JP3284211B2 - 電力変換器の放電回路 - Google Patents
電力変換器の放電回路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換器の運転
停止および故障時等による電力変換回路の開路時に平滑
コンデンサの蓄電電荷を放電する電力変換器の放電回路
に関する。
停止および故障時等による電力変換回路の開路時に平滑
コンデンサの蓄電電荷を放電する電力変換器の放電回路
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力変換器の運転停止時に保守作業を実
施するには、感電等の危険を避けるため、平滑コンデン
サの蓄電電荷を速やかに放電する必要がある。従来の電
力変換器の放電回路としては、電力変換器の平滑コンデ
ンサの両端に適当な抵抗値の放電抵抗を常時接続し、こ
の放電抵抗を介して平滑コンデンサの蓄電電荷を放電す
ることが知られている。しかし、この放電回路では通常
運転時にも通電状態となり、電力損失を発生し、発熱と
変換器効率の低下を招く。また、電力変換器の運転停止
時にのみ、平滑コンデンサの電荷を放電する回路とし
て、電力変換回路の開路時に電磁接触器または機械的ス
イッチを介して放電抵抗を接続することが知られてい
る。これによれば、電力変換器運転中の放電抵抗による
電力損失は発生しなくなるが、装置が大形化し、コスト
アップの要因となる。その他、このような専用の回路を
設けることなく、インバータ停止時に、負荷装置を用い
て平滑コンデンサの蓄電電荷を放電することが特開平６
−２２５５４３号公報に開示されている。
施するには、感電等の危険を避けるため、平滑コンデン
サの蓄電電荷を速やかに放電する必要がある。従来の電
力変換器の放電回路としては、電力変換器の平滑コンデ
ンサの両端に適当な抵抗値の放電抵抗を常時接続し、こ
の放電抵抗を介して平滑コンデンサの蓄電電荷を放電す
ることが知られている。しかし、この放電回路では通常
運転時にも通電状態となり、電力損失を発生し、発熱と
変換器効率の低下を招く。また、電力変換器の運転停止
時にのみ、平滑コンデンサの電荷を放電する回路とし
て、電力変換回路の開路時に電磁接触器または機械的ス
イッチを介して放電抵抗を接続することが知られてい
る。これによれば、電力変換器運転中の放電抵抗による
電力損失は発生しなくなるが、装置が大形化し、コスト
アップの要因となる。その他、このような専用の回路を
設けることなく、インバータ停止時に、負荷装置を用い
て平滑コンデンサの蓄電電荷を放電することが特開平６
−２２５５４３号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２２５５４３号公報の記載による技術では、電力変
換器の故障（例えば、スイッチング素子の破損等）およ
び負荷装置の故障によってインバータが停止した時に
は、平滑コンデンサの蓄電電荷を放電することができな
い、という問題がある。
６−２２５５４３号公報の記載による技術では、電力変
換器の故障（例えば、スイッチング素子の破損等）およ
び負荷装置の故障によってインバータが停止した時に
は、平滑コンデンサの蓄電電荷を放電することができな
い、という問題がある。
【０００４】本発明の課題は、電力変換器の故障等によ
る電力変換回路の開路時に平滑コンデンサの蓄電電荷を
確実にかつ簡単に放電することが可能な電力変換器の放
電回路を提供することにある。
る電力変換回路の開路時に平滑コンデンサの蓄電電荷を
確実にかつ簡単に放電することが可能な電力変換器の放
電回路を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、自己消弧機
能を有するスイッチング素子にコンデンサ、ダイオー
ド、抵抗からなるスナバ回路を並列接続した３相の電力
変換器において、電力変換回路の故障によって開路した
故障相を検出する検出手段と、検出手段の出力信号に基
づいて３相の故障相を除く健全相のスイッチング素子を
選択し、当該スイッチング素子を予め定めたルールに基
づいてＯＮ、ＯＦＦさせる制御装置を設け、電力変換回
路の故障時に、健全相を用いて平滑コンデンサの蓄電電
荷をスナバ回路の抵抗を介して放電することによって、
解決される。
能を有するスイッチング素子にコンデンサ、ダイオー
ド、抵抗からなるスナバ回路を並列接続した３相の電力
変換器において、電力変換回路の故障によって開路した
故障相を検出する検出手段と、検出手段の出力信号に基
づいて３相の故障相を除く健全相のスイッチング素子を
選択し、当該スイッチング素子を予め定めたルールに基
づいてＯＮ、ＯＦＦさせる制御装置を設け、電力変換回
路の故障時に、健全相を用いて平滑コンデンサの蓄電電
荷をスナバ回路の抵抗を介して放電することによって、
解決される。
【０００６】本発明によれば、電力変換回路（コンバー
タまたはインバータ）の３相のうち１相あるいは２相が
故障（例えば、スイッチング素子の破損等）した場合、
残る健全な２相あるいは１相のスイッチング素子をＯ
Ｎ、ＯＦＦ動作させることにより、スナバ抵抗による平
滑コンデンサの蓄電電荷の放電が可能となる。
タまたはインバータ）の３相のうち１相あるいは２相が
故障（例えば、スイッチング素子の破損等）した場合、
残る健全な２相あるいは１相のスイッチング素子をＯ
Ｎ、ＯＦＦ動作させることにより、スナバ抵抗による平
