(57)【要約】【課題】電流検出器ＨＣＴを低耐圧仕様のものとして直列多重インバータ装置１の小型化ならびに低コスト化を図る。【解決手段】直列多重インバータ装置１は、トランスＴｒを介して交流電力がそれぞれ入力される単相出力インバータセル２（Ｕ１〜Ｕ６，Ｖ１〜Ｖ６，Ｗ１〜Ｗ６）を各相毎に多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成してあり、これらの各相の直列接続の一端が中性点Ｎにおいて互いに接続されている。１段目のインバータセルＵ１，Ｖ１，Ｗ１から中性点Ｎに至る配線３に、それぞれ電流検出器ＨＣＴが配置されている。中性点Ｎは抵抗Ｒを介して接地されている。従って、配線３は電位が低く、電流検出器ＨＣＴは、低耐圧仕様のものとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスを介して交流電力がそれぞれ入力される単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成するとともに、これらの各相の直列接続の一端を中性点において互いに接続してなるインバータ装置において、
少なくとも２相の中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線に、それぞれ電流検出器が設けられている、ことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
上記中性点が接地されている、ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
上記中性点がインピーダンス成分を介して接地されている、ことを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
上記電流検出器が貫通型電流検出器である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインバータ装置。
【請求項５】
上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、
複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接したインバータ盤と、
上記単相出力インバータセルを制御するコントローラが筐体内に収容されるとともに、負荷に接続される三相出力端子を有し、かつ上記インバータ盤に隣接した出力盤と、
を備え、
上記中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線の一部が、上記インバータ盤から上記出力盤の筐体内へと迂回しており、これらの配線に対し設けられる上記電流検出器が、上記出力盤の筐体内に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインバータ装置。
【請求項６】
上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、
上記単相出力インバータセルを制御するコントローラおよび上記電流検出器が筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接した電流検出器盤と、
複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記電流検出器盤に隣接したインバータ盤と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインバータ装置。
【請求項７】
上記中性点がインピーダンス成分を介して接地されており、上記インピーダンス成分を構成する部品が上記出力盤の筐体内に収容されている、ことを特徴とする請求項５に記載のインバータ装置。
【請求項８】
上記中性点がインピーダンス成分を介して接地されており、上記インピーダンス成分を構成する部品が上記電流検出器盤の筐体内に収容されている、ことを特徴とする請求項６に記載のインバータ装置。
【請求項９】
上記トランス盤および上記出力盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記出力盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている、ことを特徴とする請求項５に記載のインバータ装置。
【請求項１０】
上記トランス盤および上記電流検出器盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記電流検出器盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている、ことを特徴とする請求項６に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成したインバータ装置いわゆる直列多重インバータ装置に関し、特に各相の電流を検出する電流検出器の配置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１や特許文献２には、Ｕ，Ｖ，Ｗの各々の相において、三相入力単相出力のインバータセルを多段に直列に接続した直列多重インバータ装置が開示されている。インバータセルの各々は、入力トランスを介して入力された三相交流電力を整流する整流部と、直流から単相交流出力への逆変換を行うインバータ部と、を含んで構成されている。そして、各インバータセルの出力端子が直列に多段に接続されて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成している。従って、最終的に負荷に接続される出力線の電位は、各セルの出力電圧が加算された電位となる。
