JP2009201349A

JP2009201349A - 過電流および過電圧の保護装置を含む可変速駆動装置

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Publication number: JP2009201349A
Application number: JP2009039280A
Authority: JP
Inventors: Philippe Baudesson; フィリップ、ボドソン
Original assignee: Schneider Toshiba Inverter Europe SAS
Current assignee: Schneider Toshiba Inverter Europe SAS
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2029-02-23
Also published as: US20090213513A1; FR2928058A1; ATE529937T1; FR2928058B1; CN101540502B; US8040648B2; EP2093872B1; CN101540502A; ES2372138T3; EP2093872A1; JP5425492B2

Abstract

【課題】損傷を伴わずに、配電網の擾乱を吸収できる可変速駆動装置を提供することを可能にする。
【解決手段】本発明の可変速駆動装置は、入力側において、電源網Ａから得られる交流電圧から、直流電圧を電力バス１０、１１で発生させるための整流モジュール１２と、前記電力バスのプラス線とマイナス線間に接続されたバスコンデンサＣｂと、前記電力バスから電力が供給され、電気負荷２に交流電圧を供給するように制御されるインバータモジュール１３と、ＪＦＥＴトランジスタタイプの第一電子スイッチＴ１および電力バス上にＪＦＥＴトランジスタＴ１と並列に設けられた第二電子スイッチＴ２から構成された可変速駆動装置の保護装置１４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電網での過電圧または不足電圧によって生じる過電流および過電圧に対する保護装置を設けた可変速駆動装置に関する。

周知のように、可変速駆動装置は配電網に接続され、電気負荷を制御するものである。可変速駆動装置は、入力側において配電網から供給される交流電圧を直流電圧に変換する電圧整流モジュールを設け、下流側でプラス線とマイナス線を有する電力バスに給電する。一般にバスコンデンサと呼ばれるフィルタコンデンサは、電力バスのプラス端子とマイナス端子との間に設けられる。出力側では、可変速駆動装置が電力バスを電源とするインバータモジュールを設けることによって、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）で制御されるＩＧＢＴトランジスタ形式の電子スイッチを利用して、周波数と振幅が可変の交流電圧を直流電圧から生じさせる。

配電網は、過電圧または不足電圧など、様々な種類の擾乱を受けることがある。この擾乱には、振幅が大きく継続時間が短い低エネルギーもの、または振幅が小さく継続時間が長い高エネルギーのものがある。擾乱が非常に高エネルギーである場合は整流モジュール側の大きなサージ電流によって、バスコンデンサの容量が小さい場合はインバータモジュール側の過電圧によって、整流器モジュールのダイオード、バスコンデンサ、インバータモジュールのトランジスタなどの可変速駆動装置のコンポーネントが損傷することもある。

従って、本発明の目的は、損傷を伴わずに、配電網の擾乱を吸収できる可変速駆動装置を提供することにある。

この目的は、
−入力側において、配電網から得られる交流電圧から、直流電圧を電力バスで発生させるための整流モジュールと、
−前記電力バスのプラス線とマイナス線との間に接続されたバスコンデンサと、
−前記電力バスから電力が供給され、電気負荷に交流電圧を供給するように制御されるインバータモジュールと、を備えた可変速駆動装置であって、
前記可変速駆動装置は、
−可変速駆動装置を配電網（Ａ）での電圧変動による過電流から保護するための保護装置を備え、
この保護装置は、
−電力バス上で整流モジュールとバスコンデンサとの間に直列に設けられたバンドギャップの大きい材料からなるＪＦＥＴトランジスタタイプの第一電子スイッチと、
−電力バス上でＪＦＥＴトランジスタと並列に設けられた第二電子スイッチと、
−ＪＦＥＴトランジスタおよび第二電子スイッチを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする可変速駆動装置。

