JP2000350465A - ３レベルインバータ - Google Patents
３レベルインバータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 主回路素子のいずれか一つが破壊し短絡状
態になった場合でも、主回路コンデンサを確実に保護す
る。 【解決手段】 インバータの直流母線電圧を二等分する
第１、第２の主回路コンデンサＣ１，Ｃ２からなる３レ
ベルインバータにおいて、前記第１、第２の主回路コン
デンサＣ１，Ｃ２にそれぞれ並列に設けた第１、第２の
スイッチＳ１，Ｓ２と、前記第１スイッチＳ１のコレク
タとＰ側直流母線間に設けた抵抗Ｒ１と、前記第２スイ
ッチＳ２のコレクタと直流母線の中性点Ｃとの間に設け
た抵抗Ｒ２とからなることを特徴とする。
態になった場合でも、主回路コンデンサを確実に保護す
る。 【解決手段】 インバータの直流母線電圧を二等分する
第１、第２の主回路コンデンサＣ１，Ｃ２からなる３レ
ベルインバータにおいて、前記第１、第２の主回路コン
デンサＣ１，Ｃ２にそれぞれ並列に設けた第１、第２の
スイッチＳ１，Ｓ２と、前記第１スイッチＳ１のコレク
タとＰ側直流母線間に設けた抵抗Ｒ１と、前記第２スイ
ッチＳ２のコレクタと直流母線の中性点Ｃとの間に設け
た抵抗Ｒ２とからなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機を駆動
する電圧形インバータ、特に３レベルインバータとして
用いるのに好適な電力変換器に関する。
する電圧形インバータ、特に３レベルインバータとして
用いるのに好適な電力変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の電力変換装置の主回路構成
図である。図において、電力変換器は、３相用の３レベ
ルインバータとして構成されており（但し、図２では１
相分のみの構成を示している。）主回路コンデンサＣ
１、Ｃ２に接続されている。主回路コンデンサＣ１、Ｃ
２はそれぞれ互いに直列に接続され、直列接続点が中性
点Ｃとして接地されている。そして主回路コンデンサＣ
１の正側端子と主回路コンデンサＣ２の負側端子との間
に、自己消弧型スイッチング素子として４個のＩＧＢＴ
（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔ
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、単にトランジスタと称す
る。）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が互いに直列に接続され
て挿入されている。トランジスタＱ１は正側主スイッチ
ング素子として、もう一つの正側主スイッチング素子と
してのトランジスタＱ２と互いに直列されており、トラ
ンジスタＱ１のコレクタが主回路コンデンサＣ１の正側
端子に接続され、トランジスタＱ２のエミッタが出力端
子３に接続されている。またトランジスタＱ１とＱ２と
の直列接続点となる正側接続点４には、中性点Ｃに接続
されたクランプダイオードＤ５が接続されている。トラ
ンジスタＱ３は負側主スイッチング素子として、もう一
つの負側主スイッチング素子としてのトランジスタＱ４
と互いに直列に接続されており、トランジスタＱ３のコ
レクタが出力端子３に接続され、トランジスタＱ４のエ
ミッタが主回路コンデンサＣ２の負側端子に接続されて
いる。またトランジスタＱ３とＱ４との直列接続点とな
る負側接続点５には、中性点Ｃに接続されたクランプダ
イオードＤ６が接続されている。さらに各トランジスタ
Ｑ１〜Ｑ４にはフリーホイール整流素子としてフリーホ
イールダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列接続されている。
３レベルインバータにおいては、直流母線電圧とその中
性点電圧が必要なため、コンデンサを用いて直流母線電
圧を２等分する。また、３レベルインバータでは、主回
路素子が１相毎に４素子直列の構成となり、直流母線か