【０００３】
この種のインバータ装置は、例えば、３．３ｋＶないし６．６ｋＶの高圧を直接に受電し、かつ単相出力インバータセルの多重接続によって３．３ｋＶないし６．６ｋＶの高圧を出力するように構成することで、高圧三相交流電動機を駆動制御するような用途に用いられる。
【０００４】
このようなインバータ装置において、インバータ出力電流の制御や過大な電流が流れたときの保護動作を行うために、各相の電流を検出する電流検出器が設けられることがあり、特許文献１では、負荷に接続される各相の出力線にそれぞれ電流検出器が配置されている。
【０００５】
また、特許文献２には、各相を構成する単相出力インバータセルの内部において、２本のセル出力線の各々に電流検出器を設けた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６０９１０２号公報
【特許文献２】特許第６０２７０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように直列多重インバータ装置の出力線に電流検出器を配置した構成においては、一般に、三相の出力線の相間絶縁距離を大きく確保する必要があることから、電流検出器を挿入するスペースの確保が容易である。また、直列多重インバータ装置の出力線は、電流検出信号の接続先であるコントローラの近くに配置されることが多く、出力線に電流検出器を配置することで、電流検出器とコントローラとの間の信号配線が短くなる。これにより、信号配線にノイズが重畳しにくくなる。
【０００８】
しかしながら、高電圧化した直列多重インバータ装置の回路構成では、負荷に接続される出力線における相間の電位差が非常に高くなる。また、これらの出力線は、接地電位にある盤筐体の板金に近接して束線されることが多い。そのため、インバータ装置の出力線には、線間の電位差および接地電位との電位差に耐えられるだけの厚い絶縁被覆を有しかつ径の太い高耐圧電線が必要である。電流検出器としては、一般に貫通型の電流検出器が多く用いられるが、このような径の太い高耐圧電線に流れる電流を測定するためには、貫通穴の径が大きい高耐圧仕様の電流検出器が必要となる。
【０００９】
従って、特許文献１のように直列多重インバータ装置の出力線に電流検出器を配置した構成では、電流検出器の高コスト化ならびに大型化という問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献１の構成では、このような大型の電流検出器を複数個設置できるスペースを直列多重インバータ装置の盤の筐体内に確保する必要がある。この結果、直列多重インバータ装置全体が大型化する。
【００１１】
また、上述したように電流検出器とコントローラとを互いに近くに配置することで両者間の信号配線が短くなる利点がある。しかし、特許文献１の構成では、インバータ装置の出力線は接地電位に対して高電位であり、このインバータ装置の出力線とコントローラとが接近していると、高電位の出力線から発生する空間ノイズをコントローラが受けやすくなり、コントローラの誤作動の懸念がある。
【００１２】
一方、特許文献２の構成では、単相出力インバータセルのセル出力線は比較的に低圧であるため、セル出力線に設けられる電流検出器を高耐圧仕様のものとする必要はない。しかしながら、この構成では、インバータセルの内部に電流検出器が配置されるため、インバータセルが大型化し、ひいては、複数のインバータセルが組み合わされて構成されるインバータ装置全体が大型化する、という問題がある。また、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の電流を各相のいずれか１つのインバータセルの電流検出器で検出しようとすると、電流検出器を具備するインバータセルと電流検出器を具備しないインバータセルとが混在することとなり、直列多重インバータ装置の製作時の管理が複雑となる。全てのインバータセルに電流検出器を設けると、インバータセルは１種類の構成となって管理は容易となるが、それだけコストが上昇することとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、トランスを介して交流電力がそれぞれ入力される単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成するとともに、これらの各相の直列接続の一端を中性点において互いに接続してなるインバータ装置において、
少なくとも２相の中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線に、それぞれ電流検出器が設けられている、ことを特徴としている。