一態様によれば、保護装置は電力バスのプラス線に設けられる。

好ましくは、第一電子スイッチのＪＦＥＴトランジスタは炭化ケイ素からなるノーマリオンタイプである。

好ましくは、第二電子スイッチは炭化ケイ素からなるノーマリオンタイプのＪＦＥＴトランジスタである。

他の態様によれば、第一電子スイッチおよび第二電子スイッチの制御手段は、電力バスのプラス線とマイナス線との間に接続される。

他の態様によれば、制御手段は、第一および第二電子スイッチに制御電圧を印加できるチャージポンプ回路を含む。

他の態様によれば、制御手段は、ＪＦＥＴトランジスタの端子で測定される電圧の閾値を記憶する記憶手段を有し、その閾値を超えると制御手段は第二電子スイッチをオフに制御する。記憶手段はまた、電力バスのプラス線とマイナス線間で測定される電圧の閾値を記憶し、その閾値を越えると第二電子スイッチをオフに制御する。

他の態様によれば、可変速駆動装置はさらに、整流モジュールを過電圧から保護するための装置を備える。整流モジュールを過電圧から保護するためのこの装置は、例えばノーマリオンのＪＦＥＴタイプ制限トランジスタおよびツェナーダイオードを備え、両者ともに電力バスのプラス線とマイナス線との間に並列に接続されている。変形例として、この整流モジュールを過電圧から保護するための装置は、電力バスのプラス線とマイナス線間に接続されたＧＭＯＶタイプのバリスタを備えることができる。

また別の特徴と利点については、例として付属の図面に示す実施形態を参照する詳細な説明で明らかになる。

本発明によれば、損傷を伴わずに、配電網の擾乱を吸収できる可変速駆動装置を提供することができる。

図１は本発明の保護装置を設けた可変速駆動装置の略図を示す。

図１を参照すると、可変速駆動装置１は、電力バスに直流電圧Ｖｄｃ（例えば、使用条件により約２００〜８００Ｖｃｃ以上）を給電する直流電源を設ける。電力バスは、プラス線１０とマイナス線１１とから構成される。電力バスの直流電圧Ｖｄｃを一定に維持するため、または（Ｃ−ｌｅｓｓ可変速駆動装置）インバータモジュールによって管理される直流バスの裁断電流をフィルタするためには、一般にバスコンデンサＣｂを使用する。このバスコンデンサＣｂは電力バスのプラス端子とマイナス端子間に接続され、一般に標準的可変速駆動装置の場合は電解タイプであり、Ｃ−ｌｅｓｓタイプの可変速駆動装置の場合はフィルムタイプである。

図１において、可変速駆動装置１は入力側において、外部配電網Ａ（例えば３８０Ｖａｃの三相配電網）からの三相交流電圧を整流するための整流モジュール１２を設ける。好ましくは、この整流モジュール１２には、サイリスタよりも低価格且つ信頼性が高いダイオード１２０を使用する。

次に、可変速駆動装置１は、出力側において、インバータモジュール１３を設け、これにより電力バスからの周波数と振幅が可変する交流電圧で電気負荷２を制御可能とする。このため、インバータモジュール１３はパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を利用して、各相ごとに備えられた電子電力スイッチ１３０を制御する。これらのスイッチは例えばＩＧＢＴタイプの電力トランジスタであって、図１には図示しない制御モジュールによって制御される。図１において、電気負荷２に三相交流電圧を供給するために、インバータモジュール１３は３つのアームを有し、各アームは電力バスのプラス端子とマイナス端子との間に直列に接続された電力トランジスタ２つを有するため、合計で６つの電力トランジスタを有する。

本発明は、配電網（Ａ）での電圧変動による過電流および過電圧から可変速駆動装置を保護するため、可変速駆動装置に保護装置１４を備えることにより構成される。

かかる過電力は、２つの異なる現象によって生じることがある。
−過電圧の場合は、バスコンデンサＣｂに大きなサージ電流が生じることで整流モジュール１２のダイオードブリッジが損傷し、また、電力バスに大きな過電圧が生じることでインバータモジュール１３およびバスコンデンサＣｂの損傷を招くことがあり、
−不足電圧解消後に正常レベルに復帰すると、同様にバスコンデンサＣｂに大きなサージ電流が生じ、整流モジュール１２のダイオードブリッジの損傷を招くことがある。

