JP2000312480A - 電流形インバータ - Google Patents
電流形インバータInfo
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- JP2000312480A JP2000312480A JP11117392A JP11739299A JP2000312480A JP 2000312480 A JP2000312480 A JP 2000312480A JP 11117392 A JP11117392 A JP 11117392A JP 11739299 A JP11739299 A JP 11739299A JP 2000312480 A JP2000312480 A JP 2000312480A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 短絡故障時に短絡用半導体スイッチのオンで
直流リアクトルのエネルギーを吸収させて逆変換回路の
半導体素子を保護するのでは、交流電源側に大きなサー
ジ電流が発生する。また、逆変換回路の素子が負荷電流
でサージ破壊や電流破壊する恐れがある。 【解決手段】 短絡用半導体スイッチＴＨSに直列に抵
抗ＲSを設けて短絡用半導体スイッチのオン時の電流を
制限することで交流電源側のサージ電流を抑制する。制
御回路５は、逆変換回路３の直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換
回路６で検出し、この電圧零が一定時間以上継続したこ
とで短絡故障を検出して短絡用半導体スイッチをオンさ
せ、変流器７で負荷電流を検出し、短絡用半導体スイッ
チのオン信号の発生後に負荷電流が零になったときに逆
変換回路の素子をオフ制御することで負荷のエネルギー
による素子のサージ破壊や電流破壊から素子を保護す
る。
直流リアクトルのエネルギーを吸収させて逆変換回路の
半導体素子を保護するのでは、交流電源側に大きなサー
ジ電流が発生する。また、逆変換回路の素子が負荷電流
でサージ破壊や電流破壊する恐れがある。 【解決手段】 短絡用半導体スイッチＴＨSに直列に抵
抗ＲSを設けて短絡用半導体スイッチのオン時の電流を
制限することで交流電源側のサージ電流を抑制する。制
御回路５は、逆変換回路３の直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換
回路６で検出し、この電圧零が一定時間以上継続したこ
とで短絡故障を検出して短絡用半導体スイッチをオンさ
せ、変流器７で負荷電流を検出し、短絡用半導体スイッ
チのオン信号の発生後に負荷電流が零になったときに逆
変換回路の素子をオフ制御することで負荷のエネルギー
による素子のサージ破壊や電流破壊から素子を保護す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自己消弧形半導体
素子を主回路スイッチとする電流形インバータに係り、
特に故障発生時の保護回路に関する。
素子を主回路スイッチとする電流形インバータに係り、
特に故障発生時の保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】電流形インバータは、例えば誘導加熱装
置のワークコイルに高周波電流を供給するための電源に
され、図７に示す主回路構成になる。
置のワークコイルに高周波電流を供給するための電源に
され、図７に示す主回路構成になる。
【０００３】順変換回路１は、商用電源などの交流電源
からの入力に対して電圧又は電力を制御した直流出力を
得る。同図では、サイリスタＴＨU〜ＴＨZをスイッチ素
子としてその点弧位相制御で出力電圧が制御される。
からの入力に対して電圧又は電力を制御した直流出力を
得る。同図では、サイリスタＴＨU〜ＴＨZをスイッチ素
子としてその点弧位相制御で出力電圧が制御される。
【０００４】直流リアクトル２は、十分大きなインダク
タンスを有し、順変換回路１から逆変換回路３に供給す
る直流電力を定電流化する。
タンスを有し、順変換回路１から逆変換回路３に供給す
る直流電力を定電流化する。
【０００５】逆変換回路３は、電流形単相インバータに
