JP2003204699A - 電力変換器 - Google Patents

電力変換器

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JP2003204699A
JP2003204699A JP2002000975A JP2002000975A JP2003204699A JP 2003204699 A JP2003204699 A JP 2003204699A JP 2002000975 A JP2002000975 A JP 2002000975A JP 2002000975 A JP2002000975 A JP 2002000975A JP 2003204699 A JP2003204699 A JP 2003204699A
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康人 田原
Satoru Kitamura
哲 北村
Masanobu Nemezawa
正信 根目沢
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Abstract

(57)【要約】 【課題】発電機運転中に制御電源が遮断されても、速や
かに平滑コンデンサの過電圧を抑制できる発電機励磁装
置用電力変換器を提供すること。 【解決手段】制御回路２４に供給されている直流電源１
７が遮断された時、主回路１５の平滑コンデンサ３の両
端電圧を分圧抵抗４で分圧し、ダイオード５を経由して
放電回路１０の半導体スイッチング素子９が動作するゲ
ート電圧を供給する。直流電源１７が制御回路２４に供
給されている時は、ＤＣコンバータ１８からＮ−COM間
に供給する負電圧をツェナーダイオード７により分圧
し、放電回路１０の半導体スイッチング素子９のゲート
に不動作電圧となる負電圧を供給する。 【効果】発電機運転中に電力変換器の制御電源が遮断さ
れても、速やかに平滑コンデンサの過電圧を抑制し、人
が触れても安全な状態にすることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパルス幅変調方式を
用いたインバータ制御回路を使用した電力変換器に係わ
り、特にインダクタンス成分を含む負荷に電力供給する
発電機励磁装置用電力変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】前記平滑コンデンサの耐電圧値以上の特
性をもつ非線形抵抗を前記放電回路として使用してい
た。
【０００３】また、線形抵抗を前記放電回路として使用
し、半導体スイッチング素子にて放電回路を動作させる
場合、前記平滑コンデンサの過電圧時にのみ平滑コンデ
ンサの両端電圧を利用して放電回路を動作させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術におい
て、前記非線形抵抗を前記放電回路として使用した場
合、非線形抵抗の持つ特性により許容回路電圧に対する
エネルギ耐量に制約があるため、電力変換器の負荷に制
約が生じ、発電機励磁装置用電力変換器として適用でき
ない。
【０００５】前記従来の技術において、前記線形抵抗を
前記放電回路として使用し、前記半導体スイッチング素
子にて放電回路を動作させ、前記平滑コンデンサの過電
圧時にのみ放電回路を動作させた場合、過電圧検出値未
満の電圧値では放電回路は動作しない。このため、発電
機励磁装置用電力変換器として運転中に前記インバータ
回路が回生状態となると、平滑コンデンサの両端には過
電圧検出値未満の電圧相当分の電荷が残る。また、発電
機励磁装置用電力変換器として運転中に電力変換器の制
御電源が遮断されると、放電回路を形成できなくなり、
平滑コンデンサには負荷のインダクタンスと負荷に供給
されていた電流によるエネルギーが回生され、過電圧と
なる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記線形抵抗を前記放電
回路として使用し、平滑コンデンサの両端電圧を抵抗分
圧して、前記平滑コンデンサの正常時の両端電圧で放電
回路の半導体スイッチング素子がオンするようなゲート
電圧を供給する。更に、電力変換器の制御電源が健全な
場合は放電回路を動作させないように半導体スイッチン
グ素子のゲートにツェナーダイオードを用いて、負の定
電圧を供給するようにした。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【０００８】図１に本発明を適用した発電機励磁装置用
電力変換器の概略構成例を示す。
【０００９】交流電源１を入力とし、インバータ制御信
号１４に応じた直流電圧を負荷１６に供給する主回路１