従って、配電網Ａにおける過電圧時または不足電圧発生後に整流モジュール１２を保護するためには、整流モジュール１２のサージ電流を抑制する必要がある。

このため、本発明の装置１４は具体的に、ノーマリオフかノーマリオンのＪＦＥＴトランジスタタイプの第一電子スイッチを設ける。

ＪＦＥＴトランジスタは周知の電力用電子スイッチであって、ドレイン（Ｄ）・ソース（Ｓ）間の電流の通過の許可・不許可を決定する制御ゲート（Ｇ）を備える。かかるトランジスタのうち、ゲートとソースとの間の電圧Ｖ_GSがほぼゼロであるものは、ノーマリオン（normally ON）タイプと呼ばれる。つまり、制御電圧Ｖ_GSがない場合でもドレイン・ソース間のルートは通電しており、すなわち導電性である。逆に、ＪＦＥＴトランジスタのうち、ゲートとソースとの間に電圧Ｖ_GSがない場合にドレイン・ソース間のルートが導電性にならないものは、ノーマリオフ（normally OFF）タイプと呼ばれる。

さらに、ノーマリオンタイプのＪＦＥＴ電子スイッチの性能は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの電圧で制御されるその他の種類の電力用電子スイッチと比較して、またノーマリオフタイプのＪＦＥＴと比較しても、優れている。具体的には、かかるスイッチはスイッチング速度がより速く、通電状態における導電損失もより少なく（通電状態で抵抗Ｒ_DSonが低い）、温度安定性も良く、サイズもより小さい。

第一ＪＦＥＴトランジスタＴ１は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）などのバンドギャップの大きい材料（wide-band-gap material）、すなわち通電状態で低い抵抗Ｒ_DSonを有し、高電圧（１０００Ｖ以上）に耐えられる材料からなる。

従って、好ましくは、本発明の保護装置１４は炭化ケイ素または窒化ガリウムなどのバンドギャップの大きい材料からなるノーマリオンのＪＦＥＴトランジスタＴ１を備える。トランジスタＴ１は電力バスのプラス線１０上で、整流モジュール１２とバスコンデンサＣｂとの間に直列に設けられる。

またこの装置は、トランジスタＴ１と並列に電力バスのプラス線に接続される第二電子スイッチを備える。この第二電子スイッチは例えばＪＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴタイプのトランジスタＴ２である。これはノーマリオンタイプであってもノーマリオフタイプであってもよい。好ましくは、トランジスタＴ２にはノーマリオンのＪＦＥＴタイプを使用し、第一トランジスタＴ１と同様に、トランジスタＴ２は例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）などのバンドギャップの大きい材料、すなわち通電状態で低い抵抗Ｒ_DSonを有し、高電圧（１０００Ｖ以上）に耐えられる材料からなる。

本発明の装置は、トランジスタＴ１およびトランジスタＴ２の制御手段１４０を備える。この制御手段１４０はトランジスタＴ１およびＴ２のスイッチングを決定するための処理手段、記憶手段、トランジスタＴ１の制御用電源およびトランジスタＴ２の制御用電源などを備える。使用される電源は例えば、チャージポンプ回路（charge pump circuit）であって、それぞれが例えば回路のプレチャージの時に電力バスからチャージされるコンデンサおよびコンデンサと並列に設けられたツェナーダイオードから構成される。トランジスタＴ１およびＴ２を制御するために絶縁した外部電源を使用することもできるが、この場合、制御手段１４０は電力バスから直接給電されなくなり、自律回路ではなくなる。この場合、ノーマリオフタイプのトランジスタＴ１およびＴ２を使用することも考えられる。