ら主回路素子への電源の供給のための配線は、Ｐ母線電
圧、Ｎ母線電圧および中性点電圧の３系統となる。した
がって、主回路素子のいずれかが破壊した場合の保護の
ために直流母線側を主回路側と切り離すヒューズを挿入
する場所は、直流母線電圧を２等分するコンデンサと主
回路素子の間のＰ母線およびＮ母線、または中性点とな
る。
図である。図において、電力変換器は、３相用の３レベ
ルインバータとして構成されており（但し、図２では１
相分のみの構成を示している。）主回路コンデンサＣ
１、Ｃ２に接続されている。主回路コンデンサＣ１、Ｃ
２はそれぞれ互いに直列に接続され、直列接続点が中性
点Ｃとして接地されている。そして主回路コンデンサＣ
１の正側端子と主回路コンデンサＣ２の負側端子との間
に、自己消弧型スイッチング素子として４個のＩＧＢＴ
（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔ
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、単にトランジスタと称す
る。）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が互いに直列に接続され
て挿入されている。トランジスタＱ１は正側主スイッチ
ング素子として、もう一つの正側主スイッチング素子と
してのトランジスタＱ２と互いに直列されており、トラ
ンジスタＱ１のコレクタが主回路コンデンサＣ１の正側
端子に接続され、トランジスタＱ２のエミッタが出力端
子３に接続されている。またトランジスタＱ１とＱ２と
の直列接続点となる正側接続点４には、中性点Ｃに接続
されたクランプダイオードＤ５が接続されている。トラ
ンジスタＱ３は負側主スイッチング素子として、もう一
つの負側主スイッチング素子としてのトランジスタＱ４
と互いに直列に接続されており、トランジスタＱ３のコ
レクタが出力端子３に接続され、トランジスタＱ４のエ
ミッタが主回路コンデンサＣ２の負側端子に接続されて
いる。またトランジスタＱ３とＱ４との直列接続点とな
る負側接続点５には、中性点Ｃに接続されたクランプダ
イオードＤ６が接続されている。さらに各トランジスタ
Ｑ１〜Ｑ４にはフリーホイール整流素子としてフリーホ
イールダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列接続されている。
３レベルインバータにおいては、直流母線電圧とその中
性点電圧が必要なため、コンデンサを用いて直流母線電
圧を２等分する。また、３レベルインバータでは、主回
路素子が１相毎に４素子直列の構成となり、直流母線か
ら主回路素子への電源の供給のための配線は、Ｐ母線電
圧、Ｎ母線電圧および中性点電圧の３系統となる。した
がって、主回路素子のいずれかが破壊した場合の保護の
ために直流母線側を主回路側と切り離すヒューズを挿入
する場所は、直流母線電圧を２等分するコンデンサと主
回路素子の間のＰ母線およびＮ母線、または中性点とな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
では１相に４個のスイッチング素子とそれぞれのフリー
ホイーリングダイオードで１アームが構成されており、
直流母線電圧ＰおよびＮと直流母線電圧の中性点電圧Ｃ
がスイッチング素子に供給される。ここで、スイッチン
グ素子のいずれか一つが破壊して短絡状態になった場
合、次のような問題が発生する。 １） 主回路素子のいずれか一つが破壊し、短絡状態に
なった場合、破壊していない他の主回路素子のスイッチ
ングによって、直流母線を２等分するコンデンサの片方
が短絡され、このコンデンサの両端電圧が急激にゼロ電
圧に近づく。したがって、もう一方のコンデンサの両端
電圧は、直流母線電圧の1/2から急激に直流母線電圧に
跳ね上がる。通常、このコンデンサは電解コンデンサで
あり、その定格電圧を直流母線電圧の1/2を目安に選定
した場合は、過電圧によって爆発する可能性がある。 ２） １）で述べた短絡時には過大な電流が流れる。し
たがって、ヒューズによって、直流母線側と主回路側と
