JP2001086761A - インバータ保護装置 - Google Patents
インバータ保護装置Info
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- JP2001086761A JP2001086761A JP25863999A JP25863999A JP2001086761A JP 2001086761 A JP2001086761 A JP 2001086761A JP 25863999 A JP25863999 A JP 25863999A JP 25863999 A JP25863999 A JP 25863999A JP 2001086761 A JP2001086761 A JP 2001086761A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大電流対応のスイッチング素子によってイン
バータの直流中間電圧を低下させる方法によらず、負荷
回路異常時にインバータ出力部を短絡させるようにして
インバータ保護装置の小型化、小容量化、迅速な保護を
図る。 【解決手段】 半導体スイッチング素子８〜１１及び転
流ダイオード１２〜１５を逆並列接続したアームをブリ
ッジ接続して構成されたインバータユニット３を備え、
その交流出力側に負荷回路１７が接続されてなるインバ
ータ１に関する。負荷回路１７の異常時にインバータユ
ニット３を構成するすべての半導体スイッチング素子８
〜１１をオフしてインバータユニット３の運転を停止す
る手段と、この手段によりインバータユニット３の運転
を停止した後にインバータユニット３の交流出力側を短
絡するインバータ出力短絡部１８と、を備える。
バータの直流中間電圧を低下させる方法によらず、負荷
回路異常時にインバータ出力部を短絡させるようにして
インバータ保護装置の小型化、小容量化、迅速な保護を
図る。 【解決手段】 半導体スイッチング素子８〜１１及び転
流ダイオード１２〜１５を逆並列接続したアームをブリ
ッジ接続して構成されたインバータユニット３を備え、
その交流出力側に負荷回路１７が接続されてなるインバ
ータ１に関する。負荷回路１７の異常時にインバータユ
ニット３を構成するすべての半導体スイッチング素子８
〜１１をオフしてインバータユニット３の運転を停止す
る手段と、この手段によりインバータユニット３の運転
を停止した後にインバータユニット３の交流出力側を短
絡するインバータ出力短絡部１８と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータを構成
する半導体スイッチング素子や転流ダイオードが負荷回
路の異常時に破壊されるのを防止するためのインバータ
保護装置に関する。
する半導体スイッチング素子や転流ダイオードが負荷回
路の異常時に破壊されるのを防止するためのインバータ
保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、半導体スイッチング素子等の保
護機能を持った従来の単相インバータ１’を示す回路構
成図である。図示するインバータ１’において、２は直
流電源、３は半導体スイッチング素子８〜１１とこれら
に逆並列接続された転流ダイオード１２〜１５とを有す
るアームがブリッジ接続されたインバータユニット、４
はサイリスタ等の半導体スイッチング素子を用いたイン
バータ保護素子、５は平滑コンデンサ、１６は平滑リア
クトル、１７は誘導電動機等の交流負荷回路である。
護機能を持った従来の単相インバータ１’を示す回路構
成図である。図示するインバータ１’において、２は直
流電源、３は半導体スイッチング素子８〜１１とこれら
に逆並列接続された転流ダイオード１２〜１５とを有す
るアームがブリッジ接続されたインバータユニット、４
はサイリスタ等の半導体スイッチング素子を用いたイン
バータ保護素子、５は平滑コンデンサ、１６は平滑リア
クトル、１７は誘導電動機等の交流負荷回路である。
【０００３】図３の回路において、インバータ１’の運
転中に負荷回路１７に異常が発生すると、半導体スイッ
チング素子８〜１１や転流ダイオード１２〜１５に過大
な電圧が印加されたり、負荷回路１７からの回生電流に
よって転流ダイオード１２〜１５に過大な逆回復電流が
流れることがある。このため、これらの素子８〜１１，
１２〜１５の動作点が安全動作領域から外れてしまい、
破壊されるおそれがあった。
転中に負荷回路１７に異常が発生すると、半導体スイッ
チング素子８〜１１や転流ダイオード１２〜１５に過大
な電圧が印加されたり、負荷回路１７からの回生電流に
よって転流ダイオード１２〜１５に過大な逆回復電流が
流れることがある。このため、これらの素子８〜１１，
１２〜１５の動作点が安全動作領域から外れてしまい、
破壊されるおそれがあった。
【０００４】そこで従来では、負荷回路１７の異常をイ
ンバータ１’側が検出すると、平滑コンデンサ５や平滑
リアクトル１６に蓄積されたエネルギーをインバータ保
