JP2003224929A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータのアームに流れる過電流の検出
を、直流電源の電圧変動がある場合でも一定の電流値で
検出することを可能にして、直流短絡時に回路素子を信
頼性良く保護する。 【解決手段】 インバータのＧＴＯ１ａ、１ｂとフィル
タコンデンサ４とをリアクトル３を介して直列に接続
し、リアクトル３と磁気結合する２次巻線３１に発生す
る電圧を検出し、この電圧が所定の電圧値以上となる状
態が、フィルタコンデンサ４の検出電圧に応じて決定さ
れる所定の時間以上に継続した場合に、短絡異常を検出
するように異常検出回路２２を構成して、この短絡異常
の検出によりＧＴＯ１ａ、１ｂのスイッチング動作を停
止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電力変換装置に関
し、特に、アームに流れる過電流を検出して素子を保護
する機能を備えた電力変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、例えば特開平１−１９４８７３
号公報に記載されている従来の電力変換装置で、アーム
電流検出手段を備えたインバータの１相分の回路図を示
す。図において、１ａ、１ｂは直列に接続された２つの
自己消弧型半導体スイッチング素子としてのＧＴＯ、２
ａ、２ｂは各ＧＴＯ１ａ、１ｂに逆並列に接続されたフ
リーホイールダイオード、３はＧＴＯ１ａ、１ｂおよび
フリーホイールダイオード２ａ、２ｂに流れる電流の変
化率を所望の値に抑制するリアクトル、４はインバータ
の直流電源であるフィルタコンデンサであり、フィルタ
コンデンサ４とＧＴＯ１ａ、１ｂとはリアクトル３を介
して直列に接続されている。また、５は出力端子、１１
ａ、１１ｂはアーム電流を検出する電流検出器である。
ここで、アーム電流検出の目的は、主として直流短絡事
故の検出である。直流短絡事故とは、例えばＧＴＯ１ａ
とＧＴＯ１ｂが同時オンした場合や、フリーホイールダ
イオード２ａの短絡故障時にＧＴＯ１ｂがオンした場合
に、フィルタコンデンサ４から短絡電流が流れる異常動
作であり、大きな短絡電流が流れて回路素子を破壊する
恐れがある。このため、電流検出器１１ａ、１１ｂによ
りアームに流れる過電流を検出し、それに基づいて、Ｇ
ＴＯ１ａ、１ｂのスイッチング動作を停止させる等の処
理を行う。

【０００３】このような従来の電力変換器の電流検出器
１１ａ、１１ｂとしては、主回路から絶縁して電流を検
出でき、かつ出力が比較的大きくとれるホール素子型変
流器が用いられている。このホール素子型変流器は、高
価なものであり、大型な重量物である。したがって、該
ホール素子型変流器を配置するために大きなスペースが
必要となり、またホール素子型変流器を支持するための
構造物も大型化するという問題があった。