を切り離すことが考えられるが、ヒューズの溶断時間
は、コンデンサの電圧が上昇する時間よりも極めて遅い
ため、ヒューズが切れる前にコンデンサが爆発する可能
性が高い。 ３） １）、２）の問題を解決するため、コンデンサを
直列接続して耐圧を２倍にする方法が考えられるが、コ
スト、体積面での不利は免れない。
では１相に４個のスイッチング素子とそれぞれのフリー
ホイーリングダイオードで１アームが構成されており、
直流母線電圧ＰおよびＮと直流母線電圧の中性点電圧Ｃ
がスイッチング素子に供給される。ここで、スイッチン
グ素子のいずれか一つが破壊して短絡状態になった場
合、次のような問題が発生する。 １） 主回路素子のいずれか一つが破壊し、短絡状態に
なった場合、破壊していない他の主回路素子のスイッチ
ングによって、直流母線を２等分するコンデンサの片方
が短絡され、このコンデンサの両端電圧が急激にゼロ電
圧に近づく。したがって、もう一方のコンデンサの両端
電圧は、直流母線電圧の1/2から急激に直流母線電圧に
跳ね上がる。通常、このコンデンサは電解コンデンサで
あり、その定格電圧を直流母線電圧の1/2を目安に選定
した場合は、過電圧によって爆発する可能性がある。 ２） １）で述べた短絡時には過大な電流が流れる。し
たがって、ヒューズによって、直流母線側と主回路側と
を切り離すことが考えられるが、ヒューズの溶断時間
は、コンデンサの電圧が上昇する時間よりも極めて遅い
ため、ヒューズが切れる前にコンデンサが爆発する可能
性が高い。 ３） １）、２）の問題を解決するため、コンデンサを
直列接続して耐圧を２倍にする方法が考えられるが、コ
スト、体積面での不利は免れない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明はインバータの直流母線電圧を二等分する第
１、第２の主回路コンデンサからなる３レベルインバー
タにおいて、前記第１、第２の主回路コンデンサにそれ
ぞれ並列に設けた第１、第２のスイッチと、前記第１ス
イッチのコレクタとＰ側直流母線間に設けた抵抗（Ｒ
１）と、前記第２スイッチのコレクタと直流母線の中性
点Ｃとの間に設けた抵抗（Ｒ２）とからなることを特徴
とする。また、前記第１、第２スイッチの各々のコレク
タ・ベース間に互いに等しい抵抗値をもつ抵抗を設け、
前記第１、第２スイッチの各々のベース・エミッタ間に
互いに等しい抵抗値をもつ抵抗を設けたことを特徴とす
る。また、前記第１、第２の主回路コンデンサの各々両
端電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出回路で
検出した電圧値と予め設定された設定値とを比較する比
較手段と、前記第１、第２主回路コンデンサの両端電圧
の少なくとも一方が、前記設定値より高くなったとき保
護回路部中の前記第１、第２スイッチのベースへ駆動信
号を送るベース駆動回路とを設けたことを特徴とする。
また、前記電圧検出手段で直流母線ＰＮ間の電圧を検出
し、この検出値と予め設定された直流母線設定値とを前
記比較手段で比較し、前記直流母線電圧が前記直流母線
設定値より高くなったとき、前記ベース駆動回路が前記
保護回路部中の前記第１、第２スイッチを同時にターン
オフさせるものである。
め、本発明はインバータの直流母線電圧を二等分する第
１、第２の主回路コンデンサからなる３レベルインバー
タにおいて、前記第１、第２の主回路コンデンサにそれ
ぞれ並列に設けた第１、第２のスイッチと、前記第１ス
イッチのコレクタとＰ側直流母線間に設けた抵抗（Ｒ
１）と、前記第２スイッチのコレクタと直流母線の中性
点Ｃとの間に設けた抵抗（Ｒ２）とからなることを特徴
とする。また、前記第１、第２スイッチの各々のコレク
タ・ベース間に互いに等しい抵抗値をもつ抵抗を設け、
前記第１、第２スイッチの各々のベース・エミッタ間に
互いに等しい抵抗値をもつ抵抗を設けたことを特徴とす
る。また、前記第１、第２の主回路コンデンサの各々両
端電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出回路で