本発明によれば、トランジスタＴ１は、一方で低温（普通１５０°Ｃ以下の温度）での限流電流が電気負荷２に必要な正常電流を超えるように、また他方でバスコンデンサＣｂの充電や配電網Ａでの過電圧および配電網Ａでの不足電圧といった一時的状態において、故障せずに十分にエネルギーを分散できるように、炭化ケイ素などの十分な面積を有する。炭化ケイ素のＪＦＥＴは通常、短絡故障せずに０．５Ｊ／ｍｍ²に耐えられる。トランジスタＴ２の炭化ケイ素の面積も、低温での限流電流が電気負荷２に必要な正常電流を超えるように、十分大きくなければならない。ただし、エネルギーを分散する必要がないので、Ｔ２の面積はトランジスタＴ１の面積よりも小さくてよい。従って、トランジスタＴ１の通電状態の抵抗Ｒ_Dsonは、トランジスタＴ２の通電状態の抵抗Ｒ_Dsonよりも低くなる。

可変速駆動装置１はさらに、整流モジュール１２の下流側と保護装置１４の上流側に、電力バスのプラス線１０とマイナス線１１との間に接続された減結合コンデンサＣｄも備える。この減結合コンデンサＣｄは、配電網Ａにおいて生じる低エネルギーであるが大きな過電圧を短時間でクリップするものである。

可変速駆動装置１が起動時でのプレチャージ中か、配電網での過電圧状態か、配電網での不足電圧状態かの各状態に応じて、可変速駆動装置１の保護装置１４は下記のように機能する。

−起動時（つまり、充電電流がない）：
トランジスタＴ１およびトランジスタＴ２は最初、オン状態である。通電状態でのその抵抗（Ｒ_dson）は非常に低い。従って、並列のトランジスタＴ１およびＴ２のドレインとソース端子間で測定された電圧Ｖも非常に低くなる。バスコンデンサＣｂの容量が小さければ（２μＦ／ｋＷ程度）、その充電は早くなり少量のエネルギーで済む。この場合、生じるサージ電流が小さいため、二つのトランジスタは両者ともに電流を制限しない。逆に、バスコンデンサＣｂの容量が大きければ（数十μＦ／ｋＷ）、バスコンデンサＣｂに大きなサージ電流が生じる。

トランジスタＴ１は、流れる電流が制限電流よりも大きくなると、再び電流制限状態に入る。コンデンサＣｂのチャージ電流がトランジスタＴ１の制限電流を超える場合、トランジスタＴ２に電流が流れることができる。トランジスタＴ２を流れる電流が制限電流よりも大きくなると、トランジスタＴ２も電流制限状態に入る。トランジスタＴ１およびＴ２が両者とも電流制限状態にある時、電圧Ｖの測定値は高くなる。この電圧Ｖは例えば３Ｖである第一閾値Ｓ１を超えると、トランジスタＴ２はオフに制御される。従って、チャージ電流は全てトランジスタＴ１を流れる。トランジスタＴ１はまた、バスコンデンサＣｂのチャージという一時的状態では、整流モジュール１２の出力電圧とバスコンデンサＣｂの端子間の電圧差に耐えなければならない。電流および電圧に同時に耐えるには、トランジスタＴ１の炭化ケイ素チップは大量のエネルギーを分散しなければならないので、ジャンクション温度が上昇し、また温度と逆比例する相互コンダクタンスが大きく変化する。トランジスタＴ１の相互コンダクタンスが大きく低下した分、一定のゲート電圧での制限電流値も低下する（一般に炭化ケイ素チップでは、低温と高温の制限電流比率は１０である）。このため、トランジスタＴ１は、大きなエネルギーを分散した後、低温の制限電流値に戻るために冷却する必要がある。

バスコンデンサＣｂの充電が終了した後、トランジスタＴ１およびＴ２の端子での電圧Ｖはゼロになるので、第一閾値Ｓ１以下に復帰する。この時、トランジスタＴ２はオンに制御される。理想的には、トランジスタＴ１が電流制限し始めたらすぐにトランジスタＴ２をオフに制御すると、電流制限状態に入らないため昇温せず、相互コンダクタンス値も変化しない。従って、トランジスタＴ２は加熱されなかったか、加熱されたとしてもほんのわずかであるため、トランジスタＴ１が冷却するまで待たずに、電気負荷２および可変速駆動装置１を即座に起動するために使用できる。すなわち、トランジスタＴ２によってトランジスタＴ１の熱メモリ効果はなくなる。

