JP4798915B2

JP4798915B2 - Power converter

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Publication number: JP4798915B2
Application number: JP2001304621A
Authority: JP
Inventors: 順二竹田
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003111491A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電力に基づいて電動機を可変速駆動する際に、漏洩電流を打ち消すようにノイズ補償電流を流すノイズ低減回路を備えた電力変換器装置に係り、特に比較的少ない漏洩電流の場合においても、確実に漏洩電流を低減できるようにした電力変換器装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えばエレベータ駆動用の電動機を駆動する際には、所望の電力を供給可能な電力変換装置が多く使用されてきている。
【０００３】
この種の電力変換装置の典型的な例としては、例えばＧＴＯ（Gate turn-off thyristor）やＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）等の複数の半導体スイッチング素子が直並列に配置されたインバータ装置がある。
【０００４】
このインバータ装置は、以下の説明において電力変換装置の代表例として述べる。
【０００５】
近年、この種のインバータ装置を用いた電動機の駆動システムでは、各半導体スイッチング素子の高速スイッチングに伴なう大地漏洩電流（以下、漏洩電流と称する）が問題として注目されている。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、最近では、漏洩電流を打ち消すようにノイズ補償電流を流すノイズ低減回路を備えた電力変換器装置が提案されてきている。
【０００７】
図８は、この種の従来のノイズ低減回路を備えた電力変換器装置の全体構成例を示す回路図である。
【０００８】
図６において、交流電源１から交流三相交流電圧を、全波整流回路２に供給する。
【０００９】
全波整流回路２は、三相ブリッジに接続された複数個のダイオード素子Ｄ１〜Ｄ６からなり、この三相交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を正側入力ラインＰと負側入力ラインＮとの間からインバータ装置３に供給する。
【００１０】
インバータ装置３は、三相ブリッジ接続された複数個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなり、図示しないゲート駆動回路による各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のＰＷＭ（pulse width modulation）制御により、幅の制御されたパルス状の電圧を電動機４の各相の巻線に与える。
【００１１】
電動機４は、このパルス状の電圧によって駆動される。
【００１２】
そして、この時の電圧変化率ｄｖ／ｄｔによって、電動機４巻線とフレームアースとの間の浮遊容量Ｃを通じて、大地にノイズ電流である漏洩電流が流れる。
【００１３】
この漏洩電流は、電動機４と交流電源１のアース端子との間の各アースラインおよび大地を通り、交流電源１のアース端子に対して、流入または流出するように極性に応じて流れる。
【００１４】
このため、漏洩電流は、漏電ブレーカの誤動作や感電事故の原因となる。
【００１５】
そこで、この漏洩電流を低減させるために、ノイズ低減回路６を備えるようにしている。
【００１６】
このノイズ低減回路６は、交流電源１と全波整流回路２との間の電源ラインから漏洩電流を検出する漏洩電流検出器５により検出された漏洩電流に基づいて、当該漏洩電流を打ち消すようにアースラインにノイズ補償電流を流すようにしている。
【００１７】
すなわち、このノイズ低減回路６は、電源としてアースに落ちていない相よりトランス７にて絶縁された交流電圧を、ダイオードブリッジ回路８にて整流し、２個の平滑コンデンサ９ａ，９ｂを介して直流電圧として安定させる。
【００１８】
そして、漏洩電流を検出する漏洩電流検出器５により検出された漏洩電流の信号を、反転増幅回路１０で反転増幅させ、上記直流電圧に接続されたＮＰＮ型トランジスタＴＲ１とＰＮＰ型トランジスタＴＲ２により、コンデンサＣ_Eを介して接続されたアースラインに、ノイズ電流補償分を流す。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来のノイズ低減回路を備えた電力変換装置においては、漏洩電流が大きい場合に対しては、当該漏洩電流のピーク値に合わせて、ノイズ低減回路６の反転増幅回路１０のゲインを設定していることから、比較的漏洩電流の大きさが小さいような状態の場合においては、当該漏洩電流を十分に低減することができない。
【００２０】
よって、最近では、比較的少ない漏洩電流の時においても、確実に漏洩電流を低減することができる手段の出現が強く望まれてきている。
【００２１】
本発明の目的は、比較的少ない漏洩電流の場合においても高ゲインを得ることができ、確実に漏洩電流を低減することが可能な電力変換装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、交流電源からの交流電力を任意の周波数を有する交流電力に変換し、当該交流電力を電動機に供給して可変速駆動するようにし、交流電源の電源ラインから漏洩電流を検出し、当該漏洩電流を増幅回路に入力し抵抗によりゲインを調整してノイズ補償電流を得、漏洩電流を打ち消すように電力変換装置本体のアースラインにノイズ補償電流を流すノイズ低減回路を備えて構成される電力変換装置において、上記ノイズ低減回路を複数回路備え、各ノイズ低減回路の増幅回路の動作を、漏洩電流のレベルに対応させて互いに動作領域に違いを持たせるように設定している。
【００２３】
従って、請求項１に対応する発明の電力変換装置においては、ノイズ低減回路を複数回路備えて、各ノイズ低減回路の増幅回路の動作を、漏洩電流のレベルに対応させて互いに動作領域に違いを持たせるように設定するようにしていることにより、漏洩電流のレベルが低い場合においても高ゲインを得ることが可能となるため、電力変換装置のスイッチング素子のスイッチング時の漏洩電流の低減を図ることができる。
すなわち、比較的少ない漏洩電流の場合においても、確実に漏洩電流を低減することができる。
【００２６】
さらに、請求項２に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の電力変換装置において、漏洩電流を検出する手段としてホールＣＴを用い、交流電源の主回路電線をホールＣＴに貫通させることができないような場合に、ホールＣＴに貫通させることができる程度の補助電線を交流電源の主回路電線に並列に接続し、当該補助電線に対してホールＣＴを貫通させている。
【００２７】
従って、請求項２に対応する発明の電力変換装置においては、漏洩電流を検出する手段としてホールＣＴを用い、交流電源の主回路電線をホールＣＴに貫通させることができないような場合に、ホールＣＴに貫通させることができる程度の補助電線を交流電源の主回路電線に並列に接続し、当該補助電線に対してホールＣＴを貫通させるようにしていることにより、上記請求項１に対応する発明と同様の作用を奏するのに加えて、電力変換部容量の大きい装置に対しても、前述した従来構成と同様の漏洩電流検出手段を適用することができる。
【００３０】
一方、請求項３に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の電力変換装置において、各ノイズ低減回路における増幅回路のゲインの調整手段として、増幅回路からの出力のピーク値をホールドし出力するピークホールド手段を、各ノイズ低減回路毎にそれぞれ備えている。
【００３１】
従って、請求項３に対応する発明の電力変換装置においては、増幅回路からの出力のピーク値をホールドして出力するようにしていることにより、上記請求項１に対応する発明と同様の作用を奏するのに加えて、ピークホールド手段のホールド電圧に基づいて、抵抗によってゲインの調整を行なうことが可能となるため、ノイズ低減回路を複数回路備えた場合においても、簡易的にノイズ低減回路のゲインの調整を行なうことができる。
【００３２】
また、請求項４に対応する発明では、上記請求項３に対応する発明の電力変換装置において、ピークホールド手段から出力される電圧を測定する電圧測定手段を付加している。
【００３３】
従って、請求項４に対応する発明の電力変換装置においては、ピークホールド手段から出力される電圧を測定するようにしていることにより、上記請求項３に対応する発明と同様の作用を奏するのに加えて、ピークホールド手段のホールド電圧を電圧測定手段によって確認することが可能となるため、ノイズ低減回路を複数回路備えた場合においても、電圧測定手段のみで、簡易的にノイズ低減回路のゲインの調整を行なうことができる。
【００３４】
さらに、請求項５に対応する発明では、上記請求項３または請求項４に対応する発明の電力変換装置において、ピークホールド手段におけるホールド電圧をリセットするゲインの調整モードスイッチ手段を付加している。
【００３５】
従って、請求項５に対応する発明の電力変換装置においては、ピークホールド手段のホールド電圧をリセットするようにしていることにより、上記請求項３または請求項４に対応する発明と同様の作用を奏するのに加えて、調整動作を繰り返し行なうことが可能となるため、ノイズ低減回路を複数回路備えた場合においても、簡易的にノイズ低減回路のゲインの調整を行なうことができる。
【００３６】
一方、請求項６に対応する発明では、上記請求項３に対応する発明の電力変換装置において、増幅回路のゲインの調整用の抵抗として電子ボリュームを使用し、ピークホールド手段から出力される出力電圧をデジタル信号に変換し出力するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段からの出力に基づいて、ゲインを演算し出力するマイコンと、マイコンからの出力に基づいて、電子ボリュームの抵抗値を調整する手段とを付加している。
【００３７】
従って、請求項６に対応する発明の電力変換装置においては、ピークホールド手段のホールド電圧に基づいてゲインを演算し、当該ゲインを電子ボリュームに出力して抵抗値を調整するようにしていることにより、上記請求項３に対応する発明と同様の作用を奏するのに加えて、各ノイズ低減回路の増幅回路のゲインの自動調整が可能となるため、ノイズ低減回路を複数回路備えた場合においても、簡易的にノイズ低減回路のゲインの調整を行なうことができる。
【００３８】
また、請求項７に対応する発明では、上記請求項６に対応する発明の電力変換装置において、ピークホールド手段におけるホールド電圧をリセットするゲインの調整モードスイッチ手段を付加し、マイコンからの出力に基づいて、電子ボリュームの抵抗値を自動調整すると共に、ゲインの調整モードスイッチ手段を自動開閉するようにしている。
【００３９】
従って、請求項７に対応する発明の電力変換装置においては、ピークホールド手段のホールド電圧を自動的にリセットするようにしていることにより、上記請求項６に対応する発明と同様の作用を奏するのに加えて、調整動作を繰り返して行なうことが可能となるため、ノイズ低減回路を複数回路備えた場合においても、簡易的にノイズ低減回路のゲインの調整を行なうことができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の全体構成例を示す回路図である。
【００４２】
なお、図１では、商用交流三相電源がＹ結線時の構成の場合を例として示しているが、商用交流三相電源が前述した従来と同様のΔ結線時の構成の場合においても、本実施例を同様に適用することができるが、ここではその説明については省略することにする。
【００４３】
図１において、商用三相交流入力電源（Ｙ結線）１０１から交流三相交流電圧を、三相各相のリアクトル１０３ａ〜１０３ｃを介して、電力変換器の整流回路に供給する。
【００４４】
この電力変換器の整流回路は、各Ｐ側、Ｎ側の三相分のスイッチング素子１０４をブリッジ接続して構成されており、この三相交流電圧を直流電圧に変換し、この直流電圧を電力変換器の直流リンク部の平滑コンデンサ１０５を介して、正側入力ラインＰと負側入力ラインＮとの間から電力変換器のインバータに供給する。
【００４５】
この電力変換器のインバータは、各Ｐ側、Ｎ側の三相分のスイッチング素子１０６をブリッジ接続して構成されており、図示しないゲート駆動回路による各スイッチング素子１０６のＰＷＭ（pulse width modulation）制御により、幅の制御されたパルス状の電圧を電動機１０７の各相の巻線に与える。
【００４６】
電動機１０７は、このパルス状の電圧によって駆動される。
【００４７】
そして、この時の電圧変化率ｄｖ／ｄｔによって、電動機１０７巻線とフレームアースとの間の浮遊容量Ｃを通じて、大地にノイズ電流である漏洩電流が流れる。
【００４８】
この漏洩電流は、電動機１０７と商用三相交流電源１０１のアース端子１３５との間の各アースラインおよび大地を通り、商用三相交流電源１０１のアース端子１３５に対して、流入または流出するように極性に応じて流れる。
【００４９】
このため、漏洩電流は、漏電ブレーカの誤動作や感電事故の原因となる。
【００５０】
そこで、この漏洩電流を低減させるために、図示一点鎖線で囲まれる、反転増幅回路１３０、およびノイズ電流補償分を供給する直流電源部１３１から構成されるノイズ低減回路を備えている。
【００５１】
このノイズ低減回路は、商用三相交流電源１０１と電力変換器の整流回路との間の電源ラインから漏洩電流を検出する漏洩電流検出器１０２により検出された漏洩電流に基づいて、当該漏洩電流を打ち消すようにアースラインにノイズ補償電流を流す。
【００５２】
このノイズ低減回路の直流電源部１３１は、商用三相交流電源１０１の中性点電位を構成するためのコンデンサ１０８ａ〜１０８ｃにて取り出された交流電圧を、互いに直列接続された２個の平滑コンデンサ１１６ａ，１１６ｂを介して直流電圧として安定させる。
【００５３】
さらに、この平滑コンデンサ１１６ａ，１１６ｂの直列回路の両端には、ＮＰＮ型トランジスタ１１７ａ、ＰＮＰ型トランジスタ１１７ｂを図示のように接続している。
【００５４】
また、ノイズ低減回路の反転増幅回路１３０は、抵抗１０９，１１０，１１４と、可変抵抗１１１，１１３と、オペアンプ１１２（ＯＡ１）と、ＮＰＮ型トランジスタ１１５ａ、ＰＮＰ型トランジスタ１１５ｂとから、図示のように構成している。
【００５５】
すなわち、このノイズ低減回路は、漏洩電流を検出する漏洩電流検出器１０２により検出された漏洩電流の信号を、反転増幅回路１１０で反転増幅させ、上記平滑コンデンサ１１６ａ，１１６ｂの直列回路の両端に接続されたＮＰＮ型トランジスタ１１７ａ、ＰＮＰ型トランジスタ１１７ｂにより、アースラインにノイズ電流補償分を流す。
【００５６】
ここまでは、ノイズ低減回路を一回路を有する前述した従来構成と同等の回路構成であるが、本実施の形態ではさらに、図示一点鎖線で囲まれる、反転増幅回路部１３３、およびノイズ電流補償分を供給する直流電源部１３４から構成されるノイズ低減回路を、もう一回路追加して構成している。
【００５７】
この追加したノイズ低減回路の直流電源部１３４は、上記商用三相交流電源１０１の中性点電位を構成するためのコンデンサ１０８ａ〜１０８ｃにて取り出された交流電圧を、互いに直列接続された２個の平滑コンデンサ１２７ａ，１２７ｂを介して直流電圧として安定させる。
【００５８】
さらに、この平滑コンデンサ１２７ａ，１２７ｂの直列回路の両端には、ＮＰＮ型トランジスタ１２８ａ、ＰＮＰ型トランジスタ１２８ｂを図示のように接続している。
【００５９】
また、追加したノイズ低減回路の反転増幅回路部１３３は、上記ノイズ低減回路の反転増幅回路１３０のオペアンプ１１２（ＯＡ１）からの出力電圧値を入力としており、入力部に接続された双方向の定電圧ダイオード１２０と、抵抗１２１，１２２，１２５と、可変抵抗１２４と、オペアンプ１２３（ＯＡ２）と、ＮＰＮ型トランジスタ１２６ａ、ＰＮＰ型トランジスタ１２６ｂとから、図示のように構成している。
【００６０】
ここで、各ノイズ低減回路の反転増幅回路１３０，１３３の動作は、上記漏洩電流のレベルに対応させて互いに動作領域に違いを持たせるように設定しており、さらに各ノイズ低減回路の反転増幅回路１３０，１３３のゲインは、それぞれ個別に設定可能としている。
【００６１】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電力変換装置の作用について説明する。
【００６２】
図１において、漏洩電流検出器１０２の出力信号が、ノイズ低減回路の反転増幅回路１３０に入力される。
【００６３】
前述した従来の調整手法と同様に、可変抵抗１１１により、オペアンプ１１２（ＯＡ１）の出力信号のピーク値が１０（Ｖ）となるようにゲインの調整を行なう。
【００６４】
ここで、オペアンプ１１２（ＯＡ１）の出力信号を、定電圧ダイオード１２０の５（Ｖ）を介して、オペアンプ１２３（ＯＡ２）に入力することにより、オペアンプ１２３（ＯＡ２）には、最大±５Ｖの信号が入力されることになる。
【００６５】
そして、本入力信号に対して、オペアンプ１２３（ＯＡ２）のゲインを決定する抵抗１２１，１２２により、２倍のゲインが得られるようにゲイン選定を行なうことにより、オペアンプ１２３（ＯＡ２）の出力としては、最大±１０（Ｖ）となる。
【００６６】
図２は、各オペアンプ１１２，１２３（ＯＡ１，ＯＡ２）の動作領域を示す概念図である。
【００６７】
図２に示すように、オペアンプ１２３（ＯＡ２）は、オペアンプ１１２（ＯＡ１）の出力信号に対して、±５Ｖ以内にてトランジスタ１２６ａ，１２６ｂのトランジスタベース電流を流す動作を行なう。
【００６８】
また、トランジスタ１１５ａ，１１５ｂについては、前述した従来と同様に、オペアンプ１１２（ＯＡ１）の出力信号±１０Ｖに対して動作を行なう。
【００６９】
すなわち、各ノイズ低減回路中の直流電源部１３１，１３４のノイズ補償トータルゲインとしては、以下のようになる。
【００７０】
▲１▼ 直流電源部１３１…オペアンプ１１２（ＯＡ１）の出力信号±１０Ｖにて動作（ゲインを１とする。）
