JP2008118834A - Surge reduction circuit and inverter device equipped with surge reduction circuit - Google Patents

Surge reduction circuit and inverter device equipped with surge reduction circuit Download PDF

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JP2008118834A JP2006302374A JP2006302374A JP2008118834A JP 2008118834 A JP2008118834 A JP 2008118834A JP 2006302374 A JP2006302374 A JP 2006302374A JP 2006302374 A JP2006302374 A JP 2006302374A JP 2008118834 A JP2008118834 A JP 2008118834A
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智 渡邊
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世紀 坂田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a surge voltage generated when turning off switching elements due to an overcurrent, in a power supply unit having a plurality of switching elements. <P>SOLUTION: A control device 40 generates upper arm control signals for controlling upper arm switching elements 11, 21, 31 and lower arm control signals for controlling lower arm switching elements 12, 22, 32. An interrupt signal generation circuit 50 generates an upper arm interrupt signal and a lower arm interrupt signal when the overcurrent is detected. The upper arm interrupt signal is obtained by delaying the lower arm interrupt signal with a delay circuit 52. A lower arm interrupt circuit 70 interrupts the lower arm control signals when the lower arm interrupt signal is inputted, while an upper arm interrupt circuit 60 interrupts the upper arm control signals when the upper arm interrupt signal is inputted. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、スイッチングに起因して発生するサージを低減するサージ低減回路、およびそのようなサージ低減回路を備えるインバータ装置に係わる。   The present invention relates to a surge reduction circuit that reduces a surge generated due to switching, and an inverter device including such a surge reduction circuit.

インバータ装置は、一般に、複数のスイッチング素子を備え、各スイッチング素子を制御することで所望の周波数の交流を生成することができる。例えば、モータに電力を供給する際には、要求される回転数またはトルクを発生させるように、スイッチング素子が制御される。   In general, an inverter device includes a plurality of switching elements, and can control each switching element to generate alternating current with a desired frequency. For example, when power is supplied to the motor, the switching element is controlled so as to generate the required rotation speed or torque.

ところで、スイッチング素子のターンオフ時には、よく知られているように、サージ電圧が発生する。このサージ電圧の大きさは、母線(直流電源線)のインダクタンス成分およびターンオフ時にその母線に流れていた電流に依存する。すなわち、サージ電圧の大きさは、予め見積もっておくことができる。そして、各スイッチング素子の耐圧は、このようなサージ電圧を考慮して決定される。   By the way, when the switching element is turned off, a surge voltage is generated as is well known. The magnitude of this surge voltage depends on the inductance component of the bus (DC power supply line) and the current flowing through the bus at the time of turn-off. That is, the magnitude of the surge voltage can be estimated in advance. The breakdown voltage of each switching element is determined in consideration of such a surge voltage.

ところが、スイッチングのタイミングによっては、大きなサージ電圧が発生することがある。すなわち、例えば、複数のスイッチング素子が同時にターンオフするときには、それらに起因するサージ電圧が加算されて大きなサージ電圧が発生する。よって、このような大きなサージ電圧からインバータ装置の回路素子(主に、スイッチング素子)を保護するためには、各スイッチング素子の耐圧を高める必要がある。しかし、耐圧の高いスイッチング素子は、一般に、高価である。   However, a large surge voltage may occur depending on the switching timing. That is, for example, when a plurality of switching elements are turned off at the same time, a surge voltage due to them is added to generate a large surge voltage. Therefore, in order to protect the circuit elements (mainly switching elements) of the inverter device from such a large surge voltage, it is necessary to increase the breakdown voltage of each switching element. However, a switching element with a high breakdown voltage is generally expensive.

この問題を解決するための構成として、各スイッチング素子のターンオフタイミングを常にモニタし、複数のスイッチング素子のターンオフタイミングが互いに一致する場合にいずれかのスイッチング素子のターンオフタイミングをずらす機能を持った電源装置が提案されている。この構成によれば、複数のサージ電圧が同時に発生することがないので、大きなサージ電圧の発生が抑えられる。(例えば、特許文献1)
特開2004−194449号公報
As a configuration for solving this problem, a power supply device having a function of constantly monitoring the turn-off timing of each switching element and shifting the turn-off timing of any of the switching elements when the turn-off timings of a plurality of switching elements coincide with each other Has been proposed. According to this configuration, since a plurality of surge voltages are not generated at the same time, generation of a large surge voltage can be suppressed. (For example, Patent Document 1)
JP 2004-194449 A

ところで、負荷が短絡するなどした場合には、大電流(過電流)が発生してスイッチング素子を故障させるおそれがある。このため、大電流を検出したときに全スイッチング素子をオフ状態にして電流を停止する保護回路を設けたインバータ装置が提案されている。しかし、大電流が発生している状態でスイッチング素子を停止すると、大きなサージ電圧が発生するので、このサージ電圧によってスイッチング素子が故障に至るおそれもある。なお、特許文献1に記載の保護機能は、定常動作時のサージ電圧を低減するものであって、高速応答が要求される異常動作時に適用できるものではない。   By the way, when the load is short-circuited, a large current (overcurrent) may be generated and the switching element may be broken. For this reason, there has been proposed an inverter device provided with a protection circuit for stopping all currents by turning off all switching elements when a large current is detected. However, if the switching element is stopped in a state where a large current is generated, a large surge voltage is generated, and this surge voltage may cause a failure of the switching element. Note that the protection function described in Patent Document 1 is to reduce the surge voltage during steady operation, and cannot be applied during abnormal operation where high-speed response is required.