滑コンデンサの蓄電電荷の放電が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。なお、各図面において、同一機能の構
成要素に対しては同一の表示符号を付している。また、
機能説明に直接関係のない装置や配線類の図示説明は省
略している。図１は、本発明に基づく電力変換器の放電
回路の一実施形態である。図１において、交流電源１
（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）に接続されたコンバータ回路２の出力
は平滑コンデンサ５に供給され、この平滑コンデンサ５
にインバータ回路３が接続される。インバータ回路３
は、コンバータ回路２で交流から変換された直流を３相
交流に変換して、出力を交流電動機等の負荷４に供給す
る。また、インバータ回路３には、インバータ回路３の
故障（例えば、スイッチング素子の破損等）によって開
路した故障相を検出すると共に健全相を認識する検出手
段６および検出手段６の出力信号に基づいて３相のうち
健全相のスイッチング素子を予め定めたルールに基づい
てＯＮ、ＯＦＦ制御する制御装置７を設ける。ここで、
図示してないが、コンバータ回路２の故障による開路の
検出およびスイッチング素子の制御には、検出手段６お
よび制御装置７をコンバータ回路２に設ける。
用いて説明する。なお、各図面において、同一機能の構
成要素に対しては同一の表示符号を付している。また、
機能説明に直接関係のない装置や配線類の図示説明は省
略している。図１は、本発明に基づく電力変換器の放電
回路の一実施形態である。図１において、交流電源１
（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）に接続されたコンバータ回路２の出力
は平滑コンデンサ５に供給され、この平滑コンデンサ５
にインバータ回路３が接続される。インバータ回路３
は、コンバータ回路２で交流から変換された直流を３相
交流に変換して、出力を交流電動機等の負荷４に供給す
る。また、インバータ回路３には、インバータ回路３の
故障（例えば、スイッチング素子の破損等）によって開
路した故障相を検出すると共に健全相を認識する検出手
段６および検出手段６の出力信号に基づいて３相のうち
健全相のスイッチング素子を予め定めたルールに基づい
てＯＮ、ＯＦＦ制御する制御装置７を設ける。ここで、
図示してないが、コンバータ回路２の故障による開路の
検出およびスイッチング素子の制御には、検出手段６お
よび制御装置７をコンバータ回路２に設ける。
【０００８】以下、本発明の実施形態として、電力変換
回路（コンバータまたはインバータ）が３レベルの場合
について説明する。３相電力変換回路の１相分は、４つ
の自己消弧可能なスイッチング素子（例えば、ＧＴＯ、
ＩＧＢＴ、トランジスタ等）を直列に接続し、構成す
る。図２は、本発明の第１の実施形態を示す３レベルの
インバータ回路の構成図（１相分）である。ここでは、
自己消弧可能なスイッチング素子をインバータ回路に用
いた電力変換器の例を示すが、自己消弧可能なスイッチ
ング素子をコンバータ回路に用いた電力変換器も下記の
インバータ回路の場合と全く同様の構成で実施可能であ
る。図２において、インバータ回路３は、上下アームに
それぞれ２つ直列に接続した自己消弧可能なスイッチン
グ素子１１〜１４と、各スイッチング素子１１〜１４に
並列接続したフリーホイール・ダイオード１５〜１８
と、同じく並列接続したコンデンサ４１〜４４、ダイオ
ード３１〜３４、抵抗２１〜２４からなるスナバ回路か
ら構成される。平滑コンデンサ５１，５２、クランプダ
イオード３５，３６、アノードリアクトル６１，６２は
３レベルのインバータを形成する要素である。
回路（コンバータまたはインバータ）が３レベルの場合
について説明する。３相電力変換回路の１相分は、４つ
の自己消弧可能なスイッチング素子（例えば、ＧＴＯ、
ＩＧＢＴ、トランジスタ等）を直列に接続し、構成す
る。図２は、本発明の第１の実施形態を示す３レベルの
インバータ回路の構成図（１相分）である。ここでは、
自己消弧可能なスイッチング素子をインバータ回路に用
いた電力変換器の例を示すが、自己消弧可能なスイッチ
ング素子をコンバータ回路に用いた電力変換器も下記の
インバータ回路の場合と全く同様の構成で実施可能であ
る。図２において、インバータ回路３は、上下アームに
それぞれ２つ直列に接続した自己消弧可能なスイッチン
グ素子１１〜１４と、各スイッチング素子１１〜１４に
並列接続したフリーホイール・ダイオード１５〜１８
と、同じく並列接続したコンデンサ４１〜４４、ダイオ
ード３１〜３４、抵抗２１〜２４からなるスナバ回路か
ら構成される。平滑コンデンサ５１，５２、クランプダ
イオード３５，３６、アノードリアクトル６１，６２は
３レベルのインバータを形成する要素である。
【０００９】このようなインバータ回路３において、３
相のうち１相あるいは２相が故障（例えば、スイッチン
グ素子の破損等）した場合の平滑コンデンサ５１，５２
の蓄電電荷の放電について説明する。なお、この場合、
２相あるいは１相が健全相であることになる。インバー
タ回路３の３相のうち１相あるいは２相が故障すると、
平滑コンデンサ５１，５２の蓄電電荷が放電されないま
まとなる。そこで、本実施形態では、故障していない２
相あるいは１相のスイッチング素子をＯＮ、ＯＦＦ動作
させ、各素子に接続されたスナバ抵抗を介して平滑コン
デンサ５１，５２の蓄電電荷を放電する。まず、インバ
ータ回路３に故障が発生した場合、検出回路６により３