【０００４】このような問題点を改善した従来の電力変
換装置の例として、特開平２−１５５４２４号公報に記
載される電力変換装置があり、図９に示す。図９におい
て、１（１ａ、１ｂ）〜５は、図８と同じもの、６はＧ
ＴＯ１ａ、１ｂのスイッチング動作を制御する制御回
路、３１はリアクトル３と磁気結合した２次巻線、３２
は抵抗、３３はコンパレータ、３４は基準電圧、３５は
遅延回路である。このように構成される電力変換装置で
は、リアクトル３の電流変化を、２次巻線３１に発生す
る電圧で検出して、アームに流れる過電流を検出する。
検出された２次巻線３１の電圧はコンパレータ３３にお
いて基準電圧３４と比較され、検出電圧＞基準電圧の期
間はコンパレータ３３の出力は正論理となる。そして、
その正論理が予め設定された所定の時間継続しているこ
とを遅延回路３５により検出して、アームに流れる過電
流を検出する。直流短絡事故が発生すると、リアクトル
３の電流が異常な値まで増加し続けるため、２次巻線３
１に発生する電圧の継続時間も長くなり、事故の発生を
検出することが可能となる。アームに流れる過電流を検
出すると、遅延回路３５は異常検出信号を制御回路６に
出力して、制御回路６はＧＴＯ１ａ、１ｂのスイッチン
グ動作を停止させて、素子が破壊されるのを防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
に構成される電力変換装置では、フィルタコンデンサ４
の電圧が異なると、リアクトル３の電流変化が異なり、
このため、直流短絡事故発生を検出するとき、すなわち
過電流を検出する時点のリアクトル電流の値が異なると
いう問題がある。なお、インバータ運転中の負荷変化や
入力電源変動によってフィルタコンデンサ４の電圧が変
化することは、容易に想定される現象であり、このよう
な、フィルタコンデンサ４の電圧が変化するときの、動
作について、図１０に基づいて以下に説明する。ここ
で、リアクトル３のインダクタンス値をＬヘンリとし、
フィルタコンデンサ４の電圧がＥ１ボルトの場合とＥ２
（＞Ｅ１）ボルトの場合を想定し、それぞれの場合を図
１０（ａ）、図１０（ｂ）に示す。過電流の検出に要す
る所定時間をＴ秒とすると、過電流を検出する際の電流
値は、フィルタコンデンサ４の電圧がＥ１の場合がＩ１
＝（（Ｅ１／Ｌ）・Ｔ）アンペア、Ｅ２の場合がＩ２＝
（（Ｅ２／Ｌ）・Ｔ）アンペアとなる。図１０に示すよ
うに、フィルタコンデンサ４の電圧の違いは、２次巻線
３１に発生する電圧（Ｖ１、Ｖ２）の違いとして現れ
る。しかしながら、コンパレータ３３で二値化している
ために、その違いを考慮することは不可能であり、過電
流を検出する際の電流値Ｉ２がＧＴＯ１ａ、１ｂの可制
御電流を越えてしまう恐れがある。このような場合に
は、ＧＴＯ１ａ、１ｂが破損する上、直流短絡事故を除
去することができないという問題があった。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために成されたものであって、直流電源の電圧変動が
ある場合でも、主回路に流れる過電流の検出を一定の電
流値で検出することを可能にして、回路素子を信頼性良
く保護することができる電力変換装置の構造を、大型化
させることなく安価に提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
記載の電力変換装置は、複数の自己消弧型半導体スイッ
チング素子が直列に接続され、該各自己消弧型半導体ス
イッチング素子にフリーホイールダイオードが逆並列接
続されたスイッチング回路と、該スイッチング回路とリ
アクトルを介して直列に接続された直流電圧回路と、該
直流電圧回路の電圧を検出する直流電圧検出回路と、上
記リアクトルの電圧を検出するリアクトル電圧検出回路
と、上記リアクトル電圧検出回路の出力が所定の電圧値
以上となる状態が、上記直流電圧検出回路による上記直
流電圧回路の電圧に応じて決定される所定の時間以上に
継続して発生した場合に、短絡異常を検出する異常検出
回路とを備え、該短絡異常の検出により上記スイッチン
グ回路の動作を停止するものである。

【０００８】この発明に係る請求項２記載の電力変換装
置は、請求項１において、直流電圧回路の電圧に応じて
決定される所定の時間は、予め設定された上記直流電圧
回路の定格電圧時における所定時間に、該定格電圧値の
上記直流電圧回路の電圧値に対する比の値を乗じて得る
ものである。

【０００９】この発明に係る請求項３記載の電力変換装
置は、複数の自己消弧型半導体スイッチング素子が直列
に接続され、該各自己消弧型半導体スイッチング素子に
フリーホイールダイオードが逆並列接続されたスイッチ
ング回路と、該スイッチング回路とリアクトルを介して
直列に接続された直流電圧回路と、上記リアクトルの電
圧を検出するリアクトル電圧検出回路と、上記リアクト
ル電圧検出回路の出力が所定の電圧値以上の状態で、上
記リアクトル電圧検出回路の出力電圧信号を、積分回路
を有して積分し、該積分回路の出力が所定値以上である
場合に短絡異常を検出する異常検出回路とを備え、該短
絡異常の検出により上記スイッチング回路の動作を停止
するものである。