護素子４のオンによって放出し、インバータユニット３
に印加される直流中間電圧Ｖ DCを低下させることで、半
導体スイッチング素子８〜１１や転流ダイオード１２〜
１５への過電圧印加や過電流の流入を防ぎ、その動作点
を安全動作領域内におさめてこれらの素子を保護してい
た。
ンバータ１’側が検出すると、平滑コンデンサ５や平滑
リアクトル１６に蓄積されたエネルギーをインバータ保
護素子４のオンによって放出し、インバータユニット３
に印加される直流中間電圧Ｖ DCを低下させることで、半
導体スイッチング素子８〜１１や転流ダイオード１２〜
１５への過電圧印加や過電流の流入を防ぎ、その動作点
を安全動作領域内におさめてこれらの素子を保護してい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
おける平滑コンデンサ５や平滑リアクトル１６には通
常、大容量のものが使用されているので、これらに蓄え
られているエネルギーを放出させて直流中間電圧ＶDCを
瞬時に低下させるためには、インバータ保護素子４の定
格も大電流に対応したものでなくてはならず、必然的に
装置全体が大型化するという問題があった。また、イン
バータ保護素子４が作動する際は、通常、電荷エネルギ
ーの放出に数十μｓ以上の時間を要するため直流中間電
圧ＶDCの低下が間に合わず、その間に半導体スイッチン
グ素子８〜１１や転流ダイオード１２〜１５の動作点が
安全動作領域を越えてしまう結果、これらの素子の破壊
を防止することができない場合があった。
おける平滑コンデンサ５や平滑リアクトル１６には通
常、大容量のものが使用されているので、これらに蓄え
られているエネルギーを放出させて直流中間電圧ＶDCを
瞬時に低下させるためには、インバータ保護素子４の定
格も大電流に対応したものでなくてはならず、必然的に
装置全体が大型化するという問題があった。また、イン
バータ保護素子４が作動する際は、通常、電荷エネルギ
ーの放出に数十μｓ以上の時間を要するため直流中間電
圧ＶDCの低下が間に合わず、その間に半導体スイッチン
グ素子８〜１１や転流ダイオード１２〜１５の動作点が
安全動作領域を越えてしまう結果、これらの素子の破壊
を防止することができない場合があった。
【０００６】そこで本発明は、インバータ保護用の半導
体スイッチング素子の大容量化を招くことなく、インバ
ータを構成する半導体スイッチング素子や転流ダイオー
ドを確実かつ迅速に保護可能としたインバータ保護装置
を提供しようとするものである。
体スイッチング素子の大容量化を招くことなく、インバ
ータを構成する半導体スイッチング素子や転流ダイオー
ドを確実かつ迅速に保護可能としたインバータ保護装置
を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、半導体スイッチング素
子及び転流ダイオードを逆並列接続したアームをブリッ
ジ接続して構成されたインバータユニットを備え、この
インバータユニットの交流出力側に負荷回路が接続され
てなるインバータにおいて、前記負荷回路の異常時に前
記インバータユニットを構成するすべての半導体スイッ
チング素子をオフしてインバータユニットの運転を停止
する手段と、この手段によりインバータユニットの運転
を停止した後にインバータユニットの交流出力側を短絡
する短絡手段と、を備えたものである。
に、請求項１に記載した発明は、半導体スイッチング素
子及び転流ダイオードを逆並列接続したアームをブリッ
ジ接続して構成されたインバータユニットを備え、この
インバータユニットの交流出力側に負荷回路が接続され
てなるインバータにおいて、前記負荷回路の異常時に前
記インバータユニットを構成するすべての半導体スイッ
チング素子をオフしてインバータユニットの運転を停止
する手段と、この手段によりインバータユニットの運転
を停止した後にインバータユニットの交流出力側を短絡
する短絡手段と、を備えたものである。
【０００８】請求項２に記載した発明は、請求項１記載
のインバータ保護装置において、複数のインバータユニ
ットが多重並列接続されていることを特徴とする。すな
わち、本発明では、複数のインバータユニットのすべて
またはその一部に前記短絡手段を接続するものである。
のインバータ保護装置において、複数のインバータユニ
ットが多重並列接続されていることを特徴とする。すな
わち、本発明では、複数のインバータユニットのすべて
またはその一部に前記短絡手段を接続するものである。
【０００９】請求項３に記載した発明は、請求項１また
は２記載のインバータ保護装置において、前記短絡手段
を、インバータユニットの交流出力側に接続された整流
器と、この整流器の直流出力側に接続された半導体スイ
ッチング素子とによって構成したものである。
は２記載のインバータ保護装置において、前記短絡手段
を、インバータユニットの交流出力側に接続された整流
器と、この整流器の直流出力側に接続された半導体スイ
