(57)【要約】【課題】  装置容積の小型化及び低コスト化が実現できるサージ吸収装置を提供する。【解決手段】  ３相の交流を出力する電力変換装置で駆動される電動機の入力部に接続されたサージ吸収装置において、抵抗６とコンデンサ７と逆導通型スイッチ８から成り、その一端を前記電動機４の入力端近傍の各相に接続し、その他端を共通の中性点として接続した３相の直列回路と、前記直列回路の各相の両端の電圧を検出する電圧検知制御手段とを有し、この電圧検知制御手段の各相の検出電圧に応じて、当該相の前記逆導通型スイッチ８のオン／オフ制御を行うようにサージ吸収装置を構成する。【選択図】  図１
2006333564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相の交流を出力する電力変換装置で駆動される電動機の入力部に接続されたサージ吸収装置であって、
抵抗とコンデンサと逆導通型スイッチから成り、その一端を前記電動機の入力端近傍の各相に接続し、その他端を共通の中性点として接続した３相の直列回路と、
前記直列回路の各相の両端の電圧を検出する電圧検知制御手段と
を有し、
この電圧検知制御手段の各相の検出電圧に応じて、当該相の前記逆導通型スイッチのオン／オフ制御を行うようにしたことを特徴とするサージ吸収装置。
【請求項２】
前記電圧検知制御手段は、
絶縁型電源回路から供給された制御電圧を分圧してサージ閾値電圧を生成する手段と、
前記電圧検知制御手段の各相の検出電圧を分圧して電動機相電圧を得る手段と、
前記電動機相電圧と前記サージ閾値電圧とを各相毎に比較する比較手段と
を有し、
前記比較手段によって比較された前記電動機相電圧が前記サージ閾値電圧を超えたとき、
当該相の前記逆導通型スイッチをオンさせるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のサージ吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置で駆動される電動機に印加されるサージ電圧を吸収するサージ吸収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電源からの直流を、インバータ装置等に代表される電力変換装置によって任意の周波数の交流に変換して電動機に供給する交流可変速駆動システムの適用が、各方面で拡大している。また、インバータ装置には、ＩＧＢＴなどの自己消弧型で高速遮断能力のある半導体スイッチング素子の適用が拡大している。通常、インバータ装置と電動機間の配線ケーブルは、ＬＣ回路で模擬できるため、インバータ装置が電流を遮断する際に発生するサージ電圧は直流電圧の２倍相当の振幅をもった共振波形となる。近年、このサージ電圧（以下、インバータサージ電圧と呼ぶ）によって、電動機の巻線間絶縁が破壊されるという問題が顕在化してきている。
【０００３】
このインバータサージ電圧から電動機を保護するためのサージ吸収回路については、過去に検討が為されており、コンデンサと抵抗から構成されるダンピング回路でサージ電圧を吸収する方式（例えば、特許文献１参照。）、また、サージ吸収回路をコンデンサと整流回路で構成し、この出力をインバータ装置の中間直流部にフィードバックする方式（例えば、特許文献２参照。）等が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２６２２４５号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−１６７５９３号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されたサージ吸収回路は、インバータサージ電圧のエネルギーを抵抗で熱エネルギーに変換して吸収するため、抵抗の発熱量が大きくなるため、損失の増大によって装置容積が増大し、また高コストとなるという問題があった。