【００１０】この発明に係る請求項４記載の電力変換装
置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、リアクトル電
圧検出回路は、リアクトルと磁気結合する二次巻線に発
生する電圧を検出するものである。

【００１１】この発明に係る請求項５記載の電力変換装
置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、リアクトル電
圧検出回路は、リアクトルの両端子間に抵抗分圧回路を
接続して該リアクトルに発生する電圧を検出するもので
ある。

【００１２】この発明に係る請求項６記載の電力変換装
置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、スイッチング
回路と直流電圧回路とは、複数のリアクトルを介して直
列に接続され、上記複数のリアクトルに対して、それぞ
れリアクトル電圧検出回路および異常検出回路を備えた
ものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１について図を用いて説明する。図１は、こ
の発明の実施の形態１による電力変換装置であるインバ
ータの１相分の回路図である。図において、１ａ、１ｂ
は直列に接続された２つの自己消弧型半導体スイッチン
グ素子としてのＧＴＯ、２ａ、２ｂは各ＧＴＯ１ａ、１
ｂに逆並列に接続されたフリーホイールダイオード、３
はＧＴＯ１ａ、２ｂおよびフリーホイールダイオード２
ａ、２ｂに流れる電流の変化率を所望の値に抑制するリ
アクトル、４は直流電圧回路としてのフィルタコンデン
サであり、フィルタコンデンサ４とＧＴＯ１ａ、１ｂと
はリアクトル３を介して直列に接続されている。５は出
力端子、６はＧＴＯ１ａ、１ｂのスイッチング動作を制
御する制御回路である。また、２１はリアクトル電圧検
出回路であり、リアクトル３に磁気結合された２次巻線
３１とその両端子間に接続された抵抗３２とで構成され
る。２２は直流短絡異常を検出する異常検出回路であ
り、コンパレータ３３、基準電圧３４、および遅延回路
３５で構成される。さらにまた３６は直流電圧検出回路
としての電圧センサである。

【００１４】このように構成される電力変換装置では、
リアクトル３の電流変化を、リアクトル電圧検出回路２
１の２次巻線３１に発生する電圧で検出して、アームに
流れる過電流を検出する。検出された２次巻線３１の電
圧信号は異常検出回路２２に入力され、コンパレータ３
３において基準電圧３４と比較され、検出電圧＞基準電
圧の期間はコンパレータ３３の出力は正論理となる。そ
して、その正論理が予め設定された所定の時間継続して
いることを遅延回路３５により検出して、アームに流れ
る過電流を検出する。基準となるフィルタコンデンサ４
の電圧をＥボルトとし、そのときの過電流を検出する所
定時間をＴ秒とする。遅延回路３５では、電圧センサ３
６で検出したフィルタコンデンサ４の電圧に基づいて、
上記所定時間の補正を行う。直流短絡事故が発生する
と、リアクトル３の電流が異常な値まで増加し続けるた
め、２次巻線３１に発生する電圧の継続時間も長くな
り、事故の発生を検出することが可能となる。すなわ
ち、検出電圧＞基準電圧となりコンパレータ３３の出力
が正論理である期間が、その時点のフィルタコンデンサ
４の電圧に応じて補正された所定時間よりも長く継続す
るとき、アームに流れる過電流を検出する。過電流が検
出されると、異常検出回路２２は異常検出信号を制御回
路６に出力して、制御回路６はＧＴＯ１ａ、１ｂのスイ
ッチング動作を停止させ、素子が破壊されるのを防止す
る。