【００１４】
単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成した直列多重インバータ装置においては、負荷に接続されるインバータ装置の各相の出力線を流れる電流と、中性点側の単相出力インバータセルから中性点に至る各相の配線を流れる電流と、が一致する。従って、本発明では、出力線側ではなく中性点側の配線に電流検出器を配置して電流検出を行う。このように本発明において電流検出器が配置される中性点側の配線は、接地電位に近い低電位となり、また相間の電位差がない。そのため、低耐圧仕様の配線でよく、比較的に小型の電流検出器でもって電流検出が可能である。
【００１５】
そして、仮にコントローラを電流検出器の近くに配置しても、中性点側の配線の電位が低いことから、空間ノイズによるコントローラの誤作動のおそれがない。換言すれば、コントローラをインバータ装置の出力線から離れて配置することが可能となり、出力線からの空間ノイズの影響を抑制できる。
【００１６】
なお、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相を流れる電流の和は０となるので、少なくとも２相の電流を電流検出器によって検出すれば、残りの相の電流は算出が可能である。
【００１７】
本発明の好ましい一つの態様においては、上記中性点が接地されている。例えば、上記中性点が、抵抗、リアクトル、コンデンサ、などのインピーダンス成分を介して接地されている。このように中性点が接地された構成では、電流検出器が配置される中性点側の配線の電位は、接地電位となる。これにより、これらの配線および対応する電流検出器を低耐圧仕様のものとすることができる。
【００１８】
上記電流検出器としては、例えば貫通型電流検出器が用いられる。貫通穴の小さな低耐圧仕様の貫通型電流検出器は、小型でかつ安価である。
【００１９】
本発明の好ましい一つの態様においては、インバータ装置全体の盤構成として、上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接したインバータ盤と、上記単相出力インバータセルを制御するコントローラが筐体内に収容されるとともに、負荷に接続される三相出力端子を有し、かつ上記インバータ盤に隣接した出力盤と、を備えている。そして、上記中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線の一部が、上記インバータ盤から上記出力盤の筐体内へと迂回しており、これらの配線に対し設けられる上記電流検出器が、上記出力盤の筐体内に配置されている。
【００２０】
このような構成では、電流検出器とコントローラとが同じ盤筐体内に収容されており、両者間の信号配線距離が短くなる。また、コントローラがインバータセルから生じる熱の影響を受けにくくなる。
【００２１】
ここで、上記中性点がインピーダンス成分を介して接地される場合には、上記インピーダンス成分を構成する抵抗等の部品が上記出力盤の筐体内に収容されていることが望ましい。これにより、抵抗等の部品と電流検出器との間の配線長が短くなる。
【００２２】
また、望ましくは、上記トランス盤および上記出力盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記出力盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている。これにより、中性点から接地端子に至る配線がインバータ盤を経由することがなく、その配線長が短くなる。
【００２３】
本発明の好ましい他の一つの態様においては、インバータ装置全体の盤構成として、上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、上記単相出力インバータセルを制御するコントローラおよび上記電流検出器が筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接した電流検出器盤と、複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記電流検出器盤に隣接したインバータ盤と、を備えている。
【００２４】
このような構成においても、電流検出器とコントローラとが同じ盤筐体内に収容されており、両者間の信号配線距離が短くなる。また、コントローラがインバータセルから生じる熱の影響を受けにくくなる。
【００２５】
ここで、上記中性点がインピーダンス成分を介して接地される場合には、上記インピーダンス成分を構成する抵抗等の部品が上記電流検出器盤の筐体内に収容されていることが望ましい。これにより、抵抗等の部品と電流検出器との間の配線長が短くなる。
【００２６】