本発明の課題は、複数のスイッチング素子を備える電源装置において、過電流に起因してスイッチング素子を停止する際に発生するサージ電圧を低減することである。   An object of the present invention is to reduce a surge voltage generated when a switching element is stopped due to an overcurrent in a power supply device including a plurality of switching elements.

本発明のサージ低減回路は、互いに直列的に接続された上アームスイッチおよび下アームスイッチを含むスイッチ回路を備えた電源装置において使用されるものであり、上記電源装置において過電流が検出されたときに、互いに所定時間だけタイミングをずらして上アーム遮断信号および下アーム遮断信号を出力する遮断信号生成回路と、前記上アーム遮断信号が入力されたときに上アームスイッチへ与えるべき制御信号を遮断する上アーム遮断回路と、前記下アーム遮断信号が入力されたときに下アームスイッチへ与えるべき制御信号を遮断する下アーム遮断回路、を有する。   The surge reduction circuit of the present invention is used in a power supply device including a switch circuit including an upper arm switch and a lower arm switch connected in series with each other, and when an overcurrent is detected in the power supply device. In addition, a cut-off signal generation circuit for outputting an upper arm cut-off signal and a lower arm cut-off signal with a timing shifted from each other by a predetermined time, and a control signal to be supplied to the upper arm switch when the upper arm cut-off signal is input An upper arm cutoff circuit; and a lower arm cutoff circuit that shuts off a control signal to be supplied to the lower arm switch when the lower arm cutoff signal is input.

上記発明によれば、過電流が検出されると、まず、上アームスイッチまたは下アームスイッチの一方が停止し、所定時間経過後に、上アームスイッチまたは下アームスイッチの他方が停止する。したがって、上アームスイッチのターンオフ(遮断)に起因して発生するサージ電圧および下アームスイッチのターンオフに起因して発生するサージ電圧が重なることはなく、大きなサージ電圧は回避される。   According to the above invention, when an overcurrent is detected, first, one of the upper arm switch or the lower arm switch is stopped, and the other of the upper arm switch or the lower arm switch is stopped after a predetermined time has elapsed. Therefore, the surge voltage generated due to the turn-off (cutoff) of the upper arm switch and the surge voltage generated due to the turn-off of the lower arm switch do not overlap, and a large surge voltage is avoided.

上記発明において、遮断信号生成回路は、前記下アーム遮断信号を所定時間だけ遅延させて前記上アーム遮断信号を生成する遅延回路を備えるようにしてもよい。この構成によれば、上アームスイッチよりも先に下アームスイッチを確実に停止することができる。なお、遮断信号生成回路は、前記下アーム遮断信号を所定時間だけ遅延させて前記上アーム遮断信号を生成するかわりに、前記上アーム遮断信号を所定時間だけ遅延させて前記下アーム遮断信号を生成するようにしてもよい。   In the above invention, the cutoff signal generation circuit may include a delay circuit that generates the upper arm cutoff signal by delaying the lower arm cutoff signal by a predetermined time. According to this configuration, the lower arm switch can be reliably stopped before the upper arm switch. Instead of delaying the lower arm cutoff signal by a predetermined time to generate the upper arm cutoff signal, the cutoff signal generating circuit delays the upper arm cutoff signal by a predetermined time to generate the lower arm cutoff signal. You may make it do.

前記所定時間は、上アームスイッチが遮断または下アームスイッチが遮断されることにより発生するサージ電圧が存在する時間よりも長い時間とすることが好ましい。このように設定すれば、サージ電圧が重なることを確実に回避できる。   The predetermined time is preferably longer than the time during which a surge voltage is generated when the upper arm switch is shut off or the lower arm switch is turned off. By setting in this way, it is possible to reliably avoid the surge voltage from overlapping.

本発明のインバータ装置は、互いに直列的に接続された上アームスイッチおよび下アームスイッチを含むスイッチ回路を備えた電力変換部と、各スイッチを制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記スイッチ回路を介して流れる電流を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された電流が閾値を超えていたときに、互いに所定時間だけタイミングをずらした上アーム遮断信号および下アーム遮断信号を出力する遮断信号生成回路と、前記上アーム遮断信号が入力されたときに上アームスイッチへ与えるべき制御信号を遮断する上アーム遮断回路と、前記下アーム遮断信号が入力されたときに下アームスイッチへ与えるべき制御信号を遮断する下アーム遮断回路、を有する。この発明により、サージ電圧を低減する機能を持ったインバータ装置が実現される。   An inverter device according to the present invention includes a power conversion unit including a switch circuit including an upper arm switch and a lower arm switch connected in series to each other, and a control signal generation unit that generates a control signal for controlling each switch. Detecting means for detecting a current flowing through the switch circuit; and an upper arm cutoff signal and a lower arm cutoff signal that are shifted in timing by a predetermined time when the current detected by the detection means exceeds a threshold value A cut-off signal generating circuit for outputting a signal, an upper arm cut-off circuit for cutting off a control signal to be supplied to the upper arm switch when the upper arm cut-off signal is input, and a lower arm when the lower arm cut-off signal is input A lower arm cut-off circuit for cutting off a control signal to be supplied to the switch; According to the present invention, an inverter device having a function of reducing a surge voltage is realized.

