CN105874673A - 过电压保护电路及具有该过电压保护电路的电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供过电压保护电路、以及具有该过电压保护电路的电力变换装置，保护设备不遭受瞬间的过大电压，小型且低成本。在过电压保护电路(50)中，在通常时将开关(11)接通使旁通电路(35)闭合，因而不会在阻抗电路(20)中消耗功率，能够避免对设备(30)的施加电压下降在阻抗电路(20)的压降量。并且，在过电压时开关(11)断开，由此对设备(30)施加的电压下降阻抗电路(20)的阻抗Z的压降量，能够保护设备(30)不遭受过电压。另外，第2开关(12)将电源线(901)切断，由此停止在阻抗电路(20)的功率消耗。其结果是，能够抑制阻抗电路(20)的过热，减小额定功率。

Description

过电压保护电路及具有该过电压保护电路的电力变换装置
技术领域
本发明涉及过电压保护电路及具有该过电压保护电路的电力变换装置。
背景技术
在电源电压容易产生变动的地域中使用的设备无论电压上升时的对策怎样，都有可能导致设备的故障。因此，设有如专利文献1(日本特开2009－207329号公报)公开的过电压保护电路。该过电压保护电路构成为在达到规定的电压以上时通过继电器切断电源。
发明内容
发明要解决的问题
但是，电源电压达到过大值所需的时间极短，上述通过继电器进行切断动作反应迟缓，难以可靠地进行保护。尤其是对于如半导体元件那样能够承受过电压的时间较短的部件，基于继电器的切断不能进行保护。并且，由于是瞬间的过大电压，因而将半导体元件等的耐压提高会导致高成本化、大型化。
因此，本发明的课题是提供保护设备不遭受瞬间的过大电压的小型且低成本的过电压保护电路、以及具有该过电压保护电路的电力变换装置。
用于解决问题的手段
本发明的第一方面的过电压保护电路是连接于电源和从该电源提供功率的设备之间的过电压保护电路，该过电压保护电路具有阻抗电路、电压检测器、旁通电路。阻抗电路与设备串联地连接于将电源和设备连接起来的电源线上。电压检测器检测电源的电压。旁通电路是绕过阻抗电路的电路。并且，旁通电路具有将旁通电路断开及闭合的开关。开关在通常时将旁通电路闭合，在电压检测器的检测值超过规定的阈值时，将旁通电路切断。
在该过电压保护电路中，在通常时将旁通电路闭合，因而不会在阻抗电路中消耗功率，也能够避免对设备的施加电压下降在阻抗的压降量。另一方面，在过电压时，对设备施加的电压下降在阻抗电路的阻抗的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
本发明的第二方面的过电压保护电路是根据第一方面所述的过电压保护电路，还具有将电源线断开及闭合的第2开关。第2开关在通常时使电源线处于导通状态，在电压检测器的检测值超过规定的阈值时，在开关进行动作后将电源线切断。
在该过电压保护电路中，在通常时将旁通电路闭合，因而不会在阻抗电路中消耗功率，也能够避免对设备的施加电压下降在阻抗电路的压降量。
并且，在过电压时开关进行动作，由此对设备施加的电压下降在阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
另外，在开关进行动作后，第2开关进行动作将电源线切断，由此使在阻抗电路的功率消耗停止。其结果是，能够抑制阻抗的过热，能够减小额定功率。
本发明的第三方面的过电压保护电路是根据第一方面所述的过电压保护电路，还具有将电源线断开及闭合的第2开关。第2开关在通常时使电源线处于导通状态，在电压检测器的检测值超过规定的阈值的时间比规定的持续时间判定值长时，在开关进行动作后将电源线切断。
在该过电压保护电路中，对设备施加的电压下降在阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
另外，在开关进行动作后，第2开关进行动作将电源线切断，由此使在阻抗电路的功率消耗停止。其结果是，能够抑制阻抗的过热，能够减小额定功率。
本发明的第四方面的过电压保护电路是根据第一方面所述的过电压保护电路，还具有将电源线断开及闭合的第2开关、以及检测施加给设备的电压的设备电压检测器。第2开关在通常时使电源线处于导通状态，在设备电压检测器的检测值超过规定的第3阈值时，在开关进行动作后将电源线切断。
在该过电压保护电路中，对设备施加的电压下降在阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
另外，在开关进行动作后，第2开关进行动作将电源线切断，由此停止在阻抗电路的功率消耗。其结果是，能够抑制阻抗的过热，能够减小额定功率。
本发明的第五方面的过电压保护电路是连接于电源与由电源提供电力的设备之间的过电压保护电路，该过电压保护电路具有可变阻抗电路和电压检测器。可变阻抗电路与设备串联地连接于将电源和设备连接起来的电源线上。电压检测器检测电源的电压。并且，可变阻抗电路在电压检测器的检测值超过规定的阈值时，使阻抗值大于通常时的值。
在该过电压保护电路中，在通常时将阻抗值设定成较小的值(包括0)，因而能够抑制在可变阻抗电路的功率消耗，在可变阻抗电路的压降也减小，抑制对设备的施加电压下降在可变阻抗电路的压降量。
另一方面，在过电压时将阻抗值设定成较大的值，因而对设备施加的电压下降在可变阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
本发明的第六方面的过电压保护电路是根据第五方面所述的过电压保护电路，可变阻抗电路使阻抗值随着电压检测器的检测值的变化而连续地变化。
在该过电压保护电路中，在过电压时将阻抗值设定成较大的值，因而对设备施加的电压下降在可变阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
本发明的第七方面的过电压保护电路是根据第五方面所述的过电压保护电路，可变阻抗电路使阻抗值随着电压检测器的检测值的变化而分阶段地变化。
在该过电压保护电路中，在过电压时将阻抗值设定成较大的值，因而对设备施加的电压下降在可变阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
本发明的第八方面的过电压保护电路是根据第五方面所述的过电压保护电路，可变阻抗电路有选择地使用多个阻抗元件。多个阻抗元件包括第1阻抗元件和第2阻抗元件。第1阻抗元件具有第1阻抗值。第2阻抗元件具有比第1阻抗值大的第2阻抗值。可变阻抗电路在使用第1阻抗元件时，在电压检测器的检测值超过规定的阈值时，将使用的阻抗元件从第1阻抗元件切换为第2阻抗元件。
在该过电压保护电路中，在通常时与阻抗值较小的第1阻抗元件连接，因而能够抑制在阻抗电路的功率消耗，在阻抗电路的压降也减小，也抑制对设备的施加电压下降在阻抗电路的压降量。
另一方面，在过电压时与阻抗值较大的第2阻抗元件连接，因而对设备施加的电压下降在阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
本发明的第九方面的过电压保护电路是根据第五～第八方面中任意一个方面所述的过电压保护电路，还具有将电源线断开及闭合的第2开关。第2开关在通常时使电源线处于导通状态，在电压检测器的检测值超过规定的第2阈值时将电源线切断。
在该过电压保护电路中，第2开关进行动作将电源线切断，由此停止在阻抗电路的功率消耗。其结果是，能够抑制阻抗的过热，能够减小额定功率。
本发明的第十方面的过电压保护电路是根据第五～第八方面中任意一个方面所述的过电压保护电路，还具有将电源线断开及闭合的第2开关。第2开关在通常时使电源线处于导通状态，在电压检测器的检测值超过规定的阈值的时间比规定的持续时间判定值长时，将电源线切断。
在该过电压保护电路中，第2开关进行动作将电源线切断，由此停止在阻抗电路的功率消耗。其结果是，能够抑制阻抗的过热，能够减小额定功率。
本发明的第十一方面的过电压保护电路是根据第五～第八方面中任意一个方面所述的过电压保护电路，还具有将电源线断开及闭合的第2开关、以及检测施加给设备的电压的设备电压检测器。第2开关在通常时使电源线处于导通状态，在设备电压检测器的检测值超过规定的第3阈值时将电源线切断。
在该过电压保护电路中，第2开关进行动作将电源线切断，由此停止在阻抗电路的功率消耗。其结果是，能够抑制阻抗的过热，能够减小额定功率。
本发明的第十二方面的过电压保护电路是根据第一～第十一方面中任意一个方面所述的过电压保护电路，电源是AC电源。
在该过电压保护电路中，即使是来自AC电源的供给电压是过大电压时，对设备施加的电压也下降在阻抗电路的压降量。因此，不需要仅仅为了对短时间的过大电压进行保护而设计提高设备的电压额定值，比较合理。
本发明的第十三方面的过电压保护电路是根据第一～第十一方面中任意一个方面所述的过电压保护电路，电源是DC电源。