また、望ましくは、上記トランス盤および上記電流検出器盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記電流検出器盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている。これにより、中性点から接地端子に至る配線が電流検出器盤やトランス盤の筐体を貫通することがなく、その配線長が短くなる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、直列多重インバータ装置の回路構成の中で最も電位が低いものとなる中性点側の単相出力インバータセルから中性点に至る配線に電流検出器を配置したので、電流検出器として小型かつ安価な低耐圧仕様の電流検出器を用いることが可能となり、直列多重インバータ装置の小型化ならびに低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施例の直列多重インバータ装置の回路図。
【図２】同インバータ装置の盤構成の第１実施例を示す説明図。
【図３】単相出力インバータセルの回路構成例を示す回路図。
【図４】電流検出器の一例を示す斜視図。
【図５】インバータ装置の盤構成の第２実施例を示す説明図。
【図６】インバータ装置の盤構成の第３実施例を示す説明図。
【図７】第１実施例の盤構成のさらに詳細を示す説明図。
【図８】第２実施例の盤構成のさらに詳細を示す説明図。
【図９】第３実施例の盤構成のさらに詳細を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図１は、一実施例の直列多重インバータ装置１の回路構成を示しており、図２は、このインバータ装置１の具体的な盤構成を示している。図１において、Ｕ１〜Ｕ６、Ｖ１〜Ｖ６、Ｗ１〜Ｗ６は、それぞれ三相入力単相出力のインバータセル２を示しており、これら単相出力インバータセル２を多段直列に接続することで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各々が構成されている。例えば、Ｕ相については、６個のインバータセル２（Ｕ１〜Ｕ６）が直列に接続されており、Ｖ相およびＷ相についても同様に６個のインバータセル２（Ｖ１〜Ｖ６、Ｗ１〜Ｗ６）が直列に接続されている。これらの各相の直列接続の一端は、配線３を介して中性点Ｎにおいて互いに接続されており、他端は、出力配線４を介して出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutに接続されている。これらの出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutは、例えば三相交流電動機である負荷Motorにそれぞれ高圧配線５を介して接続されている。
【００３１】
インバータ装置１は、商用交流電源（例えば６．６ｋＶ系）が入力される入力トランスＴｒを備えており、この入力トランスＴｒによって降圧された三相交流電圧が各インバータセル２（Ｕ１〜Ｕ６、Ｖ１〜Ｖ６、Ｗ１〜Ｗ６）に入力される。
【００３２】
インバータセル２（Ｕ１〜Ｕ６、Ｖ１〜Ｖ６、Ｗ１〜Ｗ６）は、基本的に同一の構成であり、それぞれ１つのユニットとして構成されている。図３は、個々のインバータセル２の回路構成例を示している。このインバータセル２は、６個のダイオードを組み合わせることで三相交流電力を直流電圧に整流する整流部１１と、ＤＣリンク１２を構成するコンデンサと、直流電圧から単相交流出力への逆変換を行うインバータ部１３と、を備えている。インバータ部１３は、上・下アームとなる一対のスイッチング素子例えばＩＧＢＴを還流ダイオードとともに直列に接続したモジュールを２つ備えており、一対のスイッチング素子の中間接続点からそれぞれセル出力線１４，１５が引き出されている。これらのセル出力線１４，１５は、インバータセル２の各々のセル出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２に接続されている。計４個のスイッチング素子は、インバータセル２の各々に付随したセルコントローラ１６からの制御信号によって制御される。各インバータセル２のセルコントローラ１６は、インバータ装置１全体の制御を行うメインコントローラ１７（図１参照）に信号配線を介して接続されており、このメインコントローラ１７によって全てのインバータセル２のスイッチング素子が統合制御される。
【００３３】
なお、図３の構成例では整流部１１が複数のダイオードによって構成されているが、ダイオードに代えてＩＧＢＴなどの自己消弧形スイッチング素子を用いた構成であってもよい。
【００３４】
前述したように、例えばＵ相については、Ｕ１〜Ｕ６の６個のインバータセル２が直列に接続されている。すなわち、中性点Ｎに最も近い１段目のインバータセルＵ１では、一方のセル出力端子ＯＵＴ１が配線３を介して中性点Ｎに接続されており、他方のセル出力端子ＯＵＴ２が次の２段目のインバータセルＵ２のセル出力端子ＯＵＴ１に接続されている。２段目のインバータセルＵ２のセル出力端子ＯＵＴ２は、次の段のインバータセルＵ３のセル出力端子ＯＵＴ１に接続されている。インバータセルＵ４，Ｕ５，Ｕ６も同様に順次直列に接続され、最終段であるインバータセルＵ６の出力端子ＯＵＴ２が出力配線４を介してインバータ装置１の出力端子Ｕoutに接続されている。Ｖ相を構成するＶ１〜Ｖ６の６個のインバータセル２およびＷ相を構成するＷ１〜Ｗ６の６個のインバータセル２も同様に直列に接続されている。このように多段に直列接続することで、最終段であるインバータセルＵ６，Ｖ６，Ｗ６の出力端子ＯＵＴ２の電位つまりインバータ装置１の出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutの電位は、中性点Ｎから各インバータセル２の出力電圧が加算された電位となる。例えば、インバータセル２の出力電圧が６４０Ｖの場合、中性点Ｎと出力端子ＯＵＴ２の間の電位差は６×６３５Ｖ＝３８１０Ｖとなり、相間電位差は、３８１０Ｖ×√３≒６．６ｋＶとなる。