【００１５】上述したように、基準となるフィルタコン
デンサ４の電圧をＥボルト、直流短絡事故発生を検出す
る所定時間をＴ秒とし、検出されたフィルタコンデンサ
４の電圧をＥａボルト、補正後の所定時間をＴａ秒とす
ると、その関係は次式で表される。 Ｔａ＝（Ｅ／Ｅａ）・Ｔ −−−（式１） このようにフィルタコンデンサ４の電圧に応じて、過電
流を検出する所定時間の長さを補正することによって、
フィルタコンデンサ４の電圧によらず過電流検出時の電
流値を一定にすることができる。

【００１６】例えば、Ｅａ＝１.２Ｅである場合につい
て以下に説明する。なお、リアクトル３のインダクタン
ス値はＬヘンリとする。まず、フィルタコンデンサ４の
電圧が基準電圧Ｅの場合、過電流検出時の電流値Ｉアン
ペアは、Ｉ＝（Ｅ／Ｌ）・Ｔで表される。次に、Ｅａ＝
１.２Ｅの場合、所定時間Ｔａは（式１）よりＴａ＝Ｔ
／１.２となり、過電流検出時の電流値Ｉａアンペアは
次式となる。 Ｉａ＝（Ｅａ／Ｌ）・Ｔａ＝（１.２Ｅ／Ｌ）・（Ｔ／１.２） ＝（Ｅ／Ｌ）・Ｔ ＝Ｉ となり、過電流検出時の電流値は常にＩアンペアで一定
となる。

【００１７】このように、予め設定されたフィルタコン
デンサ４の基準電圧時における所定時間Ｔに、フィルタ
コンデンサ４の基準電圧の検出電圧に対する比の値（Ｅ
／Ｅａ）を乗じることにより、過電流を検出する所定時
間の長さを補正することによって、過電流検出時の電流
値を一定にすることができる。これにより、過電流検出
後の処置にてＧＴＯ１ａ、１ｂの電流債務を一定に管理
することができ、ＧＴＯ１ａ、１ｂの破損を防止して信
頼性良く保護することができ、確実に直流短絡事故を除
去することができる。

【００１８】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２による電力変換装置について、図２に基づいて以下
に説明する。図において、１（１ａ、１ｂ）〜６は、上
記実施の形態１と同じもの、２１ａはリアクトル電圧検
出回路、２２ａは積分回路２３およびレベル判定回路２
５で構成される異常検出回路、２４はリセット信号回路
である。リアクトル電圧検出回路２１ａは、リアクトル
３に磁気結合された２次巻線３１、その両端子間に接続
された抵抗３２、リアクトル３の電流が減少する際に２
次巻線３１に発生する負電圧をクランプする逆電圧クラ
ンプ用ダイオード４９、および逆電圧クランプ用ダイオ
ード４９が導通する期間の電流を限流する抵抗５０で構
成される。また、積分回路２３は演算増幅器４１、抵抗
４２、コンデンサ４３、リセットスイッチ４４で構成さ
れ、リセット信号回路２４はコンパレータ４５、基準電
圧４６で構成される。そして、レベル判定回路２５はコ
ンパレータ４７、基準電圧４８で構成される。

【００１９】このように構成される電力変換装置におけ
る過電流検出時の動作を図３に示す波形に基づいて以下
に説明する。なお、図３（ａ）は通常時を示し、図３
（ｂ）は過電流を検出する異常時を示すものである。ま
ず、通常時について説明する。図３（ａ）に示すよう
に、リアクトル３の電流増加時には２次巻線３１に正電
圧が発生し、抵抗３２には電圧Ｖｒが印加される。抵抗
３２の電圧Ｖｒが基準電圧４６以上になると、リセット
信号回路２４の出力ＶｒｓｔはＨからＬへ変化する。す
ると、積分回路２３においてリセットスイッチ４４がオ
フし、積分が開始される。通常時には、リアクトル３の
電流増加は所定時間ｔ_０で終了し、抵抗３２の電圧Ｖｒ
は零ボルトに戻る。すると、リセット信号回路２４の出
力ＶｒｓｔはＬからＨへ変化し、リセットスイッチ４４
がオンして、積分回路２３の出力Ｖｉｎｔはリセットさ
れる。ここで、基準電圧４８としては、通常時に予想さ
れる積分回路２３の出力Ｖｉｎｔの最小値以下の値を設
定しておく。したがって、通常時には、レベル判定回路
２５の出力Ｖｃｏｍｐは常にＬとなり、異常は検出され
ない。