検出した電圧値と予め設定された設定値とを比較する比
較手段と、前記第１、第２主回路コンデンサの両端電圧
の少なくとも一方が、前記設定値より高くなったとき保
護回路部中の前記第１、第２スイッチのベースへ駆動信
号を送るベース駆動回路とを設けたことを特徴とする。
また、前記電圧検出手段で直流母線ＰＮ間の電圧を検出
し、この検出値と予め設定された直流母線設定値とを前
記比較手段で比較し、前記直流母線電圧が前記直流母線
設定値より高くなったとき、前記ベース駆動回路が前記
保護回路部中の前記第１、第２スイッチを同時にターン
オフさせるものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
について図面に基づいて説明する。図１は本発明の３レ
ベルインバータの１相分の主回路構成と保護回路の構成
図である。従来の技術（図３）と同一名称には同一符号
を付け重複説明を省略する。本発明が従来技術（図３）
と異なる点は保護回路部１を主回路コンデンサＣ１、Ｃ
２の前段に設けた点である。保護回路部１は、半導体ス
イッチング素子からなるスイッチＳ１、Ｓ２とスイッチ
Ｓ１、Ｓ２のコレクタ側に各々接続される放電用の抵抗
Ｒ１、Ｒ２とスイッチＳ１、Ｓ２のコレクタ・ベース間
に各々設けた抵抗Ｒ３、Ｒ４と、スイッチＳ１、Ｓ２の
ベース・エミッタ間に各々設けた抵抗Ｒ５、Ｒ６からな
る。Ｒ３〜Ｒ６はスイッチＳ１、Ｓ２駆動用の抵抗であ
る。次に本発明の構成を説明する。インバータの順変換
部の主力である直流母線電圧を二等分に分圧する主回路
コンデンサＣ１、Ｃ２からなる３レベルインバータにお
いて、この主回路コンデンサＣ１、Ｃ２に各々並列に設
けたスイッチＳ１、Ｓ２とスイッチＳ１のコレクタとＰ
側直流母線間に設けた抵抗Ｒ１と、スイッチＳ２のコレ
クタと直流母線の中性点Ｃとの間に設けた抵抗Ｒ２とか
ら構成される。次に動作を説明する。スイッチング素子
の故障の一例として、Ｑ３が短絡状態になった場合につ
いて述べる。Ｑ３が短絡状態になっても、他のスイッチ
ング素子は通常のスイッチングを行うので、Ｑ１とＱ２
が同時にターンオンする期間がある。この期間でコンデ
ンサＣ１がＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＤ６を介して短絡さ
れ、Ｃ１の両端電圧が急激に減少し、Ｃ２の両端電圧が
急激に上昇する。Ｃ２の両端電圧は常に抵抗Ｒ４とＲ６
で分圧されており、Ｒ６の両端電圧がスイッチング素子
Ｓ２のゲート電圧（ベース電圧）のターンオンの閾値電
圧を超えた時点でスイッチング素子Ｓ２はターンオンす
る。ここでコンデンサＣ２は抵抗Ｒ２およびスイッチン
グ素子Ｓ２を介して放電され、抵抗Ｒ４とＲ６で決まる
直流電圧でクランプされ、Ｃ２の両端電圧はこのクラン
プ電圧以上上昇しない。したがって、抵抗Ｒ４およびＲ
６の抵抗値を調整し、クランプ電圧をコンデンサが破壊
しないくらいの電圧に設定しておけば、コンデンサＣ２
の爆発は免れる。また、同様に何らかの故障によってコ
ンデンサＣ２がＱ２、Ｑ３、Ｑ４およびＤ５を介して短
絡された場合も、コンデンサＣ１の両端電圧は、抵抗Ｒ
３およびＲ５で決定されるクランプ電圧にクランプされ
るのでコンデンサＣ１の爆発は免れる。さらに、通常の
故障していない場合には、図１の抵抗Ｒ３、Ｒ５とＲ
４、Ｒ６はコンデンサＣ１、Ｃ２のバランス抵抗の役割
を果たすことができる。
について図面に基づいて説明する。図１は本発明の３レ
ベルインバータの１相分の主回路構成と保護回路の構成
図である。従来の技術（図３）と同一名称には同一符号
を付け重複説明を省略する。本発明が従来技術（図３）
と異なる点は保護回路部１を主回路コンデンサＣ１、Ｃ
２の前段に設けた点である。保護回路部１は、半導体ス
イッチング素子からなるスイッチＳ１、Ｓ２とスイッチ
Ｓ１、Ｓ２のコレクタ側に各々接続される放電用の抵抗
Ｒ１、Ｒ２とスイッチＳ１、Ｓ２のコレクタ・ベース間
に各々設けた抵抗Ｒ３、Ｒ４と、スイッチＳ１、Ｓ２の
ベース・エミッタ間に各々設けた抵抗Ｒ５、Ｒ６からな
る。Ｒ３〜Ｒ６はスイッチＳ１、Ｓ２駆動用の抵抗であ