構成され、自己消弧形半導体素子になるゲート絶縁形バ
イポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）ＴU，ＴV，ＴX，ＴY
にそれぞれ逆阻止用ダイオードＤU，ＤV，ＤX，ＤYが直
列接続され、各トランジスタＴU，ＴV，ＴX，ＴYのオン
・オフ制御で出力周波数が制御される。なお、静電誘導
形トランジスタに代えた自己消弧形半導体素子として
は、ＧＴＯ、ＭＯＳＦＥＴ、パワートランジスタ等が使
用される。
構成され、自己消弧形半導体素子になるゲート絶縁形バ
イポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）ＴU，ＴV，ＴX，ＴY
にそれぞれ逆阻止用ダイオードＤU，ＤV，ＤX，ＤYが直
列接続され、各トランジスタＴU，ＴV，ＴX，ＴYのオン
・オフ制御で出力周波数が制御される。なお、静電誘導
形トランジスタに代えた自己消弧形半導体素子として
は、ＧＴＯ、ＭＯＳＦＥＴ、パワートランジスタ等が使
用される。
【０００６】負荷としての誘導加熱回路４は、タンクコ
ンデンサＣとワークコイルＬWの並列共振タンク回路に
構成され、逆変換回路３からの高周波電流でワークコイ
ルＬ Wを介して被加熱部材を誘導加熱する。なお、抵抗
ＲWは被加熱部材及びワークコイルＬWの直列抵抗成分で
ある。また、Ｌ0は逆変換回路３からタンクコンデンサ
Ｃまでの配線インダクタンスである。また、誘導加熱回
路４のＱ（共振の鋭さ）は、５〜２０程度にされる。
ンデンサＣとワークコイルＬWの並列共振タンク回路に
構成され、逆変換回路３からの高周波電流でワークコイ
ルＬ Wを介して被加熱部材を誘導加熱する。なお、抵抗
ＲWは被加熱部材及びワークコイルＬWの直列抵抗成分で
ある。また、Ｌ0は逆変換回路３からタンクコンデンサ
Ｃまでの配線インダクタンスである。また、誘導加熱回
路４のＱ（共振の鋭さ）は、５〜２０程度にされる。
【０００７】短絡用サイリスタＴＨSは、逆変換回路側
の短絡故障時などにオン制御され、直流リアクトル２の
エネルギーをバイパスさせ、フライホイールダイオード
ＤFを通した循環電流として消費させることで逆変換回
路の半導体スイッチが短絡電流で破損するのを防止す
る。なお、サイリスタＴＨSに代えて、他の半導体スイ
ッチとする場合もある。
の短絡故障時などにオン制御され、直流リアクトル２の
エネルギーをバイパスさせ、フライホイールダイオード
ＤFを通した循環電流として消費させることで逆変換回
路の半導体スイッチが短絡電流で破損するのを防止す
る。なお、サイリスタＴＨSに代えて、他の半導体スイ
ッチとする場合もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の電流形インバー
タにおいて、逆変換回路３の素子が短絡故障した場合な
どの装置故障には、以下の順序で装置を停止する保護方
式にされる。
タにおいて、逆変換回路３の素子が短絡故障した場合な
どの装置故障には、以下の順序で装置を停止する保護方
式にされる。
【０００９】（１）装置故障を検出する。例えば、逆変
換回路３の１つのＩＧＢＴ素子が短絡故障した場合、逆
変換回路３の出力の半周期の区間で上下アームの短絡が
発生し、直流電圧がほぼ零になる区間が発生し、この電
圧零の発生で装置故障を検出する。
換回路３の１つのＩＧＢＴ素子が短絡故障した場合、逆
変換回路３の出力の半周期の区間で上下アームの短絡が
発生し、直流電圧がほぼ零になる区間が発生し、この電
圧零の発生で装置故障を検出する。
【００１０】（２）故障検出によって、短絡用サイリス
タＴＨSをオンさせ、直流リアクトル２のエネルギーを
短絡用サイリスタＴＨS側にバイパスさせる。同時に、
順変換回路１のサイリスタＴＨU〜ＴＨZのゲート信号を
オフ制御する。このとき、導通していたサイリスタは逆
電圧が印加されるまで導通した後に逆電圧印加で消弧す
るが、直流リアクトルの電流はフライホイールダイオー
ドＤF側に転流する。
タＴＨSをオンさせ、直流リアクトル２のエネルギーを
短絡用サイリスタＴＨS側にバイパスさせる。同時に、
順変換回路１のサイリスタＴＨU〜ＴＨZのゲート信号を