【００２０】次に、異常時について説明する。直流短絡
が発生すると、図３（ｂ）に示すように、リアクトル３
の電流は所定時間ｔ_０を過ぎても増加し続けるため、２
次巻線３１には正電圧が発生し続け、積分回路２３の出
力Ｖｉｎｔは減少し続ける。そして、積分回路２３の出
力Ｖｉｎｔが基準電圧４８以下になると、レベル判定回
路２５の出力ＶｃｏｍｐはＬからＨとなり、過電流が検
出され、直流短絡事故が検出される。過電流が検出され
ると、異常検出回路２２ａは異常検出信号であるＶｃｏ
ｍｐを制御回路６に出力して、制御回路６はＧＴＯ１
ａ、１ｂのスイッチング動作を停止させ、素子が破壊さ
れるのを防止する。

【００２１】この実施の形態では、積分回路２３を有し
た異常検出回路２２ａを用いているため、フィルタコン
デンサ４の電圧が異なる場合においても、過電流検出時
の電流値は同じになる。例えば、フィルタコンデンサ４
の電圧がＥボルトの場合と、１.２Ｅボルトの場合を想
定する。抵抗３２の電圧Ｖｒはフィルタコンデンサ４の
電圧に比例するので、フィルタコンデンサ４の電圧が
１.２Ｅボルトの場合に積分回路２３の出力Ｖｉｎｔが
基準電圧４８に到達するまでの時間は、Ｅボルトの場合
の（１／１.２）倍となる。したがって、フィルタコン
デンサ４の電圧が高くなると、過電流検出のための所定
時間が短くなり、過電流検出時のリアクトル３の電流値
は、フィルタコンデンサ４の電圧がＥボルトの場合も
１.２Ｅボルトの場合も同じになる。このため、上記実
施の形態１と同様に、フィルタコンデンサ４の電圧が変
動しても過電流検出時の電流値を一定にすることがで
き、過電流検出後の処置にてＧＴＯ１ａ、１ｂの電流債
務を一定に管理することができる。このため、ＧＴＯ１
ａ、１ｂの破損を防止して信頼性良く保護することがで
き、確実に直流短絡事故を除去することができる。

【００２２】実施の形態３．次に、この発明の実施の形
態３による電力変換装置について図４に基づいて以下に
説明する。上記実施の形態２では、リアクトル３は、自
己消弧型半導体スイッチであるＧＴＯ１ａ、１ｂ、フリ
ーホイールダイオード２ａ、２ｂおよびフィルタコンデ
ンサ４を含む直列回路中に１個のみ接続されていた。こ
の実施の形態では、図４に示すように、インダクタンス
値の等しい２個のリアクトル３ａ、３ｂを配置し、個々
のリアクトル３ａ、３ｂに対し、それぞれリアクトル電
圧検出回路２１ａａ、２１ａｂ、積分回路２３ａ、２３
ｂとレベル判定回路２５ａ、２５ｂとで構成される異常
検出回路２２ａａ、２２ａｂ、およびリセット信号回路
２４ａ、２４ｂを接続している。各異常検出回路２２ａ
ａ、２２ａｂの出力信号は共に、制御回路６に入力さ
れ、２つの出力信号の論理和に基づいて異常を検出し、
制御回路６はＧＴＯ１ａ、１ｂのスイッチング動作を停
止させ、素子が破壊されるのを防止する。