在该过电压保护电路中，将交流接通及断开的开关需要是双向性的，但在DC电源的下游侧配置的开关也可以是单向开关，因而能够实现开关的低成本化。
本发明的第十四方面的电力变换装置具有变流器电路、逆变器电路、和第一～第十方面中任意一个方面所述的过电压保护电路。变流器电路与交流电源连接，将交流电变换为直流电。逆变器电路将直流电变换为交流电。
在该电力变换装置中，过电压保护电路能够保护变流器电路不遭受过渡施加的过大交流电压，或者保护逆变器电路不遭受过渡施加的过大直流电压。
发明效果
在本发明的第一方面的过电压保护电路中，在通常时将旁通电路闭合，因而不会在阻抗电路中消耗功率，也能够避免对设备的施加电压下降在阻抗的压降量。另一方面，在过电压时，对设备施加的电压下降在阻抗电路的阻抗的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
在本发明的第二方面的过电压保护电路中，在通常时将旁通电路闭合，因而不会在阻抗电路中消耗功率，也能够避免对设备的施加电压下降在阻抗电路的压降量。
并且，在过电压时开关进行动作，由此对设备施加的电压下降在阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
另外，在开关进行动作后，第2开关进行动作将电源线切断，由此停止在阻抗电路的功率消耗。其结果是，能够抑制阻抗的过热，能够减小额定功率。
在本发明的第三方面及第四方面的过电压保护电路中，对设备施加的电压下降在阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。另外，在开关进行动作后，第2开关进行动作将电源线切断，由此停止在阻抗电路的功率消耗。其结果是，能够减小阻抗的额定功率。
在本发明的第五方面的过电压保护电路中，在通常时将阻抗值设定成较小的值(包括0)，因而能够抑制在可变阻抗电路的功率消耗，在阻抗电路的压降也减小，抑制对设备的施加电压下降在阻抗电路的压降量。
另一方面，在过电压时将阻抗值设定成较大的值，因而对设备施加的电压下降在阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
在本发明的第六方面及第七方面的过电压保护电路中，在过电压时将阻抗值设定成较大的值，因而对设备施加的电压下降在阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
在本发明的第八方面的过电压保护电路中，在通常时与阻抗值较小的第1阻抗元件连接，因而能够抑制在阻抗电路的功率消耗，在阻抗电路的压降也减小，也抑制对设备的施加电压下降在阻抗电路的压降量。
另一方面，在过电压时与阻抗值较大的第2阻抗元件连接，因而对设备施加的电压下降在阻抗电路的压降量，能够保护设备不遭受过电压。
在本发明的第九～第十一方面中任意一个方面的过电压保护电路中，第2开关进行动作将电源线切断，由此使在阻抗电路的功率消耗停止。其结果是，能够抑制阻抗的过热，能够减小额定功率。
在本发明的第十二方面的过电压保护电路中，即使是来自AC电源的供给电压是过大电压时，对设备施加的电压也下降在阻抗电路的压降量。因此，不需要仅仅为了对短时间的过大电压进行保护而设计提高设备的电压额定值，比较合理。
在本发明的第十三方面的过电压保护电路中，将交流接通及断开的开关需要是双向性的，但在DC电源的下游侧配置的开关也可以是单向开关，因而能够实现开关的低成本化。
在本发明的第十四方面的过电压保护电路中，过电压保护电路能够保护变流器电路不遭受过渡施加的过大交流电压，或者保护逆变器电路不遭受过渡施加的过大直流电压。
附图说明
图1是具有本发明的第1实施方式的过电压保护电路的装置的电路图。
图2是电压检测器的电路图。
图3是示出阻抗仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。
图4是示出阻抗包含电感成分时的电压V的变化的曲线图。
图5是具有本发明的第2实施方式的过电压保护电路的装置的电路图。
图6是示出阻抗仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。
图7是具有本发明的第3实施方式的过电压保护电路的电力变换装置的电路图。
图8是具有本发明的第4实施方式的过电压保护电路的电力变换装置的电路图。
图9是示出阻抗仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。
图10是示出阻抗仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。
图11是具有另一变形例的过电压保护电路的电力变换装置的电路图。
图12是具有本发明的第5实施方式的过电压保护电路的装置的电路图。
图13是示出阻抗仅是可变电阻、而且阻抗值连续增加时的电压V的变化的曲线图。
图14是示出阻抗仅是可变电阻、而且阻抗值分阶段地增加时的电压V的变化的曲线图。
图15是具有本发明的第6实施方式的过电压保护电路的装置的电路图。
图16是示出阻抗仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。
图17是具有本发明的第7实施方式的过电压保护电路的装置的电路图。
图18是示出阻抗仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。
图19是具有本发明的第8实施方式的过电压保护电路的装置的电路图。
图20是示出阻抗仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。
图21是具有本发明的第9实施方式的过电压保护电路的电力变换装置的电路图。
图22是具有本发明的第10实施方式的过电压保护电路的电力变换装置的电路图。
图23是具有另一变形例的过电压保护电路的装置的电路图。
图24是示出阻抗仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。另外，下面的实施方式是本发明的具体例，不能限定本发明的技术范围。
<第1实施方式>
(1)过电压保护电路50的结构
图1是具有本发明的第1实施方式的过电压保护电路50的装置的电路图。在图1中，设备30从商用电源90经由一对电源线901、902被供电。过电压保护电路50连接于商用电源90和设备30之间。
过电压保护电路50包括阻抗电路20、电压检测器33、旁通电路35。
(2)过电压保护电路50的具体结构
(2-1)阻抗电路20
阻抗电路20构成为使该电路中的电压与电流之比即阻抗值达到Z的电路。
阻抗电路20在电源线90上连接于商用电源90和设备30之间。
(2-2)电压检测器33
电压检测器33由交流电压检测电路构成。交流电压检测电路有多种，根据使用条件而适当采用。例如，图2是一般的电压检测器33的电路图。在图2中，电压检测器33由变压电路331和变流器电路332构成。
变压电路331位于输入侧，由一次侧绕组331a和二次侧绕组331b构成。
变流器电路332是将由整流二极管构成的整流部332a、和平滑电容器332b并联连接构成的电路。
在电压检测器33中，在对变压电路331施加交流电压时，交流电压通过变压电路331而变压。并且，二次侧绕组331b的两端电压输入到变流器电路332。
输入到变流器电路332的变压后的交流电压在整流部332a被变换为直流电压，在平滑电容器332b被平滑。将该平滑后的直流电压被输入控制部40。即，与施加给一次侧绕组331a的电压对应的直流电压被输入至控制部40。
(2-3)旁通电路35
旁通电路35是与阻抗电路20并联连接、并绕过阻抗电路20的电路。旁通电路35具有开关11。开关11将旁通电路35断开及闭合(開閉)。其中，将旁通电路35断开及闭合是指使旁通电路35导通或者断开而处于不导通状态。
(2-4)开关11
开关11在通常时将旁通电路35闭合即处于导通状态。因为如果在通常时将旁通电路35设为断开(不导通状态)，阻抗电路20处于始终连接的状态而始终消耗功率，对设备30的施加电压将下降阻抗电路20的阻抗Z的压降量。
另一方面，为了在过电压时保护设备30，需要尽快将旁通电路35断开而将阻抗电路20连接，构成商用电源90-设备30-阻抗电路20-商用电源90的闭路电路。因此，要求开关11高速动作。
开关11采用双向可控硅、双向导通地连接的MOSFET等。在本实施方式中，采用光电双向可控硅耦合器。
如图1所示，开关11在输入侧(A1-A2之间)设有发光二极管11a，在输出侧(B1-B2之间)设有光电双向可控硅11b。光电双向可控硅11b的等效电路是将两个光电晶闸管111、112互为反向地并联连接来构成的。
发光二极管11a的阳极A1经由电阻R1与电源Vc连接。并且，发光二极管11a的阴极A2经由信号线与控制部40连接。