オフ制御する。このとき、導通していたサイリスタは逆
電圧が印加されるまで導通した後に逆電圧印加で消弧す
るが、直流リアクトルの電流はフライホイールダイオー
ドＤF側に転流する。
【００１１】以上のような保護方式では、順変換回路１
のサイリスタＴＨU〜ＴＨZの何れかの相が逆電圧印加さ
れるまで導通しているため、交流電源からは導通サイリ
スタ→直流リアクトル２→短絡用サイリスタＴＨSの経
路で短絡されてしまう。
のサイリスタＴＨU〜ＴＨZの何れかの相が逆電圧印加さ
れるまで導通しているため、交流電源からは導通サイリ
スタ→直流リアクトル２→短絡用サイリスタＴＨSの経
路で短絡されてしまう。
【００１２】この結果、直流リアクトル２の電流が増大
し、直流リアクトル２の鉄心磁束が飽和し、インダクタ
ンスが低下して直流電流をますます増大させるという悪
循環を起こす。この現象は、交流電源から見て単相短絡
したことと同等になり、交流側に大きなサージ電流が流
れる。このサージ電流は順変換回路１のすべてのサイリ
スタＴＨU〜ＴＨZがオフするまで続く。また、このオフ
後には直流リアクトル２の大電流がフライホイールダイ
オードＤFを通して流れ続け、フライホイールダイオー
ドＤFとリアクトル２及びサイリスタＴＨSの閉ループの
抵抗値をｒとすると、Ｌ／ｒの時定数で減衰する。
し、直流リアクトル２の鉄心磁束が飽和し、インダクタ
ンスが低下して直流電流をますます増大させるという悪
循環を起こす。この現象は、交流電源から見て単相短絡
したことと同等になり、交流側に大きなサージ電流が流
れる。このサージ電流は順変換回路１のすべてのサイリ
スタＴＨU〜ＴＨZがオフするまで続く。また、このオフ
後には直流リアクトル２の大電流がフライホイールダイ
オードＤFを通して流れ続け、フライホイールダイオー
ドＤFとリアクトル２及びサイリスタＴＨSの閉ループの
抵抗値をｒとすると、Ｌ／ｒの時定数で減衰する。
【００１３】したがって、装置保護のための短絡用サイ
リスタＴＨSのオンには、交流側に大きなサージ電流が
発生し、このサージ電流に耐えることができるフライホ
イールダイオードＤFとサイリスタＴＨSが必要となり、
これら素子には通常運転で必要な電流容量よりも十分に
大きくした大容量素子が必要となってコストアップにな
る。また、交流電源に接続される他の装置や負荷に電圧
低下やサージを発生させてしまう。
リスタＴＨSのオンには、交流側に大きなサージ電流が
発生し、このサージ電流に耐えることができるフライホ
イールダイオードＤFとサイリスタＴＨSが必要となり、
これら素子には通常運転で必要な電流容量よりも十分に
大きくした大容量素子が必要となってコストアップにな
る。また、交流電源に接続される他の装置や負荷に電圧
低下やサージを発生させてしまう。
【００１４】本発明の目的は、短絡用半導体スイッチに
よる保護動作に伴うサージ電流の発生を軽減すると共
に、短絡用半導体スイッチ等に必要な電流容量を減ら
し、電流破壊するのを防止できる電流形インバータを提
供することにある。
よる保護動作に伴うサージ電流の発生を軽減すると共
に、短絡用半導体スイッチ等に必要な電流容量を減ら
し、電流破壊するのを防止できる電流形インバータを提
供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、短絡用半導体
スイッチに直列に電流制限用抵抗を設けることにより、
短絡動作時の電流を制限して交流電源側に大電流サージ
が発生するのを抑制すると共に、短絡用半導体スイッチ
やフライホイールダイオードには電流容量の小さいもの
を使用できるようにする。さらに、逆変換回路の素子の
オフ制御は短絡用半導体スイッチのオン制御後に負荷電
流が零になったことを確認して行うことにより、負荷の
エネルギーによる素子のサージ破壊や電流破壊から素子
を保護するものであり、以下の構成を特徴とする。
スイッチに直列に電流制限用抵抗を設けることにより、
短絡動作時の電流を制限して交流電源側に大電流サージ
が発生するのを抑制すると共に、短絡用半導体スイッチ
やフライホイールダイオードには電流容量の小さいもの
を使用できるようにする。さらに、逆変換回路の素子の
オフ制御は短絡用半導体スイッチのオン制御後に負荷電