一方、特許文献２に示されたサージ吸収回路は、損失は低減するが、インバータサージ電圧のエネルギーをインバータ装置の中間直流部にフィードバックするための配線が必要であるため、全体としての装置が高コスト化、大型化するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて為されたもので、装置容積の小型化及び低コスト化が実現できるサージ吸収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明のサージ吸収装置は、３相の交流を出力する電力変換装置で駆動される電動機の入力部に接続されたサージ吸収装置であって、抵抗とコンデンサと逆導通型スイッチから成り、その一端を前記電動機の入力端近傍の各相に接続し、その他端を共通の中性点として接続した３相の直列回路と、前記直列回路の各相の両端の電圧を検出する電圧検知制御手段とを有し、この電圧検知制御手段の各相の検出電圧に応じて、当該相の前記逆導通型スイッチのオン／オフ制御を行うようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電力変換装置により駆動される電動機に印加される電圧が所定値以下であれば損失が生じないようにしたので、装置容積の小型化および低コスト化が実現できるサージ吸収装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図１及び図２を参照して本発明の実施例を説明する。
【０００９】
図１は本発明に係るサージ吸収装置を示すブロック構成図である。直流電源１から供給される直流電圧は、平滑コンデンサ２によって平滑され、インバータ３によって任意の周波数の交流に変換されて電動機４を駆動する。直流電源１は、図示しない商用交流電源をコンバータにより直流に変換する構成とするのが普通であるが、蓄電池などであっても良い。また、インバータ３はスイッチング素子をブリッジ接続してその主変換回路を構成するが、２レベルインバータに限らず、多レベルインバータであっても良い。
【００１０】
電動機４の入力端子の近傍にサージ吸収装置５が接続されている。ここで、入力端子の近傍とは、インバータ３からサージ吸収装置５までの配線ケーブル長に対し、サージ吸収装置５から電動機４の入力端子までの配線ケーブルが十分短いことを言う。以下、サージ吸収装置５の内部構成について説明する。
【００１１】
Ｕ相入力端子には、抵抗６Ｕとコンデンサ７Ｕ及び逆導通型スイッチ８Ｕの直列回路が接続され、Ｖ相入力端子には、抵抗６Ｖとコンデンサ７Ｖ及び逆導通型スイッチ８Ｖの直列回路が、同様にＷ相入力端子には、抵抗６Ｗとコンデンサ７Ｗ及び逆導通型スイッチ８Ｗの直列回路が接続されている。そしてこれ等の３相の直列回路はその終端同士が中性点として接続され、所謂スター結線を構成している。従って、各相がバランスしていれば、上記直列回路の両端の電圧は電動機に印加される相電圧となる。尚、逆導通型スイッチ８Ｕ、８Ｖ及び８Ｗは、夫々自己消弧型の主素子とこの主素子に逆並列接続されたダイオードで構成され、自己消弧型の主素子のオン／オフ制御によって通流制御が可能となっている。
【００１２】
上記のＵ相の直列回路の両端の電圧即ち電動機４に印加されるＵ相の相電圧は、電圧検知制御回路９により検出され、この検出電圧が所定値以上のとき、逆導通型スイッチ８Ｕの主素子にゲート信号が供給される。図１には図示を省略しているが、Ｖ相及びＷ相の相電圧も同様に電圧検知制御回路９により検出され、この検出電圧が所定値以上のとき、逆導通型スイッチ８Ｖ及び逆導通型スイッチ８Ｗの主素子に夫々ゲート信号が供給される。
【００１３】
図２は本発明に係るサージ吸収装置の電圧検知制御回路の回路構成図の一例を示したものである。図２に示すように、電圧検知制御回路９の制御用直流電源は、交流の制御用電源を入力とし、絶縁トランスを介して直流に変換する構成の絶縁制御電源回路１０から供給される。この絶縁制御電源回路１０から供給される直流電圧は、分圧抵抗１１によって所定の比に分圧され、この分圧値はサージ電圧閾値としてＵ相コンパレータ１２Ｕ、Ｖ相コンパレータ１２Ｖ及びＷ相コンパレータ１２Ｗの一方の入力に接続されている。