【００３５】
ここで、本発明にあっては、各相の６個のインバータセル２の中で中性点側に位置するインバータセル２つまり最も中性点Ｎに近い１段目のインバータセルＵ１，Ｖ１，Ｗ１から中性点Ｎに至る配線３に、それぞれ、電流検出器ＨＣＴが設けられている。この電流検出器ＨＣＴとしては、例えば、図４に示すように、検出対象となる導体（例えば被覆電線）２１がハウジング２２の貫通穴２３を貫通して配置される円環状の貫通型電流検出器が用いられている。これらの電流検出器ＨＣＴは、信号配線を介してメインコントローラ１７に接続されている。すなわち、これらの電流検出器ＨＣＴは、各相に流れる電流を検出しており、メインコントローラ１７によって、インバータ出力電流の制御や過大な電流が流れたときの保護動作などのために、その電流検出値が用いられる。
【００３６】
前述した特許文献１のインバータ装置では、インバータ装置の出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutに至る高圧出力線において出力電流を検出しているが、インバータセル２を多段直列に接続した構成では、１段目のインバータセルＵ１，Ｖ１，Ｗ１から中性点Ｎに至る配線３に流れる電流と、最終段のインバータセルＵ６，Ｖ６，Ｗ６から出力端子Ｕout、Ｖout、Ｗoutに至る高圧出力線に流れる電流と、は互いに一致する。従って、中性点Ｎ側の配線３において、各相の出力電流の検出が可能である。なお、図示例ではＵ，Ｖ，Ｗの各相に電流検出器ＨＣＴを備えているが、負荷Motorの零相電流がないと仮定すると、Ｕ相電流ＩｕとＶ相電流ＩｖとＷ相電流Ｉｗとの間で、Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０であるから、２相の電流を検出すれば残りの相の電流は算出することができる。従って、いずれか２相のみに電流検出器ＨＣＴを設けるようにしてもよい。
【００３７】
１段目のインバータセルＵ１，Ｖ１，Ｗ１から中性点Ｎに至る配線３の電位は、接地電位に近い低電位となる。また各相の配線３は同電位となる。従って、電流検出器ＨＣＴの貫通穴２３に挿通される配線３は、絶縁被覆が薄く径の細い低耐圧仕様の電線でよい。また、接地電位である板金からなる盤筐体との間で絶縁距離が確保できていれば、絶縁被覆のない導体であってもよい。従って、この配線３を検出対象とする電流検出器ＨＣＴは小型の低耐圧仕様のもので足りる。そのため、電流検出器ＨＣＴが安価になるとともに、複数個必要な電流検出器ＨＣＴの設置スペースを小さくすることができる。
【００３８】
上記実施例においては、中性点Ｎは、図１に示すように、抵抗Ｒおよび接地配線６を介して接地されている。従って、配線３はほぼ接地電位となる。なお、本発明においては中性点Ｎの電位が接地電位に近い低電位であれば足りるので、抵抗Ｒを、リアクトルやコンデンサなどの他のインピーダンス成分に置き換えてもよい。あるいは、インピーダンス成分を介さずに中性点Ｎを直接接地してもよい。
【００３９】
上記実施例の直列多重インバータ装置１は、具体的な盤構成としては、図２に示すように、一列に並んだトランス盤３１とインバータ盤３２と出力盤３３の３つの盤から構成されている。トランス盤３１とインバータ盤３２とは互いに隣接しており、インバータ盤３２と出力盤３３とは互いに隣接している。
【００４０】
図１に回路構成を示した直列多重インバータ装置１のトランスＴｒは、トランス盤３１の筐体内に収容されている。このトランス盤３１には、例えば６．６ｋＶ系の商用交流電源に至る交流電源線３４が一方の側面から接続されている。インバータ盤３２の筐体内には、ユニット化された計１８個のインバータセル２（Ｕ１〜Ｕ６、Ｖ１〜Ｖ６、Ｗ１〜Ｗ６）が収容されている。例えば、「３×６」の形で各相毎に６個ずつ上下に重ねた形に収容されている。出力盤３３は、インバータ装置１の出力系統を筐体内に収容したものであって、負荷に接続される三相出力端子３５を備えている。また、インバータ装置１全体の制御を行うメインコントローラ１７（制御基板）が出力盤３３の筐体内に収容されている。メインコントローラ１７は、図１に示した出力配線４との間の空間距離を大きく確保するように、三相出力端子３５が位置する筐体側面とは反対側の側面寄りに配置されている。
【００４１】
ここで、図１に示した１段目のインバータセルＵ１，Ｖ１，Ｗ１から中性点Ｎに至る配線３の一部は、インバータ盤３２から出力盤３３の筐体内へと迂回して設けられており、これらの配線３に個々に対応した３個の電流検出器ＨＣＴが、出力盤３３の筐体内に配置されている。電流検出器ＨＣＴとメインコントローラ１７とは互いに近い位置に配置されており、両者間の信号配線距離が短くなっている。
【００４２】