流が零になったことを確認して行うことにより、負荷の
エネルギーによる素子のサージ破壊や電流破壊から素子
を保護するものであり、以下の構成を特徴とする。
【００１６】順変換回路と直流リアクトル及び逆変換回
路を有して負荷に交流電力を供給し、前記逆変換回路側
の短絡故障時にその直流側に設けた短絡用半導体スイッ
チをオンさせて前記直流リアクトルのエネルギーを吸収
させることで該逆変換回路の半導体素子を保護する保護
回路を設けた電流形インバータにおいて、前記短絡用半
導体スイッチに直列に設けられ、該短絡用半導体スイッ
チのオン時の電流を制限する抵抗と、前記逆変換回路の
直流電圧の零が一定時間以上継続したことで短絡故障を
検出して前記短絡用半導体スイッチのオン信号を発生
し、このオン信号の発生後に負荷電流が零になったとき
に前記逆変換回路の素子をオフ制御する制御回路とを備
えたことを特徴とする。
路を有して負荷に交流電力を供給し、前記逆変換回路側
の短絡故障時にその直流側に設けた短絡用半導体スイッ
チをオンさせて前記直流リアクトルのエネルギーを吸収
させることで該逆変換回路の半導体素子を保護する保護
回路を設けた電流形インバータにおいて、前記短絡用半
導体スイッチに直列に設けられ、該短絡用半導体スイッ
チのオン時の電流を制限する抵抗と、前記逆変換回路の
直流電圧の零が一定時間以上継続したことで短絡故障を
検出して前記短絡用半導体スイッチのオン信号を発生
し、このオン信号の発生後に負荷電流が零になったとき
に前記逆変換回路の素子をオフ制御する制御回路とを備
えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
電流形インバータの主回路と制御回路の構成図であり、
図７と同等の部分は同一符号で示す。また、誘導加熱負
荷４は、等価的に高周波電圧源Ｅとして示す。
電流形インバータの主回路と制御回路の構成図であり、
図７と同等の部分は同一符号で示す。また、誘導加熱負
荷４は、等価的に高周波電圧源Ｅとして示す。
【００１８】短絡用サイリスタＴＨSには、抵抗ＲSが直
列に介挿され、直流短絡時のサージ電流を抵抗ＲSで制
限できるようにする。
列に介挿され、直流短絡時のサージ電流を抵抗ＲSで制
限できるようにする。
【００１９】制御回路５は、順変換回路１及び逆変換回
路３の各半導体スイッチの制御に必要なゲート出力を得
るロジック回路を有する。このロジック回路は従来と同
等のものである。これに加えて、制御回路５は、装置保
護のために短絡用サイリスタ（短絡用半導体スイッチ）
ＴＨSをオンさせる手段及び逆変換回路素子を適切なタ
イミングでオフさせる手段を備える。この保護回路の入
力信号として、逆変換回路３の直流入力電圧を検出する
ＤＣ／ＤＣ変換回路６と、負荷電流を検出する変流器７
とを備える。
路３の各半導体スイッチの制御に必要なゲート出力を得
るロジック回路を有する。このロジック回路は従来と同
等のものである。これに加えて、制御回路５は、装置保
護のために短絡用サイリスタ（短絡用半導体スイッチ）
ＴＨSをオンさせる手段及び逆変換回路素子を適切なタ
イミングでオフさせる手段を備える。この保護回路の入
力信号として、逆変換回路３の直流入力電圧を検出する
ＤＣ／ＤＣ変換回路６と、負荷電流を検出する変流器７
とを備える。
【００２０】図２は、制御回路５の保護回路のブロック
図を示す。絶対値回路１１Ａは逆変換回路の直流電圧を
整流する。コンパレータ１１は、電圧設定器１２の設定
電圧を比較基準として、絶対値回路１１Ａを通したＤＣ
／ＤＣ変換回路６からの直流電圧検出信号がほぼ零にな
ったことを検出する。時間超過検出器１３は、コンパレ
ータ１１が電圧零の検出状態が一定時間Ｔα以上継続し
たときに故障発生として検出し、この検出では短絡用サ
イリスタＴＨSのオン信号を得る。この時間Ｔαは、正
常運転周期で発生する電圧零とは区別するため、例え
ば、通常のインバータ運転時の転流の重なり角（時間）
より長い時間であり、かつ、インバータの出力周期の１
／２よりも短い時間に設定される。
図を示す。絶対値回路１１Ａは逆変換回路の直流電圧を
整流する。コンパレータ１１は、電圧設定器１２の設定