光电双向可控硅11b的第1阳极B1连接于电源线902中的阻抗电路20和设备30之间。并且，光电双向可控硅11b的第2阳极B2连接于电源线902中的阻抗电路20和商用电源90之间。
发光二极管11a在电流流过时发光。光电双向可控硅11b当在第1阳极B1的电位大于第2阳极B2的电位的状态下接受到来自发光二极管11a的光时，光电晶闸管111处于接通状态。另一方面，当在第1阳极B1的电位小于第2阳极B2的电位的状态下接受到来自发光二极管11a的光时，光电晶闸管112处于接通状态。
这样，光电双向可控硅11b是对双向的施加电压进行动作的双向元件，而且是高速动作，因而被用作双向的高速开关。
另外，双向的高速开关不限于光电双向可控硅，也可以采用通常的双向可控硅和双向导通地连接的MOSFET等。在采用其它形式的高速开关的情况下，适当使用与该开关的形式对应的驱动电路。
并且，开关11的动作控制即对发光二极管11a的通电控制由控制部40进行。
(3)过电压保护电路50的动作
图3是示出设备30的阻抗仅是电阻成分、阻抗Z仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。在图1及图3中，在通常时旁通电路35因开关11闭合而处于导通状态，因而对设备30施加电压V＝Vac。
在商用电源90的电压Vac急剧增加，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压超过阈值时，控制部40停止对开关11的发光二极管11a的通电，使光电双向可控硅11b断开。另外，为了保护设备30，要求开关11高速动作。
其结果是，构成商用电源90-设备30-阻抗电路20-商用电源90的闭路电路。此时，对设备30只能施加电压V＝Vac-Vz。其结果是，保护设备30不遭受过电压。另外，当在开关11断开后电压Vac也上升的情况下，电压V也随着该上升而上升。
图4是示出阻抗Z包含电感成分时的电压V的变化的曲线图。在图4中，在通常时对设备30施加电压V＝Vac。在商用电源90的电压Vac瞬间变动达到例如与图3的最大过电压值相同的值，控制部40使开关11断开时，开关11断开后的电压V的上升与阻抗Z仅是电阻时相比，是缓慢上升。
因此，在电源电压容易产生变动、长期持续过电压的地域中，优选采用阻抗Z包含电感成分的部件。
在商用电源90的电压Vac下降，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压回归而低于阈值时，控制部40对开关11的发光二极管11a通电，使光电双向可控硅11b接通。由此，恢复为通常的动作。
(4)第1实施方式的特征
(4-1)在过电压保护电路50中，在通常时使开关11接通将旁通电路35闭合，因而不会在阻抗电路20中消耗功率，也能够避免对设备30的施加电压下降在阻抗电路20的压降量。
(4-2)并且，在过电压时，开关11断开，由此对设备30施加的电压下降在阻抗电路20的阻抗Z的压降量，保护设备30不遭受过电压。
(4-3)在来自商用电源90的供给电压是过大电压时，对设备30施加的电压下降在阻抗电路20的压降量。因此，不需要仅仅为了对短时间的过大电压进行保护而设计提高设备30的电压额定值，比较合理。
<第2实施方式>
(1)过电压保护电路50的结构
图5是具有本发明的第2实施方式的过电压保护电路50的装置的电路图。在图5中，设备30从商用电源90经由一对电源线901、902被供电。过电压保护电路50连接于商用电源90和设备30之间。
过电压保护电路50包括阻抗电路20、电压检测器33、旁通电路35和第2开关12。
(2)过电压保护电路50的具体结构
第2实施方式是对第1实施方式追加了第2开关12构成的方式，阻抗电路20、电压检测器33以及旁通电路35采用相同的结构。因此，在此仅对第2开关12进行说明。
(2-1)第2开关12
第2开关12将电源线901断开及闭合。其中，将电源线901断开及闭合是指将电源线901导通或者切断使处于不导通状态。
第2开关12在通常时将电源线901闭合即处于导通状态。另一方面，在过电压时，开关11断开，构成商用电源90-设备30-阻抗电路20-商用电源90的闭路电路，在进行了设备30的保护动作后，第2开关12断开，将电源线901断开。
将电源线901断开的目的是为了停止在阻抗电路20的功率消耗，能够减小阻抗电路20的额定功率，能够实现低成本化。
第2开关12不要求如开关11那样的高速性，因而在本实施方式中采用继电器电路。
如图5所示，第2开关12包括将电源线901断开及闭合的继电器接点12a、使继电器接点12a进行动作的继电器线圈12b、对继电器线圈12b进行通电及不通电的晶体管12c。继电器线圈12b的一端与电源Vb的正极连接，另一端与晶体管12c的集电极侧连接。控制部40切换晶体管12c的基极电流的有无，将集电极和发射极之间接通及断开，对继电器线圈12b进行通电及不通电。
(3)过电压保护电路50的动作
图6是示出阻抗Z仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。在图5及图6中，在通常时旁通电路35因开关11闭合而处于导通状态，而且第2开关12使电源线901处于导通状态，因而对设备30施加电压V＝Vac。
在商用电源90的电压Vac急剧增加，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压超过阈值时，控制部40停止对开关11的发光二极管11a的通电，使光电双向可控硅11b断开。
其结果是，构成商用电源90-设备30-阻抗电路20-商用电源90的闭路电路。此时，对设备30只能施加电压V＝Vac-Vz。其结果是，保护设备30不遭受过电压。
然后，在过电压状态继续的情况下，随着商用电源90的电压Vac上升，施加给设备30的电压V也上升。但是，在电压Vac达到第2阈值时，第2开关12将电源线901断开。其结果是，保护设备30，而且停止在阻抗电路20的功率消耗。
在阻抗Z包含电感成分的情况下，在商用电源90的电压Vac增加而控制部40使开关11断开时，开关11断开后的电压V的上升与阻抗Z仅是电阻时相比，是缓慢上升。
因此，即使是通过第2开关12延迟断开电源线901时，其损伤也比阻抗Z仅是电阻时小。即，即使是阻抗Z的额定功率较小的状态下，也能够保护设备30不遭受短时间的过电压。
在商用电源90的电压Vac下降，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压低于用于复原的阈值时，控制部40对开关11的发光二极管11a通电，使光电双向可控硅11b接通。另外，使第2开关12接通，将电源线901连接，由此恢复为通常的动作。
(4)第2实施方式的特征
(4-1)在过电压保护电路50中，在通常时使开关11接通而将旁通电路35闭合，因而不会在阻抗电路20中消耗功率，也能够避免对设备30的施加电压下降在阻抗电路20的压降量。
(4-2)并且，在过电压时，开关11断开，由此对设备30施加的电压下降在阻抗电路20的阻抗Z的压降量，保护设备30不遭受过电压。
(4-3)并且，第2开关12将电源线901断开，由此停止在阻抗电路20的功率消耗。其结果是，能够抑制阻抗电路20的过热，减小额定功率。
(4-4)在来自商用电源90的供给电压是过大电压时，对设备30施加的电压下降在阻抗电路20的压降量。因此，不需要仅仅为了对短时间的过大电压进行保护而设计提高设备30的电压额定值，比较合理。
<第3实施方式>
(1)电力变换装置300的结构
图7是具有本发明的第3实施方式的过电压保护电路100的电力变换装置300的电路图。在图7中，电力变换装置300由直流电源部80、逆变器95、过电压保护电路100构成。
逆变器95从直流电源部80经由一对电源线801、802被供电。过电压保护电路100连接于直流电源部80和逆变器95之间。
(1-1)直流电源部80
直流电源部80由整流部81、和与整流部81并联连接的平滑电容器82构成。
整流部81由4个二极管D1a、D1b、D2a、D2b构成为桥状。具体而言，二极管D1a和D1b、D2a和D2b彼此相互串联连接。二极管D1a、D2a各自的阴极端子都与平滑电容器82的正侧端子连接，作为整流部81的正侧输出端子发挥作用。二极管D1b、D2b各自的二极管的各阳极端子都与平滑电容器82的负侧端子连接，作为整流部81的负侧输出端子发挥作用。
二极管D1a和二极管D1b的连接点与商用电源90的一个极连接。二极管D2a和二极管D2b的连接点与商用电源90的另一个极连接。整流部81对从商用电源90输出的交流电压进行整流而生成直流电，并将直流电提供给平滑电容器82。
平滑电容器82对由整流部81整流后的电压进行平滑处理。将平滑后的电压Vdc施加给与平滑电容器82的输出侧连接的逆变器95。