ッチング素子とによって構成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す回
路構成図であり、請求項１及び請求項３に記載した発明
の実施形態に相当する。図において、１は単相のインバ
ータであり、図３と同様に２は直流電源、３は半導体ス
イッチング素子８〜１１及び転流ダイオード１２〜１５
をそれぞれ逆並列接続したアームをブリッジ接続してな
るインバータユニット、５は平滑コンデンサ、１６は平
滑リアクトルである。本実施形態では、図３に示したイ
ンバータ保護素子４に代えて、請求項に記載した短絡手
段として後述のインバータ出力短絡部１８を接続した点
が相違している。なお、１７は単相交流電力が供給され
る負荷回路である。
態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態を示す回
路構成図であり、請求項１及び請求項３に記載した発明
の実施形態に相当する。図において、１は単相のインバ
ータであり、図３と同様に２は直流電源、３は半導体ス
イッチング素子８〜１１及び転流ダイオード１２〜１５
をそれぞれ逆並列接続したアームをブリッジ接続してな
るインバータユニット、５は平滑コンデンサ、１６は平
滑リアクトルである。本実施形態では、図３に示したイ
ンバータ保護素子４に代えて、請求項に記載した短絡手
段として後述のインバータ出力短絡部１８を接続した点
が相違している。なお、１７は単相交流電力が供給され
る負荷回路である。
【００１１】負荷回路１７と並列に接続された本実施形
態のインバータ出力短絡部１８は、インバータユニット
３の交流出力電圧が入力される整流器１９と、整流器１
９の直流出力側に接続された半導体スイッチング素子２
０とから構成されている。また、図示されていないが、
この実施形態では、半導体スイッチング素子２０をオン
させてインバータ出力短絡部１８を起動させるために、
負荷回路１７の異常を検出する監視手段を備えている。
態のインバータ出力短絡部１８は、インバータユニット
３の交流出力電圧が入力される整流器１９と、整流器１
９の直流出力側に接続された半導体スイッチング素子２
０とから構成されている。また、図示されていないが、
この実施形態では、半導体スイッチング素子２０をオン
させてインバータ出力短絡部１８を起動させるために、
負荷回路１７の異常を検出する監視手段を備えている。
【００１２】次に、この実施形態の動作を説明する。図
示されていない監視手段により負荷回路１７が正常であ
ると判別されている間は、スイッチング素子２０はオフ
状態に保たれている。ここで、負荷回路１７に異常が発
生し、この異常が監視手段により検出されると、先ず、
インバータユニット３内の半導体スイッチング素子８〜
１１をすべてオフにしてインバータ動作を停止し、その
後、スイッチング素子２０をオンさせる。
示されていない監視手段により負荷回路１７が正常であ
ると判別されている間は、スイッチング素子２０はオフ
状態に保たれている。ここで、負荷回路１７に異常が発
生し、この異常が監視手段により検出されると、先ず、
インバータユニット３内の半導体スイッチング素子８〜
１１をすべてオフにしてインバータ動作を停止し、その
後、スイッチング素子２０をオンさせる。
【００１３】これにより、インバータユニット３の交流
出力電圧は整流器１９により整流されて直流電圧に変換
され、オン状態のスイッチング素子２０に直流電流が流
れることになり、インバータユニット３の交流出力側が
短絡されてその電圧が低下する。同時に、負荷回路１７
からの回生電流はインバータユニット３に流れ込まずに
整流器１９を介してスイッチング素子２０を流れるよう
になる。従って、インバータユニット３内へは回生電流
が流入しないため、半導体スイッチング素子８〜１１や
転流ダイオード１２〜１５の動作点が安全動作領域を逸
脱することがなく、これらの素子に過電圧が加わったり
過電流が流れることはない。
出力電圧は整流器１９により整流されて直流電圧に変換
され、オン状態のスイッチング素子２０に直流電流が流
れることになり、インバータユニット３の交流出力側が
短絡されてその電圧が低下する。同時に、負荷回路１７
からの回生電流はインバータユニット３に流れ込まずに
整流器１９を介してスイッチング素子２０を流れるよう
になる。従って、インバータユニット３内へは回生電流
が流入しないため、半導体スイッチング素子８〜１１や
転流ダイオード１２〜１５の動作点が安全動作領域を逸
脱することがなく、これらの素子に過電圧が加わったり
過電流が流れることはない。
【００１４】なお、この実施形態では従来のように平滑
リアクトル１６や平滑コンデンサ５に蓄積されたエネル
ギーを放出させる方法を採らないが、インバータ１の直
流中間電圧はインバータユニット３内のオフ状態にある
上下アームによって分担されるので、個々のアームに過
電圧が印加されるおそれもない。
リアクトル１６や平滑コンデンサ５に蓄積されたエネル
ギーを放出させる方法を採らないが、インバータ１の直