電圧を比較基準として、絶対値回路１１Ａを通したＤＣ
／ＤＣ変換回路６からの直流電圧検出信号がほぼ零にな
ったことを検出する。時間超過検出器１３は、コンパレ
ータ１１が電圧零の検出状態が一定時間Ｔα以上継続し
たときに故障発生として検出し、この検出では短絡用サ
イリスタＴＨSのオン信号を得る。この時間Ｔαは、正
常運転周期で発生する電圧零とは区別するため、例え
ば、通常のインバータ運転時の転流の重なり角（時間）
より長い時間であり、かつ、インバータの出力周期の１
／２よりも短い時間に設定される。
【００２１】遅れ時間回路１４は、検出器１３の出力タ
イミングから一定時間Ｔβだけ遅れた出力を得、この出
力でゲート回路１５のゲートを開く。
イミングから一定時間Ｔβだけ遅れた出力を得、この出
力でゲート回路１５のゲートを開く。
【００２２】コンパレータ１６は、電流設定器１７の設
定電圧を比較基準として、変流器７からの負荷電流検出
信号がほぼ零になったことを検出し、ゲート回路１５の
ゲート入力を得る。
定電圧を比較基準として、変流器７からの負荷電流検出
信号がほぼ零になったことを検出し、ゲート回路１５の
ゲート入力を得る。
【００２３】ゲート回路１５は、両ゲート入力の成立で
ゲート回路１８U，１８V，１８X，１８Yのゲート入力を
抑止する。逆変換回路駆動ロジック１９は、従来と同様
のもので、逆変換回路３の各相ゲート信号を発生する。
この各相ゲート信号は、ゲート回路１８U，１８V，１８
X，１８Yを介して逆変換回路３の各ＩＧＢＴ（ＴU，
ＴV，ＴX，ＴY）のゲート信号にされる。
ゲート回路１８U，１８V，１８X，１８Yのゲート入力を
抑止する。逆変換回路駆動ロジック１９は、従来と同様
のもので、逆変換回路３の各相ゲート信号を発生する。
この各相ゲート信号は、ゲート回路１８U，１８V，１８
X，１８Yを介して逆変換回路３の各ＩＧＢＴ（ＴU，
ＴV，ＴX，ＴY）のゲート信号にされる。
【００２４】以上の構成において、正常時は、逆変換回
路駆動ロジック１９からのゲート信号出力で逆変換回路
３の各素子ＴU，ＴYと素子ＴV，ＴXが交互にオン・オフ
制御され、逆変換回路３から誘導加熱回路４に高周波電
流を供給する。
路駆動ロジック１９からのゲート信号出力で逆変換回路
３の各素子ＴU，ＴYと素子ＴV，ＴXが交互にオン・オフ
制御され、逆変換回路３から誘導加熱回路４に高周波電
流を供給する。
【００２５】次に、故障発生で直流電圧がほぼ零になっ
た状態が時間Ｔα以上に継続したとき、これをコンパレ
ータ１１と時間超過検出器１３で検出し、短絡用サイリ
スタＴＨSをオンさせる。さらに、遅れ時間回路１４に
よって時間Ｔβだけ遅れてゲート回路１５のゲートを開
く。一方、故障発生で負荷電流がほぼ零になったとき、
これをコンパレータ１６で検出し、短絡用サイリスタＴ
ＨSのオン制御から時間Ｔβだけ遅れてゲート回路１５
に抑止信号を得、逆変換回路３の各相ゲート信号を抑止
する。
た状態が時間Ｔα以上に継続したとき、これをコンパレ
ータ１１と時間超過検出器１３で検出し、短絡用サイリ
スタＴＨSをオンさせる。さらに、遅れ時間回路１４に
よって時間Ｔβだけ遅れてゲート回路１５のゲートを開
く。一方、故障発生で負荷電流がほぼ零になったとき、
これをコンパレータ１６で検出し、短絡用サイリスタＴ
ＨSのオン制御から時間Ｔβだけ遅れてゲート回路１５
に抑止信号を得、逆変換回路３の各相ゲート信号を抑止
する。
【００２６】図３は、正常時の各部波形を示す。逆変換
回路３の素子ＴUとＴYをオン、素子ＴVとＴXがオフの制
御状態では、出力電圧ＶOの区間Ｔ1では、素子ＴU→誘
導加熱回路４→素子ＴYの経路で電流ＩUが流れ、区間Ｔ
2では素子ＴU，ＴYをオン制御したまま素子ＴV，ＴXの
オン制御になる転流重なり期間を有して電流ＩVに転流
させ、出力電流ＩOを逆極性に反転させる。
回路３の素子ＴUとＴYをオン、素子ＴVとＴXがオフの制
御状態では、出力電圧ＶOの区間Ｔ1では、素子ＴU→誘
導加熱回路４→素子ＴYの経路で電流ＩUが流れ、区間Ｔ
2では素子ＴU，ＴYをオン制御したまま素子ＴV，ＴXの
オン制御になる転流重なり期間を有して電流ＩVに転流
させ、出力電流ＩOを逆極性に反転させる。