本発明によれば、複数のスイッチング素子を備える電源装置において、過電流に起因してスイッチング素子を停止する際に発生するサージ電圧を低減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a power supply device provided with a some switching element, the surge voltage which generate | occur | produces when stopping a switching element due to an overcurrent can be reduced.

図1は、本発明の実施形態のインバータ装置の構成を示す図である。実施形態のインバータ装置1は、この実施例では、バッテリ101から入力される直流電圧から3相交流を生成してモータ102に供給するものとする。なお、インバータ装置1は、入力コンデンサCを備えている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an inverter device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, the inverter device 1 according to the embodiment generates a three-phase alternating current from a direct-current voltage input from the battery 101 and supplies the three-phase alternating current to the motor 102. The inverter device 1 includes an input capacitor C.

インバータ装置1の電力変換部は、U相スイッチ回路10、V相スイッチ回路20、W相スイッチ回路30を含んで構成されている。スイッチ回路10、20、30は、それぞれ、互いに直列的に接続された上アームスイッチおよび下アームスイッチを含んで構成されている。すなわち、U相スイッチ回路10はスイッチング素子11、12を備え、V相スイッチ回路20はスイッチング素子21、22を備え、W相スイッチ回路30はスイッチング素子31、32を備える。各スイッチング素子は、例えば、MOSトランジスタまたはIGBT等のトランジスタである。また、各スイッチング素子にはそれぞれダイオードが接続されている。   The power conversion unit of the inverter device 1 includes a U-phase switch circuit 10, a V-phase switch circuit 20, and a W-phase switch circuit 30. Each of the switch circuits 10, 20, and 30 includes an upper arm switch and a lower arm switch connected in series with each other. That is, the U-phase switch circuit 10 includes switching elements 11 and 12, the V-phase switch circuit 20 includes switching elements 21 and 22, and the W-phase switch circuit 30 includes switching elements 31 and 32. Each switching element is, for example, a transistor such as a MOS transistor or an IGBT. A diode is connected to each switching element.

電流センサ(検出手段)13、23、33は、それぞれ、対応するスイッチ回路10、20、30を介して流れる電流を検出する。これらの電流センサは、特に限定されるものではないが、例えば、シャント抵抗であってもよいし、磁束を測定する非接触型のセンサであってもよい。   The current sensors (detection means) 13, 23, and 33 detect currents that flow through the corresponding switch circuits 10, 20, and 30, respectively. These current sensors are not particularly limited, but may be, for example, shunt resistors or non-contact type sensors that measure magnetic flux.

制御部(制御信号生成手段)40は、スイッチング素子11、12、21、22、31、32を制御するための制御信号を生成する。これらの制御信号は、例えば、モータ102の回転数を所望の値にするように、或いはモータ102に所望のトルクを発生させるように生成される。そして、上アームスイッチング素子11、21、31を制御するための各制御信号は、それぞれ上アーム遮断回路70を介して対応する素子の制御端子へ導かれる。また、下アームスイッチング素子12、22、32を制御するための各制御信号は、それぞれ下アーム遮断回路60を介して対応する素子の制御端子へ導かれる。なお、後で詳しく説明するが、遮断回路60、70は、通常動作時は、これらの制御信号をそのまま通過させる。   The control unit (control signal generating means) 40 generates a control signal for controlling the switching elements 11, 12, 21, 22, 31, 32. These control signals are generated, for example, so that the number of rotations of the motor 102 is set to a desired value, or a desired torque is generated in the motor 102. Each control signal for controlling the upper arm switching elements 11, 21, 31 is guided to the control terminal of the corresponding element via the upper arm cutoff circuit 70. In addition, each control signal for controlling the lower arm switching elements 12, 22, 32 is led to the control terminal of the corresponding element via the lower arm cutoff circuit 60. As will be described later in detail, the cutoff circuits 60 and 70 pass these control signals as they are during normal operation.

上記構成のインバータ装置1は、サージ電圧を低減する機能(サージ低減回路)を備える。サージ低減回路は、遮断信号生成回路50、下アーム遮断回路60、上アーム遮断回路70により構成される。   The inverter device 1 having the above configuration has a function (surge reduction circuit) for reducing a surge voltage. The surge reduction circuit includes a cutoff signal generation circuit 50, a lower arm cutoff circuit 60, and an upper arm cutoff circuit 70.