另外，关于电容器的种类，可以举出电解电容器和薄膜电容器、钽质电容器等，在本实施方式中，平滑电容器82采用电解电容器。
该直流电源部80也能够称为将交流电压变换为直流电压的变流器电路。
(1-2)逆变器95
逆变器95包括多个IGBT(绝缘栅极型双向晶体管，以下简称为晶体管)和多个回流用二极管。逆变器95被施加来自平滑电容器82的电压Vdc，而且在由栅极驱动电路96指示的定时进行各晶体管的接通及断开，由此生成驱动电机500的驱动电压。电机500例如是热泵式空调机的压缩机电机、风扇电机。
另外，本实施方式的逆变器95是电压型逆变器，但不限于此，也可以是电流型逆变器。
(1-3)栅极驱动电路96
栅极驱动电路96根据来自控制部40的指令，使逆变器95的各晶体管的接通及断开的状态变化。
(1-4)过电压保护电路100
过电压保护电路100包括阻抗电路70、电压检测器83、旁通电路85、第2开关62。
(2)过电压保护电路100的具体结构
第3实施方式和已经说明的第1实施方式及第2实施方式最大的不同之处在于，过电压保护电路100被设于直流部。因此，鉴于各构成要素也被从交流规格替换为直流规格，即使是相同的名称，也更换标号再次进行说明。
(2-1)阻抗电路70
阻抗电路70构成为使该电路中的电压和电流之比即阻抗值达到Z的电路。通常采用电阻元件。
阻抗电路70在电源线802上连接于直流电源部80和逆变器95之间。
(2-2)电压检测器83
电压检测器83与平滑电容器82的输出侧连接，检测平滑电容器82的两端电压即平滑后的电压Vdc的值。电压检测器83例如构成为将相互串联连接的两个电阻与平滑电容器82并联连接，对电压Vdc进行分压。将这两个电阻彼此的连接点的电压值输入控制部40。
(2-5)旁通电路85
旁通电路85是与阻抗电路70并联连接、并绕过阻抗电路70的电路。旁通电路85具有开关61。开关61将旁通电路85断开及闭合。其中，将旁通电路85断开及闭合是指使旁通电路85导通或者切断而处于不导通状态。
(2-4)开关61
开关61在通常时将旁通电路85闭合即处于导通状态。因为如果在通常时将旁通电路85设为断开(不导通状态)，在阻抗电路70中始终消耗功率，对逆变器95的施加电压将下降阻抗电路70的阻抗Z的压降量。
另一方面，为了在过电压时保护逆变器95，需要尽快将旁通电路85断开，构成直流电源部80-逆变器95-阻抗电路70-直流电源部80的闭路电路。因此，要求开关61高速动作。在本实施方式中采用晶体管，开关61的方式不限于本实施方式。
如图7所示，开关61由光耦合器61a、驱动电路61b、晶体管61c构成。光耦合器61a内置了发光二极管611和光电晶体管612。
开关61的输入侧(C1-C2之间)与光耦合器61a的发光二极管611连接。发光二极管611的阳极C1经由电阻R1与电源Vc连接。发光二极管611的阴极C2经由信号线与控制部40连接。并且，光电晶体管612连接于驱动电路61b和地之间。
在开关61的输出侧(D1-D2之间)设有晶体管61c。晶体管61c的集电极D1连接于阻抗电路70和逆变器95之间。并且，晶体管61c的发射极D2连接于阻抗电路70和直流电源部80之间。
控制部40的控制信号经由光耦合器61a被输入到驱动电路61b。驱动电路61b与驱动用电源(未图示)连接，在控制部40使发光二极管611的信号线接通时，发光二极管611发光，光电晶体管612导通。在该光电晶体管612导通的期间，从驱动电路61b向晶体管61c的基极输出驱动信号，晶体管61c的集电极D1-发射极D2之间导通。
相反，在控制部40将发光二极管611的信号线断开时，发光二极管611不发光，因而光电晶体管612不导通。在该光电晶体管612不导通的期间，晶体管61c的集电极D1-发射极D2之间也不导通。
(2-5)第2开关62
第2开关62将电源线801断开及闭合。其中，将电源线801断开及闭合是指将电源线801导通或者断开使处于不导通状态。
第2开关62在通常时将电源线801闭合即处于导通状态。另一方面，在过电压时，开关61断开，构成直流电源部80-阻抗电路70-直流电源部80的闭路电路，在进行了逆变器95的保护动作后，第2开关62断开，将电源线801断开。
将电源线801断开的目的是为了停止在阻抗电路70的功率消耗，能够减小阻抗电路70的额定功率，能够实现低成本化。
第2开关62不要求如开关61那样的高速性，因而在本实施方式中采用继电器电路。
如图7所示，第2开关62包括将电源线801断开及闭合的继电器接点62a、使继电器接点62a进行动作的继电器线圈62b、对继电器线圈62b进行通电及不通电的晶体管62c。继电器线圈62b的一端与电源Vb的正极连接，另一端与晶体管62c的集电极侧连接。控制部40切换晶体管62c的基极电流的有无，将集电极和发射极之间接通及断开，对继电器线圈62b进行通电及不通电。
(3)过电压保护电路100的动作
在图7中，在通常时旁通电路85因开关61闭合而处于导通状态，而且第2开关62使电源线801处于导通状态，因而对逆变器95施加电压V＝Vdc。
当直流电源部80的电压Vdc急剧增加，控制部40判定为从电压检测器83输出的电压超过阈值时，控制部40停止对开关61的发光二极管611的通电，使光电晶体管612断开。
其结果是，构成直流电源部80-逆变器95-阻抗电路70-直流电源部80的闭路电路。此时，对逆变器95只能施加电压V＝Vdc-Vz。其结果是，保护逆变器95不遭受过电压。
然后，在过电压状态继续的情况下，第2开关62将电源线801切断，停止在阻抗电路70的功率消耗。
在商用电源90的电压Vac下降，控制部40判定为从电压检测器83输出的电压低于用于复原的阈值时，控制部40对开关61的发光二极管611通电，使晶体管61c接通。并且，使第2开关62接通而连接电源线801，由此恢复为通常的动作。
(4)第3实施方式的特征
(4-1)在过电压保护电路100中，在通常时将开关61接通使旁通电路85闭合，因而不会在阻抗电路70中消耗功率，也能够避免对逆变器95的施加电压下降在阻抗电路70的压降量。
(4-2)并且，在过电压时开关61断开，由此对逆变器95施加的电压下降了阻抗电路70的阻抗Z的压降量，因而保护逆变器95不遭受过电压。
(4-3)另外，第2开关62将电源线801切断，由此停止在阻抗电路70的功率消耗。其结果是，能够减小阻抗电路70的额定功率。
(4-4)另外，在直流电源部80的下游侧配置的开关61可以是单向开关，因而能够实现开关的低成本化。
<第4实施方式>
(1)过电压保护电路100的结构
图8是具有本发明的第4实施方式的过电压保护电路100的电力变换装置300的电路图。在图8中，逆变器95从直流电源部80经由一对电源线801、802被供电。过电压保护电路100的一部分连接于商用电源90和直流电源部80之间，其它部分连接于直流电源部80和逆变器95之间。
过电压保护电路100包括过阻抗电路70、电压检测器33、旁通电路85、第2开关12。
第4实施方式和已经说明的第3实施方式的不同之处在于，作为过电压保护电路100的构成要素的电压检测器和第2开关设于商用电源90和直流电源部80之间。即，电压检测器和第2开关的配置与第2实施方式中的电压检测器33和第2开关12的配置相同。因此，鉴于电压检测器和第2开关也被从直流规格替换为交流规格，采用第2实施方式中的电压检测器33和第2开关12。
因此，各构成要素的内容与第2实施方式中的电压检测器33和第2开关12、第3实施方式的阻抗电路70及旁通电路85相同，因而在此省略说明，仅进行动作说明。
(2)过电压保护电路100的动作
在图8中，在通常时旁通电路85因开关61闭合而处于导通状态，而且第2开关12使电源线901处于导通状态，因而对逆变器95施加电压V＝Vdc。
由于商用电源90的电压Vac的变动，直流电源部80的电压Vdc急剧变动而达到过电压时，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压超过阈值，并停止对开关61的发光二极管611的通电，使晶体管61c断开。
其结果是，构成直流电源部80-逆变器95-阻抗电路70-直流电源部80的闭路电路。此时，对逆变器95只能施加电压V＝Vdc-Vz。其结果是，保护逆变器95不遭受过电压。
然后，第2开关12将电源线901切断，停止在阻抗电路70的功率消耗。
(3)第4实施方式的特征
(3-1)在过电压保护电路100中，在通常时将开关61接通而使旁通电路85闭合，因而不会在阻抗电路70中消耗功率，也能够避免对逆变器95的施加电压下降在阻抗电路70的压降量。
(3-2)并且，在过电压时开关61断开，由此对逆变器95施加的电压下降了阻抗电路70的阻抗Z的压降量，因而保护逆变器95不遭受过电压。
