JP3244921B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ主回路用の
一対の直流電源ライン間に２個以上の平滑コンデンサを
それらの間に過電流保護用ヒューズを介在させた状態で
直列接続して成るインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３には従来の電圧制御形インバータ装
置の一般的な構成例が示されている。即ち、この図３に
おいて、コンバータ部１は交流電源２の出力を全波整流
して一対の直流電源ライン３及び４間に出力する。直流
電源ライン３、４間には、パワートランジスタのような
半導体スイッチング素子を含んで構成されたインバータ
主回路５が接続されると共に、例えば２個の平滑コンデ
ンサ６Ａ、６Ｂが、それらの間に過電流保護用ヒューズ
である速断ヒューズ７を介在させた状態で直列接続され
る。尚、このように２個のコンデンサ６Ａ、６Ｂを接続
するのは、それらの分担電圧を下げるためである。ま
た、直流電源ライン３、４間には、限流用抵抗８及び図
示極性の発光ダイオード９が直列に接続されており、こ
の発光ダイオード９の点灯に応じて平滑コンデンサ６
Ａ、６Ｂが充電状態にある旨を報知する構成となってい
る。

【０００３】このような構成におけるエネルギの流れ
は、交流電源２の出力エネルギがコンバータ部１を通じ
て一旦平滑コンデンサ６Ａ、６Ｂに溜められ、ここから
インバータ主回路５へ流れるため、それらの平滑コンデ
ンサ６Ａ、６Ｂがインバータ主回路５の電源として機能
するようになる。つまり、インバータ主回路５に対する
電源電流用の閉回路は、平滑コンデンサ６Ａ、６Ｂとイ
ンバータ主回路５内の半導体スイッチング素子とにより
構成されることになる。

【０００４】また、速断ヒューズ７は、インバータ主回
路５内の半導体スイッチング素子が破壊されて短絡事故
が発生した場合に、過度の短絡電流が流れて上記半導体
スイッチング素子が破裂或いは飛散する事態を防止する
ために設けられている。この場合、インバータ主回路５
によるスイッチングサージを極力小さくするために、平
滑コンデンサ６Ａ、６Ｂとインバータ主回路５とにより
構成される電源電流用の閉回路のインダクタンスをなる
べく小さくできる部品配置が必要であり、このため速断
ヒューズ７を平滑コンデンサ６Ａ及び６Ｂ間に挿入する
という部品配置を採用することによって、上記閉回路の
インダクタンスが小さくなるように構成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成のインバ
ータ装置では、インバータ主回路５内の半導体スイッチ
ング素子の破壊に応じて速断ヒューズ７が溶断された場
合において、その修理を行う際には、半導体スイッチン
グ素子のみを交換して速断ヒューズ７の交換を忘れる可
能性があり、このような場合には以下に述べるような二
次的故障を招くことになる。即ち、速断ヒューズ７が溶
断したままの状態で、交流電源２が投入された場合に
は、平滑コンデンサ６Ａ、６Ｂに充電されることはな
い。しかし、インバータ主回路内の半導体スイッチング
素子には、そのスイッチングサージを抑えるために小容
量ではあるがサージ吸収用のコンデンサが接続されてい
るのが通常であるため、直流電源ライン３、４間の電圧
は交流電源２の投入に応じて上昇するようになる。この
ため、直流出力電圧の異常を監視するために異常検出回
路が設けられていたとしても、速断ヒューズ７の溶断状
態で直流電源ライン３、４間の電圧が上昇するという異
常状態を検出できない。このため、インバータ主回路５
用の制御装置が、そのインバータ主回路５のスイッチン
グ動作、つまりインバータ装置の運転を開始させること
になる。

【０００６】このように速断ヒューズ７が溶断されたま
まの状態でインバータ装置の運転が開始されると、イン
バータ主回路５に供給されるエネルギは、平滑コンデン
サ６Ａ及び６Ｂからではなく、交流電源２からコンバー
タ部１を通じて流れることになる。このため、インバー
タ主回路５に対する電源電流用の閉回路は、交流電源２
及びインバータ主回路５により形成されることになっ
て、正常時より極端に大きくなる。ところが、上記イン
ダクタンスは、インバータ主回路５で発生するスイッチ
ングサージの大きさを決定付けるものであるため、その
スイッチングサージが急増することになり、このような
スイッチングサージは、サージ吸収用コンデンサが設け
られている状況下でも吸収が困難になる。従って、イン
バータ主回路５内の半導体スイッチング素子に過大なサ
ージ電圧が印加されることが避けられず、場合によって
はインバータ主回路５内の全部の半導体スイッチング素
子が破壊されるなどの重大な二次故障を惹起することに
なる。

【０００７】また、従来構成のインバータ装置では、速
断ヒューズ７の溶断後に交流電源２が遮断されたときに
は、平滑コンデンサ６Ａ、６Ｂの充電電荷が発光ダイオ
ード９に供給されないため、その発光ダイオード９が点
灯されず、従って平滑コンデンサ６Ａ、６Ｂが充電状態
にある旨の報知が行われなくなる。このため、速断ヒュ
ーズ７の交換修理を行う場合などに作業者が平滑コンデ
ンサ６Ａ、６Ｂの充電電荷により感電する虞があり、安
全性に劣るという事情があった。

【０００８】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的は、２個以上の平滑コンデンサ間に介在さ
れた過電流保護用ヒューズが溶断したときには、インバ
ータ主回路の駆動を強制的に停止させることができて、
そのインバータ主回路内の半導体スイッチング素子がス
イッチングサージにより破壊される事態を未然に防止で
きるインバータ装置を提供することにあり、また、上記
のような効果に加えて安全性を高めることも可能となる
インバータ装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、半導体スイッチング素子を備えたインバー
タ主回路用の一対の直流電源ライン間に、２個以上の平
滑コンデンサをそれらの間に過電流保護用ヒューズを介
在させた状態で直列接続して成るインバータ装置におい
て、前記過電流保護用ヒューズの溶断状態を検知するた
めの溶断検知手段を設けると共に、この溶断検知手段が
検知状態となったときに前記インバータ主回路のスイッ
チング動作を禁止する禁止手段を設ける構成としたもの
である（請求項１）。

【００１０】この場合、前記禁止手段を、溶断検知手段
が検知状態となったときにオフするスイッチ手段により
構成すると共に、そのオフに応じてインバータ主回路駆
動用の制御装置に対する運転指令信号を遮断する構成と
しても良い（請求項２）。

【００１１】また、前記直流電源ライン間に、それらの
間に電圧が印加されている状態で動作する報知手段を接
続すると共に、過電流保護用ヒューズの溶断状態で平滑
コンデンサの充電電荷を前記報知手段に供給する整流素
子を設ける構成としても良い（請求項３）。

【００１２】

【作用】請求項１記載のインバータ装置では、過電流保
護用ヒューズが溶断したときには、その溶断状態が溶断
検知手段により検知されるようになる。すると、禁止手
段がインバータ主回路のスイッチング動作を禁止するよ
うになるため、運転指令信号が与えられた場合でもスイ
ッチングサージが発生することがなくなり、そのインバ
ータ主回路内の半導体スイッチング素子がスイッチング
サージにより破壊される虞がなくなる。

【００１３】請求項２記載のインバータ装置では、上記
禁止手段が、前記溶断検知手段により過電流保護用ヒュ
ーズの溶断状態が検知されたときにインバータ主回路駆
動用の制御装置に対する運転指令信号を遮断するスイッ
チ手段によって構成されているから、そのインバータ主
回路のスイッチング動作を確実に禁止できるようになる
と共に、当該スイッチ手段として開閉容量が小さな小形
のものを用いれば済むようになる。

【００１４】請求項３記載のインバータ装置では、過電
流保護用ヒューズの溶断時において平滑コンデンサに充
電電荷がある状態では、その充電電荷が整流素子を介し
て直流電源ライン間に印加されるため、報知手段が動作
されて平滑コンデンサに充電電荷がある旨の報知が行わ
れるようになり、感電に対する安全性が高まるようにな
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について図１を参
照しながら説明する。但し、本実施例においては、図３
に示した従来構成と同一の構成部分が存在するから、そ
れらの構成部分については同一符号を付すことによって
詳細な説明を省略する。

【００１６】図１において、制御装置１１は、外部から
の運転指令信号ＳＣを受けた状態で、その指令内容に応
じた状態のＰＷＭ信号を発生するようになっており、ド
ライブ回路１２は、上記ＰＷＭ信号によりインバータ主
回路５内の半導体スイッチング素子を動作させて可変電
圧・可変周波数の交流出力を発生させる。そして、斯様
なインバータ主回路５からの出力によって交流電動機１
３が可変速駆動される構成となっている。

【００１７】速断ヒューズ７は、溶断状態となったとき
にこれを検知してオフする常閉形の警報接点スイッチ７
ａを備えており、この警報接点スイッチ７ａを、前記制
御装置１１に対する前記運転指令信号ＳＣの送信経路に
介在させている。尚、上記警報接点スイッチ７ａは、本
発明でいう溶断検知手段の機能と、スイッチ手段として
構成される禁止手段の機能とを兼ね備えたものである。
また、速断ヒューズ７は本発明でいう過電流保護用ヒュ
ーズに相当し、発光ダイオード９は、本発明でいう報知
手段に相当するものである。

【００１８】速断ヒューズ７には、その印加電圧に対し
て逆バイアスとなるダイオード１４（本発明でいう整流
素子に相当）と抵抗１５との直列回路が並列に接続され
ている。尚、上記抵抗１５は、ダイオード１４に対し順
方向状態となる電流の全てが速断ヒューズ７に流れるよ
うにするために設けられている。

【００１９】上記のような構成において、インバータ主
回路５内の半導体スイッチング素子の破壊に応じて速断
ヒューズ７が溶断された場合には、警報接点スイッチ７
ａがオフされて制御装置１１に対する運転指令信号ＳＣ
の送信経路が遮断されるため、インバータ主回路５のス
イッチング動作が強制的に禁止されることになる。この
ため、運転指令信号ＳＣが与えられた場合でもスイッチ
ングサージが発生することがなくなり、そのインバータ
主回路５内の半導体スイッチング素子がスイッチングサ
ージにより破壊されることがなくなる。従って、インバ
ータ主回路５内の半導体スイッチング素子の破壊に応じ
て速断ヒューズ７が溶断された場合において、その修理
を行う際に半導体スイッチング素子のみを交換して速断
ヒューズ７の交換を怠ったときでも、従来構成のよう
に、インバータ主回路５内の全部の半導体スイッチング
素子が破壊されるなどの重大な二次故障を惹起する虞が
なくなる。

【００２０】この場合、上述したようなインバータ主回
路５のスイッチング動作の強制的な禁止機能を、制御装
置１１に対する運転指令信号ＳＣを遮断する警報接点ス
イッチ７ａにより得る構成としているから、その警報接
点スイッチ７ａとして開閉容量が小さな小形のものを用
いれば済むようになり、製造コストの低減を実現でき
る。

【００２１】また、速断ヒューズ７の溶断時において平
滑コンデンサ６Ａ、６Ｂに充電電荷がある状態では、そ
の充電電荷がダイオード１４及び抵抗１５を介して直流
電源ライン３、４間に印加されるため、発光ダイオード
９が点灯されて平滑コンデンサ６Ａ、６Ｂに充電電荷が
ある旨を報知するようになり、従って、速断ヒューズ７
の交換修理を行う場合などに作業者が平滑コンデンサ６
Ａ、６Ｂの充電電荷により感電する事態を未然に防止で
きるようになる。

【００２２】図２には、上記第１実施例と同様の効果を
奏する本発明の第２実施例が示されており、以下これに
ついて第１実施例と異なる部分のみ説明する。即ち、こ
の実施例では、ダイオード１４のカソードを直流電源ラ
イン３に接続すると共に、そのアノードを抵抗１５を介
して速断ヒューズ７及び平滑コンデンサ６Ｂの共通接続
点に接続した点に構成上の特徴を有する。この構成によ
れば、速断ヒューズ７の溶断時において平滑コンデンサ
６Ｂに充電電荷がある状態（この状態では平滑コンデン
サ６Ａにも充電電荷がある）では、その平滑コンデンサ
６Ｂの充電電荷がダイオード１４及び抵抗１５を介して
直流電源ライン３、４間に印加されるため、発光ダイオ
ード９が点灯されることになる。