【００２７】次に、故障発生時の保護動作を図４及び図
５に示す各動作モード１〜４での電流経路と、図６に示
す各部波形図を参照して説明する。
５に示す各動作モード１〜４での電流経路と、図６に示
す各部波形図を参照して説明する。
【００２８】（モード１）図４の（ａ）に示すように、
素子ＴU，ＴYがオン、素子ＴV，ＴXがオフにされ、電流
ＩUが流れている区間Ｔ1（図６参照）の制御状態におい
て、何らかの原因により素子ＴUのＩＧＢＴが短絡故障
したとき、このときは短絡故障を検出しないまま、制御
を続ける。
素子ＴU，ＴYがオン、素子ＴV，ＴXがオフにされ、電流
ＩUが流れている区間Ｔ1（図６参照）の制御状態におい
て、何らかの原因により素子ＴUのＩＧＢＴが短絡故障
したとき、このときは短絡故障を検出しないまま、制御
を続ける。
【００２９】（モード２）上記の区間Ｔ1が終了し、転
流のタイミングｔ1になったとき、制御回路５は素子
ＴU，ＴYにオンゲート信号を印加したまま、素子ＴV，
ＴXにオンゲート信号を与える。この転流期間では、図
４の（ｂ）に示すように、誘導加熱回路４の誘起電圧で
素子ＴU→ＴV→誘導加熱回路４のループで短絡電流ｉｓ
が流れ、Ｕ相電流ＩUからＶ相電流ＩVに転流を開始し、
区間Ｔ2の終了（時刻ｔ2）で素子ＴU，ＴYをオフさせて
転流を終える。
流のタイミングｔ1になったとき、制御回路５は素子
ＴU，ＴYにオンゲート信号を印加したまま、素子ＴV，
ＴXにオンゲート信号を与える。この転流期間では、図
４の（ｂ）に示すように、誘導加熱回路４の誘起電圧で
素子ＴU→ＴV→誘導加熱回路４のループで短絡電流ｉｓ
が流れ、Ｕ相電流ＩUからＶ相電流ＩVに転流を開始し、
区間Ｔ2の終了（時刻ｔ2）で素子ＴU，ＴYをオフさせて
転流を終える。
【００３０】（モード３）区間Ｔ3（時刻ｔ2〜ｔ3）に
おいては、素子ＴUが短絡故障していても正常時と同じ
転流動作になり、図５の（ａ）に示すように、Ｖ相電流
ＩVが流れる。
おいては、素子ＴUが短絡故障していても正常時と同じ
転流動作になり、図５の（ａ）に示すように、Ｖ相電流
ＩVが流れる。
【００３１】（モード４）区間Ｔ4（時刻ｔ3〜ｔ4）で
は、出力電圧ＶOが零クロス点から負になり、素子ＴUが
短絡故障していること、および素子ＴXがオン状態にあ
ることから、図５の（ｂ）に示すように、Ｖ相に流れて
いた電流が素子ＴU→ＴXの経路で電流ＩDCとして流れ始
める。この電流ＩDCは、直流リアクトル２→素子ＴU→
素子ＴXの経路で流れるアーム短絡電流になる。
は、出力電圧ＶOが零クロス点から負になり、素子ＴUが
短絡故障していること、および素子ＴXがオン状態にあ
ることから、図５の（ｂ）に示すように、Ｖ相に流れて
いた電流が素子ＴU→ＴXの経路で電流ＩDCとして流れ始
める。この電流ＩDCは、直流リアクトル２→素子ＴU→
素子ＴXの経路で流れるアーム短絡電流になる。
【００３２】このとき、直流リアクトル２を経た位置の
直流電圧Ｅdcはほぼ零になり、この状態を制御回路５の
コンパレータ１１が検出し、さらに、この状態が時間Ｔ
αだけ継続したことを時間超過検出器１３で検出する。
その後、負荷電流ＩOが零になったことをコンパレータ
１６で検出する。時間超過検出器１３の検出により、短
絡用サイリスタＴＨSをオンさせ、さらに負荷電流ＩOが
零になったことを時間Ｔβの確保で確認し（時刻
ｔ5）、逆変換回路３の各相ゲート信号をオフさせる。
直流電圧Ｅdcはほぼ零になり、この状態を制御回路５の
コンパレータ１１が検出し、さらに、この状態が時間Ｔ
αだけ継続したことを時間超過検出器１３で検出する。
その後、負荷電流ＩOが零になったことをコンパレータ
１６で検出する。時間超過検出器１３の検出により、短
絡用サイリスタＴＨSをオンさせ、さらに負荷電流ＩOが
零になったことを時間Ｔβの確保で確認し（時刻
ｔ5）、逆変換回路３の各相ゲート信号をオフさせる。
【００３３】これにより、時間Ｔβの間は、アーム短絡
電流ＩDCを素子ＴU，ＴXに流し、この遅れ時間の間に負
荷電流ＩOの零を確認し、素子ＴU，ＴXをオフさせて短
絡用サイリスタＴＨSに短絡電流ＩSとして流す。
電流ＩDCを素子ＴU，ＴXに流し、この遅れ時間の間に負