流中間電圧はインバータユニット３内のオフ状態にある
上下アームによって分担されるので、個々のアームに過
電圧が印加されるおそれもない。
【００１５】次に、図２は本発明の第２実施形態を示す
回路構成図であり、請求項２及び請求項３に記載した発
明の実施形態に相当する。この実施形態は、複数台のイ
ンバータユニット３ａ，３ｂ，……，３ｎを多重並列接
続したインバータ１Ａにおいて、各インバータユニット
３ａ，３ｂ，……，３ｎの交流出力側に図１と同一構成
のインバータ出力短絡部１８ａ，１８ｂ，……，１８ｎ
をそれぞれ接続したものである。
回路構成図であり、請求項２及び請求項３に記載した発
明の実施形態に相当する。この実施形態は、複数台のイ
ンバータユニット３ａ，３ｂ，……，３ｎを多重並列接
続したインバータ１Ａにおいて、各インバータユニット
３ａ，３ｂ，……，３ｎの交流出力側に図１と同一構成
のインバータ出力短絡部１８ａ，１８ｂ，……，１８ｎ
をそれぞれ接続したものである。
【００１６】この実施形態の動作は、基本的に図１の実
施形態と同様であり、負荷回路１７の異常を監視手段が
検出してすべてのインバータユニット３ａ，３ｂ，…
…，３ｎの運転を停止させ、その後、インバータ出力短
絡部１８ａ，１８ｂ，……，１８ｎの各スイッチング素
子２０，２０，……をオンして各インバータユニット３
ａ，３ｂ，……，３ｎの交流出力側を短絡させる。本実
施形態では、負荷回路１７の回生電流が大きい場合に、
この回生電流を複数台のインバータ出力短絡部１８ａ，
１８ｂ，……，１８ｎに分流させることができるため、
短絡部１８ａ，１８ｂ，……，１８ｎを構成する整流器
１９やスイッチング素子２０の容量が小さくて済む利点
がある。
施形態と同様であり、負荷回路１７の異常を監視手段が
検出してすべてのインバータユニット３ａ，３ｂ，…
…，３ｎの運転を停止させ、その後、インバータ出力短
絡部１８ａ，１８ｂ，……，１８ｎの各スイッチング素
子２０，２０，……をオンして各インバータユニット３
ａ，３ｂ，……，３ｎの交流出力側を短絡させる。本実
施形態では、負荷回路１７の回生電流が大きい場合に、
この回生電流を複数台のインバータ出力短絡部１８ａ，
１８ｂ，……，１８ｎに分流させることができるため、
短絡部１８ａ，１８ｂ，……，１８ｎを構成する整流器
１９やスイッチング素子２０の容量が小さくて済む利点
がある。
【００１７】なお、図示しないが、負荷回路１７からの
回生電流がそれほど大きくない場合には、図２における
インバータユニット３ａ，３ｂ，……，３ｎのうち一部
の特定のユニットのみにインバータ出力短絡部１８を接
続しても良い。また、インバータ出力短絡部の構成は図
示例に何ら限定されず、例えば図１の整流器１９を省い
て一対のスイッチング素子を逆並列に接続して構成した
ものでも良い。更に、機械的スイッチを用いても良い。
なお、上記実施形態では単相インバータについて説明し
たが、本発明は、負荷回路の異常時にインバータユニッ
トの動作を停止させてその交流出力側を短絡させる基本
的構成をとる限り、三相インバータにも適用することが
できる。
回生電流がそれほど大きくない場合には、図２における
インバータユニット３ａ，３ｂ，……，３ｎのうち一部
の特定のユニットのみにインバータ出力短絡部１８を接
続しても良い。また、インバータ出力短絡部の構成は図
示例に何ら限定されず、例えば図１の整流器１９を省い
て一対のスイッチング素子を逆並列に接続して構成した
ものでも良い。更に、機械的スイッチを用いても良い。
なお、上記実施形態では単相インバータについて説明し
たが、本発明は、負荷回路の異常時にインバータユニッ
トの動作を停止させてその交流出力側を短絡させる基本
的構成をとる限り、三相インバータにも適用することが
できる。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、従来のごと
くインバータの直流中間電圧を低下させる手段によら
ず、負荷回路の異常時にはインバータユニットの半導体
スイッチング素子をすべてオフしてその動作を停止さ
せ、インバータユニットの交流出力側を短絡すること
で、インバータユニット内の半導体スイッチング素子や
転流ダイオードへの過電圧印加を防止し、同時に、負荷
回路からの回生電流をインバータユニット内に流さない
ようにしたものである。
くインバータの直流中間電圧を低下させる手段によら
ず、負荷回路の異常時にはインバータユニットの半導体
スイッチング素子をすべてオフしてその動作を停止さ
せ、インバータユニットの交流出力側を短絡すること
で、インバータユニット内の半導体スイッチング素子や
転流ダイオードへの過電圧印加を防止し、同時に、負荷
回路からの回生電流をインバータユニット内に流さない
ようにしたものである。
【００１９】このため、負荷回路の異常時に、インバー
タユニット内の半導体スイッチング素子や転流ダイオー
ドが過電圧や過電流によって破壊されるのを防止できる
と共に、平滑リアクトルや平滑コンデンサの蓄積エネル