上記のような実施例の構成においては、上述したように電流検出器ＨＣＴが小型の低耐圧仕様のものとなることから、複数個（実施例では３個）必要な電流検出器ＨＣＴの設置スペースが小さくなり、直列多重インバータ装置１の小型化が図れる。そして、電流検出器ＨＣＴのコストが低減する。しかも、電流検出器ＨＣＴが設けられる配線３は接地電位ないし接地電位に近い低電位であり、一般に接地電位に近い板金からなる筐体との電位差が小さいので、筐体内での配線３の取り回しや電流検出器ＨＣＴの取付位置の自由度が高くなる。
【００４３】
また、メインコントローラ１７および電流検出器ＨＣＴが出力盤３３の筐体内に互いに近接して配置されているので、インバータ盤３２内でのインバータセル２の発熱による熱的影響を受けることがないとともに、メインコントローラ１７と電流検出器ＨＣＴとの間の信号配線距離を短くすることができ、信号配線へのインバータセル２等が発生するノイズの重畳が低減する。また、出力盤３３の筐体内で高圧の出力配線４とメインコントローラ１７とを離して配置することが可能であり、高圧の出力配線４から発生する空間ノイズをメインコントローラ１７が受けにくくなる。
【００４４】
さらに、メインコントローラ１７は接地電位に近い低電位であり、電流検出器ＨＣＴが配置される配線３も同様に低電位であるから、両者間の電位差は比較的に小さい。例えば、電流検出器を出力配線４に配置する特許文献１のような構成と比較すれば、電流検出器ＨＣＴが設けられる配線３とメインコントローラ１７との間の電位差は非常に小さなものとなる。従って、このような電位差に起因するノイズでの誤作動が生じにくくなる。
【００４５】
次に、図５は、インバータ装置１の盤構成の第２実施例を示している。この第２実施例では、インバータ装置１は、一列に並んだトランス盤４１と電流検出器盤４２とインバータ盤４３の３つの盤から構成されている。トランス盤４１と電流検出器盤４２とは互いに隣接しており、電流検出器盤４２とインバータ盤４３とは互いに隣接している。
【００４６】
図１に回路構成を示した直列多重インバータ装置１のトランスＴｒは、トランス盤４１の筐体内に収容されている。このトランス盤４１には、例えば６．６ｋＶ系の商用交流電源に至る交流電源線４４が一方の側面から接続されている。インバータ盤４３の筐体内には、ユニット化された計１８個のインバータセル２（Ｕ１〜Ｕ６、Ｖ１〜Ｖ６、Ｗ１〜Ｗ６）が収容されている。例えば、「３×６」の形で各相毎に６個ずつ上下に重ねた形に収容されている。このインバータ盤４３は、負荷に接続される三相出力端子４５を、電流検出器盤４２とは反対側となる側面に備えている。
【００４７】
Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に設けられる電流検出器ＨＣＴは、この実施例では、電流検出器盤４２の筐体内に収容されている。また、メインコントローラ１７も電流検出器盤４２の筐体内に収容されている。両者間の信号配線距離をできるだけ短くするように、メインコントローラ１７と電流検出器ＨＣＴは、互いに近接して配置されている。
【００４８】
また、図６に示す第３実施例のように、インバータ盤４３に隣接して出力盤４６を設け、出力系統をインバータ盤４３とは別の出力盤４６の筐体内に収容するように構成することも可能である。第３実施例では、三相出力端子４５は、出力盤４６に設けられている。
【００４９】
このような構成の第２実施例および第３実施例においては、前述した第１実施例と同様に、電流検出器ＨＣＴが小型の低耐圧仕様のものとなることから、複数個（実施例では３個）必要な電流検出器ＨＣＴの設置スペースが小さくなり、直列多重インバータ装置１の小型化が図れるとともに、電流検出器ＨＣＴのコストが低減する。しかも、配線３が低電位であることから、筐体内での配線３の取り回しや電流検出器ＨＣＴの取付位置の自由度が高い。
【００５０】
また、メインコントローラ１７および電流検出器ＨＣＴが電流検出器盤４２の筐体内に互いに近接して配置されているので、インバータ盤３２内でのインバータセル２の発熱による熱的影響を受けることがないとともに、メインコントローラ１７と電流検出器ＨＣＴとの間の信号配線距離を短くすることができ、信号配線へのノイズの重畳が低減する。また、インバータ盤４３ないし出力盤４６に収容される高圧の出力配線４と電流検出器盤４２の筐体内に収容されるメインコントローラ１７とが、それぞれ別の筐体に離れて配置されるため、インバータセル２や高圧の出力配線４から発生する空間ノイズをメインコントローラ１７がより受けにくくなる。
【００５１】
さらに、メインコントローラ１７は接地電位に近い低電位であり、電流検出器ＨＣＴが配置される配線３も同様に低電位であるから、両者間の電位差は比較的に小さいものとなり、電位差に起因するノイズでの誤作動が生じにくい。
【００５２】
第２実施例および第３実施例の盤構成において、メインコントローラ１７をトランス盤４１に収容するようにしてもよい。この場合、メインコントローラ１７と電流検出器ＨＣＴとの間の信号配線距離は多少長くなるが、メインコントローラ１７と高圧の出力配線４との間の空間距離をより大きく確保することができる。
【００５３】