荷電流ＩOの零を確認し、素子ＴU，ＴXをオフさせて短
絡用サイリスタＴＨSに短絡電流ＩSとして流す。
【００３４】したがって、素子ＴU，ＴXのオフ制御に
は、負荷電流ＩOが零になったことを確認し、誘導加熱
回路４に流れる電流を遮断することなく行うことがで
き、誘導加熱回路４の電流で素子がサージ破壊するのを
防止できるし、負荷エネルギーの消滅を待ったオフ制御
で素子が電流破壊するのを防止できる。なお、素子のオ
フに伴う低いサージ電圧は小形のスナバ回路により吸収
することができる。
は、負荷電流ＩOが零になったことを確認し、誘導加熱
回路４に流れる電流を遮断することなく行うことがで
き、誘導加熱回路４の電流で素子がサージ破壊するのを
防止できるし、負荷エネルギーの消滅を待ったオフ制御
で素子が電流破壊するのを防止できる。なお、素子のオ
フに伴う低いサージ電圧は小形のスナバ回路により吸収
することができる。
【００３５】また、短絡用サージＴＨSに流れる短絡電
流ＩSは、抵抗ＲSによって電流制限され、順変換回路１
の交流電源側に大きなサージ電流を発生することがな
く、短絡用サージＴＨSやフライホイールダイオードＤF
に必要な電流容量を軽減できる。また、交流電源に接続
される他の装置や負荷に電圧低下やサージを発生させる
こともない。
流ＩSは、抵抗ＲSによって電流制限され、順変換回路１
の交流電源側に大きなサージ電流を発生することがな
く、短絡用サージＴＨSやフライホイールダイオードＤF
に必要な電流容量を軽減できる。また、交流電源に接続
される他の装置や負荷に電圧低下やサージを発生させる
こともない。
【００３６】なお、実施形態では素子ＴUの短絡故障の
場合で保護動作を説明するが、逆変換回路３の他の素子
の短絡故障も同様の保護動作になる。また、負荷を誘導
加熱回路とする場合を示すが、誘導電動機などの他の負
荷の場合も同等の作用効果を得ることができる。
場合で保護動作を説明するが、逆変換回路３の他の素子
の短絡故障も同様の保護動作になる。また、負荷を誘導
加熱回路とする場合を示すが、誘導電動機などの他の負
荷の場合も同等の作用効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、短絡用
半導体スイッチに直列に電流制限用抵抗を設けるため、
短絡動作時の電流を制限して交流電源側に大電流サージ
が発生するのを抑制することができるし、短絡用半導体
スイッチやフライホイールダイオードは電流容量の小さ
いもので済む。
半導体スイッチに直列に電流制限用抵抗を設けるため、
短絡動作時の電流を制限して交流電源側に大電流サージ
が発生するのを抑制することができるし、短絡用半導体
スイッチやフライホイールダイオードは電流容量の小さ
いもので済む。
【００３８】さらに、逆変換回路の素子のオフ制御は短
絡用半導体スイッチのオン制御後に負荷電流が零になっ
たことを確認して行うことにより、負荷のエネルギーに
よる素子のサージ破壊や電流破壊から素子を保護するこ
とができる。
絡用半導体スイッチのオン制御後に負荷電流が零になっ
たことを確認して行うことにより、負荷のエネルギーに
よる素子のサージ破壊や電流破壊から素子を保護するこ
とができる。
【図１】本発明の実施形態を示す電流形インバータの主
回路と制御回路の構成図。
回路と制御回路の構成図。
【図２】実施形態における保護回路のブロック図。
【図３】電流形インバータの正常時の各部波形。
【図４】短絡故障時のモード１、２の電流経路を示す
図。
図。
【図５】短絡故障時のモード３、４の電流経路を示す
図。
図。
【図６】素子ＴUの短絡故障時の各部波形。
【図７】従来の電流形インバータの主回路構成図。
１…順変換回路 ２…直流リアクトル ３…逆変換回路 ４…誘導加熱回路 ５…制御回路 １１、１６…コンパレータ １３…時間超過検出器 １４…遅れ時間回路 ＴＨS…短絡用サイリスタ ＲS…電流制限抵抗
Claims (1)
- 【請求項１】 順変換回路と直流リアクトル及び逆変換
回路を有して負荷に交流電力を供給し、前記逆変換回路
側の短絡故障時にその直流側に設けた短絡用半導体スイ
ッチをオンさせて前記直流リアクトルのエネルギーを吸
収させることで該逆変換回路の半導体素子を保護する保