(3-3)另外，第2开关12将电源线901切断，由此停止在阻抗电路70的功率消耗。其结果是，能够抑制阻抗电路70的过热，减小额定功率。
(3-4)另外，在直流电源部80的下游侧配置的开关61可以是单向开关，因而能够实现开关的低成本化。
<变形例>
(A)图1所示的第1实施方式的过电压保护电路50是以针对交流电压的过电压保护电路为实施方式，而在电源是直流电源的情况下、或者在设备内具有对交流电进行整流的直流电源部的情况下，也可以将各构成要素从交流规格替换为直流规格而设于直流电源部的下游侧。
(B)在第2实施方式中，在电压Vac达到规定的第2阈值时，第2开关12将电源线901切断，也可以是，在过电压状态经过了规定的持续时间时切断。
图9是示出阻抗Z仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。在图5及图9中，在通常时旁通电路35因开关11闭合而处于导通状态，而且第2开关12使电源线901处于导通状态，因而对设备30施加电压V＝Vac。
在商用电源90的电压Vac急剧增加，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压超过阈值时，控制部40停止对开关11的发光二极管11a的通电，使光电双向可控硅11b断开。
其结果是，构成商用电源90-设备30-阻抗电路20-商用电源90的闭路电路。此时，对设备30只能施加电压V＝Vac-Vz。其结果是，保护设备30不遭受过电压。
然后，在过电压状态继续的情况下，随着商用电源90的电压Vac上升，施加给设备30的电压V也上升，在从电压Vac超过阈值起的过电压状态达到规定的持续时间判定值时，第2开关12将电源线901切断。其结果是，保护设备30，而且使在阻抗电路20的功率消耗停止。
(C)在第2实施方式中，在电压Vac达到规定的第2阈值时，第2开关12将电源线901切断，也可以是，还设置检测施加给设备的电压V的设备电压检测器37，在电压V达到规定的第3阈值时切断(图11示出此时的电路图)。
图10是示出阻抗Z仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。在图5及图10中，在通常时旁通电路35因开关11闭合而处于导通状态，而且第2开关12使电源线901处于导通状态，因而对设备30施加电压V＝Vac。
在商用电源90的电压Vac急剧增加，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压超过阈值时，控制部40停止对开关11的发光二极管11a的通电，使光电双向可控硅11b断开。
其结果是，构成商用电源90-设备30-阻抗电路20-商用电源90的闭路电路。此时，对设备30只能施加电压V＝Vac-Vz。其结果是，保护设备30不遭受过电压。
然后，在过电压状态继续的情况下，随着商用电源90的电压Vac上升，施加给设备30的电压V也上升，在电压V达到第3阈值时，第2开关12将电源线901切断。其结果是，保护设备30，而且使在阻抗电路20的功率消耗停止。
(D)第4实施方式是将第3实施方式变更为把电压检测器和第2开关设于商用电源90和直流电源部80之间得到的方式，但也可以仅把电压检测器设于商用电源90和直流电源部80之间。
(E)在第3实施方式、第4实施方式中示出了在设备的内部具有过电压保护电路的示例，但是设备不限于具有变流器电路和逆变器电路。
<第5实施方式>
(1)过电压保护电路150的结构
图12是具有本发明的第5实施方式的过电压保护电路150的装置的电路图。在图12中，设备30从商用电源90经由一对电源线901、902被供电。过电压保护电路150连接于商用电源90和设备30之间。
过电压保护电路150包括可变阻抗电路120和电压检测器33。
(2)过电压保护电路150的具体结构
(2-1)可变阻抗电路120
可变阻抗电路120构成为使该电路中的电压和电流之比即阻抗值达到Z的电路。并且，阻抗值Z是可变的。
可变阻抗电路120在电源线902上连接于商用电源90与设备30之间。
(2-2)电压检测器33
电压检测器33由交流电压检测电路构成。交流电压检测电路有多种，根据使用条件而适当采用。具体而言，例如与在第1实施方式及第2实施方式中采用的电压检测器(参照图2)相同，因而在此省略说明。
(3)过电压保护电路150的动作
图13是示出设备30的阻抗仅是电阻成分、阻抗Z仅是可变电阻而且阻抗值Z连续增加时的电压V的变化的曲线图。在图12及图13中，在通常时阻抗值Z是0或者接近0的值，因而对设备30施加电压V≒Vac。
在通常时的商用电源90的电压Vac＝V0以下时，商用电源90的电压Vac增加，在控制部40判定为从电压检测器33输出的电压超过V0时，控制部40使阻抗值Z随着电压检测器33的检测值的增加而连续增加。
其结果是，对设备30施加减去了可变阻抗电路120的两端的压降量Vz的电压V＝Vac-Va，保护设备30不遭受过电压。
在商用电源90的电压Vac下降，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压低于用于复原的阈值时，控制部40使可变阻抗电路120的阻抗值Z恢复为0或者接近0的值。由此，恢复为通常的动作。
(4)变形例
另外，阻抗值Z的变化不一定需要如图13所示连续增加，也可以是断续增加。
例如，图14是示出设备30的阻抗仅是电阻成分、阻抗Z仅是可变电阻而且阻抗值Z分阶段地增加时的电压V的变化的曲线图。
在图12及图14中，即使是商用电源90的电压Vac超过通常时的值V0时，控制部40也使阻抗值Z维持为0或者接近0的值。然后，在电压Vac继续上升、电压检测器33的检测值超过V1时，控制部40使阻抗值Z增大为Za。其结果是，可变阻抗电路120的两端的压降量Vz增加，对设备30施加电压V＝Vac-Vz，施加给设备30的电压V从V1减小为V0，保护设备30不遭受过电压。
以后随着时间的经过，电压Vac上升，但控制部40将阻抗值Z维持为Za。以后在电压Vac继续上升、电压检测器33的检测值超过V2时，控制部40使阻抗值Z增大为Zb。其结果是，可变阻抗电路120的两端的压降量Vz进一步增加，对设备30施加电压V＝Vac-Vz，施加给设备30的电压V从V1减小为V0，保护设备30不遭受过电压。
(5)第5实施方式的特征
(5-1)在过电压保护电路150中，在通常时将阻抗值Z设定成较小的值(包括0)，因而能够抑制在可变阻抗电路120的功率消耗，在可变阻抗电路120的压降也减小，抑制对设备30的施加电压下降在可变阻抗电路120的压降量。
另一方面，在过电压时将阻抗值Z设定成较大的值，因而对设备30施加的电压下降在可变阻抗电路120的压降量，能够保护设备30不遭受过电压。
(5-2)并且，可变阻抗电路120能够使阻抗值Z随着电压检测器33的检测值的变化而连续地变化。
(5-3)另外，可变阻抗电路120也能够使阻抗值Z随着电压检测器33的检测值的变化而分阶段地变化。
<第6实施方式>
(1)过电压保护电路150的结构
图15是具有本发明的第6实施方式的过电压保护电路150的装置的电路图。在图15中，设备30从商用电源90经由一对电源线901、902被供电。过电压保护电路150连接于商用电源90和设备30之间。
过电压保护电路150包括可变阻抗电路120和电压检测器33。
(2)过电压保护电路150的具体结构
第6实施方式的可变阻抗电路120由多个阻抗元件构成，这一点与上述第5实施方式不同，其它结构与第5实施方式相同。因此，在此仅对可变阻抗电路120进行说明。
(2-1)可变阻抗电路120
可变阻抗电路120包括低阻抗元件121、高阻抗元件122及切换开关123。
可变阻抗电路120能够通过切换开关123有选择地使用低阻抗元件121和高阻抗元件122。低阻抗元件121具有阻抗值Z1。并且，高阻抗元件122具有比阻抗值Z1大的阻抗值Z2。
在使用低阻抗元件121时，在电压检测器33的检测值超过规定的阈值时，可变阻抗电路120能够将使用的阻抗元件从低阻抗元件121切换为高阻抗元件122。
(3)过电压保护电路150的动作
图16是示出设备30的阻抗仅是电阻成分、阻抗Z仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。在图15及图16中，在通常时，可变阻抗电路120将切换开关123的接点与低阻抗元件121连接。低阻抗元件121的阻抗值Z1是0或者接近0的值，因而对设备30施加电压V≒Vac。
假设在通常时的商用电源90的电压Vac＝V0。即使在商用电源90的电压Vac超过通常时的值V0时，控制部40也能够使用可变阻抗电路120的低阻抗元件121来维持阻抗值Z1。
然后，在电压Vac继续上升、电压检测器33的检测值超过第1阈值V1时，控制部40使切换开关123进行动作，将接点与高阻抗元件122连接。