【００２３】２個のリアクトル３ａ、３ｂの各インダク
タンス値を、例えば、上記実施の形態２におけるリアク
トル３のインダクタンス値の１／２とすると、主回路の
回路動作は実施の形態２におけるそれと等価である。た
だし、個々のリアクトル３ａ、３ｂに印加される電圧
は、実施の形態１でのリアクトル３の印加電圧の１／２
となる。この場合、個々のリアクトル３ａ、３ｂに対
し、リアクトル電圧検出回路２１ａａ、２１ａｂ、異常
検出回路２２ａａ、２２ａｂ、およびリセット信号回路
２４ａ、２４ｂを備えており、各リアクトル電圧検出回
路２１ａａ、２１ａｂの出力、およびそれ以後の回路に
おける動作も、２つのリアクトル３ａ、３ｂに対し同じ
になる。従って、例えば２つのレベル判定回路２５ａ、
２５ｂの出力が異なる場合は、リアクトル電圧検出回路
２１ａａ、２１ａｂ、積分回路２３ａ、２３ｂ、リセッ
ト信号回路２４ａ、２４ｂ、レベル判定回路２５ａ、２
５ｂのいずれかで異常が発生したことになる。この場
合、異常時の過電流検出の判定は２つのレベル判定回路
２５ａ、２５ｂの出力の論理和に基づいて行うため、２
つのリアクトル３ａ、３ｂのいずれかにおける過電流検
出の過程に異常が発生しても、信頼性良く過電流の検出
が可能になり素子の破損を確実に防止することができ
る。

【００２４】なお、この場合、インダクタンス値の等し
い２個のリアクトル３ａ、３ｂを上記実施の形態２に適
用したものを説明したが、上記実施の形態１においても
同様に適用できて同様の効果を得ることができる。

【００２５】また、図５に示すように、２つ以上の複数
のリアクトル３ａ〜３ｄを、それぞれフリーホイールダ
イオード２ａ〜２ｈが逆並列に接続された複数の自己消
弧型半導体スイッチング素子としてのＧＴＯ１ａ〜１ｈ
と、フィルタコンデンサ４とを直列に接続して構成した
高電圧インバータに配し、各リアクトル３ａ〜３ｄに対
して過電流検出を行っても良く、過電流の検出が信頼性
良く行える。

【００２６】実施の形態４．次に、この発明の実施の形
態４による電力変換装置を図６に基づいて説明する。図
において、２２ｂは、積分回路２３ｃおよびレベル判定
回路２５で構成される異常検出回路であり、積分回路２
３ｃは、抵抗４２、コンデンサ４３、リセットスイッチ
４４およびダイオード５１で構成される。積分回路２３
ｃを除く他の回路構成は、上記実施の形態２と同様であ
る。上記実施の形態２による積分回路２３は演算増幅器
４１を備えた能動方式で構成されているが、図６で示す
積分回路２３ｃは演算増幅器のない受動方式である。こ
のため、コンデンサ４３の電圧はＣＲ時定数に従って変
化するために遅れが発生するもので、この遅れを考慮し
てレベル判定回路２５の基準電圧４８を設定する。この
実施の形態４においても、上記実施の形態２と同様に、
フィルタコンデンサ４の電圧が変動しても過電流検出時
の電流値を一定にしてリアクトル３の過電流を検出で
き、ＧＴＯ１ａ、１ｂの破損を防止して信頼性良く保護
することができる。