▲２▼ 直流電源部１３４…オペアンプ１１２（ＯＡ１）の出力信号±５Ｖにて動作（▲１▼に対して２倍）
これにより、±５Ｖの範囲内においては、トータルゲイン３倍となる。
【００７１】
なお、±５〜１０Ｖは、現状通りゲイン１である。
【００７２】
よって、以上のように動作領域を設定することにより、漏洩電流のレベルが比較的低い場合においても、高ゲインを得ることが可能となるため、電力変換装置のスイッチング素子のスイッチング時の漏洩電流を低減することができる。
【００７３】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置では、比較的少ない漏洩電流の時においても高ゲインを得ることができ、確実に漏洩電流を低減することが可能となる。
【００７４】
（第２の実施の形態）
図３は、本実施の形態によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の全体構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７５】
すなわち、本実施の形態による電力変換装置は、図３に示すように、前記図１における各ノイズ低減回路のうち、漏洩電流に対して反転増幅回路動作・漏洩電流補償動作を行なうノイズ低減回路以外のノイズ低減回路の反転増幅回路（本例では、反転増幅回路１３３）の入力部に接続された定電圧ダイオード１２０に対して、可変抵抗３０１を直列に接続した構成としている。
【００７６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電力変換装置の作用について説明する。
【００７７】
前記図１に示すような複数のノイズ低減回路を備えることを必要とする第１の実施の形態においては、オペアンプ１２３（ＯＡ２）の動作領域が固定となっている。
【００７８】
電力変換装置は、その設置環境等の外部要因によって漏洩電流のレベルが異なるため、その変化には対応することができない。
【００７９】
そこで、図３に示す本実施の形態のように、定電圧ダイオード１２０と直列に可変抵抗３０１を接続することにより、オペアンプ１２３（ＯＡ２）の動作領域を可変できるような構成として、外部環境に対応した調整を実施することができる。
【００８０】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置では、ノイズ低減回路の反転増幅回路１３３の動作領域を可変することができるため、外部環境に対応した調整を実施することが可能となる。
【００８１】
（第３の実施の形態）
図４は、本実施の形態によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の全体構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８２】
すなわち、本実施の形態による電力変換装置は、図４に示すように、前記図１における漏洩電流を検出する漏洩電流検出器１０２としてホールＣＴを用い、電力変換部の入力電源の主回路電線をホールＣＴに貫通させることができないような場合に、入力電源の主回路電線をホールＣＴに貫通させることができる程度の補助電線を並列に接続し、当該補助電線に対してホールＣＴ１０２を貫通させた構成としている。
【００８３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電力変換装置の作用について説明する。
【００８４】
前記図１に示すような複数のノイズ低減回路を備えることを必要とする第１の実施の形態においては、電力変換装置の電力変換器容量は比較的大きいものとなる。
【００８５】
そして、これに伴ない、電力変換器の入力電源の主回路に使用する電線の径もやはり大きくなってしまい、漏洩電流検出器１０２に貫通させることが難しくなる場合がある。
【００８６】
そこで、図４に示す本実施の形態のように、破線で示すように電力変換器の入力電源の主回路部をバイパスする比較的細い補助電線により、漏洩電流検出器１０２を貫通させることにより、電力変換器容量の大きい電力変換装置に対しても、前述した従来構成と同じ漏洩電流検出器を適用することができる。
【００８７】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置では、電力変換部容量の大きい装置に対しても、前述した従来構成と同様の漏洩電流検出器を適用することが可能となる。
【００８８】
（第４の実施の形態）
図５は、本実施の形態によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の全体構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８９】
すなわち、本実施の形態による電力変換装置は、図５に示すように、前記図１の各ノイズ低減回路におけるノイズ補償電流供給用の電源となる直流電源部１３１，１３４を、それぞれ並列接続して直流電源部５０１にて共有化することにより、一方のノイズ低減回路の直流電源部１３４の２個の平滑コンデンサ１２７ａ，１２７ｂを省略した構成としている。
【００９０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電力変換装置の作用について説明する。
【００９１】
前記図１に示すような複数のノイズ低減回路を備えることを必要とする第１の実施の形態においては、その部品点数の増加が問題となる場合がある。
【００９２】
そこで、図５に示す本実施の形態のように、各ノイズ低減回路におけるノイズ補償電流供給用の電源となる直流電源部１３１，１３４を、それぞれ並列接続して直流電源部５０１にて共有化する構成とすることにより、部品点数平滑コンデンサ１２７ａ，１２７ｂの低減を図ることができる。
【００９３】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置では、部品点数の低減を図ることが可能となる。
【００９４】
（第５の実施の形態）
図６は、本実施の形態によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の全体構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９５】
すなわち、本実施の形態による電力変換装置は、図６に示すように、前記図１に、前記各ノイズ低減回路にそれぞれ対応させて、ピークホールド回路６０８，６１８を付加した構成としている。
【００９６】
ピークホールド回路６０８，６１８は、前記各ノイズ低減回路における反転増幅回路１３０，１３３からの出力のピーク値をホールドし出力する。
【００９７】
このピークホールド回路６０８，６１８は、反転増幅回路１３０，１３３のオペアンプ１１２，１２３（ＯＡ１，ＯＡ２）からの出力を非反転入力端子の入力とし、後述するダイオード６０２，６１２およびコンデンサ６０６，６１６からなる接地回路の接続点出力を反転入力端子の入力とするコンパレータ６０３，６１３と、このコンパレータ６０３，６１３の出力端子に直列接続されたダイオード６０２，６１２およびコンデンサ６０６，６１６からなる接地回路と、この接地回路のコンデンサ６０６，６１６に並列接続された抵抗６０４，６１４およびゲインの調整モードスイッチ６０５，６１５（ＲＳＴ１，ＲＳＴ２）からなる接地回路と、ダイオード６０２，６１２を介して得られるコンパレータ６０３，６１３からの出力を非反転入力端子の入力とし、本自身の出力を反転入力端子の入力とするコンパレータ６０１，６１１と、このコンパレータ６０１，６１１の出力端子に接続されて、反転増幅回路１３０，１３３のオペアンプ１１２，１２３（ＯＡ１，ＯＡ２）からの出力信号の最大値を保持した電圧が出力されるチェックピン６０７，６１７とから構成している。
【００９８】
ここで、チェックピン６０７，６１７には、ピークホールド回路６０８，６１８から出力される電圧を測定する電圧測定手段である、アナログ電圧計またはデジタル電圧計を適宜接続可能としている。
【００９９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電力変換装置の作用について説明する。
【０１００】
図６において、漏洩電流検出器１０２の出力信号が反転増幅回路１３０，１３３に入力され、その出力のピーク値をピークホールド回路６０８，６１８にてホールドする。
【０１０１】
このピークホールド回路６０８，６１８の電圧を、チェックピン６０７，６１７に接続されたアナログ電圧計またはデジタル電圧計で読み取る。
【０１０２】
そして、このホールド電圧を、アナログ電圧計またはデジタル電圧計で読み取りながら、可変抵抗１１１，６１０によって手動的にそれぞれゲインの調整を行なう。
【０１０３】
かかるゲインの調整が終了したら、ピークホールド回路６０８，６１８のゲインの調整モードスイッチ６０５，６１５（ＲＳＴ１，ＲＳＴ２）を手動でそれぞれ閉操作して、ピークホールド回路６０８，６１８のホールド電圧をリセットした後、ピーク電圧が１０Ｖとなるまで、再度測定を行なう。
【０１０４】
以上のような動作を繰り返すことにより、複数のノイズ低減回路を備えた場合においても、アナログ電圧計またはデジタル電圧計のみで、ノイズ低減回路の適切なゲインの調整を短時間で実施することができる。