高阻抗元件122的阻抗值Z2大于低阻抗元件121的阻抗值Z1，因而可变阻抗电路120的两端的压降量Vz增加，对设备30施加电压V＝Vac-Vz。
其结果是，施加给设备30的电压V从V1减小为V0，保护设备30不遭受过电压。
在商用电源90的电压Vac下降，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压低于用于复原的阈值时，控制部40将可变阻抗电路120的阻抗元件从高阻抗元件122切换为低阻抗元件121，使阻抗值Z2恢复为Z1。由此，恢复为通常的动作。
(4)第6实施方式的特征
(4-1)在过电压保护电路150中，在过电压时，对设备30施加的电压下降在可变阻抗电路120的压降量，保护设备30不遭受过电压。
(4-2)在来自商用电源90的供给电压是过大电压时，对设备30施加的电压下降在可变阻抗电路120的压降量，因而不需要仅仅为了对短时间的过大电压进行保护而设计提高设备30的电压额定值，比较合理。
<第7实施方式>
(1)过电压保护电路150的结构
图17是具有本发明的第7实施方式的过电压保护电路150的装置的电路图。在图17中，设备30从商用电源90经由一对电源线901、902被供电。过电压保护电路150连接于商用电源90和设备30之间。
过电压保护电路150包括可变阻抗电路120、电压检测器33和第2开关12。
(2)过电压保护电路150的具体结构
第7实施方式是对第5实施方式追加第2开关12得到的方式，可变阻抗电路120及电压检测器33采用相同的结构。因此，在此仅对第2开关12进行说明。
(2-1)第2开关12
第2开关12将电源线901断开及闭合。其中，将电源线901断开及闭合是指使电源线901导通或者切断而处于不导通状态。
第2开关12在通常时使电源线901闭合即处于导通状态。另一方面，在过电压时，在通过可变阻抗电路120的阻抗值Z变化而进行了设备30的保护动作后，第2开关12断开，将电源线901切断。
将电源线901切断的目的在于，在电源的过电压达到设计可变阻抗电路时的假定电压以上的情况下、或在过电压状态的持续时间达到假想时间以上的情况下，为了使可变阻抗电路120的功率消耗及温度上升停止，可以减小可变阻抗电路120的额定功率，能够实现低成本化。第2开关12采用继电器电路。
如图17所示，第2开关12包括使电源线901断开及闭合的继电器接点12a、使继电器接点12a进行动作的继电器线圈12b、和对继电器线圈12b进行通电及不通电的晶体管12c。继电器线圈12b的一端与电源Vb的正极连接，另一端与晶体管12c的集电极侧连接。控制部40切换晶体管12c的基极电流的有无，使集电极和发射极之间接通及断开，进行对继电器线圈12b的通电及不通电。
(3)过电压保护电路150的动作
图18是示出设备30的阻抗仅是电阻成分、阻抗Z仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。在图17及图18中，在通常时第2开关12使电源线901处于导通状态。并且，可变阻抗电路120的阻抗值Z是0或者接近0的值，因而对设备30施加电压V≒Vac。
在通常时的商用电源90的电压Vac为V0以下时，商用电源90的电压Vac增加，在控制部40判定为从电压检测器33输出的电压超过V0时，控制部40使阻抗值Z随着电压检测器33的检测值的增加而连续增加。
其结果是，对设备30施加减去了可变阻抗电路120的两端的压降量Vz的电压V＝Vac-Vz，保护设备30不遭受过电压。
然后，在过电压状态持续的情况下，随着商用电源90的电压Vac上升，施加给设备30的电压V也上升。但是，在电压Vac达到第1阈值V1时，第2开关12将电源线901切断。其结果是，保护设备30，而且停止在可变阻抗电路120的功率消耗。
在商用电源90的电压Vac下降，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压低于用于复原的阈值时，控制部40使可变阻抗电路120的阻抗值Z恢复为0或者接近0的值。并且，使第2开关12接通而将电源线901连接，由此恢复为通常的动作。
(4)第7实施方式的特征
(4-1)在过电压保护电路150中，在过电压时，对设备30施加的电压下降在可变阻抗电路120的压降量，保护设备30不遭受过电压。
(4-2)第2开关12将电源线901切断，由此停止在可变阻抗电路120的功率消耗。其结果是，能够抑制可变阻抗电路120的过热，减小额定功率。
(4-3)在来自商用电源90的供给电压是过大电压时，对设备30施加的电压下降在可变阻抗电路120的压降量，因而不需要仅仅为了对短时间的过大电压进行保护而设计提高设备30的电压额定值，比较合理。
<第8实施方式>
(1)过电压保护电路150的结构
图19是具有本发明的第8实施方式的过电压保护电路150的装置的电路图。在图19中，设备30从商用电源90经由一对电源线901、902被供电。过电压保护电路150连接于商用电源90和设备30之间。
过电压保护电路150包括可变阻抗电路120、电压检测器33和第2开关12。
(2)过电压保护电路150的具体结构
第8实施方式的可变阻抗电路120由多个阻抗元件构成，这一点与上述第7实施方式不同，其它结构与第7实施方式相同。因此，在此仅对可变阻抗电路120进行说明。
(2-1)可变阻抗电路120
可变阻抗电路120包括低阻抗元件121、高阻抗元件122及切换开关123。
可变阻抗电路120能够通过切换开关123有选择地使用低阻抗元件121和高阻抗元件122。低阻抗元件121具有阻抗值Z1。并且，高阻抗元件122具有比阻抗值Z1大的阻抗值Z2。
在使用低阻抗元件121时，在电压检测器33的检测值超过规定的阈值时，可变阻抗电路120能够将使用的阻抗元件从低阻抗元件121切换为高阻抗元件122。
(3)过电压保护电路150的动作
图20是示出设备30的阻抗仅是电阻成分、阻抗Z仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。在图19及图20中，在通常时，可变阻抗电路120将切换开关123的接点与低阻抗元件121连接。低阻抗元件121的阻抗值Z1是0或者接近0的值，因而对设备30施加电压V≒Vac。
通常时的商用电源90的电压Vac为V0以下。即使在商用电源90的电压Vac超过通常时的值V0时，控制部40也使用可变阻抗电路120的低阻抗元件121，维持阻抗值Z1。
然后，在电压Vac继续上升、电压检测器33的检测值超过第1阈值V1时，控制部40使切换开关123进行动作，将接点与高阻抗元件122连接。
高阻抗元件122的阻抗值Z2大于低阻抗元件121的阻抗值Z1，因而可变阻抗电路120的两端的压降量Vz增加，对设备30施加电压V＝Vac-Vz。
其结果是，施加给设备30的电压V从V1减小为V0，保护设备30不遭受过电压。
然后，在过电压状态持续的情况下，随着商用电源90的电压Vac上升，施加给设备30的电压V也上升。但是，在电压Vac达到第2阈值V2(也可以是V2＝V1)时，第2开关12将电源线901切断。其结果是，保护设备30，而且停止在可变阻抗电路120的功率消耗。
在商用电源90的电压Vac下降，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压低于用于复原的阈值时，控制部40将可变阻抗电路120的阻抗元件从高阻抗元件122切换为低阻抗元件121，使阻抗值Z2恢复为阻抗值Z1。并且，使第2开关12接通而将电源线901连接，由此恢复为通常的动作。
(4)第8实施方式的特征
(4-1)在过电压保护电路150中，在过电压时，将可变阻抗电路120的阻抗元件从低阻抗元件121切换为高阻抗元件122，因而对设备30施加的电压下降阻抗值Z2的压降量，保护设备30不遭受过电压。
(4-2)并且，第2开关12将电源线901切断，由此停止在可变阻抗电路120的功率消耗。其结果是，能够抑制可变阻抗电路120的过热，减小额定功率。
(4-3)在来自商用电源90的供给电压是过大电压时，对设备30施加的电压下降可变阻抗电路120的压降量，因而不需要仅仅为了对短时间的过大电压进行保护而设计提高设备30的电压额定值，比较合理。
<第9实施方式>
(1)电力变换装置300的结构
图21是具有本发明的第9实施方式的过电压保护电路200的电力变换装置300的电路图。在图21中，电力变换装置300由直流电源部80、逆变器95、过电压保护电路200构成。
逆变器95从直流电源部80经由一对电源线801、802被供电。过电压保护电路200连接于直流电源部80和逆变器95之间。
(1-1)直流电源部80
直流电源部80由整流部81、和与整流部81并联连接的平滑电容器82构成。