５と、直流電源１７を制御電源とし、主回路１５の平滑
コンデンサ３の過電圧を検出する過電圧検出回路２６，
過電圧検出回路２６に基づいて主回路１５の放電回路１
０を通電させるドライバ回路２１，電力変換器制御入力
信号２５に応じたパルスを発生するパルス発生回路２
７、及びパルス発生回路２７によりインバータ回路１３
を動作させるドライバ回路２２を有する制御回路２４で
構成する。
【００１０】本電力変換器は交流電源１を全波整流回路
２で整流し、平滑コンデンサ３で直流変換する。この電
圧をインバータ回路１３の入力とし、電力変換器制御入
力信号２５に応じたインバータ制御信号１４によりイン
バータ回路１３を動作させ、負荷１６に供給する直流電
圧を調整する。
【００１１】図２に本発明を適用した発電機励磁装置用
電力変換器の詳細構成例を示す。
【００１２】通常運転中に過電圧検出回路２６により平
滑コンデンサ３の過電圧検出時には、ドライバ回路２１
内にあるフォトカプラ１９、及び半導体スイッチング素
子２０をオンすることにより放電回路１０の放電抵抗８
を通電し、平滑コンデンサ３の電荷を放電する。
【００１３】制御回路２４に直流電源１７が供給されて
いる間は、たとえば電源回路２３のＤＣコンバータ１８
からＮ−ＣＯＭ間に−８Ｖを供給し、逆バイアス特性が
６Ｖのツェナーダイオード７を経由し、放電回路１０内
の動作電圧３Ｖの放電回路用半導体スイッチング素子９
のゲートに接続された回路により、放電回路１０の半導
体スイッチング素子９は動作電圧から５Ｖ低い−２Ｖの
不動作電圧を供給されていることになる。これにより、
放電抵抗８は平滑コンデンサ３の過電圧検出時に放電回
路用半導体スイッチング素子９を動作させるドライバ回
路２１のフォトカプラ１９、及びドライバ回路２１用半
導体スイッチング素子２０がオンしない限り通電しな
い。
【００１４】負荷１６に供給する直流電圧を急速に減少
させる信号をインバータ回路用半導体スイッチング素子
１１に供給した場合、負荷１６のインダクタンス成分に
蓄積されていたエネルギーがインバータ回路１３のダイ
オード１２を経由して平滑コンデンサ３に充電され、回
生状態となる。このとき、平滑コンデンサ３の両端電圧
が放電回路動作設定値となったら、制御回路２４のドラ
イバ回路２１のフォトカプラ１９とドライバ回路２１用
半導体スイッチング素子２０が動作することにより、放
電回路１０の半導体スイッチング素子９の動作電圧をゲ
ートに供給し、放電抵抗８により平滑コンデンサ３の両
端を短絡することで過電圧を抑制する。
【００１５】主回路１５において負荷１６の直流電圧供
給を調整中に交流電源１を遮断した場合、半導体スイッ
チング素子１１用ドライバ回路２２からインバータ回路
１３の半導体スイッチング素子１１に負荷１６の直流電
圧供給を急速に減少させるようなインバータ制御信号１
４を与え、インバータ回路１３を回生状態にする。この
ときも前記同様、平滑コンデンサ３の両端電圧が過電圧
となったら、半導体スイッチング素子９用ドライバ回路
２１により放電回路１０を動作させ、平滑コンデンサ３
の過電圧を抑制する。また、交流電源１遮断後、平滑コ
ンデンサ３の両端に残った電荷を速やかに放電させる
為、一定時間後、ドライバ回路２１のフォトカプラ１９
及びドライバ回路２１用半導体スイッチング素子２０を
動作させることにより、放電回路１０の半導体スイッチ
ング素子９を動作させ、平滑コンデンサ３の電荷を放電
する。
【００１６】負荷１６の直流電圧供給を調整中に制御回
路２４の直流電源１７を遮断した場合、インバータ回路
用半導体スイッチング素子１１のドライバ回路の電源が
喪失し、インバータ制御信号１４が無くなり、インバー
タ回路１３は回生状態となる。このとき、平滑コンデン
サ３の両端電圧が、交流電源１の直流変換値以上であれ
ば、自己点弧回路６の分圧抵抗４で分圧され、ダイオー
ド５を経由して放電回路１０の半導体スイッチング素子
９の動作する電圧がゲートに供給される。これにより、
放電抵抗８に通電される。この様にして自己点弧回路６
は、制御回路２４に直流電源１７が供給されている場合
には放電回路１０を動作させず、電源が喪失時に放電回
路１０を動作させることができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、制御対象の発電機運転中
に発電機励磁装置用電力変換器の制御回路に供給されて
いる制御電源を遮断しても、速やかに平滑コンデンサの
過電圧を抑制し、コンデンサの電荷を放電することがで
きるという効果がある。
【００１８】また、簡単な回路素子を用いた自己点弧回
路を追加することで、既存の主回路部分の大きさ，スペ
ースを変更することなく安全性向上を実現できるという
効果がある。
【００１９】また、電力変換器の回路構成を制御回路と