ギーを放出させる従来の方法に比べて、インバータユニ
ットの交流出力側を瞬時に短絡させる方法をとるので迅
速な保護が可能である。また、短絡手段を構成する半導
体スイッチング素子の定格も比較的小さいもので済み、
装置の小型化、低価格化が可能になる。
タユニット内の半導体スイッチング素子や転流ダイオー
ドが過電圧や過電流によって破壊されるのを防止できる
と共に、平滑リアクトルや平滑コンデンサの蓄積エネル
ギーを放出させる従来の方法に比べて、インバータユニ
ットの交流出力側を瞬時に短絡させる方法をとるので迅
速な保護が可能である。また、短絡手段を構成する半導
体スイッチング素子の定格も比較的小さいもので済み、
装置の小型化、低価格化が可能になる。
【図１】本発明の第１実施形態が適用されるインバータ
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態が適用されるインバータ
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図３】従来技術を示すインバータの回路構成図であ
る。
る。
１，１Ａ インバータ ２ 直流電源 ３，３ａ，３ｂ，……，３ｎ インバータユニット ５ 平滑コンデンサ ８〜１１ 半導体スイッチング素子（アーム） １２〜１５ 転流ダイオード １６ 平滑リアクトル １７ 負荷回路 １８，１８ａ，１８ｂ，……，１８ｎ インバータ出力
短絡部 １９ 整流器 ２０ 半導体スイッチング素子
短絡部 １９ 整流器 ２０ 半導体スイッチング素子
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体スイッチング素子及び転流ダイオ
ードを逆並列接続したアームをブリッジ接続して構成さ
れたインバータユニットを備え、このインバータユニッ
トの交流出力側に負荷回路が接続されてなるインバータ
において、 前記負荷回路の異常時に前記インバータユニットを構成
するすべての半導体スイッチング素子をオフしてインバ
ータユニットの運転を停止する手段と、 この手段によりインバータユニットの運転を停止した後
にインバータユニットの交流出力側を短絡する短絡手段
と、 を備えたことを特徴とするインバータ保護装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のインバータ保護装置にお
いて、 複数のインバータユニットが多重並列接続されているこ
とを特徴とするインバータ保護装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のインバータ保護
装置において、 前記短絡手段を、インバータユニットの交流出力側に接
続された整流器と、この整流器の直流出力側に接続され
た半導体スイッチング素子とによって構成したことを特
徴とするインバータ保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25863999A JP2001086761A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | インバータ保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25863999A JP2001086761A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | インバータ保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001086761A true JP2001086761A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17323074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25863999A Pending JP2001086761A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | インバータ保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001086761A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010252536A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | インバータ装置及びその故障診断方法 |
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-
1999
- 1999-09-13 JP JP25863999A patent/JP2001086761A/ja active Pending
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