【００２３】尚、本発明は上記した各実施例に限定され
るものではなく、次のような変形または拡張が可能であ
る。溶断検知手段及び禁止手段を兼用する警報接点スイ
ッチ７ａを設ける構成としたが、それら溶断検知手段及
び禁止手段を別々に設ける構成としても良い。例えば、
速断ヒューズ７の溶断状態を、その速断ヒューズ７の端
子電圧の変化或いは溶断ヒューズ７を流れる電流の変化
などにより検知して溶断信号を発生する溶断検知回路
と、この溶断検知回路から検知信号が出力されたときに
インバータ主回路５のスイッチング動作を禁止する禁止
回路とを設ける構成としても良く、この場合には、上記
禁止回路の機能を制御装置１１により得る構成とした
り、その禁止回路を運転指令信号ＳＣに送信回路を遮断
する半導体スイッチング素子などにより実現することも
できる。

【００２４】制御装置１１は、マイクロコンピュータに
より構成すれば良いが、ディスクリート回路の組み合わ
せにより構成することもできる。報知手段としては、発
光ダイオード９のような発光手段に限らず、ブザーなど
の鳴動手段を利用しても良い。平滑コンデンサは３個以
上設ける構成としても良い。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように請求
項１記載の発明によれば、インバータ主回路用の一対の
直流電源ライン間に、２個以上の平滑コンデンサをそれ
らの間に過電流保護用ヒューズを介在させた状態で直列
接続して成るインバータ装置において、前記過電流保護
用ヒューズの溶断状態を検知したとき前記インバータ主
回路のスイッチング動作を禁止する構成としたから、２
個以上の平滑コンデンサ間に介在された過電流保護用ヒ
ューズが溶断したときには、インバータ主回路の駆動を
強制的に停止させることができて、そのインバータ主回
路内の半導体スイッチング素子がスイッチングサージに
より破壊される事態を未然に防止できるという有益な効
果を奏するものである。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、過電流保護
用ヒューズの溶断状態を検知ときにオフするスイッチ手
段を設け、そのオフに応じて前記インバータ主回路駆動
用の制御装置に対する運転指令信号を遮断する構成とし
たから、インバータ主回路のスイッチング動作を確実に
禁止できるようになると共に、当該スイッチ手段として
開閉容量が小さな小形のものを用いれば済むようになっ
て製造コストの低減を図り得るようになる。

【００２７】請求項３記載の発明によれば、過電流保護
用ヒューズの溶断時において平滑コンデンサに充電電荷
がある状態では、その充電電荷を整流素子を介して報知
手段に供給する構成としたから、過電流保護用ヒューズ
が溶断状態になったときでも、平滑コンデンサに充電電
荷がある旨を報知することができて、修理点検時の安全
性を高め得るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す回路構成図

【図２】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図３】従来例を示す図１相当図

【符号の説明】

図面中、１はコンバータ部、２は交流電源、３、４は直
流電源ライン、５はインバータ主回路、６Ａ、６Ｂは平
滑コンデンサ、７は速断ヒューズ（過電流保護用ヒュー
ズ）、７ａは警報接点スイッチ（溶断検知手段、スイッ
チ手段（禁止手段））、９は発光ダイオード（報知手
段）、１１は制御装置、１４はダイオード（整流素子）
を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48 H02H 7/122 H02M 7/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体スイッチング素子を備えたインバ
   ータ主回路用の一対の直流電源ライン間に、２個以上の
   平滑コンデンサをそれらの間に過電流保護用ヒューズを
   介在させた状態で直列接続して成るインバータ装置にお
   いて、 前記過電流保護用ヒューズの溶断状態を検知するための
   溶断検知手段と、 この溶断検知手段が検知状態となったときに前記インバ
   ータ主回路のスイッチング動作を禁止する禁止手段とを
   備えたことを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】 前記禁止手段は、溶断検知手段が検知状
   態となったときにオフするスイッチ手段により構成さ
   れ、そのオフに応じてインバータ主回路駆動用の制御装
   置に対する運転指令信号を遮断するように接続されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
3. 【請求項３】 前記一対の直流電源ライン間にそれらの
   間に電圧が印加されている状態で動作する報知手段を接
   続すると共に、 過電流保護用ヒューズの溶断状態で平滑コンデンサの充
   電電荷を前記報知手段に供給する整流素子を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載のインバータ装置。