JP2001078463A - 主スイッチ過電流保護回路を備えた高周波インバータ - Google Patents
主スイッチ過電流保護回路を備えた高周波インバータInfo
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- JP2001078463A JP2001078463A JP25157999A JP25157999A JP2001078463A JP 2001078463 A JP2001078463 A JP 2001078463A JP 25157999 A JP25157999 A JP 25157999A JP 25157999 A JP25157999 A JP 25157999A JP 2001078463 A JP2001078463 A JP 2001078463A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波インバータの回路に直列に、主スイッ
チ回路に流れる電流を検出可能に電流検出部を設け、該
電流検出部が過電流を検出した場合、制御系よりゲート
信号の停止指令を発信して、主スイッチ回路の過電流を
停止可能とする主スイッチ過電流保護回路を備えた高周
波インバータの提供。 【解決手段】 ＤＣ／ＤＣコンバータ１、負荷設備に対
し回路の開閉可能な主スイッチ回路３、コンデンサＣ、
放電回路４、電圧検出部５、及び制御系６からなる、レ
ーザ電源等の高周波インバータＨＩｖにおいて、前記主
スイッチ回路３に流れる電流値を検出する電流検出部７
を設け、該電流検出部７が過電流を検出した場合、制御
系６からのゲート信号停止指令により主スイッチ回路３
への過電流を防止可能としたことを特徴とする。
チ回路に流れる電流を検出可能に電流検出部を設け、該
電流検出部が過電流を検出した場合、制御系よりゲート
信号の停止指令を発信して、主スイッチ回路の過電流を
停止可能とする主スイッチ過電流保護回路を備えた高周
波インバータの提供。 【解決手段】 ＤＣ／ＤＣコンバータ１、負荷設備に対
し回路の開閉可能な主スイッチ回路３、コンデンサＣ、
放電回路４、電圧検出部５、及び制御系６からなる、レ
ーザ電源等の高周波インバータＨＩｖにおいて、前記主
スイッチ回路３に流れる電流値を検出する電流検出部７
を設け、該電流検出部７が過電流を検出した場合、制御
系６からのゲート信号停止指令により主スイッチ回路３
への過電流を防止可能としたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザの電源等
に用いられる主スイッチ過電流保護回路を備えた高周波
インバータに関する。
に用いられる主スイッチ過電流保護回路を備えた高周波
インバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高周波インバータの半導体素子か
らなる主スイッチの過電流保護は、高周波インバータの
入力電流ｉ（図４参照）を検出し、この入力電流ｉが規
定値以上になった場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電
圧を停止していた。
らなる主スイッチの過電流保護は、高周波インバータの
入力電流ｉ（図４参照）を検出し、この入力電流ｉが規
定値以上になった場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電
圧を停止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】然しながら上述の従来
例では、一般にＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周
波数よりも、高周波インバータのスイッチング周波数が
高く、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止しても、高周
波インバータの半導体素子からなる主スイッチを過電流
から完全に保護することが出来ない。
例では、一般にＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周
波数よりも、高周波インバータのスイッチング周波数が
高く、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止しても、高周
波インバータの半導体素子からなる主スイッチを過電流
から完全に保護することが出来ない。
【０００４】例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチ
ング周波数を１００ＫＨZ （周波数１０μｓ）、高周波
インバータのスイッチング周波数を１ＭＨZ とする。
ング周波数を１００ＫＨZ （周波数１０μｓ）、高周波
インバータのスイッチング周波数を１ＭＨZ とする。
【０００５】ＤＣ／ＤＣコンバータが１パルス（１０μ
ｓ）で出力電圧を停止しても、高周波インバータの主ス
イッチは、１０回ＯＮ／ＯＦＦを行い、過電流を流し続
けることになる。
ｓ）で出力電圧を停止しても、高周波インバータの主ス
イッチは、１０回ＯＮ／ＯＦＦを行い、過電流を流し続
けることになる。
【０００６】また、その他に、ＤＣ／ＤＣコンバータ内
のインダクタＬとキャパシタＣ及び高周波インバータの
バイパス回路に設けられたバイパスコンデンサ（図４参
照）に蓄積された電荷も高周波インバータの主スイッチ
に電流として流れる。
のインダクタＬとキャパシタＣ及び高周波インバータの
バイパス回路に設けられたバイパスコンデンサ（図４参
