JP3663506B2 - Fault detection circuit for braking switching element of inverter, and inverter - Google Patents

Fault detection circuit for braking switching element of inverter, and inverter Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汎用インバータに用いられる制動トランジスタ等のスイッチング素子の故障を検出し、インバータ及び制動抵抗の異常加熱を防止するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に汎用インバータでは、発電制動および回生制動時に電動機より返流されるエネルギーを吸収するために制動抵抗を備え、この制動抵抗へ電流を流すスイッチング素子が何らかの理由で短絡故障した場合には、制動抵抗に異常な発熱を招き、最悪の場合制動抵抗が焼損してしまうと同時に周辺の部品へも二次的な損傷をおよぼす恐れがあった。
これを防ぐ手段としてたとえば制動抵抗と直列に温度ヒューズなどを取り付けて、スイッチング素子の短絡故障時には温度ヒューズが切れることで制動抵抗への電流を遮断するといった方法があるが、これは温度ヒューズと制動抵抗の温度が上昇する速さのマッチングによっては、温度ヒューズの動作が間に合わず保護手段が機能する前に制動抵抗が焼損に至ってしまうという問題があった。
そこで、制動抵抗の両端の電圧を監視することで制動抵抗に電流が流れる時間を検出する方法があった。
図５は故障検出装置が適用される主回路のブロック図である。図５において、５１は３相電源であり、これにコンバータ５２が接続されている。コンバータ５２はブリッジ接続（図示なし）されたダイオード５２ａと平滑コンデンサ５２ｂとから構成され、このコンバータ５２の出力側には交直変換された直流電圧が正極側母線１１と負極側母線１２との間に出力される。５３はこの直流電圧を３相交流に変換するインバータ部で、ブリッジ接続（図示なし）された制御用スイッチング素子を備えており、そのインバータ部５３の出力側に誘導電動機５４が接続されている。
このような主回路において、２が正極側母線１１と負極側母線１２との間に挿入された制動回路で、これは制動抵抗２１と制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。そして４が制動トランジスタ２２の故障を検出する従来の故障検出回路で制動抵抗２１の両端に接続されている。故障検出回路４については後述する。５が論理回路で、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０と故障検出回路４の出力Ｓ２とから論理構成を求めて所定の関係にあるとき故障信号Ａ０を出力する。
【０００３】
図６が従来の故障検出回路の具体的な回路構成の１例である。
図６において、１１が正極側母線１１と、１２が負極側母線、２が正極側母線１１と負極側母線１２との間に挿入された制動回路で制動抵抗２１と制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。４が制動トランジスタ２２の故障を検出する従来の故障検出回路であり、この故障検出回路４は制動抵抗２１の両端に接続されている。
故障検出回路４の構成は、制動抵抗２１に並列接続される抵抗４１と、この抵抗４１に抵抗４２と４３から成る直列接続回路が並列に接続されている。さらに、抵抗４３には、ツエナーダイオード４４と発光ダイオード４５ａとから成るアノード同士突き合わせの直列接続回路が並列に接続されている。一方、低電圧電源（２４Ｖ）とアース間に、抵抗４６とフォトトランジスタ４５ｂとから成る直列接続回路がそのフォトトランジスタ４５ｂのエミッタＥをアース側にして接続されている。そのコレクタ側に故障検出出力端子４７が設けられている。そして、フォトトランジスタ４５ｂは発光ダイオード４５ａと共にフォトカプラー４５を構成し、フォトトランジスタ４５ｂが発光ダイオード４５ａの光を受光すると導通するように構成されている。
ツエナーダイオード４４は、そのツエナー電圧を基準にしてそれ以上の電圧が加わったときブレークオーバーして発光ダイオード４５ａを発光させるので、通常、ツエナー電圧以下のノイズ等によっては誤発光しなくなり、発光動作を安定化させるためのものである。
抵抗４１は、制動抵抗２１が接続されない場合に制動トランジスタ２２の漏れ電流により発光ダイオード４５ａが発光しないように電流をバイバスさせる抵抗である。
【０００４】
次に、図６の従来の故障検出回路４の動作について説明する。
制動抵抗２１の両端電圧、すなわち抵抗４１の両端電圧を抵抗４２と４３から成る直列接続回路で分圧し、抵抗４３の電圧がある設定電圧以上になるとツエナーダイオード４４がブレークダウンして発光ダイオード４５ａに電流を流し、発光ダイオード４５ａが発光する。この発光をフォトトランジスタ４５ｂが受光するとフォトトランジスタ４５ｂは導通する。したがって、低電圧電源から抵抗４６およびフォトトランジスタ４５ｂを介してアース間に電流が流れる。これによって、フォトトランジスタ４５ｂの非導通時は出力端子４７の出力信号Ｓ２がハイレベルであったのがフォトトランジスタ４５ｂの導通後はローレベルとなる。
【０００５】
図７は制動トランジスタ２２のゲート信号と故障検出回路４の出力との真理値表で、図７（ａ）は図６の従来の故障検出回路の真理値表である。