相のうちのどの相が故障しているのかを検出し、故障し
ていない健全相を認識する。そして、制御装置７により
故障している相以外の健全相のスイッチングを行う。制
御装置７はＵ，Ｖ，Ｗ相のそれぞれの健全相のスイッチ
ング素子１１〜１４に対して予め定めたルール信号を出
力し、スイッチング素子１１〜１４をＯＮ、ＯＦＦ制御
する。ＯＮ、ＯＦＦ制御のフローチャートを図３に示
す。インバータ回路３の正常停止時または故障検出時に
主回路を一旦”切”にする。正常停止時には、制御装置
７からＵ，Ｖ，Ｗ相のそれぞれのスイッチング素子１１
〜１４に対して予め定めたルール信号（パルス）（後述
する。）を出力し、スイッチング素子１１〜１４をＯ
Ｎ、ＯＦＦ制御し、スナバ抵抗を介して平滑コンデンサ
５１，５２の蓄電電荷を放電させ、放電を終了する。一
方、故障検出時には、検出回路６により３相のうち故障
してない１相または２相の健全相を検出し、健全相のス
イッチング素子１１〜１４に対して予め定めたルール信
号（パルス）を出力し、スイッチング素子１１〜１４を
ＯＮ、ＯＦＦ制御し、健全相のスナバ抵抗を介して平滑
コンデンサ５１，５２の蓄電電荷を放電させ、放電を終
了する。
相のうち１相あるいは２相が故障（例えば、スイッチン
グ素子の破損等）した場合の平滑コンデンサ５１，５２
の蓄電電荷の放電について説明する。なお、この場合、
２相あるいは１相が健全相であることになる。インバー
タ回路３の３相のうち１相あるいは２相が故障すると、
平滑コンデンサ５１，５２の蓄電電荷が放電されないま
まとなる。そこで、本実施形態では、故障していない２
相あるいは１相のスイッチング素子をＯＮ、ＯＦＦ動作
させ、各素子に接続されたスナバ抵抗を介して平滑コン
デンサ５１，５２の蓄電電荷を放電する。まず、インバ
ータ回路３に故障が発生した場合、検出回路６により３
相のうちのどの相が故障しているのかを検出し、故障し
ていない健全相を認識する。そして、制御装置７により
故障している相以外の健全相のスイッチングを行う。制
御装置７はＵ，Ｖ，Ｗ相のそれぞれの健全相のスイッチ
ング素子１１〜１４に対して予め定めたルール信号を出
力し、スイッチング素子１１〜１４をＯＮ、ＯＦＦ制御
する。ＯＮ、ＯＦＦ制御のフローチャートを図３に示
す。インバータ回路３の正常停止時または故障検出時に
主回路を一旦”切”にする。正常停止時には、制御装置
７からＵ，Ｖ，Ｗ相のそれぞれのスイッチング素子１１
〜１４に対して予め定めたルール信号（パルス）（後述
する。）を出力し、スイッチング素子１１〜１４をＯ
Ｎ、ＯＦＦ制御し、スナバ抵抗を介して平滑コンデンサ
５１，５２の蓄電電荷を放電させ、放電を終了する。一
方、故障検出時には、検出回路６により３相のうち故障
してない１相または２相の健全相を検出し、健全相のス
イッチング素子１１〜１４に対して予め定めたルール信
号（パルス）を出力し、スイッチング素子１１〜１４を
ＯＮ、ＯＦＦ制御し、健全相のスナバ抵抗を介して平滑
コンデンサ５１，５２の蓄電電荷を放電させ、放電を終
了する。
【００１０】次に、平滑コンデンサ５１，５２の蓄電電
荷を放電するための回路動作について具体的に説明す
る。図４は、スイッチング素子１１〜１４のスイッチン
グのタイミング（予め定めたルール）を示すタイムチャ
ートである。図５は、平滑コンデンサ５１，５２の蓄電
電荷の放電動作を示す。直列に接続された４つの自己消
弧可能なスイッチング素子１１、１２、１３、１４をＧ
１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４とする。初め、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ
３、Ｇ４は全てＯＦＦしている。状態１では、Ｇ１、Ｇ
２がＯＮし、Ｇ３、Ｇ４はＯＦＦのままである。この時
平滑コンデンサ５１、５２の蓄電電荷は、６１→１１→
１２→３３→４３→４４→３４→６２の経路を通してス
ナバコンデンサ４３、４４に移動して蓄えられる。次の
状態２では、Ｇ１がＯＦＦし、代わりにＧ３がＯＮす
る。状態１の時と同様に、ＯＦＦしているＧ１のスナバ
コンデンサ４１と、Ｇ４のスナバコンデンサ４４に平滑
コンデンサ５１、５２の電荷が移動して蓄えられる。一
方、ＯＮに転じたＧ３のスナバコンデンサ４３の電荷
は、４３→２３→１３の経路を通り、スナバ抵抗２３に
より放電される。状態３では、Ｇ２がＯＦＦし、代わり
にＧ４がＯＮする。状態１、２の時と同様に、ＯＦＦし
ているＧ１のスナバコンデンサ４１と、Ｇ２のスナバコ
ンデンサ４２に平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移動
して蓄えられる。一方、ＯＮに転じたＧ４のスナバコン
デンサ４４の電荷は、４４→１４→２４の経路を通り、
スナバ抵抗２４により放電される。状態４では、Ｇ４が
ＯＦＦし、代わりにＧ２がＯＮする。ＯＦＦしているＧ
１のスナバコンデンサ４１と、Ｇ４のスナバコンデンサ
４４に平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移動して蓄え
られる。一方、ＯＮに転じたＧ２のスナバコンデンサ４
２の電荷は、４２→１２→２２の経路を通り、スナバ抵
抗２２により放電される。状態５では、Ｇ３がＯＦＦ
し、代わりにＧ１がＯＮする。ＯＦＦしているＧ３のス
ナバコンデンサ４３と、Ｇ４のスナバコンデンサ４４に
平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移動して蓄えられ
る。一方、ＯＮに転じたＧ１のスナバコンデンサ４１の
電荷は、４１→２１→１１の経路を通り、スナバ抵抗２
１により放電される。ここで、状態５はＧ１、Ｇ２がＯ
Ｎし、Ｇ３、Ｇ４はＯＦＦしているので、状態１と同様
である。この動作を平滑コンデンサ５１、５２の蓄電電
荷がなくなるまで繰り返すことにより、平滑コンデンサ
の蓄電電荷５１、５２の放電が終了する。本実施形態で
は、健全相のスイッチング素子を予め定めたルールに従
ってＯＮ、ＯＦＦ動作させることにより、電力変換回路
内のスナバ抵抗を介して平滑コンデンサの蓄電電荷を放
電することができる。
荷を放電するための回路動作について具体的に説明す
る。図４は、スイッチング素子１１〜１４のスイッチン
グのタイミング（予め定めたルール）を示すタイムチャ
ートである。図５は、平滑コンデンサ５１，５２の蓄電
電荷の放電動作を示す。直列に接続された４つの自己消
弧可能なスイッチング素子１１、１２、１３、１４をＧ
１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４とする。初め、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ
３、Ｇ４は全てＯＦＦしている。状態１では、Ｇ１、Ｇ
２がＯＮし、Ｇ３、Ｇ４はＯＦＦのままである。この時
平滑コンデンサ５１、５２の蓄電電荷は、６１→１１→
１２→３３→４３→４４→３４→６２の経路を通してス
ナバコンデンサ４３、４４に移動して蓄えられる。次の
状態２では、Ｇ１がＯＦＦし、代わりにＧ３がＯＮす
る。状態１の時と同様に、ＯＦＦしているＧ１のスナバ
コンデンサ４１と、Ｇ４のスナバコンデンサ４４に平滑
コンデンサ５１、５２の電荷が移動して蓄えられる。一
方、ＯＮに転じたＧ３のスナバコンデンサ４３の電荷
は、４３→２３→１３の経路を通り、スナバ抵抗２３に
より放電される。状態３では、Ｇ２がＯＦＦし、代わり
にＧ４がＯＮする。状態１、２の時と同様に、ＯＦＦし
ているＧ１のスナバコンデンサ４１と、Ｇ２のスナバコ
ンデンサ４２に平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移動
して蓄えられる。一方、ＯＮに転じたＧ４のスナバコン
デンサ４４の電荷は、４４→１４→２４の経路を通り、
スナバ抵抗２４により放電される。状態４では、Ｇ４が
ＯＦＦし、代わりにＧ２がＯＮする。ＯＦＦしているＧ
１のスナバコンデンサ４１と、Ｇ４のスナバコンデンサ
４４に平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移動して蓄え
られる。一方、ＯＮに転じたＧ２のスナバコンデンサ４
２の電荷は、４２→１２→２２の経路を通り、スナバ抵
抗２２により放電される。状態５では、Ｇ３がＯＦＦ
し、代わりにＧ１がＯＮする。ＯＦＦしているＧ３のス
ナバコンデンサ４３と、Ｇ４のスナバコンデンサ４４に
平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移動して蓄えられ
る。一方、ＯＮに転じたＧ１のスナバコンデンサ４１の
電荷は、４１→２１→１１の経路を通り、スナバ抵抗２
１により放電される。ここで、状態５はＧ１、Ｇ２がＯ
Ｎし、Ｇ３、Ｇ４はＯＦＦしているので、状態１と同様
である。この動作を平滑コンデンサ５１、５２の蓄電電
荷がなくなるまで繰り返すことにより、平滑コンデンサ
の蓄電電荷５１、５２の放電が終了する。本実施形態で
は、健全相のスイッチング素子を予め定めたルールに従
ってＯＮ、ＯＦＦ動作させることにより、電力変換回路
内のスナバ抵抗を介して平滑コンデンサの蓄電電荷を放
電することができる。
【００１１】本発明の第２の実施形態は、電力回生回路
を備えたインバータ回路の構成（１相分）（図７を参
照）である。電力回生回路は、図１の電力変換器におい
て、コンバータ回路またはインバータ回路のスナバエネ
ルギーを直流電圧に並列に接続された平滑コンデンサ５
１，５２に回生するための回生回路である。ここでは、
自己消弧可能なスイッチング素子をインバータ回路に用
いた電力変換器の例を示す。なお、自己消弧可能なスイ
ッチング素子をコンバータ回路に用いた電力変換器も下
記のインバータ回路の場合と全く同様の構成で実施可能
である。電力回生回路８を備えたインバータ回路（図７
を参照）は、上下アームにそれぞれ２つ直列に接続した
自己消弧可能なスイッチング素子１１〜１４と、各スイ
ッチング素子１１〜１４に並列接続したフリーホイール
・ダイオード１５〜１８と、同じく並列接続したコンデ
ンサ４１〜４４、ダイオード３１〜３４からなるスナバ
回路と、各アームの内側のスナバ回路のダイオード３
２，３３に並列接続した抵抗２２、２３と、各アームの
外側スナバ回路のコンデンサ４１，４４とダイオード３
１，３４の接続点に接続した電力回生回路８から構成さ
れる。平滑コンデンサ５１，５２、クランプダイオード
３５，３６、アノードリアクトル６１，６２は３レベル
のインバータを形成する要素である。
を備えたインバータ回路の構成（１相分）（図７を参
照）である。電力回生回路は、図１の電力変換器におい
て、コンバータ回路またはインバータ回路のスナバエネ
ルギーを直流電圧に並列に接続された平滑コンデンサ５
１，５２に回生するための回生回路である。ここでは、
自己消弧可能なスイッチング素子をインバータ回路に用
いた電力変換器の例を示す。なお、自己消弧可能なスイ
ッチング素子をコンバータ回路に用いた電力変換器も下
記のインバータ回路の場合と全く同様の構成で実施可能
である。電力回生回路８を備えたインバータ回路（図７
を参照）は、上下アームにそれぞれ２つ直列に接続した
自己消弧可能なスイッチング素子１１〜１４と、各スイ
ッチング素子１１〜１４に並列接続したフリーホイール
・ダイオード１５〜１８と、同じく並列接続したコンデ
ンサ４１〜４４、ダイオード３１〜３４からなるスナバ
回路と、各アームの内側のスナバ回路のダイオード３
２，３３に並列接続した抵抗２２、２３と、各アームの
外側スナバ回路のコンデンサ４１，４４とダイオード３
１，３４の接続点に接続した電力回生回路８から構成さ
れる。平滑コンデンサ５１，５２、クランプダイオード
３５，３６、アノードリアクトル６１，６２は３レベル
のインバータを形成する要素である。
【００１２】次に、平滑コンデンサ５１，５２の蓄電電
荷を放電するための回路動作について具体的に説明す
る。図６は、スイッチング素子１１〜１４のスイッチン
グのタイミング（予め定めたルール）を示すタイムチャ
ートである。図７は、平滑コンデンサ５１，５２の蓄電
電荷の放電動作を示す。直列に接続された４つの自己消
弧可能なスイッチング素子１１、１２、１３、１４をＧ
１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４とする。初め、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ
３、Ｇ４は全てＯＦＦしている。状態１では、Ｇ１、Ｇ
２がＯＮし、Ｇ３、Ｇ４はＯＦＦのままである。この時
平滑コンデンサ５１、５２の蓄電電荷は、６１→１１→
１２→３３→４３→４４→３４→６２の経路を通してス
ナバコンデンサ４３、４４に移動して蓄えられる。次の
状態２では、Ｇ２がＯＦＦし、代わりにＧ３がＯＮす
る。状態１の時と同様に、ＯＦＦしているＧ２のスナバ
コンデンサ４２に平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移
動して蓄えられる。一方、ＯＮに転じたＧ３のスナバコ
ンデンサ４３の電荷は、４３→２３→１３の経路を通
り、スナバ抵抗２３により放電される。状態３では、Ｇ
３がＯＦＦし、代わりにＧ２がＯＮする。状態１、２の
時と同様に、ＯＦＦしているＧ３のスナバコンデンサ４
３に平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移動して蓄えら
れる。一方、ＯＮに転じたＧ２のスナバコンデンサ４２
の電荷は、４２→１２→２２の経路を通り、スナバ抵抗
２２により放電される。状態２と状態３を繰り返し、つ
まり、Ｇ２、Ｇ３を交互にＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。こ
の動作を平滑コンデンサ５１、５２の蓄電電荷がなくな
るまで繰り返すことにより、平滑コンデンサの蓄電電荷
５１、５２の放電が終了する。本実施形態では、健全相
の上下アームの内側のスイッチング素子を予め定めたル
ールに従ってＯＮ、ＯＦＦ動作させることにより、電力
変換回路内のスナバ抵抗を介して平滑コンデンサの蓄電
電荷を放電することができる。
荷を放電するための回路動作について具体的に説明す
る。図６は、スイッチング素子１１〜１４のスイッチン
グのタイミング（予め定めたルール）を示すタイムチャ
ートである。図７は、平滑コンデンサ５１，５２の蓄電
電荷の放電動作を示す。直列に接続された４つの自己消
弧可能なスイッチング素子１１、１２、１３、１４をＧ
１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４とする。初め、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ
３、Ｇ４は全てＯＦＦしている。状態１では、Ｇ１、Ｇ
２がＯＮし、Ｇ３、Ｇ４はＯＦＦのままである。この時
平滑コンデンサ５１、５２の蓄電電荷は、６１→１１→
１２→３３→４３→４４→３４→６２の経路を通してス
ナバコンデンサ４３、４４に移動して蓄えられる。次の
状態２では、Ｇ２がＯＦＦし、代わりにＧ３がＯＮす
る。状態１の時と同様に、ＯＦＦしているＧ２のスナバ
コンデンサ４２に平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移
動して蓄えられる。一方、ＯＮに転じたＧ３のスナバコ
ンデンサ４３の電荷は、４３→２３→１３の経路を通
り、スナバ抵抗２３により放電される。状態３では、Ｇ
３がＯＦＦし、代わりにＧ２がＯＮする。状態１、２の
時と同様に、ＯＦＦしているＧ３のスナバコンデンサ４
３に平滑コンデンサ５１、５２の電荷が移動して蓄えら
れる。一方、ＯＮに転じたＧ２のスナバコンデンサ４２
の電荷は、４２→１２→２２の経路を通り、スナバ抵抗
２２により放電される。状態２と状態３を繰り返し、つ
まり、Ｇ２、Ｇ３を交互にＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。こ
の動作を平滑コンデンサ５１、５２の蓄電電荷がなくな
るまで繰り返すことにより、平滑コンデンサの蓄電電荷
５１、５２の放電が終了する。本実施形態では、健全相
の上下アームの内側のスイッチング素子を予め定めたル
ールに従ってＯＮ、ＯＦＦ動作させることにより、電力
変換回路内のスナバ抵抗を介して平滑コンデンサの蓄電
電荷を放電することができる。
【００１３】なお、本発明の上記実施形態は、図１のイ
ンバータ回路３の構成の一例として、いずれも３レベル
電力変換回路について説明したが、図８に示す２レベル
電力変換回路（コンバータまたはインバータ）において
も同様に実施することが可能である。図８において、１
１Ｕ，Ｖ，Ｗ、１２Ｕ，Ｖ，Ｗは自己消弧機能を有する
スイッチング素子、１５Ｕ，Ｖ，Ｗ、１６Ｕ，Ｖ，Ｗは
フリーホイールダイオード、２１Ｕ，Ｖ，Ｗ、２２Ｕ，
Ｖ，Ｗはスナバ抵抗、３１Ｕ，Ｖ，Ｗ、３２Ｕ，Ｖ，Ｗ
はスナバダイオード、４１Ｕ，Ｖ，Ｗ、４２Ｕ，Ｖ，Ｗ
はスナバコンデンサ、６１Ｕ，Ｖ，Ｗ、６２Ｕ，Ｖ，Ｗ
はアノードリアクトルである。２レベル電力変換回路
は、３相の健全相の上下アームのスイッチング素子を予
め定めたルールすなわち相互にＯＮ、ＯＦＦさせること
により、電力変換回路内のスナバ抵抗を介して平滑コン
デンサの蓄電電荷を放電することができる。
ンバータ回路３の構成の一例として、いずれも３レベル
電力変換回路について説明したが、図８に示す２レベル
電力変換回路（コンバータまたはインバータ）において
も同様に実施することが可能である。図８において、１
１Ｕ，Ｖ，Ｗ、１２Ｕ，Ｖ，Ｗは自己消弧機能を有する
スイッチング素子、１５Ｕ，Ｖ，Ｗ、１６Ｕ，Ｖ，Ｗは
フリーホイールダイオード、２１Ｕ，Ｖ，Ｗ、２２Ｕ，
Ｖ，Ｗはスナバ抵抗、３１Ｕ，Ｖ，Ｗ、３２Ｕ，Ｖ，Ｗ
はスナバダイオード、４１Ｕ，Ｖ，Ｗ、４２Ｕ，Ｖ，Ｗ
はスナバコンデンサ、６１Ｕ，Ｖ，Ｗ、６２Ｕ，Ｖ，Ｗ
はアノードリアクトルである。２レベル電力変換回路
は、３相の健全相の上下アームのスイッチング素子を予
め定めたルールすなわち相互にＯＮ、ＯＦＦさせること
により、電力変換回路内のスナバ抵抗を介して平滑コン
デンサの蓄電電荷を放電することができる。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明によれば、
電力変換器のスイッチング素子の破損等による故障時に
おいて１相でも健全な相があれば、その健全な相のスイ
ッチング素子をＯＮ、ＯＦＦ動作させることにより、平
滑コンデンサの蓄電電荷をスナバ抵抗を介して確実に放
電させることが可能となり、感電等の危険を避けること
ができる。また、特別に専用の回路を付加することな
く、電力変換器に備わっているスナバ回路のスナバ抵抗
を用いることによって、簡単に放電回路を形成すること
ができ、かつ、この放電回路によって平滑コンデンサの
蓄電電荷を放電するため、放電回路のコストが節約でき
る。
電力変換器のスイッチング素子の破損等による故障時に
おいて１相でも健全な相があれば、その健全な相のスイ
ッチング素子をＯＮ、ＯＦＦ動作させることにより、平
滑コンデンサの蓄電電荷をスナバ抵抗を介して確実に放
電させることが可能となり、感電等の危険を避けること
ができる。また、特別に専用の回路を付加することな
く、電力変換器に備わっているスナバ回路のスナバ抵抗
を用いることによって、簡単に放電回路を形成すること
ができ、かつ、この放電回路によって平滑コンデンサの
蓄電電荷を放電するため、放電回路のコストが節約でき
る。
【図１】本発明に基づく電力変換器の放電回路の一実施
形態
形態
【図２】３レベル電力変換回路（１相分）の構成図
【図３】本発明によるスイッチ素子のＯＮ、ＯＦＦ制御
のフローチャート
のフローチャート
【図４】本発明の第１の実施形態を説明するためのタイ
ムチャート
ムチャート
【図５】本発明の第１の実施形態による回路動作図
【図６】本発明の第２の実施形態を説明するためのタイ
ムチャート
ムチャート
【図７】本発明の第２の実施形態による回路動作図
【図８】２レベル電力変換回路（３相分）の構成図
１…交流電源、２…コンバータ回路、３…インバータ回
路、４…負荷、５…平滑コンデンサ、６…検出回路、７
…制御回路、８…電力回生回路、１１、１２、１３、１
４…自己消弧機能を有するスイッチング素子（Ｇ１、Ｇ
２、Ｇ３、Ｇ４）、１５、１６、１７、１８…フリーホ
イールダイオード、２１、２２、２３、２４…スナバ抵
抗、３１、３２、３３、３４…スナバダイオード、３
５、３６…クランプダイオード、４１、４２、４３、４
４…スナバコンデンサ、５１、５２…平滑コンデンサ、
６１、６２…アノードリアクトル
路、４…負荷、５…平滑コンデンサ、６…検出回路、７
…制御回路、８…電力回生回路、１１、１２、１３、１
４…自己消弧機能を有するスイッチング素子（Ｇ１、Ｇ
２、Ｇ３、Ｇ４）、１５、１６、１７、１８…フリーホ
イールダイオード、２１、２２、２３、２４…スナバ抵
抗、３１、３２、３３、３４…スナバダイオード、３
５、３６…クランプダイオード、４１、４２、４３、４
４…スナバコンデンサ、５１、５２…平滑コンデンサ、
６１、６２…アノードリアクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−77887（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−225543（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−14562（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−312878（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−140358（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−29391（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 1/06 H02M 7/155