次に、図７は、図２に示した第１実施例の盤構成のさらに詳細を示している。図示するように、出力盤３３の筐体内において各相の電流検出器ＨＣＴを貫通した配線３は中性点Ｎにおいて互いに接続されている。この中性点Ｎは、出力盤３３の筐体に設けられた第１接地端子５１に接地配線６を介して接続されている。特に、この実施例では、中性点Ｎが抵抗Ｒを介して接地されており、この接地抵抗Ｒが、電流検出器ＨＣＴや接地配線６とともに出力盤３３の筐体内に収容されている。なお、前述したように、抵抗Ｒに代えてリアクトルやコンデンサなどの他のインピーダンス成分を接地点との間に介在させる場合には、これらのインピーダンス成分を構成する部品が出力盤３３の筐体内に収容される。あるいは、中性点Ｎを第１接地端子５１に直接につまりインピーダンス成分を介さずに接続するようにしてもよい。
【００５４】
また、前述したようにトランス盤３１の筐体内にトランスＴｒが収容されているが、トランス盤４１の筐体には第２接地端子５２が設けられており、トランスＴｒの混接防止板５３が配線５４を介して第２接地端子５２に接続されている。すなわち、一般に高電圧ないし大容量のトランスでは、一次巻線と二次巻線との間の絶縁破壊発生時の被害を低減するために一次巻線と二次巻線との間に、接地電位とする混接防止板が設けられている。図示例では、トランス盤３１の筐体に設けた第２接地端子５２を介して混接防止板５３が接地される。
【００５５】
上記の第１接地端子５１および第２接地端子５２は、インバータ装置１が設置される部屋に設けられている接地極にそれぞれ図示せぬ配線を介して接続される。
【００５６】
このように中性点Ｎと接地点との間に設けられる抵抗Ｒを各相の電流検出器ＨＣＴが収容されている盤つまり出力盤３３の筐体内に収容することで、抵抗Ｒを電流検出器ＨＣＴに近付けて配置することが可能であり、抵抗Ｒと電流検出器ＨＣＴとの間の配線長が短くなる。このように配線長が短くなることで、インバータ装置１製作時の配線作業の作業性向上、配線部材のコスト低減、通電時の耐ノイズ性の向上、などの利点が得られる。
【００５７】
また、トランス盤３１の第２接地端子５２とは別に、中性点Ｎを接地するための第１接地端子５１が出力盤３３に設けられているので、接地配線６が出力盤３３の筐体内において中性点Ｎと第１接地端子５１とを接続することができる。従って、接地配線６の配線長が短くなる。
【００５８】
仮に第１接地端子５１を設けずに中性点Ｎをトランス盤３１の第２接地端子５２に接地するようにした場合には、中性点Ｎから第２接地端子５２に至る接地配線６がインバータ盤３２を貫通して出力盤３３からトランス盤３１へと延びることとなる。この場合には、接地配線６の配線長が長くなるのみならず、各々の筐体に接地配線６を通すための貫通孔が必要となり、装置製作時の工程が増加する。図示例では、出力盤３３とトランス盤３１に個々に接地端子５１，５２を設けることで、このような問題が回避される。
【００５９】
次に、図８は、図５に示した第２実施例の盤構成のさらに詳細を示している。この例では、インバータ装置１は、トランス盤４１と電流検出器盤４２とインバータ盤４３の３つの盤から構成されているが、電流検出器ＨＣＴが収容された電流検出器盤４２の筐体内において各相の電流検出器ＨＣＴを貫通した配線３は中性点Ｎにおいて互いに接続されている。この中性点Ｎは、電流検出器盤４２の筐体に設けられた第１接地端子６１に接地配線６を介して接続されている。図示例では、中性点Ｎが抵抗Ｒを介して接地されており、この接地抵抗Ｒが、電流検出器ＨＣＴや接地配線６とともに電流検出器盤４２の筐体内に収容されている。なお、前述したように、抵抗Ｒに代えてリアクトルやコンデンサなどの他のインピーダンス成分を接地点との間に介在させる場合には、これらのインピーダンス成分を構成する部品が電流検出器盤４２の筐体内に収容される。あるいは、中性点Ｎを第１接地端子６１に直接につまりインピーダンス成分を介さずに接続するようにしてもよい。
【００６０】
また、トランス盤４１の筐体内に混接防止板５３を備えたトランスＴｒが収容されており、トランス盤４１の筐体に設けられた第２接地端子６２に、混接防止板５３が配線５４を介して接続されている。
【００６１】
上記の第１接地端子６１および第２接地端子６２は、インバータ装置１が設置される部屋に設けられている接地極にそれぞれ図示せぬ配線を介して接続される。
【００６２】
次に、図９は、図６に示した第３実施例の盤構成のさらに詳細を示している。この例では、インバータ装置１は、トランス盤４１と電流検出器盤４２とインバータ盤４３と出力盤４６の４つの盤から構成されており、出力系統が出力盤４６の筐体内に収容されている。各相の電流検出器ＨＣＴは、電流検出器盤４２の筐体内に収容されており、図８の実施例と同様に、接地抵抗Ｒが電流検出器盤４２の筐体内に収容されている。またトランス盤４１の第２接地端子６２とは別に電流検出器盤４２の筐体に第１接地端子６１が設けられている。
【００６３】
図８もしくは図９に示す実施例においては、トランス盤４１に隣接する電流検出器盤４２に接地抵抗Ｒが収容されているが、その接地を行うための第１接地端子６１がトランス盤４１の第２接地端子６２とは別に電流検出器盤４２に設けられているので、各々の筐体に接地配線６を通すための貫通孔を形成する必要がなく、かつ、接地配線６の配線長が短くなる。
【００６４】