照）に蓄積された電荷も高周波インバータの主スイッチ
に電流として流れる。
【０００７】従って、高周波インバータの主スイッチ
を、過電流検出時点で即停止しなければ、保護が出来な
い等の問題がある。
を、過電流検出時点で即停止しなければ、保護が出来な
い等の問題がある。
【０００８】この発明は、上述の事情に鑑みて成された
もので、高周波インバータの回路に直列に、主スイッチ
回路に流れる電流を検出可能に電流検出部を設け、該電
流検出部が過電流を検出した場合、制御系よりゲート信
号の停止指令を発信して、主スイッチ回路の過電流を停
止可能とする主スイッチ過電流保護回路を備えた高周波
インバータを提供することを目的とする。
もので、高周波インバータの回路に直列に、主スイッチ
回路に流れる電流を検出可能に電流検出部を設け、該電
流検出部が過電流を検出した場合、制御系よりゲート信
号の停止指令を発信して、主スイッチ回路の過電流を停
止可能とする主スイッチ過電流保護回路を備えた高周波
インバータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、下記構成を
備えることにより上記問題を解決できるものである。
備えることにより上記問題を解決できるものである。
【００１０】（１）ＤＣ／ＤＣコンバータ、負荷設備に
対し回路の開閉可能な主スイッチ回路、コンデンサ、放
電回路、電圧検出部、及び制御系からなる、レーザ電源
等の高周波インバータにおいて、前記主スイッチ回路に
流れる電流値を検出する電流検出部を設け、該電流検出
部が過電流を検出した場合、制御系からのゲート信号停
止指令により主スイッチ回路への過電流を防止可能とし
たことを特徴とする主スイッチ過電流保護回路を備えた
高周波インバータ。
対し回路の開閉可能な主スイッチ回路、コンデンサ、放
電回路、電圧検出部、及び制御系からなる、レーザ電源
等の高周波インバータにおいて、前記主スイッチ回路に
流れる電流値を検出する電流検出部を設け、該電流検出
部が過電流を検出した場合、制御系からのゲート信号停
止指令により主スイッチ回路への過電流を防止可能とし
たことを特徴とする主スイッチ過電流保護回路を備えた
高周波インバータ。
【００１１】（２）電流検出部は、変流器を用いたこと
を特徴とする前項（１）記載の主スイッチ過電流保護回
路を備えた高周波インバータ。
を特徴とする前項（１）記載の主スイッチ過電流保護回
路を備えた高周波インバータ。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の一実施の形態を
説明する。
説明する。
【００１３】図１（ａ）は、この発明に係る主スイッチ
過電流保護回路を備えた高周波インバータの一実施の形
態を示す全体構成ブロック図、（ｂ）は、主スイッチ回
路詳細図、図２は、過電流保護動作の一例を示すフロー
チャート、図３（ａ）、（ｂ）は、ゲート信号パルスと
電流波形を示す説明図、図４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ
と高周波インバータの要部構成を示す説明図である。
過電流保護回路を備えた高周波インバータの一実施の形
態を示す全体構成ブロック図、（ｂ）は、主スイッチ回
路詳細図、図２は、過電流保護動作の一例を示すフロー
チャート、図３（ａ）、（ｂ）は、ゲート信号パルスと
電流波形を示す説明図、図４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ
と高周波インバータの要部構成を示す説明図である。
【００１４】図１（ａ）、（ｂ）において、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ１と高周波インバータＨＩｖ、及び制御系６
において、レーザ電源等の高周波インバータＨＩｖは、
負荷２と開閉可能な半導体素子から成る主スイッチ回路
３、放電回路４、電圧検出部５、コンデンサＣ、及び主
スイッチ回路３に流れる電流値を検出する電流検出部７
にて形成され、制御系６は、前記電流検出部７に接続さ
れた過電流検出部６−１、この過電流検出部６−１から
信号を受けてゲート制御部６−２を介し、前記主スイッ
チ回路３に接続され、また、過電流検出部６−１はＤＣ
／ＤＣコンバータ出力停止回路６−４を介してＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１に接続された構成となっている。
コンバータ１と高周波インバータＨＩｖ、及び制御系６
において、レーザ電源等の高周波インバータＨＩｖは、
負荷２と開閉可能な半導体素子から成る主スイッチ回路
３、放電回路４、電圧検出部５、コンデンサＣ、及び主
スイッチ回路３に流れる電流値を検出する電流検出部７
にて形成され、制御系６は、前記電流検出部７に接続さ
れた過電流検出部６−１、この過電流検出部６−１から
信号を受けてゲート制御部６−２を介し、前記主スイッ
チ回路３に接続され、また、過電流検出部６−１はＤＣ
／ＤＣコンバータ出力停止回路６−４を介してＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ１に接続された構成となっている。
【００１５】高周波インバータＨＩｖは、通常主スイッ
チＱ１とＱ４、Ｑ２とＱ３の組み合わせで主スイッチ回
路３を形成し、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して負荷２に電力
を供給している。
チＱ１とＱ４、Ｑ２とＱ３の組み合わせで主スイッチ回
路３を形成し、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して負荷２に電力
を供給している。
【００１６】変流器ＣＴから成る電流検出部７は、主ス
イッチＱ１とＱ４、Ｑ２とＱ３に流れる電流を常時検出
している。
イッチＱ１とＱ４、Ｑ２とＱ３に流れる電流を常時検出
している。
【００１７】これらのスイッチ群Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ
４を含む回路は、ブリッジ回路を形成しており、Ｑ１〜
Ｑ４、Ｑ２〜Ｑ３というように電流は流れる。
４を含む回路は、ブリッジ回路を形成しており、Ｑ１〜
Ｑ４、Ｑ２〜Ｑ３というように電流は流れる。
【００１８】過電流発生時は、ゲート（ＧＡＴＥ）制御
部６−２に信号を送り、ゲート信号を停止させることに
より、主スイッチ回路３を形成するスイッチ群Ｑ１、Ｑ
２、Ｑ３、Ｑ４を過電流から保護する。
部６−２に信号を送り、ゲート信号を停止させることに
より、主スイッチ回路３を形成するスイッチ群Ｑ１、Ｑ
２、Ｑ３、Ｑ４を過電流から保護する。
【００１９】負荷２が誘導性の場合、寄生ダイオードＤ
１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を通して電流が流れようとする
が、放電経路を持たなければＤＣ／ＤＣコンバータ１の
出力電圧Ｖが上昇する。この時は、電圧検出部５で電圧
が規定値以上になった場合、抵抗Ｒと半導体素子から成
るスイッチにて形成される放電回路４をＯＮし、全ての
電荷を放電させる。
１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を通して電流が流れようとする
が、放電経路を持たなければＤＣ／ＤＣコンバータ１の
出力電圧Ｖが上昇する。この時は、電圧検出部５で電圧
が規定値以上になった場合、抵抗Ｒと半導体素子から成
るスイッチにて形成される放電回路４をＯＮし、全ての
電荷を放電させる。
【００２０】上述の構成に基づき、過電流保護動作の一
例として、フローチャート図２を参照し、主スイッチＱ
１とＱ４に流れる電流が過電流になったと仮定した場合
の動作について以下に説明する。
例として、フローチャート図２を参照し、主スイッチＱ
１とＱ４に流れる電流が過電流になったと仮定した場合
の動作について以下に説明する。
【００２１】ステップＳ１で、主スイッチＱ１，Ｑ４の
電流が過電流となると、電流検出部７を形成する変流器
ＣＴが、この過電流を検出し（ステップＳ２）、ステッ
プＳ３で、ゲート（ＧＡＴＥ）制御部６−２が過電流検
出部６−１からゲート信号停止指令を受けて、主スイッ
チＱ１，Ｑ４への電流を停止し、更に過電流検出部６−
１からＤＣ／ＤＣコンバータ出力停止回路６−４に信号
を送り、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止し（ステッ
プＳ４）、電圧Ｖが上昇した場合、電圧検出部５から放
電回路制御部６−３を介して放電回路４に信号が出さ
れ、該放電回路４がＯＮし、全ての電荷を放電させる
（ステップＳ５）。
電流が過電流となると、電流検出部７を形成する変流器
ＣＴが、この過電流を検出し（ステップＳ２）、ステッ
プＳ３で、ゲート（ＧＡＴＥ）制御部６−２が過電流検
出部６−１からゲート信号停止指令を受けて、主スイッ
チＱ１，Ｑ４への電流を停止し、更に過電流検出部６−
１からＤＣ／ＤＣコンバータ出力停止回路６−４に信号
を送り、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を停止し（ステッ
プＳ４）、電圧Ｖが上昇した場合、電圧検出部５から放
電回路制御部６−３を介して放電回路４に信号が出さ
れ、該放電回路４がＯＮし、全ての電荷を放電させる
（ステップＳ５）。
【００２２】以上の動作は、主スイッチＱ２，Ｑ３の場
合も同様に行われる。
合も同様に行われる。
【００２３】図１（ａ）、（ｂ）では、図３（ａ）に示
すように、過電流が発生すると同時に、ゲート（ＧＡＴ
Ｅ）信号を停止したが、図３（ｂ）のように、高周波イ
ンバータの或る一定期間τ（ｓ：秒）主スイッチに流れ
る電流の平均電流で検出、保護する構成も有る。
すように、過電流が発生すると同時に、ゲート（ＧＡＴ
Ｅ）信号を停止したが、図３（ｂ）のように、高周波イ
ンバータの或る一定期間τ（ｓ：秒）主スイッチに流れ
る電流の平均電流で検出、保護する構成も有る。
【００２４】また、変流器ＣＴを電流検出部として主ス
イッチ回路に流れる電流を検出することで、従来、電
圧、電流の位相を検出するために用いた位相比較器等は
不要となった。
イッチ回路に流れる電流を検出することで、従来、電
圧、電流の位相を検出するために用いた位相比較器等は
不要となった。
【００２５】なおまた、放電回路を設けることで、誘導
性負荷も電荷の放電が出来、主スイッチに掛かる異常な
電圧上昇を抑えることが可能となった。
性負荷も電荷の放電が出来、主スイッチに掛かる異常な
電圧上昇を抑えることが可能となった。
【００２６】
【発明の効果】この発明によれば、主スイッチ回路に流
れる電流を検出可能に電流検出部を、高周波インバータ
の回路に直列に設け、主スイッチ回路に流れる瞬時電流
が、或る規定値以上になった場合、過電流と判断し、高
周波インバータのゲート信号を停止することによって、
主スイッチ回路の過電流保護が可能となり、また、放電
回路を設けたことで、誘導性負荷も電荷の放電が可能と
なり、更に、電流検出部に変流器ＣＴを用いたことによ
り位相比較器等が不要となったという効果を呈する。