トランジスタＴ２がなければ、電気負荷２および可変速駆動装置１の電流はトランジスタＴ１の制限電流値を超えるリスクが非常に高くなる。その場合、トランジスタＴ１は限流状態のままになるので、分散するエネルギーが統合されてジャンクション温度を上昇させ、最終的に短絡によって故障する。トランジスタＴ１が故障すると、電流を制限できなくなるので、可変速駆動装置１を保護できなくなる。

−配電網での過電圧：
配電網Ａで過電圧が生じると、バスコンデンサＣｂには大きなサージ電流が生じる。この状態において、バスコンデンサＣｂの端子の直流電圧Ｖｄｃの測定値は最高値Ｖｄｃｍａｘに達する。電圧Ｖｄｃが第二閾値Ｓ２以上且つＶｄｃｍａｘ以下である時は、トランジスタＴ２はオフに制御される。また、二つのトランジスタＴ１およびＴ２が電流制限状態に復帰し、二つのトランジスタのドレイン端子とソース端子間の電圧Ｖの測定値が第一閾値Ｓ１を超えた場合、トランジスタＴ２はオフに制御できる。トランジスタＴ２が遮断されると、制御手段１４０によってトランジスタＴ１を直線的に制御して、直流電圧Ｖｄｃを最高電圧Ｖｄｃｍａｘに制限するように電力バス上の電流を制限する。第二閾値Ｓ２は、過電圧の時にトランジスタはオフになり、電圧ＶｄｃがトランジスタＴ１によってＶｄｃｍａｘに準じて調整される間、オフとなるように選択される。第二閾値Ｓ２は例えばＶｄｃｍａｘ−１５Ｖである。この時、トランジスタＴ１は全ての過電圧に対処し、その抵抗の上昇によるエネルギーおよび負荷２への電流通過によるエネルギーをトランジスタＴ１のみで消散する。

過電圧が解消し、バスコンデンサＣｂが完全に充電されると、トランジスタＴ１およびＴ２の端子の電圧Ｖがなくなるので、第一閾値Ｓ１以下に復帰する。この時、トランジスタＴ２はオンに制御される。チャージ電流は優先的にトランジスタＴ２を流れるので、トランジスタＴ１は冷却できる。このようにして、トランジスタＴ２によってトランジスタＴ１の熱メモリ効果はなくなる。

過電圧が継続し、トランジスタＴ１の抵抗が次第に上昇することによって制限電流が充電電流を下回る場合、トランジスタＴ１は負荷２で必要とする電流を供給できなくなるので、電圧Ｖｄｃが低下する。

電圧Ｖｄｃが再上昇してトランジスタＴ１およびＴ２の端子での電圧Ｖが第一閾値Ｓ１以下に復帰する場合、トランジスタＴ２はオンに制御され、トランジスタＴ１の熱メモリ効果はなくなり、トランジスタＴ１は解放される。

逆に、電圧Ｖｄｃが閾値Ｖｄｃｍｉｎを下回ると、インバータモジュール１３を停止して、電気負荷２へ電流を供給しないようにする。その後、起動時と同様のプロセスで、バスコンデンサＣｂを再充電する必要がある。バスコンデンサＣｂが完全に充電されると、トランジスタＴ２はオンに制御される。インバータモジュール１３は、例えば所定の時間経過後、例えば再制御タイプの指令で再起動される。二つのトランジスタＴ１およびＴ２はオン状態となり、トランジスタＴ１が冷却されるまでチャージ電流はトランジスタＴ２を流れる。

また、トランジスタＴ１およびＴ２の端子での電圧Ｖは第一閾値Ｓ１以上のままであり、電圧Ｖｄｃが閾値Ｖｄｃｍｉｎ以上のままである場合は、例えば３秒の所定時間ｔ経過後、過電圧は解消して充電電流がトランジスタＴ１の制限電流をわずかに下回っている状態ということになる。熱メモリ効果によってトランジスタＴ１は電流制限状態のままとなる。トランジスタＴ１は自身の保護のためにオフに制御されるため、電圧Ｖｄｃはなくなる。トランジスタＴ１の冷却に必要な所定の時間経過後、起動時と同様のプロセスによってバスコンデンサＣｂが再充電される。その後、インバータモジュール１３は例えば所定の時間経過後、例えば再制御タイプの指令で再起動される。