【００２７】実施の形態５．上記実施の形態１〜４で
は、リアクトル電圧検出回路２１により、リアクトル３
に磁気結合された２次巻線３１に発生する電圧を検出し
たが、図７に示すように、２次巻線３１を用いずにリア
クトル３の電流変化時の電圧を検出しても良い。この場
合、リアクトル電圧検出回路２１ｂを主回路と電気的に
結合して、電流変化時にリアクトル３に印加される電圧
を、抵抗３２、５０、５２により抵抗分圧して検出す
る。このようなリアクトル電圧検出回路２１ｂも、２次
巻線３１を用いたものと同様に上記実施の形態１〜４に
適用して過電流の検出を行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る請求項１記
載の電力変換装置は、複数の自己消弧型半導体スイッチ
ング素子が直列に接続され、該各自己消弧型半導体スイ
ッチにフリーホイールダイオードが逆並列接続されたス
イッチング回路と、該スイッチング回路とリアクトルを
介して直列に接続された直流電圧回路と、該直流電圧回
路の電圧を検出する直流電圧検出回路と、上記リアクト
ルの電圧を検出するリアクトル電圧検出回路と、上記リ
アクトル電圧検出回路の出力が所定の電圧値以上となる
状態が、上記直流電圧検出回路による上記直流電圧回路
の電圧に応じて決定される所定の時間以上に継続して発
生した場合に、短絡異常を検出する異常検出回路とを備
え、該短絡異常の検出により上記スイッチング回路の動
作を停止するため、直流電圧回路の電圧によらず異常検
出時のスイッチング回路を流れる電流値を一定にするこ
とができ、スイッチング回路内の素子の破損を防止して
信頼性良く保護することができ、確実に直流短絡事故を
除去することができる。

【００２９】またこの発明に係る請求項２記載の電力変
換装置は、請求項１において、直流電圧回路の電圧に応
じて決定される所定の時間は、予め設定された上記直流
電圧回路の定格電圧時における所定時間に、該定格電圧
値の上記直流電圧回路の電圧値に対する比の値を乗じて
得るものであるため、直流電圧回路の電圧によらず異常
検出時のスイッチング回路を流れる電流値を容易で確実
に一定にすることができる。

【００３０】またこの発明に係る請求項３記載の電力変
換装置は、複数の自己消弧型半導体スイッチング素子が
直列に接続され、該各自己消弧型半導体スイッチにフリ
ーホイールダイオードが逆並列接続されたスイッチング
回路と、該スイッチング回路とリアクトルを介して直列
に接続された直流電圧回路と、上記リアクトルの電圧を
検出するリアクトル電圧検出回路と、上記リアクトル電
圧検出回路の出力が所定の電圧値以上の状態で、上記リ
アクトル電圧検出回路の出力電圧信号を、積分回路を有
して積分し、該積分回路の出力が所定値以上である場合
に短絡異常を検出する異常検出回路とを備え、該短絡異
常の検出により上記スイッチング回路の動作を停止する
ため、直流電圧回路の電圧によらず異常検出時のスイッ
チング回路を流れる電流値を一定にすることができ、ス
イッチング回路内の素子の破損を防止して信頼性良く保
護することができ、確実に直流短絡事故を除去すること
ができる。

【００３１】またこの発明に係る請求項４記載の電力変
換装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、リアクト
ル電圧検出回路は、リアクトルと磁気結合する二次巻線
に発生する電圧を検出するため、短絡異常検出のための
回路構成を主回路と電気的に切り離して安価で小型に構
成でき、また確実に短絡異常を検出してスイッチング回
路内の素子の破損を防止して信頼性良く保護することが
できる。

【００３２】またこの発明に係る請求項５記載の電力変
換装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、リアクト
ル電圧検出回路は、リアクトルの両端子間に抵抗分圧回
路を接続して該リアクトルに発生する電圧を検出するた
め、短絡異常検出のための回路構成を安価で小型に構成
でき、また確実に短絡異常を検出してスイッチング回路
内の素子の破損を防止して信頼性良く保護することがで
きる。

【００３３】またこの発明に係る請求項６記載の電力変
換装置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、スイッチ
ング回路と直流電圧回路とは、複数のリアクトルを介し
て直列に接続され、上記複数のリアクトルに対して、そ
れぞれリアクトル電圧検出回路および異常検出回路を備
えたため、異常検出における信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による電力変換装置
の回路図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による電力変換装置
の回路図である。