いま、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号無し。すなわち、制動トランジスタ２２は非導通。）のときは、制動抵抗２１の両端電圧はゼロなのでツエナーダイオード４４はブレークダウンせず、したがって発光ダイオード４５ａは発光せず、よってフォトトランジスタ４５ｂも受光しないので、出力端子４７の出力信号Ｓ２はハイレベル（１）のままである。これが正常である。もし制動トランジスタ２２が短絡故障を起こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０であっても制動抵抗２１の両端電圧には約線間電圧が発生するので、ツエナーダイオード４４がブレークダウンして発光ダイオード４５ａを発光させ、よってフォトトランジスタ４５ｂが導通して出力端子４７の出力信号Ｓ２をアースレベル（０）まで引き下げることとなる。
したがって、真理値表はＳ０＝０でＳ２＝１が正常、Ｓ０＝０でＳ２＝０が異常となる。
次に、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわち、制動トランジスタ２２は導通。）のときは、制動抵抗２１の両端電圧には約線間電圧が発生するので、ツエナーダイオード４４がブレークダウンして発光ダイオード４５ａを発光させ、よってフォトトランジスタ４５ｂが導通して出力端子４７の出力信号Ｓ２をアースレベル（０）まで引き下げることとなる。これが正常である。
もし制動トランジスタ２２がオープン（開放）故障を起こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１であっても、制動抵抗２１の両端電圧はゼロなのでツエナーダイオード４４はブレークダウンせず、したがって発光ダイオード４５ａは発光せず、よってフォトトランジスタ４５ｂも受光しないので、出力端子４７の出力信号Ｓ２はハイレベル（１）のままである。これが異常である。
したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ２＝０が正常、Ｓ０＝１でＳ２＝１が異常となる。
このような真理値表を図５の論理回路５に記憶させておき、信号Ｓ０とＳ２の組み合わせが異常となるときに故障検出信号Ａ０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で主回路中に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３をオフにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来回路によれば制動トランジスタ２２の故障を検出することができる。
しかしながら、従来回路では、制動トランジスタ２２の故障を検出するために、制動抵抗２１の両端の電圧を監視しているので、制動トランジスタへゲートが導通している時に制動抵抗２１の両端に印加される電圧は、インバータのＤＣ母線電圧がかかり、これは非常に高い電圧であるため、抵抗４２と４３から成る直列接続回路は大きな電力容量の抵抗が必要であった。これはインバータの低コスト化、小スペース化のネックとなっていた。
従来装置では、監視している電圧が非常に高いために、電流制限用の抵抗も非常に電力の大きなものを必要とし、実装面積も大きくなっていた。
本発明はこれらの問題を解決するもので、大きな電力容量の抵抗を必要としない、インバータの低コスト化、小スペース化の可能な、また、電流制限用の抵抗も小容量のもので足り、実装面積も小さくてすむ故障検出回路を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので、請求項１記載のインバータの制動スイッチング素子の故障検出回路の発明によれば、制動抵抗と制動スイッチング素子の直列接続回路がインバータの入力側直流母線間に接続されて成る制動回路の該スイッチング素子の故障検出に用いられる故障検出回路であって、前記制動回路中の制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点と前記プラス側電源との間に高耐圧ダイオードと発光ダイオードとの直列回路がそれぞれ順方向に接続され、かつ前記発光ダイオードの発光を検知するフォトトランジスタがプラス電源側とアース間に抵抗を介して接続されて成り、前記制動スイッチング素子が導通すると前記発光ダイオードが発光して前記フォトトランジスタが導通するものにおいて、前記検出回路の検出出力端子が前記フォトトランジスタに対して、
Ａ）抵抗を介してプラス電源側に設けられた場合、
ａ１．前記制動スイッチング素子の制御信号が「有」でかつ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、前記制動スイッチング素子がオープン故障、
ａ２．前記制動スイッチング素子の制御信号が「無」でかつ前記検出回路の検出信号が「無」のとき、前記制動スイッチング素子が短絡故障、
または、Ｂ）抵抗を介してアース側に設けられた場合、
ｂ１．前記制動スイッチング素子の制御信号が「有」でかつ前記検出回路の検出信号が「無」のとき、前記制動スイッチング素子がオープン故障、
ｂ２．前記制動スイッチング素子の制御信号が「無」でかつ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、前記制動スイッチング素子が短絡故障、
であると判断する制動スイッチング素子のオープン故障および短絡故障の両方を検出できるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る故障検出装置が適用される主回路のブロック図である。図１において、５１は３相電源であり、これにコンバータ５２が接続されている。コンバータ５２はブリッジ接続（図示なし）されたダイオード５２ａと平滑コンデンサ５２ｂとから構成され、このコンバータ５２の出力側には交直変換された直流電圧が正極側母線１１と負極側母線１２との間に出力される。５３はこの直流電圧を３相交流に変換するインバータ部で、ブリッジ接続（図示なし）された制御用スイッチング素子を備えており、そのインバータ部５３の出力側に誘導電動機５４が接続されている。