−配電網での不足電圧：
可変速駆動装置の配電網が不足電圧状態となっている間、トランジスタＴ１はオンになり、インバータに電気負荷２がある場合はバスコンデンサＣｂは放電し、インバータに電気負荷２がない場合は放電しない。不足電圧状態が解消し、正常電圧に復帰する際、バスコンデンサＣｂが放電されていなければ電流サージは生じない。しかし、不足電圧中に電気負荷２に給電するためにバスコンデンサＣｂが放電された場合、正常電圧に戻る際にバスコンデンサＣｂは再充電されなければならないので、大きな電流サージが生じる。起動時と同様に、この状態ではトランジスタＴ１およびＴ２は電流制限状態に入り、各端子の電圧Ｖの測定値を上昇させる。この電圧Ｖが第一閾値Ｓ１を越えると、トランジスタＴ２はオフに制御される。この時、トランジスタＴ１は再び不足電圧を受けて熱くなる。

制限電流が充電電流を下回らない場合、バスコンデンサＣｂはトランジスタＴ１を介して正常に充電される。次に、バスコンデンサＣｂが完全に充電されると、トランジスタＴ１およびＴ２の端子での電圧Ｖはなくなる。トランジスタＴ２はオンに制御され、充電電流を流せるようになる。従って、バスコンデンサＣｂの充電の際に熱くなったトランジスタＴ１の熱メモリ効果をなくすことができる。

逆に、トランジスタＴ１の抵抗が上昇することによって制限電流が充電電流よりも小さくなる場合、バスコンデンサＣｂは放電されるので、電圧Ｖｄｃは低下する。電圧Ｖｄｃが閾値Ｖｄｃｍｉｎを下回ると、トランジスタＴ１およびＴ２を保護するためにインバータモジュール１３は停止する。電気負荷２へも電流は供給されなくなる。過電圧の時と同様に、その後、起動時と同様のプロセスで、バスコンデンサＣｂを再充電する必要がある。バスコンデンサＣｂが完全に充電されると、トランジスタＴ２はオンに制御される。インバータモジュール１３は、所定の時間経過後、例えば再制御タイプの指令で再起動することができる。二つのトランジスタＴ１およびＴ２はオン状態であるため、トランジスタＴ１が冷却されるまでチャージ電流はトランジスタＴ２を流れる。

また、トランジスタＴ１およびＴ２の端子での電圧Ｖは第一閾値Ｓ１以上のままであり、電圧Ｖｄｃが閾値Ｖｄｃｍｉｎ以上のままである場合は、例えば３秒の所定時間ｔ経過後、過電圧は解消して充電電流がトランジスタＴ１の制限電流をわずかに下回っている状態ということになる。トランジスタＴ１をオフに制御すると、電圧Ｖｄｃはなくなる。トランジスタＴ１の冷却に必要な所定時間経過後、起動時と同様のプロセスによってバスコンデンサＣｂが再充電される。その後、インバータモジュール１３は例えば所定の時間経過後、例えば再制御タイプの指令で再起動される。

本発明の装置１４は、小容量のバスコンデンサＣｂを備えた可変速駆動装置には特に有用である。前記装置は、トランジスタＴ１の残余抵抗の効果をなくし、且つトランジスタＴ１が冷却するまでの時間をあけるためにトランジスタＴ２を使用することによって構成される。

上記の各制御シーケンスは、ノーマリオンのトランジスタＴ１、Ｔ２を備えた保護装置に基づいて説明したものである。しかしながら、ノーマリオフのトランジスタＴ１、Ｔ２を使用した場合でも同様の方法が可能である。ただしその場合、トランジスタＴ１、Ｔ２を制御するためには、制御手段として特定の絶縁電源が必要になる。