護回路を設けた電流形インバータにおいて、 前記短絡用半導体スイッチに直列に設けられ、該短絡用
半導体スイッチのオン時の電流を制限する抵抗と、 前記逆変換回路の直流電圧の零が一定時間以上継続した
ことで短絡故障を検出して前記短絡用半導体スイッチの
オン信号を発生し、このオン信号の発生後に負荷電流が
零になったときに前記逆変換回路の素子をオフ制御する
制御回路とを備えたことを特徴とする電流形インバー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11117392A JP2000312480A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 電流形インバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11117392A JP2000312480A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 電流形インバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000312480A true JP2000312480A (ja) | 2000-11-07 |
Family
ID=14710528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11117392A Pending JP2000312480A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 電流形インバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000312480A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010041769A (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Kitashiba Electric Co Ltd | 電流形インバータ |
| JP2013185889A (ja) * | 2012-03-07 | 2013-09-19 | Denso Corp | 短絡検出装置 |
| JP2013247723A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | 誘導加熱電源装置 |
| CN106019121A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-10-12 | 珠海格力电器股份有限公司 | 换流组件中半导体开关部件故障定位装置及换流组件 |
-
1999
- 1999-04-26 JP JP11117392A patent/JP2000312480A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010041769A (ja) * | 2008-08-01 | 2010-02-18 | Kitashiba Electric Co Ltd | 電流形インバータ |
| JP2013185889A (ja) * | 2012-03-07 | 2013-09-19 | Denso Corp | 短絡検出装置 |
| JP2013247723A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Fuji Electric Co Ltd | 誘導加熱電源装置 |
| CN106019121A (zh) * | 2016-05-12 | 2016-10-12 | 珠海格力电器股份有限公司 | 换流组件中半导体开关部件故障定位装置及换流组件 |
| CN106019121B (zh) * | 2016-05-12 | 2023-12-01 | 珠海格力电器股份有限公司 | 换流组件中半导体开关部件故障定位装置及换流组件 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |