(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータの出力側に共振リアクトルを介して２つの共振コンデンサを直列に接続した直列共振形インバータにおいて、
前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間にリアクトルを接続しその中点を接地した接地回路を設けたことを特徴とする直列共振形インバータの接地回路。
【請求項２】
インバータの出力側に共振リアクトルを介して２つの共振コンデンサを直列に接続した直列共振形インバータにおいて、
前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間にそれぞれコンデンサの一方の端子を接続し、その他方の端子を共通のリアクトルに接続し、その中点を接地した接地回路を設けたことを特徴とする直列共振形インバータの接地回路。
【請求項３】
インバータの出力側に共振リアクトルを介して２つの共振コンデンサを直列に接続した直列共振形インバータにおいて、
前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間にリアクトルを接続してその中点にコンデンサの一方の端子を接続し、その他方の端子を接地した接地回路を設けたことを特徴とする直列共振形インバータの接地回路。
【請求項４】
インバータの出力側に共振リアクトルを介して２つの共振コンデンサを直列に接続した直列共振形インバータにおいて、
前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間に変圧器を設け、その２次巻線の中点を接地した接地回路を設けたことを特徴とする直列共振形インバータの接地回路。
【請求項５】
インバータの出力側に共振リアクトルを介して２つの共振コンデンサを直列に接続した直列共振形インバータにおいて、
前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間に変圧器を設け、その２次巻線の中点にコンデンサの一方の端子を接続し、他方の端子を接地した接地回路を設けたことを特徴とする直列共振形インバータの接地回路。
【請求項６】
前記接地回路における接地電流を検出し、その値が所定値以上のときは前記インバータを停止させる停止機能を持たせたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の直列共振形インバータの接地回路。
【請求項７】
前記接地回路の変圧器を含むインダクタンスの巻線をバイファーラー捲きとすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の直列共振形インバータの接地回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直列共振形インバータの接地回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４に直列共振形インバータの従来例を示す。
同図において、１は単相インバータ、３はマッチングトランス、５Ａ，５Ｂは直流遮断用（直流カット）コンデンサ、６Ａ，６Ｂは共振コンデンサ、７は変流器（ＣＴ）、８は負荷としてのワークコイル、９は浮遊静電容量である。すなわち、単相インバータ１に共振コンデンサ６Ａ，６ＢとＣＴ７の１次巻線からなる共振リアルトルとを直列に接続して高周波の出力インピーダンスを低減させ、高周波出力を得ることが可能な直列共振形インバータを示している。
【０００３】
図１４に示す直列共振形回路では、インバータ１およびマッチングトランス３の電圧は数百Ｖの低電圧であるが、変流器（ＣＴ）７に印加される電圧ＶＣＴ、および２つの共振コンデンサ６Ａ，６Ｂに印加される電圧Ｖｒは数ｋＶ〜十数ｋＶ以上の高周波高電圧である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成で、ＣＴ７の１次巻線に地絡事故（ＣＴ１次地絡）が発生すると、ＣＴ７の電圧ＶＣＴと共振コンデンサ電圧Ｖｒとは大きさは互いに略等しく極性は逆極性なので、マッチングトランス３の１次，２次間には同相分過電圧ＶＣＴ−ＶｒおよびＶｒが発生する。
ここで、マッチングトランス３の絶縁が破壊すると、上記電圧がインバータ１まで伝搬する。このとき、接地回路がないとインバータスタックの接地面までの浮遊静電容量９を通じて過電圧Ｖｓ（≒Ｖｒ）が印加され、インバータスタック破壊を引き起こす。また、過電圧が印加されることによりインバータ盤の接地電位が変動し、制御装置が誤動作するなどの問題が生じる。
【０００５】