Claims (6)
- 【請求項１】 直流電圧に並列に接続した平滑コンデン
サと、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相からなり、各相の上下ア
ームにそれぞれ自己消弧機能を有するスイッチング素子
を接続すると共に、各スイッチング素子にコンデンサ、
ダイオード、抵抗からなるスナバ回路を並列接続したイ
ンバータ回路を有する電力変換器において、前記インバ
ータ回路の故障によって開路した故障相を検出する検出
手段と、前記検出手段の出力信号に基づいて前記３相の
故障相を除く健全相のスイッチング素子を選択し、当該
スイッチング素子を予め定めたルールに基づいてＯＮ、
ＯＦＦさせる制御装置を設け、前記インバータ回路の故
障時に、前記健全相を用いて前記平滑コンデンサの蓄電
電荷を前記スナバ回路の抵抗を介して放電することを特
徴とする電力変換器の放電回路。 - 【請求項２】 直流電圧に並列に接続した平滑コンデン
サと、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相からなり、各相の上下ア
ームにそれぞれ自己消弧機能を有するスイッチング素子
を２つ直列に接続し、各スイッチング素子にコンデン
サ、ダイオードからなるスナバ回路を並列接続すると共
に、各アームの内側の前記スナバ回路のダイオードに抵
抗を並列接続したインバータ回路と、スナバ回路のスナ
バエネルギーを前記直流電圧に回生するための回生回路
を有する電力変換器において、前記インバータ回路の故
障によって開路した故障相を検出する検出手段と、前記
検出手段の出力信号に基づいて前記３相の故障相を除く
健全相のスイッチング素子を選択し、当該スイッチング
素子を予め定めたルールに基づいてＯＮ、ＯＦＦさせる
制御装置を設け、前記インバータ回路の故障時に、前記
健全相を用いて前記平滑コンデンサの蓄電電荷を前記ス
ナバ回路の抵抗を介して放電することを特徴とする電力
変換器の放電回路。 - 【請求項３】 Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相からなり、各相
の上下アームにそれぞれ自己消弧機能を有するスイッチ
ング素子を接続すると共に、各スイッチング素子にコン
デンサ、ダイオード、抵抗からなるスナバ回路を並列接
続し、交流電源を直流電圧に変換するコンバータ回路
と、前記直流電圧に並列に接続した平滑コンデンサを有
する電力変換器において、前記コンバータ回路の故障に
よって開路した故障相を検出する検出手段と、前記検出
手段の出力信号に基づいて前記３相の故障相を除く健全
相のスイッチング素子を選択し、当該スイッチング素子
を予め定めたルールに基づいてＯＮ、ＯＦＦさせる制御
装置を設け、前記コンバータ回路の故障時に、前記健全
相を用いて前記平滑コンデンサの蓄電電荷を前記スナバ
回路の抵抗を介して放電することを特徴とする電力変換
器の放電回路。 - 【請求項４】 Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相からなり、各相
の上下アームにそれぞれ自己消弧機能を有するスイッチ
ング素子を２つ直列に接続し、各スイッチング素子にコ
ンデンサ、ダイオードからなるスナバ回路を並列接続す
ると共に、各アームの内側の前記スナバ回路のダイオー
ドに抵抗を並列接続し、交流電源を直流電圧に変換する
コンバータ回路と、直流電圧に並列に接続した平滑コン
デンサと、スナバ回路のスナバエネルギーを前記直流電
圧に回生するための回生回路を有する電力変換器におい
て、前記コンバータ回路の故障によって開路した故障相
を検出する検出手段と、前記検出手段の出力信号に基づ
いて前記３相の故障相を除く健全相のスイッチング素子
を選択し、当該スイッチング素子を予め定めたルールに
基づいてＯＮ、ＯＦＦさせる制御装置を設け、前記コン
バータ回路の故障時に、前記健全相を用いて前記平滑コ
ンデンサの蓄電電荷を前記スナバ回路の抵抗を介して放
電することを特徴とする電力変換器の放電回路。 - 【請求項５】 請求項１または請求項３において、前記
予め定めたルールは、２レベル電力変換器のとき、３相
の健全相の上下アームのスイッチング素子を相互にＯ
Ｎ、ＯＦＦさせ、または、３レベル電力変換器のとき、
３相の健全相の上アームの２つスイッチング素子をＯ
Ｎ、下アームの２つスイッチング素子をＯＦＦさせ、次
に、上アームの外側のスイッチング素子をＯＦＦ、下ア
ームの内側のスイッチング素子をＯＮさせ、次に、上ア
ームの内側のスイッチング素子をＯＦＦ、下アームの外
側のスイッチング素子をＯＮさせ、次に、上アームの内
側のスイッチング素子をＯＮ、下アームの外側のスイッ
チング素子をＯＦＦさせることを特徴とする電力変換器
の放電回路。 - 【請求項６】 請求項２または請求項４において、前記
予め定めたルールは、３相の健全相のそれぞれ上下アー
ムの内側のスイッチング素子を相互にＯＮ、ＯＦＦさせ
