実施例からわかるように、本発明の
直流母線誤配線検出装置は、電力変換装置がコンバ−タ
装置、インバ−タ装置に限らず、交直変換機能を有する
複数の電力変換装置同志を直流母線により接続す構成に
おいて、その誤配線を見分ける装置として有効である。
【0029】以上の実施例によれば、電力変換装置の直
流部の誤配線により、どこかに短絡箇所があれば、警報
をうながし、主電源投入による電源短絡破壊をくい止め
る事ができ、とくに電力変換装置が共通コンバ−タ方式
の時、誤配線を招きやすく、被害も拡大しやすいので有
効である。また、電力変換装置の素子故障で直流部短絡
状態がある時も有効である。更に、コンデンサの漏れ電
流が大きくなった場合平滑コンデンサの充電電圧が検知
レベルに達せず、コンデンサの寿命を予知する効果も生
まれる。また本発明装置を電力変換装置に一体化させ、
本発明装置の直流電源を電力変換装置の制御電源から供
給することで本発明装置の簡素化が行える。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、電力変換装置の直流部
の誤配線により、どこかに短絡箇所があれば、警報をう
ながし、また主電源投入を防止できるので、電源短絡破
壊をくい止める事ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の制御ブロック図で、配線が
正常な場合を示す。
【図2】本発明の一実施例の制御ブロック図で、誤配線
がある場合を示す。
【図3】本発明の他の実施例で、発明の装置が電力変換
装置の一部に組み込まれ場合を示す。
【図4】本発明の他の実施例で、インバ−タ装置が並列
接続される場合を示す。
【図5】本発明の他の実施例で、順変換器を持つ直流電
源装置にインバ−タ装置が並列接続される場合を示す。
【符号の説明】
1…三相交流電源、 2…電磁開閉器、 3…交流リア
クトル、4…電流検出器、 5…逆変換器、 6…平滑
コンデンサ、 7…PWMコンバ−タ装置、 8…平滑
コンデンサ、 9…逆変換器、 10…インバ−タ装
置、 11…交流電動機、 12…インバ−タ装置、
13…交流電動機、 14…降圧トランス、15…単相
整流ブリッジ、 16…平滑コンデンサ、 17…誤配
線検出装置19内の直流電源、 18…電磁リレ−、
19…誤配線検出装置、 20…電源位相検出用トラン
ス、 21…PWMコンバ−タ装置の制御回路、 22
…ベ−ス駆動回路、23…制御電源回路、 24…検出
装置、 25…絶縁トランス、 26…単相整流ブリッ
ジ、 27…平滑コンデンサ、 28…ブロックダイオ
−ド、 29…バックアップ電源回路、 30…交流主
電源投入用電磁開閉器、 31…交流リアクトル、 3
2…インバ−タ装置、 33…交流電動機、34…交流
主電源投入用電磁開閉器、 35…交流リアクトル、
36…インバ−タ装置、 37…交流電動機、 38…
補助電磁リレ−の接点、 39…補助電磁リレ−の接
点、 40…補助電磁リレ−のコイル、41…三相整流
ブリッジ、 42…インバ−タ装置、 43…交流電動
機、 44…インバ−タ装置、45…交流電動機、 4
6…PWMコンバ−タ制御装置、 47…主電源投入条
件回路、 48…直流電圧検出器、 P,(+)…直流
部の主回路端子正極側を示す、 N,(−)…直流部の
主回路端子負極側を示す、 R1,R2,R3…抵抗
器、 DP,D7…ダイオ−ド、 ZD…定電圧ダイオ
−ド、 Q7…NPNトランジスタ、 Q1〜Q6…バ
イポ−ラ型トランジスタ、D1〜D6…フライホイ−ル
ダイオ−ド、 VS…検出装置の直流電源電圧、 V1
…抵抗R2の両端電圧、 V2…抵抗R3の両端電圧、
VP…ダイオ−ドDPの順方向ドロップ電圧、 VZ
…定電圧ダイオ−ドのブレ−ク電圧、 VB…トランジ
スタQ7のベ−ス.エミッタ間電圧、 VD…インバ−
タ装置逆変換器部野フライホイ−ルダイオ−ドの順方向
ドロップ電圧、 L1…正常配線時の電流ル−ト、 L
2…誤配線時の電流ル−ト、 PC…ホトトランジス
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉田 勝弘 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 日立京葉エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 上総 裕之 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 日立京葉エンジニアリング 株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流主電源に開閉器を通して接続され交流
    を直流にあるいは直流を交流に変換するコンバ−タ装置
    と、スイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に
    接続されたフライホイールダイオードを備え前記直流を
    交流に変換する複数のインバ−タ装置と、前記コンバ−
    タ装置または前記複数のインバ−タ装置の少なくとも一
    つに接続された直流平滑コンデンサを備え、前記コンバ
    −タ装置と上記インバ−タ装置のそれぞれの直流部を共
    通に並列接続して構成される電力変換装置の直流母線誤
    配線検出装置において、出力が前記共通の直流部に接続
    され、前記コンバ−タ装置の直流出力電圧より低い直流
    電圧により前記直流平滑コンデンサの漏れ電流以上であ
    ってかつ前記フライホイールダイオードの許容電流以下
    の電流を前記直流部に供給する直流電源と、該直流電源
    の出力直流電圧が所定値を越えないとき前記開閉器を開
    状態にするインターロック手段または警報を発する手段
    を備えたことを特徴とする誤配線検出装置。
  2. 【請求項2】交流主電源に開閉器を通して接続され交流
    から直流あるいは直流から交流に変換するコンバータ装
    置と該コンバータ装置の直流部に接続され該直流を交流
    に変換する逆変換装置を備えた電力変換ユニットを複数
    ユニット備え、該電力変換ユニットの直流部を共通接続
    して構成される電力変換装置の直流母線誤配線検出装置
    において、前記電力変換ユニットは直流部に直流平滑コ
    ンデンサを備え、記逆変換装置はスイッチング素子と該
    スイッチング素子に逆並列に接続されたフライホイール
    ダイオードを備え、出力が電力変換ユニットの前記共通
    直流部に接続され、記前記コンバ−タ装置の直流出力電
    圧より低い直流電圧により前記直流平滑コンデンサの漏
    れ電流以上であってかつ前記フライホイールダイオード
    の許容電流以下の電流を前記共通直流部に供給する直流
    電源と、該直流電源の出力直流電圧が所定値を越えない
    とき前記開閉器を開状態にするインターロック手段また
    は警報を発する手段を備えたことを特徴とする誤配線検
    出装置。
  3. 【請求項3】前記コンバータはPWM制御可能なPWM
    コンバータ装置であることを特徴とする請求項1または
    請求項2記載の誤配線検出装置。
  4. 【請求項4】前記コンバータは整流ダイオードをブリッ
    ジ構成した順変換装置であることを特徴とする請求項1
    または請求項2記載の誤配線検出装置。
  5. 【請求項5】前記誤配線検出装置は前記電力変換装置内
    に備えられたことを特徴とする請求項1または請求項2
    記載の誤配線検出装置。
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