【０１０５】
すなわち、本実施の形態で示すピークホールド回路６０８，６１８を備えていない場合には、各ノイズ低減回路のオペアンプの出力電圧波形をオシロスコープ等にて波形確認を実施し、その出力信号の最大値を確認後に、可変抵抗１１１，６１０をそれぞれ調整するといった手法になってしまうことから、本実施の形態を適用することにより、ゲインの調整の時間を大幅に短縮することができることがわかる。
【０１０６】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置では、ノイズ低減回路を複数回路備えた場合においても、簡易的にノイズ低減回路のゲインの調整を行なうことが可能となる。
【０１０７】
また、ピークホールド回路６０８，６１８のホールド電圧を、アナログ電圧計またはデジタル電圧計によって確認することができ、ノイズ低減回路を複数回路備えた場合においても、アナログ電圧計またはデジタル電圧計のみで、ノイズ低減回路のゲインの調整を行なうことが可能となる。
【０１０８】
さらに、ピークホールド回路６０８，６１８のホールド電圧をリセットすることで、調整動作を繰り返し行なうことが可能となる。
【０１０９】
（第６の実施の形態）
図７は、本実施の形態によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の全体構成例を示す回路図であり、図６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１１０】
すなわち、本実施の形態による電力変換装置は、図７に示すように、前記図６における反転増幅回路１３０，１３３のゲインの調整用の可変抵抗として電子ボリューム７０７（７０１，７０２，７０３，７０４）を使用し、さらにチェックピン６０７，６１７、およびこれに接続されるアナログ電圧計またはデジタル電圧計を省略し、これらに代えて新たに、Ａ／Ｄ変換器７０５と、マイコン７０６とを備えた構成としている。
【０１１１】
Ａ／Ｄ変換器７０５は、前記各ピークホールド回路６０８，６１８から出力される出力電圧をデジタル信号に変換し出力する。
【０１１２】
マイコン７０６は、Ａ／Ｄ変換器７０５からの出力に基づいて、ゲインを演算し出力する。
【０１１３】
そして、このマイコン７０６からの出力により、電子ボリューム７０７（７０１，７０２，７０３，７０４）の抵抗値を調整すると共に、各ゲインの調整モードスイッチ６０５，６１５（ＲＳＴ１，ＲＳＴ２）の開閉を操作するようにしている。
【０１１４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による電力変換装置の作用について説明する。
【０１１５】
図７において、自動調整モードに設定し、漏洩電流検出器１０２からの出力信号が反転増幅回路１３０，１３３に入力され、その出力のピーク値をピークホールド回路６０８，６１８にてホールドする。
【０１１６】
このピークホールド回路６０８，６１８の電圧を、Ａ／Ｄ変換器７０５により、デジタル信号に変換する。
【０１１７】
このＡ／Ｄ変換器７０５からのデジタル信号をマイコン７０６で読み取り、ゲインを演算して任意の適切な抵抗値を電子ボリューム７０７（７０１，７０３）に対して出力することにより、その抵抗値を調整して、自動的にゲインの調整を行なう。
【０１１８】
かかるゲインの調整が終了したら、ピークホールド回路６０８，６１８のゲインの調整モードスイッチ６０５，６１５も、マイコン７０６の出力により自動で閉操作することにより、ピークホールド回路６０８，６１８のホールド電圧をリセットした後に、再度測定を行なう。
【０１１９】
以上のような動作を自動的に繰り返すことにより、複数のノイズ低減回路を備えた場合においても、ノイズ低減回路の適切なゲインの調整を短時間で自動的に実施することができる。
【０１２０】
すなわち、本実施の形態で示すピークホールド回路６０８，６１８を備えていない場合には、各ノイズ低減回路のオペアンプの出力電圧波形をオシロスコープ等にて波形確認を実施し、その出力信号の最大値を確認後に、可変抵抗１１１，６１０をそれぞれ調整するといった手法になってしまうことから、本実施の形態を適用することにより、ゲインの調整の時間を大幅に短縮することができることがわかる。
【０１２１】
上述したように、本実施の形態による電力変換装置では、ノイズ低減回路を複数回路備えた場合においても、簡易的にノイズ低減回路のゲインの調整を自動的に行なうことが可能となる。
【０１２２】
また、ピークホールド回路６０８，６１８のホールド電圧を自動的にリセットすることで、調整動作を自動的に繰り返し行なうことが可能となる。
【０１２３】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
また、各実施の形態は可能な限り適宜組合わせて実施してもよく、その場合には組合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電力変換装置によれば、交流電源の電源ラインから漏洩電流を検出し、当該漏洩電流を増幅回路に入力し抵抗によりゲインを調整してノイズ補償電流を得、漏洩電流を打ち消すように電力変換装置本体のアースラインにノイズ補償電流を流すノイズ低減回路を複数回路備え、各ノイズ低減回路の増幅回路の動作を、漏洩電流のレベルに対応させて互いに動作領域に違いを持たせるように設定するようにしているので、比較的少ない漏洩電流の場合においても高ゲインを得ることができ、確実に漏洩電流を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の第１の実施の形態を示す回路構成図。
【図２】同第１の実施の形態の電力変換装置におけるノイズ低減回路の動作を説明するための概念図。
【図３】本発明によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の第２の実施の形態を示す回路構成図。
【図４】本発明によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の第３の実施の形態を示す回路構成図。
【図５】本発明によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の第４の実施の形態を示す回路構成図。
【図６】本発明によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の第５の実施の形態を示す回路構成図。
【図７】本発明によるノイズ低減回路を備えた電力変換装置の第６の実施の形態を示す回路構成図。
【図８】従来のノイズ低減回路を備えた電力変換装置の構成例を示す回路図。
【符号の説明】
１０１…商用三相交流電源、
１０２…漏洩電流検出器、
１０３ａ〜１０３ｃ…リアクトル、
１０４，１０６…スイッチング素子、
１０５…平滑コンデンサ、
１０７…電動機、
１０８ａ〜１０８ｃ，１１６ａ，１１６ｂ，１２７ａ，１２７ｂ，６０６，６１６…コンデンサ、
１０９，１１０，１１４，１２１，１２２，１２５，６０４，６１４…抵抗、
１１１，１１３，１２４，３０１…可変抵抗、
１１２，１２３，６０１，６０３，６１１，６１３…オペアンプ、
１１５ａ，１１７ａ，１２６ａ，１２８ａ…ＮＰＮ型トランジスタ、
１１５ｂ，１１７ｂ，１２６ｂ，１２８ｂ…ＰＮＰ型トランジスタ、
１２０…双方向定電圧ダイオード、
１３５…アース、
１３０，１３３…ノイズ低減回路の反転増幅回路、
１３１，１３４，５０１…ノイズ低減回路の直流電源部、
６０２，６１２…ダイオード、
６０１，６０３，６１１，６１３…コンパレータ、
６０５，６１５…ゲインの調整モードスイッチ、
６０７，６１７…チェックピン、
６０８，６１８…ピークホールド回路、
７０７（７０１，７０２，７０３，７０４）…電子ボリューム、
７０５…Ａ／Ｄ変換器、
７０６…マイコン。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power converter device provided with a noise reduction circuit that flows a noise compensation current so as to cancel the leakage current when the motor is driven at a variable speed based on AC power, particularly in the case of a relatively small leakage current. The present invention also relates to a power converter device that can reliably reduce the leakage current.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, when driving an electric motor for driving an elevator, many power converters capable of supplying desired power have been used.
