JP2005019133A

JP2005019133A - ヒューズ溶断検出装置

Info

Publication number: JP2005019133A
Application number: JP2003181048A
Authority: JP
Inventors: Sei Miyazaki; 崎聖宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】溶断検出つきヒューズと比較して、性能上有利な溶断検出なしヒューズをコンバータやインバータのような電力変換装置に容易に適用することのできるヒューズ溶断検出装置を提供する。
【解決手段】負荷（４）に対する電力供給経路に接続されたヒューズ（５）の溶断を検出するに当たり、ヒューズ（５）の両端に発生する電圧を検出する電圧検出手段（６，７，８）と、電圧検出手段で検出された電圧に基づいて、ヒューズの溶断を検出し溶断検出信号を出力する溶断信号出力手段（９）とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷に対する電力供給経路に接続されたヒューズの溶断を検出するヒューズ溶断検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６はこの種の従来のヒューズ溶断検出装置の構成を適用対象と併せて示した回路図であり、例えば、交流電源電圧を全波整流するコンバータとも呼ばれる直流電源１の負荷側に、平滑コンデンサ３と、インバータ主回路と呼ばれる半導体スイッチング素子２の直流側が接続され、この半導体スイッチング素子２の交流側にモータ４が接続されている。また、直流電源１の負荷側の直流電力供給経路に、溶断検出つきヒューズ２０が接続されている。
【０００３】
溶断検出つきヒューズとは、ヒューズが溶断した場合に突起物がヒューズ本体から飛び出してくる構造を持つヒューズのことである。そして、突起物の飛び出しによって補助接点を動作させるように「マイクロスイッチ」と呼ばれるスイッチを取り付けて使用していた。この補助接点による溶断検出回路は、制御直流電源１９の出力端子間に、マイクロスイッチ２１の補助接点、抵抗１２及びホトカプラ１４の１次側要素が直列に接続され、ヒューズ２０が溶断したことにより、マイクロスイッチ２１の補助接点が閉じられ、その結果、ホトカプラ１４の一次側要素に発光電流が供給され、その２次側要素から電気的な溶断検出信号が出力される構成になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来から使用されている「溶断検出つきヒューズ」は、その構造が複雑であるため、「溶断検出なしヒューズ」と比較して、遮断可能な最大電圧が低下したり、電流遮断時のアーク消弧性能が悪いというような問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、「溶断検出つきヒューズ」と比較して、性能上有利な「溶断検出なしヒューズ」をコンバータやインバータのような電力変換装置に容易に適用することのできるヒューズ溶断検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
負荷に対する電力供給経路に接続されたヒューズの溶断を検出するヒューズ溶断検出装置において、
ヒューズの両端に発生する電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧検出手段で検出された電圧に基づいて、ヒューズの溶断を検出し溶断検出信号を出力する溶断信号出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置において、
電圧検出手段は、コンデンサ及び抵抗を介して、１次巻線がヒューズの両端に直列に接続されたパルストランスを含み、
溶断信号出力手段は、パルストランスの２次巻線に並列に接続され、大きさが制限された溶断検出信号を出力する過電圧保護回路を含む、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置において、
電圧検出手段は、コンデンサ及び第１の抵抗を介して、ヒューズの両端に直列に接続され、それ自体の両端に大きさが制限された電圧を発生する過電圧保護回路を含み、
溶断信号出力手段は、第２の抵抗を介して、１次側要素が過電圧保護回路の両端に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラを含む、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置において、
電圧検出手段は、コンデンサ及び抵抗を介して、ヒューズの両端に直列に接続され、大きさが制限された電流を流す過電流保護回路を含み、
溶断信号出力手段は、１次側要素が過電流保護回路に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラを含む、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置において、
電圧検出手段は、抵抗を介して、ヒューズの両端に直列に接続されたコンデンサを含み、
溶断信号出力手段は、大きさが制限された電流を流す過電流保護回路を介して、１次側要素がコンデンサの両端に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラを含む、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置において、
電圧検出手段は、ヒューズに並列接続されたコンデンサと、第１の抵抗を介して、コンデンサの両端に直列に接続され、両端に大きさが制限された電圧を発生する過電圧保護回路とを含み、
溶断信号出力手段は、第２の抵抗を介して、１次側要素が過電流保護回路両端に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラを含む、ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第１の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図である。同図において、例えば、交流電源の交流電圧を全波整流する直流電源１の負荷側、すなわち、直流出力側に平滑コンデンサ３と半導体スイッチング素子２とが並列に接続されている。半導体スイッチング素子２の交流出力側にモータ４が接続されている。そして、直流電源１の直流出力経路、すなわち、負荷側に溶断検出対象のヒューズ５が接続されている。
【００１３】
このヒューズ５の溶断を検出するために、ヒューズ５の両端にコンデンサ６及び抵抗１２を介して、パルストランス８の１次巻線が直列に接続され、さらに、パルストランス８の２次巻線に、大きさが制限された溶断検出信号を出力する過電圧保護回路９が並列に接続されている。このうち、コンデンサ６、抵抗７及びパルストランス８が本発明の電圧検出手段を構成し、過電圧保護回路９が本発明の溶断信号出力手段を構成している。
【００１４】
上記のように構成された第１の実施形態の動作について以下に説明する。先ず、溶断検出対象のヒューズ５が負荷経路に接続された直流電源１は、交流を全波整流して脈流を出力する。この脈流は平滑コンデンサ３によって平滑され、直流が半導体スイッチング素子２に供給される。半導体スイッチング素子２は図示を省略した制御回路によってオン、オフ制御され、例えば、疑似３相交流電圧がモータ４に供給される。このとき、半導体スイッチング素子２が短絡したり、あるいは、モータ４が過負荷状態になったりすると、ヒューズ５に過大な電流が流れ、定格電流より一定の割合だけ大きな値を超えたとき、ヒューズ５が溶断するようになっている。
【００１５】
ここで、直流電源１が、例えば、６００〜１０００Ｖの電圧を出力し、平滑コンデンサ３として、例えば、５００００μＦの容量を持つものが使用され、モータ４として定格が２〜１５００ｋｗのものが接続された状態でヒューズ５の内部エレメントが溶融したとする。このとき、数１００μＳの間、ヒューズ５の内部にアークが発生する。これによって、ヒューズ５の両端電圧は一時的に数１００Ｖ程度になる。
【００１６】
この結果、コンデンサ６及び抵抗７を介して、ヒューズ５の両端に直列に接続されたパルストランス８の１次側にパルス電流が流れ、このパルストランス８の２次側にパルス電圧が発生する。このパルス電圧は、例えば、抵抗及びツェナーダイオードでなる過電圧保護回路９によって、後段の電子回路を破壊しないレベルに抑制され、溶断検出信号として出力される。
【００１７】
かくして、第１の実施形態によれば、「溶断検出つきヒューズ」と比較して、性能上有利な「溶断検出なしヒューズ」をコンバータに容易に適用することができる。
【００１８】
図２は本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第２の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図である。図中、図１に示す第１の実施形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態はヒューズ５の両端に発生する電圧を検出する電圧検出手段として、コンデンサ６及び抵抗１２を介して、ヒューズ５の両端に直列に接続され、その両端に大きさが制限された電圧を発生する過電圧保護回路１３を用いた点、この電圧検出手段で検出された電圧に基づいて、ヒューズ５の溶断を検出して溶断検出信号を出力する溶断信号出力手段として、抵抗１６を介して、１次側要素が過電圧保護回路１３の両端に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラ１４を用いた点が第１の実施形態と構成を異にし、これ以外は第１の実施形態と同一に構成されている。
【００１９】
上記のように構成された第２の実施形態の動作について、特に、第１の実施形態と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。ヒューズ５が溶断した結果、ヒューズ５の両端に数１００Ｖ程度の電圧が発生する。この電圧がコンデンサ６、抵抗１２及びツェナーダイオードでなる過電圧保護回路１３の直列接続回路に印加され、過電圧保護回路１３の両端に、電圧が抑制された電圧が発生する。この電圧は抵抗１６で限流作用を受けてホトカプラ１４の１次側要素、すなわち、発光ダイオードに印加され、その２次側要素、すなわち、ホトダイオードから溶断検出信号が出力される。
【００２０】
かくして、第２の実施形態によれば、「溶断検出つきヒューズ」と比較して、性能上有利な「溶断検出なしヒューズ」をコンバータに容易に適用することができる。