【００１４】
サージ吸収装置５のＵ相の直列回路の両端の電圧は、電圧検知制御回路９の入力端子Ｅｕ−Ｅ０ｕ間に与えられ、この電圧を分圧抵抗１３Ｕで所定の比に分圧し、前述のサージ電圧閾値に対応する電動機相電圧を得、Ｕ相コンパレータ１２Ｕの他方の入力とする。同様に、Ｖ相及びＷ相の直列回路の両端の電圧は、電圧検知制御回路９の入力端子Ｅｖ−Ｅ０ｖ間、Ｅｗ−Ｅ０ｗ間に夫々与えられ、この電圧を分圧抵抗１３Ｖ、１３Ｗで夫々所定の比に分圧して夫々の電動機相電圧に相当する電圧を得、Ｕ相コンパレータ１２Ｖ、１２Ｗの夫々の他方の入力とする。そして、分圧抵抗１３Ｕ、１３Ｖ及び１３Ｗで分圧された夫々の電圧即ち各相の電動機相電圧が、分圧抵抗１１で分圧されたサージ閾値電圧より大きいとき、Ｕ相コンパレータ１２Ｕ、Ｖ相コンパレータ１２Ｖ及びＷ相コンパレータ１２Ｗはゲート出力端子Ｇｕ、Ｇｖ及びＧｗにゲート信号を夫々出力し、逆導通型スイッチ８Ｕ、８Ｖ及び８Ｗの主素子に夫々ゲート信号を供給する。尚、Ｕ相コンパレータ１２Ｕ、Ｖ相コンパレータ１２Ｖ及びＷ相コンパレータ１２Ｗの制御電圧として、上記の絶縁制御電源回路１０から供給される直流電圧が与えられている。
【００１５】
以上の構成における本発明の作用効果は以下の通りである。
【００１６】
電動機相電圧がサージ閾値電圧より低いときは、逆導通型スイッチ８Ｕ、８Ｖ及び８Ｗの主素子にはゲート信号が供給されないので、各相の直列回路に電流は流れない。従って損失は発生しない。そして、電動機相電圧がサージ閾値電圧より高くなったとき、逆導通型スイッチ８Ｕ、８Ｖ及び８Ｗの主素子にゲート信号が供給され、各相の直列回路に電流が流れる。ここで、各相のインバータサージ電圧は、各々時系列的に発生するので、例えばまずＵ相の電動機相電圧だけがサージ閾値電圧を超える。このとき、逆導通型スイッチ８Ｕの主素子がオンし、Ｕ相の直列回路側から、Ｖ相またはＷ相の逆導通型スイッチのダイオードを経由してＶ相またはＷ相に電流が流れる。この電流によって抵抗６Ｕ並びに抵抗６Ｖまたは抵抗６Ｗに損失が発生してエネルギーが吸収され、Ｕ相のサージ電圧は抑制される。Ｖ相、Ｗ相についても上記と同様の理由でサージ電圧は抑制される。尚、このサージ電圧抑制のためには、電圧検知制御回路９の電圧検出速度がインバータサージ電圧の立ち上がり速度より速いマイクロ秒級の検出速度が必要であるが、現状の電子回路技術でこれは達成可能である。
【００１７】
サージ閾値電圧を電動機の絶縁耐圧より若干低い値に設定しておけば、各相の直列回路は、各相にサージ電圧が生じたときだけ損失を発生してサージ電圧を吸収する。電動機相電圧は、正弦波を模擬した矩形波にスイッチング時のインバータサージ電圧（スパイク電圧）が重畳された波形となっているので、各相の直列回路は、このスパイク部分でのみ通流するだけの電流定格があれば良い。従って、本発明によれば、小型で低コストのサージ吸収装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るサージ吸収装置を示すブロック構成図。
【図２】本発明に係るサージ吸収装置の電圧検知制御回路の回路構成図。
【符号の説明】
【００１９】
１  直流電源
２  平滑コンデンサ
３  インバータ
４  電動機
５  サージ吸収装置
６Ｕ、６Ｖ、６Ｗ  抵抗
７Ｕ、７Ｖ、７Ｗ  コンデンサ
８Ｕ、８Ｖ、８Ｗ  逆導通型スイッチ
９  電圧検知制御回路
１０  絶縁制御電源回路
１１  分圧抵抗
１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ  コンパレータ
１３Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗ  分圧抵抗
【図１】
2006333564.tif 000003
【図２】
2006333564.tif 000004