しかしながら、本発明の解決手段には、過電圧時に整流モジュール１２において電流変動率が大きくなる（極端なｄｉ／ｄｔ）という欠点がある。

発生したエネルギーを分散させるためには、減結合コンデンサＣｄと並列に、（点線で示す）ＧＭｏｖＭ１タイプのバリスタまたはツェナーダイオードＺ１と並列に設けたノーマリオフのＪＦＥＴトランジスタＴ３を付加できる。トランジスタＴ３は、例えばそのアバランシェ特性を利用するか、特定の制御を使用してオンに制御する。

１可変速駆動装置
２電気負荷
１０プラス線
１１マイナス線
１２整流モジュール
１３インバータモジュール
１４保護装置
１２０ダイオード
１３０電子電力スイッチ
１４０制御手段

Claims

入力側において、電源網Ａから得られる交流電圧から、直流電圧を電力バス１０、１１で発生させるための整流モジュール１２と、
前記電力バスの前記プラス線と前記マイナス線との間に接続されたバスコンデンサＣｂと、
前記電力バスから電力が供給され、電気負荷２に交流電圧を供給するように制御されるインバータモジュール１３と、を備えた可変速駆動装置１であって、
前記可変速駆動装置は、
前記可変速駆動装置を電源網Ａでの電圧変動による過電流から保護するための保護装置１４を備え、
前記保護装置は、
前記電力バス上で前記整流モジュール１２と前記バスコンデンサとの間に直列に設けられたバンドギャップの大きい材料からなるＪＦＥＴトランジスタタイプの第一電子スイッチＴ１と、
前記電力バス上でＪＦＥＴトランジスタと並列に設けられた第二電子スイッチＴ２と、
ＪＦＥＴトランジスタおよび第二電子スイッチを制御する制御手段１４０と、を備えることを特徴とする可変速駆動装置。
前記保護装置１４は、前記電力バスの前記プラス線１０に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変速駆動装置。
前記第一電子スイッチＴ１は、炭化ケイ素からなることを特徴とする請求項１または２に記載の可変速駆動装置。
前記ＪＦＥＴトランジスタＴ１は、ノーマリオンタイプであることを特徴とする請求項３に記載の可変速駆動装置。
前記第二電子スイッチは、ＪＦＥＴタイプのトランジスタＴ２であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可変速駆動装置。
前記第二電子スイッチは、炭化ケイ素からなることを特徴とする請求項５に記載の可変速駆動装置。
前記第二電子スイッチは、ノーマリオンタイプであることを特徴とする請求項５または６に記載の可変速駆動装置。
前記第一電子スイッチおよび前記第二電子スイッチを制御する前記制御手段１４０は、前記電力バスの前記プラス線１０と前記マイナス線１１との間に接続されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の可変速駆動装置。
前記制御手段１４０は、前記第一および第二電子スイッチに制御電圧を印加できるチャージポンプ回路を含むことを特徴とする請求項８に記載の可変速駆動装置。
前記制御手段１４０は、前記ＪＦＥＴトランジスタＴ１の端子で測定される電圧Ｖの閾値Ｓ１を記憶する記憶手段を有し、その閾値を超えると前記制御手段１４０は前記第二電子スイッチをオフに制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の可変速駆動装置。
前記制御手段１４０は、前記電力バスの前記プラス線１０と前記マイナス線１１との間にて測定される電圧の閾値Ｓ２を記憶する記憶手段を有し、その閾値を超えると前記第二電子スイッチをオフに制御することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の可変速駆動装置。
前記整流モジュール１２を過電圧から保護するための装置をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の可変速駆動装置。
前記整流モジュール１２を過電圧から保護するための装置は、ノーマリオンのＪＦＥＴタイプ制限トランジスタＴ３およびツェナーダイオードＺ１を備え、両者ともに前記電力バスの前記プラス線１０と前記マイナス線１１との間に並列に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の可変速駆動装置。
前記整流モジュール１２を過電圧から保護するための装置は、前記電力バスの前記プラス線１０と前記マイナス線１１との間に接続されたＧＭＯＶタイプのバリスタＭ１を備えることを特徴とする請求項１２に記載の可変速駆動装置。