る。次に本発明の構成を説明する。インバータの順変換
部の主力である直流母線電圧を二等分に分圧する主回路
コンデンサＣ１、Ｃ２からなる３レベルインバータにお
いて、この主回路コンデンサＣ１、Ｃ２に各々並列に設
けたスイッチＳ１、Ｓ２とスイッチＳ１のコレクタとＰ
側直流母線間に設けた抵抗Ｒ１と、スイッチＳ２のコレ
クタと直流母線の中性点Ｃとの間に設けた抵抗Ｒ２とか
ら構成される。次に動作を説明する。スイッチング素子
の故障の一例として、Ｑ３が短絡状態になった場合につ
いて述べる。Ｑ３が短絡状態になっても、他のスイッチ
ング素子は通常のスイッチングを行うので、Ｑ１とＱ２
が同時にターンオンする期間がある。この期間でコンデ
ンサＣ１がＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＤ６を介して短絡さ
れ、Ｃ１の両端電圧が急激に減少し、Ｃ２の両端電圧が
急激に上昇する。Ｃ２の両端電圧は常に抵抗Ｒ４とＲ６
で分圧されており、Ｒ６の両端電圧がスイッチング素子
Ｓ２のゲート電圧（ベース電圧）のターンオンの閾値電
圧を超えた時点でスイッチング素子Ｓ２はターンオンす
る。ここでコンデンサＣ２は抵抗Ｒ２およびスイッチン
グ素子Ｓ２を介して放電され、抵抗Ｒ４とＲ６で決まる
直流電圧でクランプされ、Ｃ２の両端電圧はこのクラン
プ電圧以上上昇しない。したがって、抵抗Ｒ４およびＲ
６の抵抗値を調整し、クランプ電圧をコンデンサが破壊
しないくらいの電圧に設定しておけば、コンデンサＣ２
の爆発は免れる。また、同様に何らかの故障によってコ
ンデンサＣ２がＱ２、Ｑ３、Ｑ４およびＤ５を介して短
絡された場合も、コンデンサＣ１の両端電圧は、抵抗Ｒ
３およびＲ５で決定されるクランプ電圧にクランプされ
るのでコンデンサＣ１の爆発は免れる。さらに、通常の
故障していない場合には、図１の抵抗Ｒ３、Ｒ５とＲ
４、Ｒ６はコンデンサＣ１、Ｃ２のバランス抵抗の役割
を果たすことができる。
【０００６】次に本発明の第２の実施の形態を図２に示
す。本実施例が従来の技術（図３）と異なる部分は、保
護回路部１と保護回路部中のスイッチＳ１、Ｓ２を駆動
するためのスイッチ制御回路９とを持つ点である。この
スイッチ制御回路９は主回路コンデンサＣ１、Ｃ２のそ
れぞれの両端電圧および直流母線電圧を検出する電圧検
出回路６、コンパレータ７およびスイッチＳ１、Ｓ２の
ベースに駆動信号を出力するベース駆動回路８から構成
されている。電圧検出回路６は常に主回路コンデンサＣ
１、Ｃ２を検出し、Ｃ１、Ｃ２の両端電圧が予めコンパ
レータに設定した電圧を超えるとベース駆動回路を介し
てスイッチＳ１、Ｓ２のベースへ駆動信号を送るように
している。次に動作を説明する。主回路スイッチング素
子の故障の一例として、Ｑ３が短絡状態になった場合に
ついて述べる。Ｑ３が短絡状態になっても、他のスイッ
チング素子は通常のスイッチングを行うので、Ｑ１とＱ
２が同時にターンオンする期間がある。この期間でコン
デンサＣ１がＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＤ６を介して短絡
され、Ｃ１の両端電圧が急激に減少し、Ｃ２の両端電圧
が急激に上昇する。電圧検出回路６は常にＣ１、Ｃ２の
両端電圧を検出し、この値が予めコンパレータ３−２で
設定された電圧を超えた場合にベース駆動回路８を介し
てスイッチＳ２をターンオンする。ここでコンデンサＣ
２は抵抗Ｒ２および補助スイッチング素子Ｓ２を介して
放電され、Ｃ２の両端電圧は下降する。Ｃ２の両端電圧
がコンパレータ７の設定値よりも下がった場合にベース
駆動回路８を介してスイッチＳ２をターンオフする。し
たがって、コンパレータ７の設定値をコンデンサが破壊
しないくらいの電圧値に設定しておけば、コンデンサＣ
２の爆発は免れる。同様にして、何らかの故障によって
コンデンサＣ２がＱ２、Ｑ３、Ｑ４およびＤ５を介して
短絡された場合もコンデンサＣ１は保護される。
す。本実施例が従来の技術（図３）と異なる部分は、保
護回路部１と保護回路部中のスイッチＳ１、Ｓ２を駆動
するためのスイッチ制御回路９とを持つ点である。この