そこで、同相分過電圧除去のため、商用周波数の回路と同じようにコンデンサで接地するようにすると、高周波ではコンデンサによるインピーダンスが小さくなり、正常運転時にノルマルモードの出力周波数の電流が接地面に流れ込み、運転が不能になるという問題がある。
したがって、この発明の課題は同相分過電圧を抑制し、インバータスタックの破壊や制御装置の誤動作を回避することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、インバータの出力側に共振リアクトルを介して２つの共振コンデンサを直列に接続した直列共振形インバータにおいて、
請求項１の発明では前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間にリアクトルを接続しその中点を接地した接地回路を、請求項２の発明では前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間にそれぞれコンデンサの一方の端子を接続し、その他方の端子を共通のリアクトルに接続し、その中点を接地した接地回路を、請求項３の発明では前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間にリアクトルを接続してその中点にコンデンサの一方の端子を接続し、その他方の端子を接地した接地回路を、請求項４の発明では前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間に変圧器を設け、その２次巻線の中点を接地した接地回路を、請求項５の発明では前記２つの共振コンデンサとインバータの出力２導体間に変圧器を設け、その２次巻線の中点にコンデンサの一方の端子を接続し、他方の端子を接地した接地回路をそれぞれ設けるようにしている。
請求項１ないし５のいずれかの発明では、前記接地回路における接地電流を検出し、その値が所定値以上のときは前記インバータを停止させる停止機能を持たせることができ（請求項６の発明）、または、前記接地回路の変圧器を含むインダクタンスの巻線をバイファーラー捲きとすることができる（請求項７の発明）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態を示す構成図、図２はその動作説明図である。
図１からも明らかなように、この例は図１４に示す従来例に対して、リアクトル２１の中点を接地した接地回路２を付加した点が特徴である。このようにすると、インバータ１の出力電圧に、リアクトル２１を偏磁させるようなノルマルモードの直流成分および低周波成分がないときは、リアクトル２１は短絡状態とはならず、或る大きさのインピーダンスを持つことになる。また、ＣＴの１次地絡時の同相成分に対しては図２（イ）にも示すように、出力導体Ｌ１，Ｌ２と接地点間の電位差ＶＬ  が正負逆方向となるので、リアクトル２１に相殺する磁束が発生し、対抗電圧が生じない。よって、リアクトル２１によるインピーダンスは漏れリアクタンス分だけでほぼ零となり、図２（ロ）のようになるため、全ての同相分過電圧を吸収できることになる。つまり、接地回路の取り付け地点からインバータスタックの接地面までのインピーダンスに比べて接地回路のインピーダンスが小さいため、同相分過電圧を効果的に抑制することができる。
【０００８】
図３はこの発明の第２の実施の形態を示す構成図、図４はその動作説明図である。
図３に示すものは図１の例に対し、出力導体と接地点間にコンデンサ２２Ａ，２２Ｂを接続した点が特徴である。このコンデンサ２２Ａ，２２Ｂは高周波に対してはそのインピーダンスが小さいので、図４（ロ）のように示すことができ、高周波かつ同相成分に対しては図４（ハ）のように示すことができ、図１の場合と同様の機能，作用を持たせることが可能となる。したがって、その効果も同じである。
【０００９】
図５はこの発明の第３の実施の形態を示す構成図、図６はその動作説明図である。
これは、図３に示すものに対し、コンデンサ２２Ｃの接続位置をリアクトル２１の接地点側にした点が特徴である。したがって、同相成分に対しては図６（ロ）のように示すことができ、高周波かつ同相成分に対しては図６（ハ）のように示すことができ、図１の場合と同様の機能，作用および効果を持たせることが可能となる。
【００１０】
図７はこの発明の第４の実施の形態を示す構成図、図８はその動作説明図である。
これは、インバータ１の出力側に変圧器（トランス）を設け、その２次側の中点を接地して構成したものである。このトランスとしては、従来例に示すようにマッチングトランス３が設けられている場合はこれを兼用することができ、設けられていない場合は別途設けるようにすれば良い（図７は兼用した例を示す）。このようにすれば、電気回路的には図１の場合と全く同様となるので（トランスの２次巻線がリアクトルとなる）、その機能，作用および効果も図１の場合と同じく、同相成分に対しては図８（ロ）のように示すことができる。