【図３】 この発明の実施の形態２による電力変換装置
の動作を説明する図である。

【図４】 この発明の実施の形態３による電力変換装置
の回路図である。

【図５】 この発明の実施の形態３の別例による電力変
換装置の主回路を示す回路図である。

【図６】 この発明の実施の形態４による電力変換装置
の回路図である。

【図７】 この発明の実施の形態５によるリアクトル電
圧検出回路の回路図である。

【図８】 従来の電力変換装置の回路図である。

【図９】 従来の別例による電力変換装置の回路図であ
る。

【図１０】 従来の別例による電力変換装置の動作を説
明する図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｈ 自己消弧型半導体スイッチング素子として
のＧＴＯ、２ａ〜２ｈ フリーホイールダイオード、
３，３ａ〜３ｄ リアクトル、４ 直流電圧回路として
のフィルタコンデンサ、６ 制御回路、２１，２１ａ，
２１ａａ，２１ａｂ，２１ｂ リアクトル電圧検出回
路、２２，２２ａ，２２ａａ，２２ａｂ，２２ｂ 異常
検出回路、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 積分回路、
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ レベル判定回路、３１
２次巻線、３２ 抵抗、３５ 遅延回路、３６ 直流
電圧検出回路としての電圧センサ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の自己消弧型半導体スイッチング素
   子が直列に接続され、該各自己消弧型半導体スイッチン
   グ素子にフリーホイールダイオードが逆並列接続された
   スイッチング回路と、該スイッチング回路とリアクトル
   を介して直列に接続された直流電圧回路と、該直流電圧
   回路の電圧を検出する直流電圧検出回路と、上記リアク
   トルの電圧を検出するリアクトル電圧検出回路と、上記
   リアクトル電圧検出回路の出力が所定の電圧値以上とな
   る状態が、上記直流電圧検出回路による上記直流電圧回
   路の電圧に応じて決定される所定の時間以上に継続して
   発生した場合に、短絡異常を検出する異常検出回路とを
   備え、該短絡異常の検出により上記スイッチング回路の
   動作を停止することを特徴とする電力変換装置。
2. 【請求項２】 直流電圧回路の電圧に応じて決定される
   所定の時間は、予め設定された上記直流電圧回路の定格
   電圧時における所定時間に、該定格電圧値の上記直流電
   圧回路の電圧値に対する比の値を乗じて得ることを特徴
   とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 【請求項３】 複数の自己消弧型半導体スイッチング素
   子が直列に接続され、該各自己消弧型半導体スイッチン
   グ素子にフリーホイールダイオードが逆並列接続された
   スイッチング回路と、該スイッチング回路とリアクトル
   を介して直列に接続された直流電圧回路と、上記リアク
   トルの電圧を検出するリアクトル電圧検出回路と、上記
   リアクトル電圧検出回路の出力が所定の電圧値以上の状
   態で、上記リアクトル電圧検出回路の出力電圧信号を、
   積分回路を有して積分し、該積分回路の出力が所定値以
   上である場合に短絡異常を検出する異常検出回路とを備
   え、該短絡異常の検出により上記スイッチング回路の動
   作を停止することを特徴とする電力変換装置。
4. 【請求項４】 リアクトル電圧検出回路は、リアクトル
   と磁気結合する二次巻線に発生する電圧を検出すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電力変換
   装置。
5. 【請求項５】 リアクトル電圧検出回路は、リアクトル
   の両端子間に抵抗分圧回路を接続して該リアクトルに発
   生する電圧を検出することを特徴とする請求項１〜３の
   いずれかに記載の電力変換装置。
6. 【請求項６】 スイッチング回路と直流電圧回路とは、
   複数のリアクトルを介して直列に接続され、上記複数の
   リアクトルに対して、それぞれリアクトル電圧検出回路
   および異常検出回路を備えたことを特徴とする請求項１
   〜５のいずれかに記載の電力変換装置。