【００２１】
図３は本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第３の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図である。図中、図２に示す第２の実施形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態はヒューズ５の両端に発生する電圧を検出する電圧検出手段として、コンデンサ６及び抵抗１２を介して、電流制限ダイオードでなる過電流保護回路１５をヒューズ５の両端に直列に接続すると共に、過電流保護回路１５に対して、溶断信号出力手段としてのホトカプラ１４の１次側要素を直列接続した点が、図２に示した第２の実施形態と構成を異にし、これ以外は第２の実施形態と同一に構成されている。
【００２２】
上記のように構成された第３の実施形態の動作について、特に、第２の実施形態と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。ヒューズ５が溶断してその両端に数１００Ｖ程度の電圧が発生し、この電圧によってコンデンサ６の両端電圧が一時的に上昇したとしても、コンデンサ６に対して過電流保護回路１５とホトカプラ１４の１次側要素の直列接続回路が並列に接続されているため、過電流保護回路１５がホトカプラ１４の１次側の要素を保護する値に電流値を制限する。従って、ヒューズ５の両端に発生する電圧を、大きさが制限された電流に変換するため、間接的な電圧検出が行われ、これによって、第２の実施形態と同様な作用が行われる。
【００２３】
かくして、第３の実施形態によれば、「溶断検出つきヒューズ」と比較して、性能上有利な「溶断検出なしヒューズ」をコンバータに容易に適用することができる。
【００２４】
図４は本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第４の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図である。図中、図３に示す第３の実施形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態はヒューズ５の両端に発生する電圧を検出する電圧検出手段として、抵抗１２を介して、ヒューズ５の両端に直列に接続されたコンデンサ６を含み、溶断信号出力手段として、大きさが制限された電流を流す過電流保護回路１５を介して、１次側要素がコンデンサ６の両端に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラ１４を含む点が、図３に示した第３の実施形態と構成を異にし、これ以外は第３の実施形態と同一に構成されている。
【００２５】
上記のように構成された第４の実施形態の動作について、特に、第３の実施形態と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。ヒューズ５が溶断してその両端に数１００Ｖ程度の電圧が発生し、この電圧によってコンデンサ６が充電される。コンデンサ６の充電と共に、過電流保護回路１５とホトカプラ１４の一時側要素の直列接続回路にも電流が流れるため、ヒューズ５の溶断を検出することができる。なお、この実施形態においては、ヒューズ５が溶断する瞬間に限らず、溶断する途中の過程でヒューズ５の両端に数Ｖの電圧が発生した場合にもこれをヒューズの溶断として検出できるという利点がある。
【００２６】
かくして、第４の実施形態によれば、「溶断検出つきヒューズ」と比較して、性能上有利な「溶断検出なしヒューズ」をコンバータに容易に適用することができる。
【００２７】
図５は本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第５の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図である。図中、図４に示す第４の実施形態と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態はヒューズ５の両端に発生する電圧を検出する電圧検出手段は、ヒューズ５に並列接続されたコンデンサ６と、抵抗１２を介して、コンデンサ６の両端に直列に接続され、両端に大きさが制限された電圧を発生する過電圧保護回路９とを含み、溶断信号出力手段は、抵抗１６を介して、１次側要素が過電流保護回路両端に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラ１４を含む点が、図４に示した第４の実施形態と構成を異にし、これ以外は第４の実施形態と同一に構成されている。
【００２８】
上記のように構成された第５の実施形態の動作について、特に、第４の実施形態と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。ヒューズ５が溶断するときその両端に数１００Ｖのアーク電圧が発生する。この結果、ヒューズ５に並列接続されたコンデンサ６が充電される。コンデンサ６の充電電圧によって、抵抗１２及び過電圧保護回路９の直列接続回路に電流が流れ、過電圧保護回路９の両端に大きさが制限された電圧が発生する。この電圧は、抵抗１６を介して、ホトカプラ１４の１次側要素に印加される。これによって、ホトカプラ１４の２次側要素からヒューズ５の溶断検出信号が出力される。この場合も、ヒューズ５が溶断する瞬間に限らず、溶断する途中の過程でヒューズ５の両端に数Ｖの電圧が発生した場合にもこれをヒューズの溶断として検出できるという利点がある。