スイッチ制御回路９は主回路コンデンサＣ１、Ｃ２のそ
れぞれの両端電圧および直流母線電圧を検出する電圧検
出回路６、コンパレータ７およびスイッチＳ１、Ｓ２の
ベースに駆動信号を出力するベース駆動回路８から構成
されている。電圧検出回路６は常に主回路コンデンサＣ
１、Ｃ２を検出し、Ｃ１、Ｃ２の両端電圧が予めコンパ
レータに設定した電圧を超えるとベース駆動回路を介し
てスイッチＳ１、Ｓ２のベースへ駆動信号を送るように
している。次に動作を説明する。主回路スイッチング素
子の故障の一例として、Ｑ３が短絡状態になった場合に
ついて述べる。Ｑ３が短絡状態になっても、他のスイッ
チング素子は通常のスイッチングを行うので、Ｑ１とＱ
２が同時にターンオンする期間がある。この期間でコン
デンサＣ１がＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＤ６を介して短絡
され、Ｃ１の両端電圧が急激に減少し、Ｃ２の両端電圧
が急激に上昇する。電圧検出回路６は常にＣ１、Ｃ２の
両端電圧を検出し、この値が予めコンパレータ３−２で
設定された電圧を超えた場合にベース駆動回路８を介し
てスイッチＳ２をターンオンする。ここでコンデンサＣ
２は抵抗Ｒ２および補助スイッチング素子Ｓ２を介して
放電され、Ｃ２の両端電圧は下降する。Ｃ２の両端電圧
がコンパレータ７の設定値よりも下がった場合にベース
駆動回路８を介してスイッチＳ２をターンオフする。し
たがって、コンパレータ７の設定値をコンデンサが破壊
しないくらいの電圧値に設定しておけば、コンデンサＣ
２の爆発は免れる。同様にして、何らかの故障によって
コンデンサＣ２がＱ２、Ｑ３、Ｑ４およびＤ５を介して
短絡された場合もコンデンサＣ１は保護される。
【０００７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、３レベル
インバータの保護に関して次のような利点がある。 １） 主回路素子が破壊し、直流母線電圧の中性点電圧
を作るためのコンデンサの一方が短絡され、他方のコン
デンサにかかる電圧が上昇しようとするが、保護回路が
動作し、コンデンサの破壊を防止することができる。 ２） 本発明の保護回路にはスイッチング素子を使って
いるものの、その制御回路は不要であり、制御が複雑に
なるようなことはなく、非常に簡単な回路構成で実現で
きる。 ３） また、電圧検出回路６で直流母線電圧も検出し、
この値が予めコンパレータ７で設定された電圧を超えた
場合にベース駆動回路８を介してスイッチＳ１、Ｓ２を
同時にターンオンすることで、直流母線はＲ１→Ｓ１→
Ｒ２→Ｓ２を介して短絡され、従来の制動トランジスタ
および制動抵抗と同様の働きをすることができる。した
がって、主回路コンデンサの過電圧保護回路と、制動回
路を兼用することができる。
インバータの保護に関して次のような利点がある。 １） 主回路素子が破壊し、直流母線電圧の中性点電圧
を作るためのコンデンサの一方が短絡され、他方のコン
デンサにかかる電圧が上昇しようとするが、保護回路が
動作し、コンデンサの破壊を防止することができる。 ２） 本発明の保護回路にはスイッチング素子を使って
いるものの、その制御回路は不要であり、制御が複雑に
なるようなことはなく、非常に簡単な回路構成で実現で
きる。 ３） また、電圧検出回路６で直流母線電圧も検出し、
この値が予めコンパレータ７で設定された電圧を超えた
場合にベース駆動回路８を介してスイッチＳ１、Ｓ２を
同時にターンオンすることで、直流母線はＲ１→Ｓ１→
Ｒ２→Ｓ２を介して短絡され、従来の制動トランジスタ
および制動抵抗と同様の働きをすることができる。した
がって、主回路コンデンサの過電圧保護回路と、制動回
路を兼用することができる。
【図１】 本発明の第１の実施例の構成図。
【図２】 本発明の第２の実施例の構成図。
【図３】 標準的な３レベルインバータの主回路構成の
１相分を示す回路図（従来例）。
１相分を示す回路図（従来例）。
１ 本発明の保護回路 ２ ３レベルインバータの主回路（１相分） ３ 出力端子 ４ トランジスタＱ１とＱ２との直列接続点となる正側