遮断信号生成回路50は、過電流検出回路51および遅延回路52を備える。過電流検出回路51は、電流センサ13、23、33の出力信号を常にモニタしており、それらのうちの1つ以上の電流センサにおいて閾値を超える電流が検出されたときに、下アーム遮断信号を出力する。下アーム遮断信号は、下アーム遮断回路60へ与えられる。また、遅延回路52は、下アーム遮断信号を所定時間だけ遅延させることにより、上アーム遮断信号を生成する。上アーム遮断信号は、上アーム遮断回路70へ与えられる。   The cutoff signal generation circuit 50 includes an overcurrent detection circuit 51 and a delay circuit 52. The overcurrent detection circuit 51 constantly monitors the output signals of the current sensors 13, 23, and 33, and when a current exceeding a threshold is detected in one or more of the current sensors, the lower arm cutoff signal Is output. The lower arm cutoff signal is given to the lower arm cutoff circuit 60. Further, the delay circuit 52 generates the upper arm cutoff signal by delaying the lower arm cutoff signal by a predetermined time. The upper arm cutoff signal is given to the upper arm cutoff circuit 70.

下アーム遮断回路60は、3個のゲート回路(この実施例では、ANDゲート)を含んで構成される。各ゲート回路は、インバータ装置1が通常動作をしているときは、制御部40から出力される制御信号をそのまま通過させる。一方、過電流が発生して遮断信号生成回路50から下アーム遮断回路60へ下アーム遮断信号が与えられると、各ゲート回路は、制御部40から出力される制御信号を遮断する。そうすると、下アームスイッチング素子12、22、32は、オフ状態に制御される。   The lower arm cutoff circuit 60 includes three gate circuits (AND gates in this embodiment). Each gate circuit passes the control signal output from the control unit 40 as it is when the inverter device 1 is operating normally. On the other hand, when an overcurrent occurs and a lower arm cutoff signal is given from the cutoff signal generation circuit 50 to the lower arm cutoff circuit 60, each gate circuit cuts off the control signal output from the control unit 40. Then, the lower arm switching elements 12, 22, and 32 are controlled to be in an off state.

上アーム遮断回路70の構成および動作は、基本的に、下アーム遮断回路60と同じである。すなわち、インバータ装置1が通常動作をしているときは、制御部40から出力される制御信号をそのまま通過させる。そして、過電流が発生して遮断信号生成回路50から上アーム遮断信号が与えられると、制御部40から出力される制御信号を遮断する。そうすると、上アームスイッチング素子11、21、31は、オフ状態に制御される。   The configuration and operation of the upper arm cutoff circuit 70 are basically the same as those of the lower arm cutoff circuit 60. That is, when the inverter device 1 is operating normally, the control signal output from the control unit 40 is passed as it is. Then, when an overcurrent occurs and the upper arm cutoff signal is given from the cutoff signal generation circuit 50, the control signal output from the control unit 40 is cut off. Then, the upper arm switching elements 11, 21, and 31 are controlled to the off state.

上記構成のインバータ装置1において、過電流検出回路51は、例えば、コンパレータにより実現される。そして、過電流検出回路51は、この実施例では、検出された電流が閾値以下であれば「H」を出力し、検出された電流が閾値を超えていれば「L」を出力する。   In the inverter device 1 configured as described above, the overcurrent detection circuit 51 is realized by a comparator, for example. In this embodiment, the overcurrent detection circuit 51 outputs “H” if the detected current is less than or equal to the threshold, and outputs “L” if the detected current exceeds the threshold.

また、遅延回路52は、例えば、図2に示す回路により実現される。図2に示す回路において、入力信号が「H」であれば、スイッチM1がオン状態であり、コンデンサC1の電荷がそのスイッチM1を介して放出されるので、コンパレータ53の−端子の電位はゼロに近い状態となる。よって、この場合、コンパレータ53の出力も「H」である。つづいて、入力信号が「H」から「L」に切り替わると、コンデンサC1は抵抗R1を介して流れる電流により充電される。そして、コンデンサC1の両端電圧が上昇してコンパレータ53の−端子の電位が+端子の電位を超えると、コンパレータ53の出力も「H」から「L」に切り替わる。このように、遅延回路52は、入力信号を遅延させて出力する。このとき、遅延時間は、抵抗R1の抵抗値およびコンデンサC1の容量により定まる。   The delay circuit 52 is realized by, for example, the circuit shown in FIG. In the circuit shown in FIG. 2, if the input signal is “H”, the switch M1 is in the ON state, and the charge of the capacitor C1 is discharged through the switch M1, so that the potential at the − terminal of the comparator 53 is zero. It becomes a state close to. Therefore, in this case, the output of the comparator 53 is also “H”. Subsequently, when the input signal is switched from “H” to “L”, the capacitor C1 is charged by the current flowing through the resistor R1. When the voltage across the capacitor C1 rises and the potential of the negative terminal of the comparator 53 exceeds the potential of the positive terminal, the output of the comparator 53 is also switched from “H” to “L”. Thus, the delay circuit 52 delays the input signal and outputs it. At this time, the delay time is determined by the resistance value of the resistor R1 and the capacitance of the capacitor C1.

次に、図3を参照しながら、過電流が発生したときのインバータ装置1の動作を説明する。ここでは、負荷が短絡(図1においては、モータ102のV相/W相間が短絡している。)することによって過電流が発生するものとする。   Next, the operation of the inverter device 1 when an overcurrent occurs will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that an overcurrent occurs when the load is short-circuited (in FIG. 1, the V phase / W phase of the motor 102 is short-circuited).

図3において、「上アーム制御信号」は、上アームスイッチング素子11、21、31の制御端子に与えられる3つの制御信号を模式的に示している。同様に「下アーム制御信号」は、下アームスイッチング素子12、22、32の制御端子に与えられる3つの制御信号を模式的に示している。また、「電流」は、電流センサ13、23、33により検出される電流(ここでは、電流センサ33により検出される電流)を模式的に示している。   In FIG. 3, the “upper arm control signal” schematically shows three control signals given to the control terminals of the upper arm switching elements 11, 21, and 31. Similarly, “lower arm control signal” schematically shows three control signals given to the control terminals of the lower arm switching elements 12, 22, and 32. In addition, “current” schematically indicates a current detected by the current sensors 13, 23, and 33 (here, a current detected by the current sensor 33).

インバータ装置1が正常に動作しているときは、検出される電流は閾値よりも小さく、上アーム遮断信号および下アーム遮断信号はいずれも「H」を保持している。よって、制御部40により生成される制御信号は、そのまま対応するスイッチング素子に与えられる。   When the inverter device 1 is operating normally, the detected current is smaller than the threshold value, and both the upper arm cutoff signal and the lower arm cutoff signal hold “H”. Therefore, the control signal generated by the control unit 40 is given to the corresponding switching element as it is.

時刻T1において負荷が短絡(ここでは、モータ102のV相/W相間が短絡)したものとする。そうすると、バッテリ101の正極から上アームスイッチング素子21、モータ102、下アームスイッチング素子32を介してバッテリ101の負極へ流れる電流が急激に増大してゆく。この電流は、電流センサ33により検出される。そして、この電流が閾値を超えると、下アーム遮断信号が「H」から「L」に切り替わる。なお、上アーム遮断信号は「H」のままである。   It is assumed that the load is short-circuited (here, the V phase / W phase of the motor 102 is short-circuited) at time T1. Then, the current flowing from the positive electrode of the battery 101 to the negative electrode of the battery 101 via the upper arm switching element 21, the motor 102, and the lower arm switching element 32 increases rapidly. This current is detected by the current sensor 33. And when this electric current exceeds a threshold value, a lower arm interruption | blocking signal will switch from "H" to "L". Note that the upper arm cutoff signal remains “H”.

下アーム遮断信号が「L」になると、以降、下アーム制御信号は下アーム遮断回路60により遮断されることになる。この結果、下アームスイッチング素子12、22、32がオフ状態に制御される。このとき、母線を介して流れていた大電流が低下してゆくので、サージ電圧が発生する。   When the lower arm cut-off signal becomes “L”, the lower arm control signal is cut off by the lower arm cut-off circuit 60 thereafter. As a result, the lower arm switching elements 12, 22, and 32 are controlled to the off state. At this time, since a large current flowing through the bus line decreases, a surge voltage is generated.

下アーム遮断信号が「H」から「L」に切り替わった時から時間ΔTが経過すると、時刻T2において上アーム遮断信号が「H」から「L」に切り替わる。そうすると、以降、上アーム制御信号は上アーム遮断回路70により遮断され、上アームスイッチング素子11、21、31がオフ状態に制御される。この結果、再びサージ電圧が発生する。なお、時間ΔTは、遅延回路52による遅延時間であり、サージ電圧が存在していることが想定される時間よりも長い時間が設定される。ただし、時間ΔTを長くし過ぎると、上アームスイッチング素子11、21、31のみに制御信号が与えられる期間が長くなるので、インバータ装置1の動作が不安定になるおそれがある。したがって、時間ΔTは、サージ電圧が存在することが想定される時間に応じて適切に設定することが好ましい。ここで、「サージ電圧が存在していることが想定される時間」は、回路構成に依存するものであり、シミュレーション等により予め求めることが可能である。   When the time ΔT elapses from when the lower arm cutoff signal is switched from “H” to “L”, the upper arm cutoff signal is switched from “H” to “L” at time T2. Then, the upper arm control signal is cut off by the upper arm cut-off circuit 70, and the upper arm switching elements 11, 21, and 31 are controlled to be turned off. As a result, a surge voltage is generated again. The time ΔT is a delay time by the delay circuit 52, and is set to be longer than the time when the surge voltage is assumed to exist. However, if the time ΔT is excessively long, the period during which the control signal is given only to the upper arm switching elements 11, 21, and 31 becomes long, so that the operation of the inverter device 1 may become unstable. Therefore, it is preferable to appropriately set the time ΔT according to the time when the surge voltage is assumed to exist. Here, “the time when the surge voltage is assumed to exist” depends on the circuit configuration and can be obtained in advance by simulation or the like.

このように、実施形態のインバータ装置1においては、過電流が発生すると、スイッチング素子を制御するための制御信号を遮断することにより電流を低下させる。このとき、上アーム遮断信号は、下アーム遮断信号に対して所定時間だけ遅延している。このため、上アームスイッチング素子11、21、31のターンオフに起因して発生するサージ電圧および下アームスイッチング素子12、22、32のターンオフに起因して発生するサージ電圧が同時に発生することはない。すなわち、これらのサージ電圧が加算されることはない。したがって、大きなサージ電圧の発生が回避される。   As described above, in the inverter device 1 of the embodiment, when an overcurrent occurs, the current is reduced by cutting off the control signal for controlling the switching element. At this time, the upper arm cutoff signal is delayed by a predetermined time with respect to the lower arm cutoff signal. For this reason, the surge voltage generated due to the turn-off of the upper arm switching elements 11, 21, 31 and the surge voltage generated due to the turn-off of the lower arm switching elements 12, 22, 32 do not occur simultaneously. That is, these surge voltages are not added. Therefore, generation of a large surge voltage is avoided.

なお、インバータ装置の過電流時に上アームよりも先に下アームを遮断する構成は、特開平8−223934号公報(以下、特許文献2)にも記載されている。この特許文献2に記載のインバータ装置では、過電流を監視するために2つの閾値が設定されており、インバータ装置を流れる電流が第1の閾値を超えると下アームスイッチを停止し、その電流が第1の閾値よりも高い第2の閾値を超えると上アームスイッチを停止するように構成されている。   In addition, the structure which interrupts | blocks a lower arm ahead of an upper arm at the time of an overcurrent of an inverter apparatus is also described in Unexamined-Japanese-Patent No. 8-223934 (henceforth, patent document 2). In the inverter device described in Patent Document 2, two threshold values are set to monitor overcurrent. When the current flowing through the inverter device exceeds the first threshold value, the lower arm switch is stopped, and the current is The upper arm switch is stopped when a second threshold value higher than the first threshold value is exceeded.

しかしながら、特許文献2に記載の構成では、インバータ装置を流れる電流が第1の閾値よりも大きく且つ第2の閾値以下であった場合には、上アームスイッチは停止しないので、インバータ装置の動作が不安定になるおそれがある。これに対して、実施形態のインバータ装置1においては、過電流発生時にはすべてのスイッチング素子が確実に停止するので、不安定な動作状態が継続することはない。   However, in the configuration described in Patent Document 2, when the current flowing through the inverter device is larger than the first threshold value and less than or equal to the second threshold value, the upper arm switch does not stop. May become unstable. On the other hand, in the inverter device 1 of the embodiment, since all the switching elements are surely stopped when an overcurrent occurs, an unstable operation state does not continue.

また、特許文献2に記載の構成では、負荷短絡等により電流が急激に増加した場合は、その電流が第1の閾値を超えてから第2の閾値を超えるまでに要する時間は極めて短いので、上アームスイッチおよび下アームスイッチはほぼ同時にターンオフすることになる。この場合、上アームスイッチのターンオフに起因するサージ電圧および下アームスイッチのターンオフに起因するサージ電圧が重なり、大きなサージ電圧が発生してしまう。これに対して、実施形態のインバータ装置1においては、負荷短絡等により電流が急激に増加した場合であっても、遅延回路52により上アームおよび下アームのターンオフタイミングがずらされているので、上アームスイッチング素子のターンオフに起因して発生するサージ電圧および下アームスイッチング素子のターンオフに起因して発生するサージ電圧が重なることはなく、大きなサージ電圧が発生することはない。   In addition, in the configuration described in Patent Document 2, when the current increases rapidly due to a load short circuit or the like, the time required for the current to exceed the second threshold after exceeding the first threshold is extremely short. The upper arm switch and the lower arm switch are turned off almost simultaneously. In this case, the surge voltage caused by the turn-off of the upper arm switch and the surge voltage caused by the turn-off of the lower arm switch are overlapped to generate a large surge voltage. On the other hand, in the inverter device 1 of the embodiment, even when the current suddenly increases due to a load short circuit or the like, the turn-off timing of the upper arm and the lower arm is shifted by the delay circuit 52. The surge voltage generated due to the turn-off of the arm switching element and the surge voltage generated due to the turn-off of the lower arm switching element do not overlap, and no large surge voltage is generated.

なお、上述の実施例では、下アームスイッチング素子を停止した後に上アームスイッチング素子を停止する構成を示したが、上アームスイッチング素子を停止した後に下アームスイッチング素子を停止する構成であってもよい。すなわち、遅延回路52が、上アーム遮断信号を所定時間だけ遅延させることにより、下アーム遮断信号を生成する構成であってもよい。このように、下アーム遮断信号を上アーム遮断信号に対して所定時間だけ遅延させることによっても同様の効果を奏する。   In the above-described embodiment, the configuration in which the upper arm switching element is stopped after stopping the lower arm switching element has been described. However, the structure in which the lower arm switching element is stopped after the upper arm switching element is stopped may be employed. . That is, the delay circuit 52 may be configured to generate the lower arm cutoff signal by delaying the upper arm cutoff signal by a predetermined time. Thus, the same effect can be obtained by delaying the lower arm cutoff signal by a predetermined time with respect to the upper arm cutoff signal.

また、上述の実施例では、電流センサ13、23、33がそれぞれU相、V相、W相の電流を検出する構成であるが、電流センサ81を利用してインバータ装置1の総電流を検出する構成であってもよい。   In the above-described embodiment, the current sensors 13, 23, and 33 are configured to detect U-phase, V-phase, and W-phase currents respectively, but the current sensor 81 is used to detect the total current of the inverter device 1. It may be configured to.

また、上述の実施例では、電力変換部がU相、V相、W相の3相のスイッチ回路を含む構成であるが、3相に限らず、例えば2相または4相のスイッチ回路を含む構成であってもよい。   In the above-described embodiment, the power conversion unit includes a U-phase, V-phase, and W-phase three-phase switch circuit, but is not limited to three-phase, and includes, for example, a two-phase or four-phase switch circuit It may be a configuration.

さらに、本発明は、インバータ装置にのみ適用されるものではなく、互いに直列的に接続された上アームスイッチおよび下アームスイッチを含むスイッチ回路を備えた電源装置に適用可能である。   Furthermore, the present invention is not only applied to the inverter device, but can be applied to a power supply device including a switch circuit including an upper arm switch and a lower arm switch connected in series to each other.

本発明の実施形態のインバータ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the inverter apparatus of embodiment of this invention. 遅延回路の実施例である。It is an Example of a delay circuit. 過電流発生時の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation at the time of overcurrent occurrence.

符号の説明Explanation of symbols

1 インバータ装置
10 U相スイッチ回路
20 V相スイッチ回路
30 W相スイッチ回路
11、21、31 上アームスイッチング素子
12、22、32 下アームスイッチング素子
13、23、33 電流センサ
40 制御部
50 遮断信号生成回路
51 過電流検出回路
52 遅延回路
53 コンパレータ
60 下アーム遮断回路
70 上アーム遮断回路
81 電流センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter apparatus 10 U-phase switch circuit 20 V-phase switch circuit 30 W-phase switch circuit 11, 21, 31 Upper arm switching element 12, 22, 32 Lower arm switching element 13, 23, 33 Current sensor 40 Control part 50 Breaking signal production | generation Circuit 51 Overcurrent detection circuit 52 Delay circuit 53 Comparator 60 Lower arm cutoff circuit 70 Upper arm cutoff circuit 81 Current sensor

Claims (6)

互いに直列的に接続された上アームスイッチおよび下アームスイッチを含むスイッチ回路を備えた電源装置におけるサージ電圧を低減するサージ低減回路であって、
上記電源装置において過電流が検出されたときに、互いに所定時間だけタイミングをずらして上アーム遮断信号および下アーム遮断信号を出力する遮断信号生成回路と、
前記上アーム遮断信号が入力されたときに上アームスイッチへ与えるべき制御信号を遮断する上アーム遮断回路と、
前記下アーム遮断信号が入力されたときに下アームスイッチへ与えるべき制御信号を遮断する下アーム遮断回路、
を有するサージ低減回路。
A surge reduction circuit for reducing a surge voltage in a power supply device including a switch circuit including an upper arm switch and a lower arm switch connected in series with each other,
A shut-off signal generating circuit that outputs an upper arm shut-off signal and a lower arm shut-off signal by shifting the timing by a predetermined time when an overcurrent is detected in the power supply device;
An upper arm cutoff circuit that cuts off a control signal to be given to the upper arm switch when the upper arm cutoff signal is input;
A lower arm cutoff circuit that shuts off a control signal to be applied to the lower arm switch when the lower arm cutoff signal is input;
A surge reduction circuit.
前記遮断信号生成回路は、前記下アーム遮断信号を所定時間だけ遅延させて前記上アーム遮断信号を生成する遅延回路を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のサージ低減回路。
The surge reduction circuit according to claim 1, wherein the cutoff signal generation circuit includes a delay circuit that delays the lower arm cutoff signal by a predetermined time to generate the upper arm cutoff signal.
前記遮断信号生成回路は、前記上アーム遮断信号を所定時間だけ遅延させて前記下アーム遮断信号を生成する遅延回路を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のサージ低減回路。
The surge reduction circuit according to claim 1, wherein the cutoff signal generation circuit includes a delay circuit that delays the upper arm cutoff signal by a predetermined time to generate the lower arm cutoff signal.
前記所定時間は、上アームスイッチが遮断または下アームスイッチが遮断されることにより発生するサージ電圧が存在する時間よりも長い時間である
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載のサージ低減回路。
4. The surge according to claim 2, wherein the predetermined time is a time longer than a time in which a surge voltage generated by the upper arm switch being cut off or the lower arm switch being cut off is present. Reduction circuit.
互いに直列的に接続された上アームスイッチおよび下アームスイッチを含むスイッチ回路を備えた電力変換部と、
各スイッチを制御するための制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記スイッチ回路を介して流れる電流を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された電流が閾値を超えていたときに、互いに所定時間だけタイミングをずらした上アーム遮断信号および下アーム遮断信号を出力する遮断信号生成回路と、
前記上アーム遮断信号が入力されたときに上アームスイッチへ与えるべき制御信号を遮断する上アーム遮断回路と、
前記下アーム遮断信号が入力されたときに下アームスイッチへ与えるべき制御信号を遮断する下アーム遮断回路、
を有するインバータ装置。
A power converter having a switch circuit including an upper arm switch and a lower arm switch connected in series with each other;
Control signal generating means for generating a control signal for controlling each switch;
Detecting means for detecting a current flowing through the switch circuit;
An interruption signal generation circuit that outputs an upper arm interruption signal and a lower arm interruption signal that are shifted in timing by a predetermined time when the current detected by the detection means exceeds a threshold;
An upper arm cutoff circuit that cuts off a control signal to be given to the upper arm switch when the upper arm cutoff signal is input;
A lower arm cutoff circuit that shuts off a control signal to be applied to the lower arm switch when the lower arm cutoff signal is input;
An inverter device having
前記所定時間は、上アームスイッチが遮断または下アームスイッチが遮断されることにより発生するサージ電圧が存在する時間よりも長い時間である
ことを特徴とする請求項5に記載のインバータ装置。
The inverter device according to claim 5, wherein the predetermined time is a time longer than a time during which a surge voltage generated when the upper arm switch is shut off or the lower arm switch is shut off.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010284051A (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Fuji Electric Systems Co Ltd Inverter device
JP2011182535A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Fuji Electric Co Ltd Electric power converter
JP2012135142A (en) * 2010-12-22 2012-07-12 Fuji Electric Co Ltd Control method and control apparatus for power converter
JP2013093992A (en) * 2011-10-26 2013-05-16 Daikin Ind Ltd Inverter control device
WO2018198204A1 (en) * 2017-04-25 2018-11-01 三菱電機株式会社 Overcurrent protection device, inverter device, converter device, and air conditioner
JP6445192B1 (en) * 2017-08-04 2018-12-26 新電元工業株式会社 Power supply device and method for controlling power supply device
JP2020014315A (en) * 2018-07-18 2020-01-23 富士電機株式会社 Semiconductor device
EP3429048A4 (en) * 2016-03-09 2020-04-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Storage battery device, storage battery device control method, and program
JP2020114094A (en) * 2019-01-11 2020-07-27 三菱電機株式会社 Electric power conversion system
WO2021187534A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 富士電機株式会社 Short circuit fault detection device and power conversion device
JP2021151065A (en) * 2020-03-18 2021-09-27 富士電機株式会社 Short circuit failure detection device of power conversion apparatus
JP7341370B1 (en) 2022-10-11 2023-09-08 三菱電機株式会社 power converter