[0003]
As a typical example of this type of power conversion device, there is an inverter device in which a plurality of semiconductor switching elements such as a gate turn-off thyristor (GTO) and an insulated gate bipolar transistor (IGBT) are arranged in series and parallel.
[0004]
This inverter device will be described as a representative example of the power conversion device in the following description.
[0005]
In recent years, in motor drive systems using this type of inverter device, ground leakage current (hereinafter referred to as leakage current) accompanying high-speed switching of each semiconductor switching element has attracted attention as a problem.
[0006]
Therefore, in order to solve such a problem, recently, a power converter device including a noise reduction circuit that flows a noise compensation current so as to cancel the leakage current has been proposed.
[0007]
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of the overall configuration of a power converter device provided with this type of conventional noise reduction circuit.
[0008]
In FIG. 6, an AC three-phase AC voltage is supplied from the AC power source 1 to the full-wave rectifier circuit 2.
[0009]
The full-wave rectification circuit 2 includes a plurality of diode elements D1 to D6 connected to a three-phase bridge, converts the three-phase AC voltage into a DC voltage, and converts the DC voltage to a positive input line P and a negative input. The inverter device 3 is supplied from the line N.
[0010]
The inverter device 3 includes a plurality of switching elements Q1 to Q6 connected in a three-phase bridge, and a pulse whose width is controlled by PWM (pulse width modulation) control of the switching elements Q1 to Q6 by a gate drive circuit (not shown). Is applied to each phase winding of the motor 4.
[0011]
The electric motor 4 is driven by this pulse voltage.
[0012]
A leakage current as a noise current flows to the ground through the stray capacitance C between the four windings of the motor and the frame ground by the voltage change rate dv / dt at this time.
[0013]
This leakage current passes through each earth line and the ground between the electric motor 4 and the earth terminal of the AC power supply 1 and flows in accordance with the polarity so as to flow into or out of the earth terminal of the AC power supply 1.
[0014]
For this reason, the leakage current causes a malfunction of the earth leakage breaker and an electric shock accident.
[0015]
In order to reduce this leakage current, a noise reduction circuit 6 is provided.
[0016]
The noise reduction circuit 6 cancels the leakage current based on the leakage current detected by the leakage current detector 5 that detects the leakage current from the power supply line between the AC power supply 1 and the full-wave rectification circuit 2. A noise compensation current is allowed to flow through the earth line.
[0017]
That is, the noise reduction circuit 6 rectifies an AC voltage insulated by a transformer 7 from a phase that is not grounded as a power source by a diode bridge circuit 8, and directs the DC voltage via two smoothing capacitors 9a and 9b. Stabilize as voltage.
[0018]
Then, the leakage current signal detected by the leakage current detector 5 for detecting the leakage current is inverted and amplified by the inverting amplifier circuit 10, and the NPN transistor TR 1 and the PNP transistor TR 2 connected to the DC voltage are used as capacitors. C _E The noise current compensation is passed through the ground line connected via the.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the power converter provided with the conventional noise reduction circuit as described above, when the leakage current is large, the inverting amplification circuit 10 of the noise reduction circuit 6 is adjusted in accordance with the peak value of the leakage current. Since the gain is set, the leakage current cannot be sufficiently reduced in a state where the magnitude of the leakage current is relatively small.
[0020]
Therefore, recently, the emergence of means capable of reliably reducing the leakage current even when the leakage current is relatively small has been strongly desired.
[0021]
An object of the present invention is to provide a power conversion device that can obtain a high gain even in the case of a relatively small leakage current and can reliably reduce the leakage current.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention corresponding to claim 1, the AC power from the AC power source is converted into AC power having an arbitrary frequency, and the AC power is supplied to the motor so as to be driven at a variable speed. The leakage current is detected from the power line of the AC power supply, the leakage current is input to the amplifier circuit, the gain is adjusted by the resistance to obtain the noise compensation current, and the ground line of the power converter main body is canceled to cancel the leakage current. In a power conversion device configured to include a noise reduction circuit for passing a noise compensation current, the noise conversion circuit includes a plurality of the above-described noise reduction circuits, and the operation of the amplification circuit of each noise reduction circuit corresponds to the level of the leakage current, and is an operation region Is set to have a difference.
[0023]
Therefore, in the power conversion device of the invention corresponding to claim 1, a plurality of noise reduction circuits are provided, and the operation of the amplification circuit of each noise reduction circuit is different from each other in the operation region in accordance with the level of the leakage current. Since it is possible to obtain a high gain even when the level of the leakage current is low, the leakage current when switching the switching element of the power converter is reduced. Can do.
That is, even when the leakage current is relatively small, the leakage current can be reliably reduced.
[0026]
Furthermore, in the invention corresponding to claim 2, in the power converter of the invention corresponding to claim 1, the Hall CT is used as means for detecting the leakage current, AC source When the main circuit wire cannot be passed through the hole CT, Auxiliary wire that can penetrate hole CT is used as main circuit wire for AC power supply The holes CT are connected in parallel and penetrate the hole CT.
[0027]
Therefore, in the power converter of the invention corresponding to claim 2, Hall CT is used as means for detecting the leakage current, AC source When the main circuit wire cannot be passed through the hole CT, Auxiliary wire that can penetrate hole CT is used as main circuit wire for AC power supply By connecting in parallel and allowing the auxiliary electric wire to pass through the hole CT, in addition to having the same effect as the invention corresponding to the first aspect of the invention, in addition to the device having a large power conversion unit capacity In contrast, the same leakage current detection means as in the conventional configuration described above can be applied.
[0030]
Meanwhile, claims 3 In the power conversion device according to the first aspect of the present invention, the peak hold means for holding and outputting the peak value of the output from the amplifier circuit as the gain adjustment means of the amplifier circuit in each noise reduction circuit in the power conversion device of the invention corresponding to claim 1 above. Are provided for each noise reduction circuit.
[0031]
Therefore, the claims 3 In the power conversion device according to the invention, the peak value of the output from the amplifier circuit is held and output, so that the same effect as that of the invention corresponding to the first aspect is achieved. Since the gain can be adjusted by the resistance based on the hold voltage of the peak hold means, the gain of the noise reduction circuit can be easily adjusted even when a plurality of noise reduction circuits are provided. Can do.
[0032]
Claims 4 In the invention corresponding to the above-mentioned claim, 3 In the power conversion apparatus according to the invention, voltage measuring means for measuring the voltage output from the peak hold means is added.
[0033]
Therefore, the claims 4 In the power conversion device of the invention corresponding to the above, the voltage output from the peak hold means is measured, so that 3 In addition to having the same effect as the invention corresponding to the above, in addition to being able to confirm the hold voltage of the peak hold means by the voltage measurement means, the voltage measurement means can be used even when a plurality of noise reduction circuits are provided. Thus, the gain of the noise reduction circuit can be easily adjusted.
[0034]
And claims 5 In the invention corresponding to the above-mentioned claim, 3 Or claims 4 In the power conversion device according to the invention, gain adjustment mode switch means for resetting the hold voltage in the peak hold means is added.
[0035]
Therefore, the claims 5 In the power conversion device according to the invention corresponding to the above, the hold voltage of the peak hold means is reset, so that 3 Or claims 4 In addition to having the same effect as the invention corresponding to the above, since the adjustment operation can be repeated, even when a plurality of noise reduction circuits are provided, the gain of the noise reduction circuit can be easily adjusted. Can be done.
[0036]
On the other hand, in the invention corresponding to claim 6, the above-mentioned claim is provided. 3 In the power conversion device according to the invention, an A / D conversion unit that uses an electronic volume as a resistor for adjusting the gain of the amplifier circuit, converts an output voltage output from the peak hold unit into a digital signal, and outputs the digital signal; A microcomputer for calculating and outputting a gain based on the output from the A / D conversion means and a means for adjusting the resistance value of the electronic volume based on the output from the microcomputer are added.
[0037]
Therefore, in the power converter of the invention corresponding to claim 6, the gain is calculated based on the hold voltage of the peak hold means, and the resistance value is adjusted by outputting the gain to the electronic volume. The above claims 3 In addition to having the same effect as the invention corresponding to the above, since it is possible to automatically adjust the gain of the amplifier circuit of each noise reduction circuit, noise reduction can be easily performed even when a plurality of noise reduction circuits are provided. The gain of the circuit can be adjusted.
[0038]
Claims 7 In the invention corresponding to the above-mentioned claim, 6 In the power conversion device according to the invention, gain adjustment mode switch means for resetting the hold voltage in the peak hold means is added, and the resistance value of the electronic volume is automatically adjusted based on the output from the microcomputer, and the gain adjustment The adjustment mode switch means is automatically opened and closed.
[0039]
Therefore, the claims 7 In the power converter according to the invention corresponding to the above, the hold voltage of the peak hold means is automatically reset, so that 6 In addition to having the same effect as the invention corresponding to the above, since the adjustment operation can be repeated, even when a plurality of noise reduction circuits are provided, the gain of the noise reduction circuit can be easily adjusted. Can be performed.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0041]
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an example of the overall configuration of a power conversion device including a noise reduction circuit according to the present embodiment.
[0042]
FIG. 1 shows an example of a configuration in which the commercial AC three-phase power supply is in the Y-connection, but this case also exists in the case where the commercial AC three-phase power supply has the same Δ-connection configuration as described above. The embodiment can be applied in the same manner, but the description thereof will be omitted here.
[0043]
In FIG. 1, an AC three-phase AC voltage is supplied from a commercial three-phase AC input power supply (Y connection) 101 to a rectifier circuit of a power converter via reactors 103 a to 103 c of three phases.
[0044]
The rectifier circuit of this power converter is configured by bridge-connecting switching elements 104 for three phases on each P side and N side, converts this three-phase AC voltage into a DC voltage, and converts this DC voltage into power. The power is supplied to the inverter of the power converter from between the positive side input line P and the negative side input line N via the smoothing capacitor 105 of the DC link portion of the converter.
[0045]
The inverter of this power converter is configured by bridge-connecting switching elements 106 for three phases on each P side and N side, and PWM (pulse width modulation) control of each switching element 106 by a gate drive circuit (not shown). Thus, a pulse-like voltage whose width is controlled is applied to the winding of each phase of the electric motor 107.
[0046]
The electric motor 107 is driven by this pulse voltage.
[0047]
A leakage current as a noise current flows to the ground through the stray capacitance C between the winding of the motor 107 and the frame ground by the voltage change rate dv / dt at this time.
[0048]
The leakage current flows in and out of the ground terminal 135 of the commercial three-phase AC power supply 101 through each ground line and the ground between the electric motor 107 and the ground terminal 135 of the commercial three-phase AC power supply 101. Flows according to polarity.
[0049]
For this reason, the leakage current causes a malfunction of the earth leakage breaker and an electric shock accident.
[0050]
Therefore, in order to reduce this leakage current, a noise reduction circuit including an inverting amplification circuit 130 and a DC power supply 131 that supplies noise current compensation is provided, which is surrounded by a dashed line in the figure.
[0051]
This noise reduction circuit calculates the leakage current based on the leakage current detected by the leakage current detector 102 that detects the leakage current from the power line between the commercial three-phase AC power supply 101 and the rectifier circuit of the power converter. A noise compensation current is passed through the ground line so as to cancel.
[0052]
The DC power supply 131 of this noise reduction circuit includes two smoothing capacitors connected in series to each other, the AC voltages taken out by the capacitors 108a to 108c for constituting the neutral point potential of the commercial three-phase AC power supply 101. It is stabilized as a DC voltage via 116a and 116b.
[0053]
Further, an NPN transistor 117a and a PNP transistor 117b are connected to both ends of the series circuit of the smoothing capacitors 116a and 116b as shown in the figure.
[0054]
The inverting amplifier circuit 130 of the noise reduction circuit includes resistors 109, 110, and 114, variable resistors 111 and 113, an operational amplifier 112 (OA1), an NPN transistor 115a, and a PNP transistor 115b as shown in the figure. It is composed.
[0055]
That is, this noise reduction circuit inverts and amplifies the leakage current signal detected by the leakage current detector 102 that detects the leakage current by the inverting amplifier circuit 110 and is connected to both ends of the series circuit of the smoothing capacitors 116a and 116b. By the NPN transistor 117a and the PNP transistor 117b, the noise current compensation amount is supplied to the ground line.
[0056]
Up to this point, the noise reduction circuit has a circuit configuration equivalent to the above-described conventional configuration having one circuit. However, in the present embodiment, the inverting amplifier circuit unit 133 and the noise current compensation component surrounded by the dashed-dotted line in the drawing are further included. The noise reduction circuit configured from the DC power supply unit 134 for supplying the power is added to another circuit.
[0057]
The DC power supply unit 134 of the added noise reduction circuit includes two AC voltages taken out by the capacitors 108 a to 108 c for constituting the neutral point potential of the commercial three-phase AC power supply 101 and connected in series to each other. The DC voltage is stabilized via the smoothing capacitors 127a and 127b.
[0058]
Further, an NPN transistor 128a and a PNP transistor 128b are connected to both ends of the series circuit of the smoothing capacitors 127a and 127b as shown in the figure.
[0059]
Further, the inverting amplifier circuit unit 133 of the added noise reduction circuit receives the output voltage value from the operational amplifier 112 (OA1) of the inverting amplifier circuit 130 of the noise reduction circuit, and is a bidirectional constant connected to the input unit. The voltage diode 120, resistors 121, 122, and 125, a variable resistor 124, an operational amplifier 123 (OA2), an NPN transistor 126a, and a PNP transistor 126b are configured as illustrated.
[0060]
Here, the operation of the inverting amplifier circuits 130 and 133 of each noise reduction circuit is set so as to have a difference in the operation region corresponding to the level of the leakage current, and the inverting amplification of each noise reduction circuit. The gains of the circuits 130 and 133 can be set individually.
[0061]
Next, the operation of the power conversion device according to the present embodiment configured as described above will be described.
[0062]
In FIG. 1, the output signal of the leakage current detector 102 is input to the inverting amplifier circuit 130 of the noise reduction circuit.
[0063]
Similarly to the conventional adjustment method described above, the gain is adjusted by the variable resistor 111 so that the peak value of the output signal of the operational amplifier 112 (OA1) becomes 10 (V).
[0064]
Here, by inputting the output signal of the operational amplifier 112 (OA1) to the operational amplifier 123 (OA2) via 5 (V) of the constant voltage diode 120, the operational amplifier 123 (OA2) has a signal of a maximum ± 5V. Will be entered.
[0065]
The output of the operational amplifier 123 (OA2) is selected by selecting the gain so that a double gain is obtained by the resistors 121 and 122 that determine the gain of the operational amplifier 123 (OA2) for this input signal. The maximum is ± 10 (V).
[0066]
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an operation area of each operational amplifier 112, 123 (OA1, OA2).
[0067]
As shown in FIG. 2, the operational amplifier 123 (OA2) performs an operation of causing the transistor base currents of the transistors 126a and 126b to flow within ± 5 V with respect to the output signal of the operational amplifier 112 (OA1).
[0068]
The transistors 115a and 115b operate on the output signal ± 10 V of the operational amplifier 112 (OA1) as in the conventional case described above.
[0069]
That is, the noise compensation total gain of the DC power supply units 131 and 134 in each noise reduction circuit is as follows.
[0070]
(1) DC power supply 131... Operates with an output signal ± 10 V of the operational amplifier 112 (OA1) (gain is set to 1).
(2) DC power supply unit 134: Operates with an output signal ± 5 V of the operational amplifier 112 (OA1) (twice as compared with (1))
As a result, the total gain is tripled within the range of ± 5V.
[0071]
Note that ± 5 to 10 V is the gain 1 as it is.
[0072]
Therefore, by setting the operation region as described above, it is possible to obtain a high gain even when the level of the leakage current is relatively low. Therefore, the leakage current at the time of switching of the switching element of the power converter is reduced. Can be reduced.
[0073]
As described above, with the power conversion device according to the present embodiment, a high gain can be obtained even with a relatively small leakage current, and the leakage current can be reliably reduced.
[0074]
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of the overall configuration of the power conversion device including the noise reduction circuit according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Only the differences are described.
[0075]
That is, as shown in FIG. 3, the power conversion apparatus according to the present embodiment is a noise reduction circuit other than the noise reduction circuit that performs the inverting amplification circuit operation / leakage current compensation operation for the leakage current among the noise reduction circuits in FIG. The variable resistor 301 is connected in series to the constant voltage diode 120 connected to the input of the inverting amplifier circuit (in this example, the inverting amplifier circuit 133) of the noise reduction circuit.
[0076]
Next, the operation of the power conversion device according to the present embodiment configured as described above will be described.
[0077]
In the first embodiment requiring the provision of a plurality of noise reduction circuits as shown in FIG. 1, the operational area of the operational amplifier 123 (OA2) is fixed.
[0078]
Since the level of leakage current differs depending on external factors such as its installation environment, the power conversion device cannot cope with the change.
[0079]
Therefore, as in the present embodiment shown in FIG. 3, by connecting the variable resistor 301 in series with the constant voltage diode 120, the operational area of the operational amplifier 123 (OA2) can be varied to cope with the external environment. Adjustments can be made.
[0080]
As described above, in the power conversion device according to the present embodiment, since the operation region of the inverting amplifier circuit 133 of the noise reduction circuit can be varied, adjustment corresponding to the external environment can be performed.
[0081]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the overall configuration of the power conversion device including the noise reduction circuit according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Only the differences are described.
[0082]
That is, as shown in FIG. 4, the power converter according to the present embodiment uses a Hall CT as the leakage current detector 102 for detecting the leakage current in FIG. 1, and uses the main circuit wire of the input power source of the power conversion unit. In the case where the hole CT cannot be penetrated, an auxiliary electric wire capable of penetrating the main circuit wire of the input power source through the hall CT is connected in parallel, and the hall CT 102 is penetrated through the auxiliary electric wire. It is configured.
[0083]
Next, the operation of the power conversion device according to the present embodiment configured as described above will be described.
[0084]
In the first embodiment that requires a plurality of noise reduction circuits as shown in FIG. 1, the power converter capacity of the power converter is relatively large.
[0085]
And in connection with this, the diameter of the electric wire used for the main circuit of the input power supply of a power converter will also become large, and it may become difficult to let the leakage current detector 102 penetrate.
[0086]
Therefore, as shown in the present embodiment shown in FIG. 4, by passing the leakage current detector 102 through a relatively thin auxiliary wire that bypasses the main circuit portion of the input power source of the power converter as shown by a broken line, The same leakage current detector as that of the conventional configuration described above can also be applied to a power converter having a large power converter capacity.
[0087]
As described above, in the power conversion device according to the present embodiment, it is possible to apply the same leakage current detector as that of the conventional configuration described above to a device having a large power conversion unit capacity.
[0088]
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of the overall configuration of the power conversion device including the noise reduction circuit according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Only the differences are described.
[0089]
That is, as shown in FIG. 5, the power conversion device according to the present embodiment has DC power supply units 131 and 134 serving as power supplies for supplying noise compensation current in each noise reduction circuit of FIG. By sharing the DC power supply unit 501, the two smoothing capacitors 127a and 127b of the DC power supply unit 134 of one noise reduction circuit are omitted.
[0090]
Next, the operation of the power conversion device according to the present embodiment configured as described above will be described.
[0091]
In the first embodiment requiring the provision of a plurality of noise reduction circuits as shown in FIG. 1, an increase in the number of parts may be a problem.
[0092]
Therefore, as in the present embodiment shown in FIG. 5, the DC power supply units 131 and 134 serving as the power supply for supplying noise compensation current in each noise reduction circuit are connected in parallel and shared by the DC power supply unit 501. By adopting the configuration, the number of parts smoothing capacitors 127a and 127b can be reduced.
[0093]
As described above, in the power conversion device according to the present embodiment, it is possible to reduce the number of parts.
[0094]
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the overall configuration of a power conversion device including a noise reduction circuit according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Only the differences are described.
[0095]
That is, as shown in FIG. 6, the power conversion apparatus according to the present embodiment has a configuration in which peak hold circuits 608 and 618 are added to FIG. 1 so as to correspond to the respective noise reduction circuits.
[0096]
The peak hold circuits 608 and 618 hold and output the peak value of the output from the inverting amplifier circuits 130 and 133 in each noise reduction circuit.
[0097]
The peak hold circuits 608 and 618 are composed of diodes 602 and 612 and capacitors 606 and 616, which will be described later, with outputs from the operational amplifiers 112 and 123 (OA1 and OA2) of the inverting amplifier circuits 130 and 133 as inputs to the non-inverting input terminals. Comparators 603 and 613 having the output of the connection point of the ground circuit as an input to the inverting input terminal, a ground circuit composed of diodes 602 and 612 and capacitors 606 and 616 connected in series to the output terminals of the comparators 603 and 613, and the ground A ground circuit comprising resistors 604 and 614 and gain adjustment mode switches 605 and 615 (RST1 and RST2) connected in parallel to circuit capacitors 606 and 616, and comparators 603 and 613 obtained via diodes 602 and 612, respectively. Non-anti-output Comparators 601 and 611 having inputs of the input terminals and outputs of the present ones as inputs of inverting input terminals, and operational amplifiers 112 and 123 (OA1) of the inverting amplifier circuits 130 and 133 are connected to the output terminals of the comparators 601 and 611. , OA2) and check pins 607 and 617 for outputting a voltage holding the maximum value of the output signal.
[0098]
Here, an analog voltmeter or a digital voltmeter, which is a voltage measuring means for measuring the voltage output from the peak hold circuits 608 and 618, can be appropriately connected to the check pins 607 and 617.
[0099]
Next, the operation of the power conversion device according to the present embodiment configured as described above will be described.
[0100]
In FIG. 6, the output signal of the leakage current detector 102 is input to the inverting amplifier circuits 130 and 133, and the peak value of the output is held by the peak hold circuits 608 and 618.
[0101]
The voltages of the peak hold circuits 608 and 618 are read with an analog voltmeter or a digital voltmeter connected to the check pins 607 and 617.
[0102]
Then, the gain is manually adjusted by the variable resistors 111 and 610 while reading the hold voltage with an analog voltmeter or a digital voltmeter.
[0103]
When the gain adjustment is completed, the gain adjustment mode switches 605 and 615 (RST1 and RST2) of the peak hold circuits 608 and 618 are manually closed to reset the hold voltages of the peak hold circuits 608 and 618. The measurement is repeated until the peak voltage reaches 10V.
[0104]
By repeating the above operation, even when a plurality of noise reduction circuits are provided, it is possible to adjust the gain of the noise reduction circuit in a short time using only an analog voltmeter or a digital voltmeter. .
[0105]
That is, when the peak hold circuits 608 and 618 shown in this embodiment are not provided, the output voltage waveform of the operational amplifier of each noise reduction circuit is checked with an oscilloscope or the like, and the maximum value of the output signal is determined. Since it becomes a method of adjusting the variable resistors 111 and 610 after the confirmation, it can be understood that the gain adjustment time can be significantly shortened by applying this embodiment.
[0106]
As described above, the power conversion device according to the present embodiment can easily adjust the gain of the noise reduction circuit even when a plurality of noise reduction circuits are provided.
[0107]
In addition, the hold voltage of the peak hold circuits 608 and 618 can be confirmed with an analog voltmeter or a digital voltmeter. The gain of the reduction circuit can be adjusted.
[0108]
Further, the adjustment operation can be repeated by resetting the hold voltage of the peak hold circuits 608 and 618.
[0109]
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of the overall configuration of the power conversion device including the noise reduction circuit according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Only the differences are described.
[0110]
That is, as shown in FIG. 7, the power converter according to the present embodiment has an electronic volume 707 (701, 702, 703, 704) as a variable resistor for adjusting the gain of the inverting amplifier circuits 130, 133 in FIG. In addition, the check pins 607 and 617 and the analog voltmeter or digital voltmeter connected to the check pins 607 and 617 are omitted, and an A / D converter 705 and a microcomputer 706 are newly provided in place of them. It is said.
[0111]
The A / D converter 705 converts the output voltage output from each of the peak hold circuits 608 and 618 into a digital signal and outputs it.
[0112]
The microcomputer 706 calculates and outputs a gain based on the output from the A / D converter 705.
[0113]
The resistance value of the electronic volume 707 (701, 702, 703, 704) is adjusted by the output from the microcomputer 706, and the adjustment mode switches 605, 615 (RST1, RST2) of the respective gains are operated. I have to.
[0114]
Next, the operation of the power conversion device according to the present embodiment configured as described above will be described.
[0115]
In FIG. 7, the automatic adjustment mode is set, the output signal from the leakage current detector 102 is input to the inverting amplifier circuits 130 and 133, and the peak value of the output is held by the peak hold circuits 608 and 618.
[0116]
The voltage of the peak hold circuits 608 and 618 is converted into a digital signal by the A / D converter 705.
[0117]
The digital signal from the A / D converter 705 is read by the microcomputer 706, the gain is calculated, and any appropriate resistance value is output to the electronic volume 707 (701, 703), thereby adjusting the resistance value. Then, the gain is automatically adjusted.
[0118]
When the gain adjustment is completed, the gain adjustment mode switches 605 and 615 of the peak hold circuits 608 and 618 are also automatically closed by the output of the microcomputer 706 to reset the hold voltages of the peak hold circuits 608 and 618. Later, the measurement is performed again.
[0119]
By automatically repeating the above operation, even when a plurality of noise reduction circuits are provided, appropriate gain adjustment of the noise reduction circuit can be automatically performed in a short time.
[0120]
That is, when the peak hold circuits 608 and 618 shown in this embodiment are not provided, the output voltage waveform of the operational amplifier of each noise reduction circuit is checked with an oscilloscope or the like, and the maximum value of the output signal is determined. Since it becomes a method of adjusting the variable resistors 111 and 610 after the confirmation, it can be understood that the gain adjustment time can be significantly shortened by applying this embodiment.
[0121]
As described above, in the power conversion device according to the present embodiment, even when a plurality of noise reduction circuits are provided, the gain of the noise reduction circuit can be easily adjusted automatically.
[0122]
Further, by automatically resetting the hold voltage of the peak hold circuits 608 and 618, the adjustment operation can be automatically repeated.
[0123]
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation.
In addition, the embodiments may be implemented in appropriate combinations as much as possible, and in that case, combined effects can be obtained.
Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.
For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem (at least one) described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect of the invention can be solved. When (at least one of) the effects described in the column can be obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0124]
【The invention's effect】
As described above, according to the power conversion device of the present invention, the leakage current is detected from the power line of the AC power supply, the leakage current is input to the amplifier circuit, the gain is adjusted by the resistor, and the noise compensation current is obtained. There are multiple noise reduction circuits that allow noise compensation current to flow through the ground line of the power converter main body so as to cancel the leakage current, and the operation of the amplification circuit of each noise reduction circuit can be set to the operation area according to the level of the leakage current. Since the setting is made so as to have a difference, a high gain can be obtained even in the case of a relatively small leakage current, and the leakage current can be reliably reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of a power conversion device including a noise reduction circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining an operation of a noise reduction circuit in the power conversion device according to the first embodiment;
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of a power conversion device including a noise reduction circuit according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of a power conversion device including a noise reduction circuit according to the present invention.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a fourth embodiment of a power conversion device including a noise reduction circuit according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a fifth embodiment of a power conversion device including a noise reduction circuit according to the present invention.
FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a sixth embodiment of a power conversion device including a noise reduction circuit according to the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of a power conversion device including a conventional noise reduction circuit.
[Explanation of symbols]
101 ... Commercial three-phase AC power supply,
102 ... Leakage current detector,
103a to 103c ... reactor,
104, 106 ... switching elements,
105: smoothing capacitor,
107: electric motor,
108a to 108c, 116a, 116b, 127a, 127b, 606, 616 ... capacitors,
109,110,114,121,122,125,604,614 ... resistance,
111, 113, 124, 301 ... variable resistance,
112, 123, 601, 603, 611, 613 ... operational amplifiers,
115a, 117a, 126a, 128a ... NPN type transistors,
115b, 117b, 126b, 128b ... PNP type transistors,
120 ... Bidirectional constant voltage diode,
135 ... Earth,
130, 133 ... Inversion amplification circuit of noise reduction circuit,
131, 134, 501, ... DC power supply of the noise reduction circuit,
602, 612 ... diode,
601, 603, 611, 613... Comparator
605, 615 ... Gain adjustment mode switch,
607,617 ... check pin,
608, 618 ... Peak hold circuit,
707 (701, 702, 703, 704) ... electronic volume,
705 ... A / D converter,
706: Microcomputer.

Claims

AC power from an AC power source is converted into AC power having an arbitrary frequency, and the AC power is supplied to an electric motor to be driven at a variable speed,
A leakage current is detected from the power line of the AC power supply, the leakage current is input to an amplifier circuit, a gain is adjusted by a resistor to obtain a noise compensation current, and the ground line of the power converter main body is canceled so as to cancel the leakage current. In a power conversion device configured to include a noise reduction circuit for flowing the noise compensation current,
A plurality of the noise reduction circuits are provided,
The power conversion device, wherein the operation of the amplifier circuit of each of the noise reduction circuits is set so as to have a difference in operation region in correspondence with the level of the leakage current.

The power converter according to claim 1,
When the Hall CT is used as the means for detecting the leakage current, and the main circuit wire of the AC power supply cannot be passed through the Hall CT, an auxiliary wire that can be passed through the Hall CT is provided. A power conversion device, characterized in that it is connected in parallel to a main circuit wire of an AC power supply, and the Hall CT is passed through the auxiliary wire.

The power converter according to claim 1,
Each of the noise reduction circuits is provided with peak hold means for holding and outputting a peak value of the output from the amplification circuit as the gain adjustment means of the amplification circuit in each of the noise reduction circuits. Power conversion device.

In the power converter according to claim 3 ,
A power converter comprising a voltage measuring means for measuring a voltage output from the peak hold means.

In the power converter according to claim 3 or 4 ,
A power conversion device comprising gain adjustment mode switch means for resetting a hold voltage in the peak hold means.

In the power converter according to claim 3 ,
Using an electronic volume as a resistor for adjusting the gain of the amplifier circuit,
A / D conversion means for converting the output voltage output from the peak hold means into a digital signal and outputting it,
A microcomputer that calculates and outputs a gain based on the output from the A / D converter;
Means for adjusting a resistance value of the electronic volume based on an output from the microcomputer;
The power converter characterized by adding.

In the power converter according to claim 6 ,
Adding gain adjustment mode switch means for resetting the hold voltage in the peak hold means,
A power conversion apparatus, wherein the resistance value of the electronic volume is automatically adjusted based on an output from the microcomputer, and the gain adjustment mode switch means is automatically opened and closed.