接続点 ５ トランジスタＱ３とＱ４との直列接続点となる負側
接続点 ６ 電圧検出回路 ７ コンパレータ ８ ベース駆動回路 ９ スイッチ制御回路 Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ インバータ主回路スイッチン
グ素子 Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のフ
リーホイーリングダイオード Ｄ５、Ｄ６ ３レベルインバータの中性点電圧クランプ
ダイオード Ｃ１、Ｃ２ ３レベルインバータの主回路コンデンサ Ｓ１、Ｓ２ 保護回路のスイッチ Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６ 保護回路の抵抗 Ｃ 直流母線ＰＮ間を二等分した中性点
接続点 ５ トランジスタＱ３とＱ４との直列接続点となる負側
接続点 ６ 電圧検出回路 ７ コンパレータ ８ ベース駆動回路 ９ スイッチ制御回路 Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ インバータ主回路スイッチン
グ素子 Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のフ
リーホイーリングダイオード Ｄ５、Ｄ６ ３レベルインバータの中性点電圧クランプ
ダイオード Ｃ１、Ｃ２ ３レベルインバータの主回路コンデンサ Ｓ１、Ｓ２ 保護回路のスイッチ Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６ 保護回路の抵抗 Ｃ 直流母線ＰＮ間を二等分した中性点
Claims (4)
- 【請求項１】 インバータの直流母線電圧を二等分する
第１、第２の主回路コンデンサからなる３レベルインバ
ータにおいて、 前記第１、第２の主回路コンデンサにそれぞれ並列に設
けた第１、第２のスイッチと、 前記第１スイッチのコレクタとＰ側直流母線間に設けた
抵抗（Ｒ１）と、 前記第２スイッチのコレクタと直流母線の中性点Ｃとの
間に設けた抵抗（Ｒ２）とからなることを特徴とする３
レベルインバータ。 - 【請求項２】 前記第１、第２スイッチの各々のコレク
タ・ベース間に互いに等しい抵抗値をもつ抵抗を設け、 前記第１、第２スイッチの各々のベース・エミッタ間に
互いに等しい抵抗値をもつ抵抗を設けたことを特徴とす
る請求項１記載の３レベルインバータ。 - 【請求項３】 前記第１、第２の主回路コンデンサの各
々両端電圧を検出する電圧検出手段と、 前記電圧検出回路で検出した電圧値と予め設定された設
定値とを比較する比較手段と、 前記第１、第２主回路コンデンサの両端電圧の少なくと
も一方が、前記設定値より高くなったとき保護回路部中
の前記第１、第２スイッチのベースへ駆動信号を送るベ
ース駆動回路とを設けたことを特徴とする請求項１記載
の３レベルインバータ。 - 【請求項４】 前記電圧検出手段で直流母線ＰＮ間の電
圧を検出し、この検出値と予め設定された直流母線設定
値とを前記比較手段で比較し、前記直流母線電圧が前記
直流母線設定値より高くなったとき、 前記ベース駆動回路が前記保護回路部中の前記第１、第
２スイッチを同時にターンオフさせるものである請求項
３記載の３レベルインバータ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11153589A JP2000350465A (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | ３レベルインバータ |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP11153589A JP2000350465A (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | ３レベルインバータ |
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