れる電流を検出可能に電流検出部を、高周波インバータ
の回路に直列に設け、主スイッチ回路に流れる瞬時電流
が、或る規定値以上になった場合、過電流と判断し、高
周波インバータのゲート信号を停止することによって、
主スイッチ回路の過電流保護が可能となり、また、放電
回路を設けたことで、誘導性負荷も電荷の放電が可能と
なり、更に、電流検出部に変流器ＣＴを用いたことによ
り位相比較器等が不要となったという効果を呈する。
【図１】 （ａ）この発明に係る主スイッチ過電流保護
回路を備えた高周波インバータの一実施の形態を示す全
体構成ブロック図、（ｂ）は、主スイッチ回路詳細図
回路を備えた高周波インバータの一実施の形態を示す全
体構成ブロック図、（ｂ）は、主スイッチ回路詳細図
【図２】 過電流保護動作の一例を示すフローチャート
【図３】 （ａ）、（ｂ）ゲート信号パルスと電流波形
を示す説明図
を示す説明図
【図４】 ＤＣ／ＤＣコンバータと高周波インバータの
要部構成を示す説明図
要部構成を示す説明図
１ ＤＣ／ＤＣコンバータ ２ 負荷 ３ 主スイッチ回路 ４ 放電回路 ５ 電圧検出部 ６ 制御系 ６−１ 過電流検出部 ６−２ ゲート制御部 ６−３ 放電回路制御部 ６−４ ＤＣ／ＤＣコンバータ出力停止回路 ７ 電流検出部 Ｃ コンデンサ Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ 主スイッチ（半導体素子） Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 寄生ダイオード ＨＩｖ 高周波インバータ
Claims (2)
- 【請求項１】 ＤＣ／ＤＣコンバータ、負荷設備に対し
回路の開閉可能な主スイッチ回路、コンデンサ、放電回
路、電圧検出部、及び制御系からなる、レーザ電源等の
高周波インバータにおいて、前記主スイッチ回路に流れ
る電流値を検出する電流検出部を設け、該電流検出部が
過電流を検出した場合、制御部からのゲート信号停止指
令により主スイッチ回路への過電流防止を可能としたこ
とを特徴とする主スイッチ過電流保護回路を備えた高周
波インバータ。 - 【請求項２】 電流検出部は、変流器を用いたことを特
徴とする請求項１記載の主スイッチ過電流保護回路を備
えた高周波インバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25157999A JP2001078463A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 主スイッチ過電流保護回路を備えた高周波インバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25157999A JP2001078463A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 主スイッチ過電流保護回路を備えた高周波インバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001078463A true JP2001078463A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17224924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25157999A Withdrawn JP2001078463A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 主スイッチ過電流保護回路を備えた高周波インバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001078463A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013110116A (ja) * | 2002-01-16 | 2013-06-06 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置及び電子機器 |
| JP2014121172A (ja) * | 2012-12-17 | 2014-06-30 | Honda Motor Co Ltd | 電力変換システムの故障検知装置 |
| JP2016059132A (ja) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 株式会社東芝 | 電力変換装置 |
-
1999
- 1999-09-06 JP JP25157999A patent/JP2001078463A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013110116A (ja) * | 2002-01-16 | 2013-06-06 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置及び電子機器 |
| JP2014121172A (ja) * | 2012-12-17 | 2014-06-30 | Honda Motor Co Ltd | 電力変換システムの故障検知装置 |
| JP2016059132A (ja) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 株式会社東芝 | 電力変換装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061107 |