このような主回路において、２が正極側母線１１と負極側母線１２との間に挿入された制動回路で、これは制動抵抗２１と制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。そして３が制動トランジスタ２２の故障を検出する本発明に係る故障検出回路で、制動抵抗２１と制動トランジスタ２２の接続点Ｐに接続されている。この故障検出回路３については後述する。５が論理回路で、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０と故障検出回路３の出力Ｓ１との論理組み合わせが所定の関係にあるとき故障信号Ａ０を出力し、この故障信号Ａ０を用いて回路保護を行わせている。
【０００９】
図２が本発明の第１の実施の形態に係る故障検出装置である。
図２において、１１が正極側母線１１と、１２が負極側母線、２が正極側母線１１と負極側母線１２との間に挿入された制動回路で制動抵抗２１と制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。３が制動トランジスタ２２の故障を検出する本発明の故障検出回路であり、この故障検出回路３は制動抵抗２１と制動トランジスタ２２の接続点Ｐに接続されている。
故障検出回路３の構成は、２４Ｖの低電圧電源Ｌに順方向に接続される発光ダイオード３３ａと抵抗３２と順方向に接続される高耐圧ダイオード３１とから成る直列接続回路が制動抵抗２１と制動トランジスタ２２の接続点に接続されている。
一方、低電圧電源Ｌ（２４Ｖ）とアース間に、抵抗３４とフォトトランジスタ３３ｂとから成る直列接続回路がそのフォトトランジスタ３３ｂのエミッタ側Ｅがアース側にして接続されている。そのコレクタ側Ｃに故障検出出力端子３５が設けられている。そして、フォトトランジスタ３３ｂは発光ダイオード３３ａと共にフォトカプラー３３を構成し、フォトトランジスタ３３ｂが発光ダイオード３３ａの光を受光すると導通するように構成されている。
【００１０】
次に、図２の故障検出回路の動作について説明する。
制動トランジスタ２２が非導通の時、制動トランジスタ２２のコレクタＣには抵抗２１を通してＤＣ母線電圧がそのまま印加されるので、高耐圧ダイオード３１には逆方向電圧となり、ＤＣ母線電圧が高耐圧ダイオード３１によりブロックされる。したがって、発光ダイオード３３ａは発光しないので、フォトトランジスタ３３ｂが導通せず、出力端子４７の出力信号Ｓ２１はハイレベル（１）のままである。
また、制動トランジスタ２２が導通の時は、制動トランジスタ２２のコレクタＣが約２Ｖ程度となり、高耐圧ダイオード３１が導通し、抵抗３２を経由して発光ダイオード３３ａが発光するため、この発光をフォトトランジスタ３３ｂが受光するとフォトトランジスタ３３ｂは導通する。したがって、低電圧電源から抵抗３４よびフォトトランジスタ３３ｂを介してアース間に電流が流れる。これによって、出力端子３５の出力信号Ｓ１がハイレベルであったのがフォトトランジスタ３３ｂの導通後はローレベル（０）となる。
【００１１】
図７は制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０と故障検出回路４の出力Ｓ１との真理値表で、図７（ｂ）は図２の本発明に係る故障検出回路の真理値表である。
いま、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号無し。すなわち、制動トランジスタ２２は非導通。）のときは、高耐圧ダイオード３１に逆方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は非導通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光せず、よってフォトトランジスタ３３ｂも受光しないので、出力端子３５の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）のままである。これが正常である。もし制動トランジスタ２２が短絡故障を起こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０であっても高耐圧ダイオード３１には順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光し、よってフォトトランジスタ３３ｂは受光して導通し、出力端子３５の出力信号Ｓ１はローレベル（０）となる。
したがって、真理値表はＳ０＝０でＳ１＝１が正常、Ｓ０＝０でＳ１＝０が異常となる。
次に、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわち、制動トランジスタ２２は導通。）のときは、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０であっても高耐圧ダイオード３１には順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光し、よってフォトトランジスタ３３ｂは受光して導通し、出力端子３５の出力信号Ｓ１はローレベル（０）となる。これが正常である。
もし制動トランジスタ２２がオープン（開放）故障を起こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１であっても、高耐圧ダイオード３１に逆方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は非導通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光せず、よってフォトトランジスタ３３ｂも受光しないので、出力端子３５の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）のままである。これが異常である。
したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ２＝０が正常、Ｓ０＝１でＳ２＝１が異常となる。
このような真理値表を図１の論理回路５に記憶させておき、信号Ｓ０とＳ１の組み合わせが異常となるときに故障検出信号Ａ０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で、主回路中に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３をただちにオフにする。その他、警報ランプを点滅させたり、警報ブザーを鳴動させるようにするとよい。
このように、本発明では制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつアノード側を低電圧電源のプラス側に接続した検出回路とすることにより、従来のような大きな電力容量の抵抗４２と４３から成る直列接続回路を用いなくてすむので、インバータの低コスト化、小スペース化が可能となり、また、電流制限用の抵抗も小容量のもので足り、実装面積も小さくてすむこととなる。また、フォトカプラで一旦電気的絶縁を行って検出端子から信号を取りだしているので、安全である。
以上のトランジスタ２２の代わりに、スイッチング素子（サイリスタ、ＧＴＯ等）を用いてもよいことは言うまでもない。
【００１２】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る故障検出装置である。
図３において、３’が制動トランジスタ２２の故障を検出する本発明の第２の実施の形態に係る故障検出回路である。他は同じなので説明は省略する。また、故障検出回路３’の構成のうち、フォトカプラ３３の発光ダイオード３３ａ側も図２と同じである。一方、フォトトランジスタ３３ｂ側は、低電圧電源Ｌ（２４Ｖ）とアース間に、抵抗３４’とフォトトランジスタ３３ｂとから成る直列接続回路がその抵抗３４’をアース側にして接続されている。また、そのフォトトランジスタ３３ｂと抵抗３４’との接続点に故障検出出力端子３５’が設けられている。そして、フォトトランジスタ３３ｂ（コレクタＣ側）が低電圧電源Ｌ（２４Ｖ）に接続されている。
そこでフォトトランジスタ３３ｂが受光するとフォトトランジスタ３３ｂは導通し、したがって低電圧電源からフォトトランジスタ３３ｂおよび抵抗３４を介してアースに電流が流れるので、出力端子３５’の出力信号Ｓ１はそれまでのローレベル（０）からハイレベル（１）となる。
したがって、真理値表は、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号無し。すなわち、制動トランジスタ２２は非導通。）のときは発光ダイオード３３ａは発光せず、よってフォトトランジスタ３３ｂも受光しないので、出力端子３５’の出力信号Ｓ１はローレベル（０）で、これが正常である。もし制動トランジスタ２２が短絡故障を起こしているとすると、高耐圧ダイオード３１は導通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光し、よってフォトトランジスタ３３ｂは受光して導通し、出力端子３５’の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）となる。
したがって、真理値表はＳ０＝０でＳ１＝０が正常、Ｓ０＝０でＳ１＝１が異常となる。
次に、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわち、制動トランジスタ２２は導通。）のときは高耐圧ダイオード３１は導通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光し、よってフォトトランジスタ３３ｂは受光して導通し、出力端子３５’の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）となる。これが正常である。
もし制動トランジスタ２２がオープン（開放）故障を起こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１であっても、高耐圧ダイオード３１に逆方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は非導通となり、したがってフォトトランジスタ３３ｂは受光しないので、出力端子３５’の出力信号Ｓ１はローレベル（０）のままである。これが異常である。
したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ２＝１が正常、Ｓ０＝１でＳ２＝０が異常となる。
このような真理値表を図１の論理回路５に記憶させておき、信号Ｓ０とＳ１の組み合わせが異常となるときに故障検出信号Ａ０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で主回路中に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３をただちにオフにする。その他、警報ランプを点滅させたり、警報ブザーを鳴動させるようにするとよい。
【００１３】
図４は本発明の第３の実施の形態に係る故障検出装置である。
図４において、１１が正極側母線１１と、１２が負極側母線、２が正極側母線１１と負極側母線１２との間に挿入された制動回路で制動抵抗２１と制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。３”が制動トランジスタ２２の故障を検出する本発明の故障検出回路であり、この故障検出回路３”は制動抵抗２１と制動トランジスタ２２の接続点Ｐに接続されている。
故障検出回路３”の構成は、２４Ｖの低電圧電源Ｌに接続される抵抗３２と順方向に接続される高耐圧ダイオード３１とから成る直列接続回路が制動抵抗２１と制動トランジスタ２２の接続点に接続され、この直列接続回路に流れる電流をカーレントトランス（ＣＴ）４８が検知し、ＣＴの一端はアース側に、他端は検出端子３５となっている。
【００１４】
次に、図４の故障検出回路の動作について説明する。
制動トランジスタ２２が非導通の時、制動トランジスタ２２のコレクタＣには抵抗２１を通してＤＣ母線電圧がそのまま印加されるが、高耐圧ダイオード３１には逆方向電圧となるのでＤＣ母線電圧が高耐圧ダイオード３１によりブロックされ、ＣＴ４８には電流は流れない。したがって、出力端子３５の出力信号Ｓ１はローレベル（０）のままである。
また、制動トランジスタ２２が導通の時、制動トランジスタ２２のコレクタＣが約２Ｖ程度となり、高耐圧ダイオード３１が導通し、ＣＴ４８には電流が流れるため、その２次側には矢印方向の誘起電圧が発生し、出力端子３５の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）となる。
このように、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号無し。すなわち、制動トランジスタ２２は非導通。）のときはＣＴ４８には電流が流れず、ローレベル（０）のままであり、これが正常である。もし制動トランジスタ２２が短絡故障を起こしているとすると、高耐圧ダイオード３１には順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導通となり、ＣＴ４８には電流が流れ、出力端子３５の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）となる。
したがって、真理値表はＳ０＝０でＳ１＝０が正常、Ｓ０＝０でＳ１＝１が異常となる。
次に、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわち、制動トランジスタ２２は導通。）のときは、高耐圧ダイオード３１には順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導通となり、ＣＴ４８には電流が流れ、出力端子３５の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）となる。これが正常である。
もし制動トランジスタ２２がオープン（開放）故障を起こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１であっても、高耐圧ダイオード３１に逆方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は非導通となり、したがってＣＴ４８には電流が流れず、出力端子３５の出力信号Ｓ１はローレベル（０）である。これが異常である。
したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ１＝１が正常、Ｓ０＝１でＳ１＝０が異常となる。
このような真理値表を同じく図１の論理回路５に記憶させておき、信号Ｓ０とＳ１の組み合わせが異常となるときに故障検出信号Ａ０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で主回路中に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３をオフにしたり、警報ランプを点滅させたり、警報ブザーを鳴動させるようにするとよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上、本発明の第１〜第３の実施の形態によれば、制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつアノード側を低電圧電源のプラス側に接続した検出回路としたので、従来のような大きな電力容量の抵抗４２と４３から成る直列接続回路を用いなくてすみ、インバータの低コスト化、小スペース化が可能となり、また、電流制限用の抵抗も小容量のもので足り、実装面積も小さくてすむこととなる。
また、このような検出回路を用いてインバータを構成することにより、インバータ内の制動スイッチング素子に故障が発生したとき、制動抵抗に流れ込む電流をただちに遮断して制動抵抗の過熱を防止でき、しかもそれが低コスト、小スペース化でインバータが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る故障検出装置が適用される主回路のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る故障検出装置である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る故障検出装置である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る故障検出装置である。
【図５】従来の故障検出装置が適用される主回路のブロック図である。
【図６】従来の故障検出装置である。
【図７】スイッチング素子の制御信号と故障検出回路の出力信号との真理値表である。
【符号の説明】
１１ 直流電圧正極側母線
１２ 直流電圧負極側母線
２ 制動回路
３、３’、３” 故障検出回路
５ 論理回路
２１ 制動抵抗
２２ 制動トランジスタ
２１ 制動抵抗
２２ 制動トランジスタ
３１ 高耐圧ダイオード
３２、３４ 抵抗
３３ フォトカプラー
３３ａ 発光ダイオード
３３ｂ フォトトランジスタ
３４、３４’ 抵抗
３５、３５’、３５” 検出出力端子
５１ ３相電源
５２ コンバータ
５２ａ ブリッジ接続されたダイオード
５２ｂ 平滑コンデンサ
５３ インバータ
５４ モータ
Ｓ０ 制御スイッチング素子のゲート（制御）信号
Ｓ１ 検出出力信号