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010284051A (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Fuji Electric Systems Co Ltd Inverter device
JP2011182535A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Fuji Electric Co Ltd Electric power converter
JP2012135142A (en) * 2010-12-22 2012-07-12 Fuji Electric Co Ltd Control method and control apparatus for power converter
JP2013093992A (en) * 2011-10-26 2013-05-16 Daikin Ind Ltd Inverter control device
EP3429048A4 (en) * 2016-03-09 2020-04-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Storage battery device, storage battery device control method, and program
JPWO2018198204A1 (en) * 2017-04-25 2019-11-07 三菱電機株式会社 Overcurrent protection device, inverter device, converter device and air conditioner
WO2018198204A1 (en) * 2017-04-25 2018-11-01 三菱電機株式会社 Overcurrent protection device, inverter device, converter device, and air conditioner
WO2019026295A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-07 新電元工業株式会社 Power supply device, and method for controlling power supply device
CN109804564A (en) * 2017-08-04 2019-05-24 新电元工业株式会社 Power supply device and, the control method of power supply device
US10333303B2 (en) 2017-08-04 2019-06-25 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Power supply device and method of controlling power supply device
EP3664272A4 (en) * 2017-08-04 2020-08-12 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Power supply device, and method for controlling power supply device
JP6445192B1 (en) * 2017-08-04 2018-12-26 新電元工業株式会社 Power supply device and method for controlling power supply device
CN109804564B (en) * 2017-08-04 2023-01-06 新电元工业株式会社 Power supply device and control method of power supply device
JP2020014315A (en) * 2018-07-18 2020-01-23 富士電機株式会社 Semiconductor device
JP2020114094A (en) * 2019-01-11 2020-07-27 三菱電機株式会社 Electric power conversion system
WO2021187534A1 (en) * 2020-03-18 2021-09-23 富士電機株式会社 Short circuit fault detection device and power conversion device
JP2021151065A (en) * 2020-03-18 2021-09-27 富士電機株式会社 Short circuit failure detection device of power conversion apparatus
CN114303068A (en) * 2020-03-18 2022-04-08 富士电机株式会社 Short-circuit fault detection device and power conversion device
US11955791B2 (en) 2020-03-18 2024-04-09 Fuji Electric Co., Ltd. Short-circuit detector and power converter
JP7341370B1 (en) 2022-10-11 2023-09-08 三菱電機株式会社 power converter
WO2024079775A1 (en) * 2022-10-11 2024-04-18 三菱電機株式会社 Electric power converter

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