整流部81由4个二极管D1a、D1b、D2a、D2b构成为桥状。具体而言，二极管D1a和D1b、D2a和D2b彼此相互串联连接。二极管D1a、D2a各自的阴极端子都与平滑电容器82的正侧端子连接，作为整流部81的正侧输出端子发挥作用。二极管D1b、D2b各自的二极管的各阳极端子都与平滑电容器82的负侧端子连接，作为整流部81的负侧输出端子发挥作用。
二极管D1a和二极管D1b的连接点与商用电源90的一个极连接。二极管D2a和二极管D2b的连接点与商用电源90的另一个极连接。整流部81对从商用电源90输出的交流电压进行整流而生成直流电，并将直流电提供给平滑电容器82。
平滑电容器82对由整流部81整流后的电压进行平滑处理。将平滑后的电压Vdc施加给与平滑电容器82的输出侧连接的逆变器95。
另外，关于电容器的类型，可以举出电解电容器和薄膜电容器等，在本实施方式中，平滑电容器82采用电解电容器。
该直流电源部80也能够称为将交流电压变换为直流电压的变流器电路。
(1-2)逆变器95
逆变器95包括多个IGBT(绝缘栅极型双向晶体管，以下简称为晶体管)和多个回流用二极管。逆变器95被施加来自平滑电容器82的电压Vdc，而且在由栅极驱动电路96指示的定时进行各晶体管的接通及断开，由此生成驱动电机500的驱动电压。电机500例如是热泵式空调机的压缩机电机、风扇电机。
另外，本实施方式的逆变器95是电压形逆变器，但不限于此，也可以是电流形逆变器。
(1-3)栅极驱动电路96
栅极驱动电路96根据来自控制部40的指令，使逆变器95的各晶体管的接通及断开的状态变化。
(1-4)过电压保护电路200
过电压保护电路200包括可变阻抗电路170、电压检测器83、第2开关62。
(2)过电压保护电路200的具体结构
第9实施方式和已经说明的第7实施方式及第8实施方式最大的不同之处在于，过电压保护电路200被设于直流部。因此，鉴于各构成要素也被从交流规格替换为直流规格，即使是相同的名称，也更换标号再次进行说明。
(2-1)可变阻抗电路170
可变阻抗电路170构成为使该电路中的电压和电流之比即阻抗值达到Z的电路。通常采用电阻元件。
可变阻抗电路170在电源线802上连接于直流电源部80和逆变器95之间。
可变阻抗电路170包括低阻抗元件171、高阻抗元件172及切换开关173。
可变阻抗电路170能够通过切换开关173有选择地使用低阻抗元件171和高阻抗元件172。低阻抗元件171具有阻抗值Z1。并且，高阻抗元件172具有比阻抗值Z1大的阻抗值Z2。
在使用低阻抗元件171时，在电压检测器83的检测值超过规定的阈值时，可变阻抗电路170能够将使用的阻抗元件从低阻抗元件171切换为高阻抗元件172。
(2-2)电压检测器83
电压检测器83与平滑电容器82的输出侧连接，检测平滑电容器82的两端电压即平滑后的电压Vdc的值。电压检测器83例如构成为将相互串联连接的两个电阻与平滑电容器82并联连接，对电压Vdc进行分压。将这两个电阻彼此的连接点的电压值输入控制部40。
(2-3)第2开关62
第2开关62将电源线801断开及闭合。其中，将电源线801断开及闭合是指将电源线801导通或者切断而使处于不导通状态。
第2开关62在通常时将电源线801闭合即处于导通状态。另一方面，在过电压时，在通过可变阻抗电路170的阻抗值Z变化而进行了逆变器95的保护动作后，第2开关62断开，将电源线801切断。
将电源线801切断的目的是为了停止在可变阻抗电路170的功率消耗，能够减小可变阻抗电路170的额定功率，能够实现低成本化。第2开关62采用继电器电路。
如图21所示，第2开关62包括将电源线801断开及闭合的继电器接点62a、使继电器接点62a进行动作的继电器线圈62b、对继电器线圈62b进行通电及不通电的晶体管62c。继电器线圈62b的一端与电源Vb的正极连接，另一端与晶体管62c的集电极侧连接。控制部40切换晶体管62c的基极电流的有无，将集电极和发射极之间接通及断开，对继电器线圈62b进行通电及不通电。
(3)过电压保护电路200的动作
在图21中，在通常时第2开关62使电源线801处于导通状态。并且，在通常时可变阻抗电路170将切换开关173的接点与低阻抗元件171连接。低阻抗元件171的阻抗值Z1是0或者接近0的值，因而对逆变器95施加电压V≒Vdc。
当直流电源部80的电压Vdc增加，电压检测器83的检测值超过第1阈值时，控制部40使切换开关173进行动作，将接点与高阻抗元件172连接。
高阻抗元件172的阻抗值Z2大于低阻抗元件171的阻抗值Z1，因而可变阻抗电路170两端的压降量Vz增加，对逆变器95施加电压V＝Vdc-Vz。其结果是，施加给逆变器95的电压V减小，保护逆变器95不遭受过电压。
然后，在过电压状态持续的情况下，施加给逆变器95的电压V也上升。但是，在直流电源部80的电压Vdc达到第2阈值(也可以＝第1阈值)时，第2开关62将电源线801断开。其结果是，保护逆变器95不遭受过电压，而且使在可变阻抗电路170的功率消耗停止。
在直流电源部80的电压Vdc下降，控制部40判定为从电压检测器83输出的电压回归而低于阈值时，控制部40将可变阻抗电路170的阻抗元件从高阻抗元件172切换为低阻抗元件171，使阻抗值Z2恢复为阻抗值Z1。并且，使第2开关62接通而将电源线801连接，由此恢复为通常的动作。
(4)第9实施方式的特征
(4-1)在过电压保护电路200中，在过电压时，将可变阻抗电路170的阻抗元件切换为高阻抗元件172，由此对逆变器95施加的电压下降阻抗值Z2的压降量，保护逆变器95不遭受过电压。
(4-2)并且，第2开关62将电源线801切断，由此停止在可变阻抗电路170的功率消耗。其结果是，能够减小可变阻抗电路170的额定功率。
<第10实施方式>
(1)过电压保护电路200的结构
图22是具有本发明的第10实施方式的过电压保护电路200的电力变换装置300的电路图。在图22中，逆变器95从直流电源部80经由一对电源线801、802被供电。过电压保护电路200的一部分连接于商用电源90和直流电源部80之间，其它部分连接于直流电源部80和逆变器95之间。
过电压保护电路200包括可变阻抗电路170、电压检测器33、第2开关12。
第10实施方式和已经说明的第9实施方式的不同之处在于，作为过电压保护电路200的构成要素的电压检测器和第2开关设于商用电源90和直流电源部80之间。即，电压检测器和第2开关的配置与第8实施方式中的电压检测器33和第2开关12的配置相同。因此，鉴于电压检测器和第2开关也被从直流规格替换为交流规格，采用第8实施方式中的电压检测器33和第2开关12。
因此，各构成要素的内容与第2实施方式中的电压检测器33和第2开关12、第9实施方式的可变阻抗电路170相同，因而在此省略说明，仅进行动作说明。
(2)过电压保护电路200的动作
在图22中，在通常时第2开关12使电源线901处于导通状态。并且，在通常时可变阻抗电路170将切换开关173的接点与低阻抗元件171连接。低阻抗元件171的阻抗值Z1是0或者接近0的值，因而对逆变器95施加电压V≒Vdc。
由于商用电源90的电压Vac的变动，直流电源部80的电压Vdc增加，在电压检测器33的检测值超过第1阈值时，控制部40使切换开关173进行动作，将接点与高阻抗元件172连接。
高阻抗元件172的阻抗值Z2大于低阻抗元件171的阻抗值Z1，因而可变阻抗电路170的两端的压降量Vz增加，对逆变器95施加电压V＝Vdc-Vz。其结果是，施加给逆变器95的电压V减小，保护逆变器95不遭受过电压。
然后，在过电压状态持续的情况下，施加给逆变器95的电压V也上升。但是，在电压检测器33的检测值达到第2阈值(也可以＝第1阈值)时，第2开关12将电源线901切断。其结果是，保护逆变器95不遭受过电压，而且停止在可变阻抗电路170的功率消耗。
在商用电源90的电压Vac稳定、直流电源部80的电压Vdc下降，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压低于用于复原的阈值时，控制部40将可变阻抗电路170的阻抗元件从高阻抗元件172切换为低阻抗元件171，使阻抗值Z2恢复为阻抗值Z1。并且，使第2开关12接通而将电源线901连接，由此恢复为通常的动作。
(3)第10实施方式的特征
(3-1)在过电压保护电路200中，通过将可变阻抗电路170的阻抗元件切换为高阻抗元件172，对逆变器95施加的电压下降了阻抗值Z2的压降量，因而保护逆变器95不遭受过电压。
(3-2)并且，第2开关12将电源线901切断，由此停止在可变阻抗电路170的功率消耗。其结果是，能够抑制可变阻抗电路170的过热，减小额定功率。
<其它变形例>