【００２９】
かくして、第５の実施形態によれば、「溶断検出つきヒューズ」と比較して、性能上有利な「溶断検出なしヒューズ」をコンバータに容易に適用することができる。
【００３０】
なお、上述した第１乃至第５の実施形態では、コンバータの負荷側に接続されたヒューズ５を溶断検出対象としたが、本発明はこれに適用を限定されるものではなく、インバータの負荷側に接続されたヒューズであっても上述したと同様な構成によってその溶断を検出することができる。また、本発明はコンバータやインバータに限らす、負荷に対する電力供給経路に接続された殆どのヒューズに適用することができる。
【００３１】
また、上述した第１乃至第５の実施形態における直流電源１は交流を全波整流する整流回路として説明したが、蓄電池あるいは発電機であっても上述したと全く同様にして本発明を適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、「溶断検出つきヒューズ」と比較して、性能上有利な「溶断検出なしヒューズ」をコンバータやインバータのような電力変換装置に容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第１の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図。
【図２】本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第２の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図。
【図３】本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第３の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図。
【図４】本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第４の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図。
【図５】本発明に係るヒューズ溶断検出装置の第５の実施形態の構成を、適用対象と併せて示した回路図。
【図６】従来のヒューズ溶断検出装置の構成を、適用対象と併せて示した回路図。
【符号の説明】
１直流電源
２半導体スイッチング素子
３平滑コンデンサ
４モータ
５ヒューズ
６コンデンサ
７，１２，１６抵抗
８パルストランス
９，１３過電圧保護回路
１４ホトカプラ
１５過電流保護回路

Claims

負荷に対する電力供給経路に接続されたヒューズの溶断を検出するヒューズ溶断検出装置において、
前記ヒューズの両端に発生する電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段で検出された電圧に基づいて、前記ヒューズの溶断を検出し溶断検出信号を出力する溶断信号出力手段と、
を備えたことを特徴とするヒューズ溶断検出装置。
前記電圧検出手段は、コンデンサ及び抵抗を介して、１次巻線が前記ヒューズの両端に直列に接続されたパルストランスを含み、
前記溶断信号出力手段は、前記パルストランスの２次巻線に並列に接続され、大きさが制限された溶断検出信号を出力する過電圧保護回路を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置。
前記電圧検出手段は、コンデンサ及び第１の抵抗を介して、前記ヒューズの両端に直列に接続され、それ自体の両端に大きさが制限された電圧を発生する過電圧保護回路を含み、
前記溶断信号出力手段は、第２の抵抗を介して、１次側要素が前記過電圧保護回路の両端に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置。
前記電圧検出手段は、コンデンサ及び抵抗を介して、前記ヒューズの両端に直列に接続され、大きさが制限された電流を流す過電流保護回路を含み、
前記溶断信号出力手段は、１次側要素が前記過電流保護回路に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置。
前記電圧検出手段は、抵抗を介して、前記ヒューズの両端に直列に接続されたコンデンサを含み、
前記溶断信号出力手段は、大きさが制限された電流を流す過電流保護回路を介して、１次側要素が前記コンデンサの両端に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置。
前記電圧検出手段は、前記ヒューズに並列接続されたコンデンサと、第１の抵抗を介して、前記コンデンサの両端に直列に接続され、両端に大きさが制限された電圧を発生する過電圧保護回路とを含み、
前記溶断信号出力手段は、第２の抵抗を介して、１次側要素が前記過電流保護回路両端に直列に接続され、２次側要素から溶断検出信号を出力するホトカプラを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ溶断検出装置。