ることを特徴とする電力変換器の放電回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12323397A JP3284211B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 電力変換器の放電回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12323397A JP3284211B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 電力変換器の放電回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10304673A JPH10304673A (ja) | 1998-11-13 |
| JP3284211B2 true JP3284211B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=14855503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12323397A Expired - Lifetime JP3284211B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 電力変換器の放電回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3284211B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4853102B2 (ja) * | 2006-05-16 | 2012-01-11 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置の駆動方式 |
| JP5439262B2 (ja) * | 2010-04-02 | 2014-03-12 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 放電処理装置、放電処理方法、および放電処理プログラム |
| JP5673114B2 (ja) * | 2011-01-12 | 2015-02-18 | 株式会社安川電機 | インバータ装置および電動機ドライブシステム |
| JP5629664B2 (ja) * | 2011-09-07 | 2014-11-26 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | ３レベル電力変換装置 |
| JP5811806B2 (ja) * | 2011-11-25 | 2015-11-11 | 株式会社明電舎 | マルチレベル電力変換器 |
| US9154049B2 (en) | 2012-05-10 | 2015-10-06 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power conversion apparatus having a three-level converter that converts AC voltage to DC voltage having three levels |
| WO2014202109A1 (en) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | Abb Technology Ltd | Capacitor short-circuiting in a high voltage converter |
| CN103944370B (zh) * | 2014-03-13 | 2018-02-06 | 广东美的制冷设备有限公司 | 断电保护装置、智能功率模块和变频家电 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6277887A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | Hitachi Ltd | 電圧形インバ−タ装置 |
| JPH07118185B2 (ja) * | 1986-07-22 | 1995-12-18 | ソニー株式会社 | デジタル信号記録再生装置 |
| JPS6329391U (ja) * | 1986-08-11 | 1988-02-26 | ||
| JPH0614562A (ja) * | 1992-06-29 | 1994-01-21 | Fuji Electric Co Ltd | スナバ回路 |
| JPH06225543A (ja) * | 1993-01-26 | 1994-08-12 | Shinko Electric Co Ltd | インバ−タのコンデンサ強制放電方法 |
| JPH07312878A (ja) * | 1994-05-17 | 1995-11-28 | Fuji Electric Co Ltd | ３レベルインバータのスナバ回路 |
| JP3379245B2 (ja) * | 1994-11-07 | 2003-02-24 | 日新電機株式会社 | インバータ装置の直流電圧放電方法 |
-
1997
- 1997-04-25 JP JP12323397A patent/JP3284211B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10304673A (ja) | 1998-11-13 |
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