(A)图1所示的第5实施方式的过电压保护电路150是以针对交流电压的过电压保护电路为实施方式，而在电源是直流电源的情况下、或者在设备内具有对交流电源进行整流的直流电源部的情况下，也可以将各构成要素从交流规格替换为直流规格而设于直流电源部的下游侧。
(B)在第8实施方式中，在电压Vac达到规定的第2阈值时，第2开关12将电源线901切断，也可以是，在过电压状态经过了规定的持续时间时切断。
(C)在第8实施方式中，在电压Vac达到规定的第2阈值时，第2开关12将电源线901切断，也可以是，还设置检测施加给设备的电压V的设备电压检测器37，在电压V达到规定的第3阈值时切断。
图23是示出具有其它变形例的过电压保护电路150的装置的电路图。并且，图24是示出阻抗仅是电阻时的电压V的变化的曲线图。在图23及图24中，在通常时可变阻抗电路120将切换开关123的接点与低阻抗元件121连接。低阻抗元件121的阻抗值Z1是0或者接近0的值，因而对设备30施加电压V≒Vac。
即使是商用电源90的电压Vac超过通常时的值V0时，控制部40也使用可变阻抗电路120的低阻抗元件121，维持阻抗值Z1。
然后，在电压Vac继续上升且电压检测器33的检测值超过第1阈值V1时，控制部40使切换开关123进行动作，将接点与高阻抗元件122连接。
高阻抗元件122的阻抗值Z2大于低阻抗元件121的阻抗值Z1，因而可变阻抗电路120两端的压降量Vz增加，对设备30施加电压V＝Vac-Vz。其结果是，施加给设备30的电压减小，保护设备30不遭受过电压。
然后，控制部40维持将切换开关123的接点与高阻抗元件122连接的状态，但在过电压状态继续的情况下，如图24所示，随着商用电源90的电压Vac上升，施加给设备30的电压V也上升。
并且，在设备电压检测器37的检测值达到阈值Vm时，控制部40经由第2开关12将电源线901切断。其结果是，保护设备30，而且停止在可变阻抗电路120的功率消耗及温度上升。
在商用电源90的电压Vac下降，控制部40判定为从电压检测器33输出的电压低于用于复原的阈值时，控制部40将可变阻抗电路120的阻抗元件从高阻抗元件122切换为低阻抗元件121，使阻抗值Z2恢复为阻抗值Z1。并且，使第2开关12接通而将电源线901连接，由此恢复为通常的动作。
(D)第10实施方式是将第9实施方式的电压检测器和第2开关变更为设于商用电源90和直流电源部80之间得到的方式，但也可以仅将电压检测器设于商用电源90和直流电源部80之间。
(E)在第9实施方式、第10实施方式中示出了在设备的内部具有过电压保护电路的示例，但是设备不限于具有变流器电路和逆变器电路。
(F)在第6实施方式及第8实施方式中，也可以替代使用切换开关123的结构，而将第1实施方式的开关11与低阻抗元件121及高阻抗元件122分别串联连接，并按照电压检测器33的检测电压切换需要接通的开关。
(G)在第9实施方式及第10实施方式中，也可以替代使用切换开关173的结构，而将第3实施方式的开关71与低阻抗元件171及高阻抗元件172分别串联连接，并按照电压检测器83的检测电压切换需要接通的开关。
产业上的可利用性
本发明用于在电源电压容易产生变动的地域中使用的设备例如冷冻装置。
标号说明
11、61开关；12、62第2开关；20、70阻抗电路；33、83电压检测器；35、85旁通电路；37设备电压检测器；50、100过电压保护电路；80直流电源部(DC电源、变流器电路)；90商用电源(AC电源)；95逆变器(逆变器电路)；120、170可变阻抗电路；121、171低阻抗元件；122、172高阻抗元件；150、200过电压保护电路；300电力变换装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009－207329号公报

Claims (14)

1.一种过电压保护电路(50、100)，其连接于电源与由所述电源提供电力的设备之间，所述过电压保护电路具有：
阻抗电路(20、70)，其与所述设备串联地连接于将所述电源和所述设备连接起来的电源线上；
电压检测器(33、83)，其检测所述电源的电压；以及
旁通电路(35、85)，其绕过所述阻抗电路(20、70)，
所述旁通电路(35、85)具有将所述旁通电路(35、85)断开及闭合的开关(11、61)，
所述开关(11、61)在通常时将所述旁通电路(35、85)闭合，在所述电压检测器(33、83)的检测值超过规定的阈值时，将所述旁通电路(35、85)切断。
2.根据权利要求1所述的过电压保护电路(50、100)，其中，
所述过电压保护电路还具有将所述电源线断开及闭合的第2开关(12、62)，
所述第2开关(12、62)在通常时使所述电源线处于导通状态，在所述电压检测器(33、83)的检测值超过规定的第2阈值时，在所述开关(11、61)进行动作后将所述电源线切断。
3.根据权利要求1所述的过电压保护电路(50、100)，其中，
所述过电压保护电路还具有将所述电源线断开及闭合的第2开关(12、62)，
所述第2开关(12、62)在通常时使所述电源线处于导通状态，在所述电压检测器(33、83)的检测值超过规定的阈值的时间比规定的持续时间判定值长时，在所述开关(11、61)进行动作后将所述电源线切断。
4.根据权利要求1所述的过电压保护电路(50、100)，其中，
所述过电压保护电路还具有将所述电源线断开及闭合的第2开关(12、62)、以及检测施加给所述设备的电压的设备电压检测器(37)，
所述第2开关(12、62)在通常时使所述电源线处于导通状态，在所述设备电压检测器(37)的检测值超过规定的第3阈值时，在所述开关(11、61)进行动作后将所述电源线切断。
5.一种过电压保护电路(150、200)，其连接于电源与由所述电源提供电力的设备之间，所述过电压保护电路具有：
可变阻抗电路(120、170)，其与所述设备串联地连接于将所述电源和所述设备连接起来的电源线上；以及
电压检测器(33、83)，其检测所述电源的电压，
所述可变阻抗电路(120、170)在所述电压检测器(33、83)的检测值超过规定的阈值时，使阻抗值大于通常时的值。
6.根据权利要求5所述的过电压保护电路(150、200)，其中，
所述可变阻抗电路(120、170)使所述阻抗值随着所述电压检测器(33、83)的检测值的变化而连续地变化。
7.根据权利要求5所述的过电压保护电路(150、200)，其中，
所述可变阻抗电路(120、170)使所述阻抗值随着所述电压检测器(33、83)的检测值的变化而分阶段地变化。
8.根据权利要求5所述的过电压保护电路(150、200)，其中，
所述可变阻抗电路(120、170)有选择地使用多个阻抗元件，
多个所述阻抗元件包括：
第1阻抗元件(121、171)，其具有第1阻抗值；以及
第2阻抗元件(122、172)，其具有比所述第1阻抗值大的第2阻抗值，
所述可变阻抗电路(120、170)在使用所述第1阻抗元件(121、171)时，在所述电压检测器(33、83)的检测值超过规定的阈值时，将使用的所述阻抗元件从所述第1阻抗元件(121、171)切换为所述第2阻抗元件(122、172)。
9.根据权利要求5～8中任意一项所述的过电压保护电路(150、200)，其中，
所述过电压保护电路还具有将所述电源线断开及闭合的第2开关(12、62)，
所述第2开关(12、62)在通常时使所述电源线处于导通状态，在所述电压检测器(33、83)的检测值超过规定的第2阈值时将所述电源线切断。
10.根据权利要求5～8中任意一项所述的过电压保护电路(150、200)，其中，
所述过电压保护电路还具有将所述电源线断开及闭合的第2开关(12、62)，
所述第2开关(12、62)在通常时使所述电源线处于导通状态，在所述电压检测器(33、83)的检测值超过规定的阈值的时间比规定的持续时间判定值长时，将所述电源线切断。
11.根据权利要求5～8中任意一项所述的过电压保护电路(150、200)，其中，
所述过电压保护电路还具有：
第2开关(12、62)，其将所述电源线断开及闭合；以及
设备电压检测器(37)，其检测施加给所述设备的电压，
所述第2开关(12、62)在通常时使所述电源线处于导通状态，在所述设备电压检测器(37)的检测值超过规定的第3阈值时将所述电源线切断。
12.根据权利要求1～11中任意一项所述的过电压保护电路(50、150)，其中，
所述电源是AC电源。
13.根据权利要求1～11中任意一项所述的过电压保护电路(100、200)，其中，
所述电源是DC电源。
14.一种电力变换装置，具有：
变流器电路(80)，其与交流电源连接，将交流电压变换为直流电压；
逆变器电路(95)，其将所述直流电压变换为交流电压；以及
权利要求1～13中任意一项所述的过电压保护电路。
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