主回路に分けたことにより、負荷の電流容量増大に対し
ても、制御回路に対する主回路の並列接続数を増やすこ
とで対応が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した発電機励磁装置用電力変換器
概略構成例を示す図。
【図２】本発明を適用した発電機励磁装置用電力変換器
詳細構成例を示す図。
【符号の説明】
１…交流電源、２…全波整流回路、３…平滑コンデン
サ、４…分圧抵抗、５…ダイオード、６…自己点弧回
路、７…ツェナーダイオード、８…放電抵抗、９，２０
…半導体スイッチング素子、１０…放電回路、１１…イ
ンバータ回路用半導体スイッチング素子、１２…インバ
ータ回路用ダイオード、１３…インバータ回路、１４…
インバータ制御信号、１５…主回路、１６…負荷、１７
…制御電源、１８…ＤＣコンバータ、１９…フォトカプ
ラ、２１，２２…ドライバ回路、２３…電源回路、２４
…制御回路、２５…電力変換器制御入力信号、２６…過
電圧検出回路、２７…パルス発生回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 哲 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所情報制御システム事業部 内 (72)発明者 根目沢 正信 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所情報制御システム事業部 内 Ｆターム(参考） 5G053 AA09 BA04 CA03 EB01 5H590 AB01 CD03 DD32 EA05 FA06 FB02 FC14 FC21 GA02 HA02 HB06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】交流電源を全波整流する整流回路と、前記
    整流回路の出力を平滑して直流に変換する平滑コンデン
    サと、前記平滑コンデンサの出力電圧を入力とし、半導
    体スイッチング素子を用いて出力電圧を調整するインバ
    ータ回路と、前記平滑コンデンサの電荷を放電する放電
    回路と、前記放電回路を動作させる自己点弧回路と、前
    記インバータ回路を制御する制御回路とを有し、前記制
    御回路に制御電源が供給されていて、前記自己点弧回路
    は前記制御電源が喪失時に前記放電回路を動作させる機
    能を有することを特徴とする電力変換器。
  2. 【請求項２】交流電源を全波整流する整流回路と、前記
    整流回路の出力を平滑して直流に変換する平滑コンデン
    サと、前記平滑コンデンサの出力電圧を入力とし、半導
    体スイッチング素子を用いて出力電圧を調整するインバ
    ータ回路と、前記平滑コンデンサの電荷を放電する放電
    回路と、前記放電回路を動作させる自己点弧回路とを有
    する主回路と、前記インバータ回路を制御する制御回路
    とを有し、前記制御回路に制御電源が供給されていて、
    前記自己点弧回路は前記制御電源が喪失時に前記放電回
    路を動作させる機能を有することを特徴とする電力変換
    器。
  3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の電力変換器におい
    て、前記制御電源が供給されている間は放電回路の半導
    体スイッチング素子のゲートに負の電圧を入力しておく
    機能を有することを特徴とする電力変換器。
  4. 【請求項４】請求項１又は２に記載の電力変換器におい
    て、前記自己点弧回路は、前記平滑コンデンサの両端電
    圧を抵抗分圧し、前記制御電源が喪失した時でも平滑コ
    ンデンサ両端直流電圧の正常時の値で前記放電回路の半
    導体スイッチング素子を動作させるゲート電圧を供給可
    能な自己点弧回路であることを特徴とする電力変換器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105071349A (zh) * 2015-09-09 2015-11-18 广东科动电气技术有限公司 一种变频器过流保护及自动复位电路
JP2019134639A (ja) * 2018-02-01 2019-08-08 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 電子機器
WO2024062681A1 (ja) * 2022-09-22 2024-03-28 日本精工株式会社 電源装置及び電動パワーステアリング装置

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