【００１１】
図９はこの発明の第５の実施の形態を示す構成図、図１０はその動作説明図である。
これは、図７に示すものに対し、トランス２次側の中点と接地間にコンデンサ２２Ｄを接続した点が特徴である。したがって、同相成分に対しては図１０（ロ）のように示すことができ、高周波かつ同相成分に対しては図１０（ハ）のように示すことができ、図１の場合と同様の機能，作用および効果を持たせることが可能となる。
【００１２】
図１１はこの発明の第６の実施の形態を示す構成図である。
これは、図１に示すような接地回路を備えたインバータに対し、ＣＴ７で１次地絡が発生すると、同相分過電圧が接地回路２に印加され、大電流が接地線に流れる。そこで、電流検出用ＣＴ２３を設け、ここを流れる電流が抵抗１４に設定されている所定レベル以上になったら、コンパレータ１３により異常として検出し、制御装置１１およびゲート駆動回路１２に故障停止信号を出力し、インバータ１を停止させるもので、故障の迅速な検出を可能とし、被害の拡大を未然に防ぐことを可能にするものである。ここでは、接地線に流れる大電流をＣＴにより検出するようにしたが、他のインピーダンス素子を接続し、これに電流が流れたときの電圧をコンパレータに入力して検出するようにしても良い。また、接地回路として図１に示すものに用いたが、図３，図５，図７および図９に示すものを用いても良いことは言うまでもない。
【００１３】
図１２はこの発明の第７の実施の形態を示す構成図である。
これは、接地回路を構成するインダクタンス巻線の捲き方の具体例を示すもので、同相分過電圧が巻線間に印加されたとき、磁束を効果的に打ち消すために出力導体間各端子Ｕ，Ｖからアース端子までを密接して捲くバイファーラー巻なる捲線方法を採用している。こうすれば、鉄心２４の同じ部分に正負逆方向の磁束が生じるので、同相分電圧が印加されたときの漏れリアクタンスを小さくすることが可能となる利点がもたらされる。
【００１４】
図１３に図１の変形例を示す。
これは、図１に示すマッチングトランス３を、零相リアクトル４に置き換えたものである。すなわち、マッチングトランス３の１次，２次間インピーダンスに代えて、零相リアクトル４の持つ同相分インピーダンスを利用することにより、図１の場合と同様にして同相分過電圧を抑制せんとするものである。なお、この例は図３，図５の如き接地回路を用いる場合にも同様にして適用することが可能である。
【００１５】
【発明の効果】
この発明によれば、同相分過電圧を抑制できるため、ＣＴの１次巻線地絡事故等が生じても、インバータに過電圧が印加されるのを回避することができ、制御装置の誤動作やインバータの素子破壊を防止し得る利点が得られる。また、正常運転時の高周波成分のノルマルモードの出力電圧に対しては、この発明による接地回路は高インピーダンスとなるので、悪影響を与えるおそれもないなどの利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図４】図３の動作説明図である。
【図５】この発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図６】図４の動作説明図である。
【図７】この発明の第４の実施の形態を示す構成図である。
【図８】図７の動作説明図である。
【図９】この発明の第５の実施の形態を示す構成図である。
【図１０】図９の動作説明図である。
【図１１】この発明による停止機能付きインバータ例を示す構成図である。
【図１２】この発明による巻線例の説明図である。
【図１３】図１の変形例を示す構成図である。
【図１４】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
１…インバータ、２…接地回路、３…トランス、４…零相リアクトル、５Ａ，５Ｂ…直流カットコンデンサ、６Ａ，６Ｂ…共振コンデンサ、７…変流器（ＣＴ）、８…負荷（ワークコイル）、９…浮遊静電容量、１１…制御装置、１２…ゲート駆同回路、１３…コンパレータ、１４…電流検出レベル調整用抵抗、１５…電流検出用抵抗、２１…リアクトル、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ…コンデンサ、２３…接地電流検出用ＣＴ、２４…鉄心、２５…巻線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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