なお、上述した各実施例では、電流検出器ＨＣＴとして貫通型電流検出器を用いているが、本発明においては、貫通型以外の形式の電流検出器を用いることも可能である。この場合でも、低耐圧仕様の電流検出器となることから、高耐圧仕様のものに比べて小型かつ安価なものとなる。
【００６５】
また、上記の実施例においては、単相出力インバータセル２を６段直列に接続しているが、本発明においては、多重化する段数は任意である。
【符号の説明】
【００６６】
１…直列多重インバータ装置
２（Ｕ１〜Ｕ６、Ｖ１〜Ｖ６、Ｗ１〜Ｗ６）…単相出力インバータセル
６…接地配線
１１…整流部
１２…ＤＣリンク
１３…インバータ部
１７…メインコントローラ
３１…トランス盤
３２…インバータ盤
３３…出力盤
５１，６１…第１接地端子
５２，６２…第２接地端子
Ｔｒ…トランス
Ｎ…中性点
Motor…負荷
ＨＣＴ…電流検出器
Ｒ…抵抗
【図１】
2019030205.tif 000003
【図２】
2019030205.tif 000004
【図３】
2019030205.tif 000005
【図４】
2019030205.tif 000006
【図５】
2019030205.tif 000007
【図６】
2019030205.tif 000008
【図７】
2019030205.tif 000009
【図８】
2019030205.tif 000010
【図９】
2019030205.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月12日(2018.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスを介して交流電力がそれぞれ入力される単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成するとともに、これらの各相の直列接続の一端を中性点において互いに接続してなるインバータ装置において、
少なくとも２相の中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線に、それぞれ電流検出器が設けられているとともに、
上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、
複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接したインバータ盤と、
上記単相出力インバータセルを制御するコントローラが筐体内に収容されるとともに、負荷に接続される三相出力端子を有し、かつ上記インバータ盤に隣接した出力盤と、
を備え、
上記中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線の一部が、上記インバータ盤から上記出力盤の筐体内へと迂回しており、これらの配線に対し設けられる上記電流検出器が、上記出力盤の筐体内に配置されている、ことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
トランスを介して交流電力がそれぞれ入力される単相出力インバータセルを多段直列に接続してＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各々を構成するとともに、これらの各相の直列接続の一端を中性点において互いに接続してなるインバータ装置において、
少なくとも２相の中性点側の単相出力インバータセルから上記中性点に至る配線に、それぞれ電流検出器が設けられているとともに、
上記トランスが筐体内に収容されたトランス盤と、
上記単相出力インバータセルを制御するコントローラおよび上記電流検出器が筐体内に収容され、かつ上記トランス盤に隣接した電流検出器盤と、
複数の上記単相出力インバータセルが筐体内に収容され、かつ上記電流検出器盤に隣接したインバータ盤と、
を備えたことを特徴とするインバータ装置。
【請求項３】
上記中性点がインピーダンス成分を介して接地されており、上記インピーダンス成分を構成する部品が上記出力盤の筐体内に収容されている、ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項４】
上記中性点がインピーダンス成分を介して接地されており、上記インピーダンス成分を構成する部品が上記電流検出器盤の筐体内に収容されている、ことを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項５】
上記トランス盤および上記出力盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記出力盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項６】
上記トランス盤および上記電流検出器盤がそれぞれ接地端子を備えており、上記中性点が上記電流検出器盤の接地端子に直接にもしくはインピーダンス成分を介して接続されている、ことを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項７】
上記電流検出器が貫通型電流検出器である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインバータ装置。