Ａ０ 故障信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a device that detects a failure of a switching element such as a braking transistor used in a general-purpose inverter and prevents abnormal heating of the inverter and a braking resistor.
[0002]
[Prior art]
Generally, general-purpose inverters have a braking resistor to absorb the energy returned from the motor during dynamic braking and regenerative braking, and if the switching element that sends current to this braking resistor fails for some reason, the braking resistor In the worst case, the braking resistance was burned out, and at the same time, there was a risk of secondary damage to surrounding parts.
As a means to prevent this, for example, there is a method in which a thermal fuse or the like is attached in series with the braking resistor, and the current to the braking resistor is interrupted by breaking the thermal fuse when the switching element is short-circuited. Depending on the matching of the speed at which the temperature of the resistor rises, there is a problem that the operation of the thermal fuse is not in time and the braking resistor is burned out before the protection means functions.
Therefore, there has been a method of detecting the time during which a current flows through the braking resistor by monitoring the voltage across the braking resistor.
FIG. 5 is a block diagram of a main circuit to which the failure detection apparatus is applied. In FIG. 5, 51 is a three-phase power source, to which a converter 52 is connected. The converter 52 includes a diode 52 a and a smoothing capacitor 52 b that are bridge-connected (not shown). On the output side of the converter 52, a DC voltage that is AC / DC converted is connected between the positive-side bus 11 and the negative-side bus 12. Is output. Reference numeral 53 denotes an inverter unit that converts this DC voltage into three-phase AC, and includes a control switching element that is bridge-connected (not shown). An induction motor 54 is connected to the output side of the inverter unit 53.
In such a main circuit, reference numeral 2 denotes a braking circuit inserted between the positive side bus 11 and the negative side bus 12, which consists of a series circuit of a braking resistor 21 and a braking transistor 22. Reference numeral 4 denotes a conventional failure detection circuit that detects a failure of the braking transistor 22 and is connected to both ends of the braking resistor 21. The failure detection circuit 4 will be described later. A logic circuit 5 obtains a logic configuration from the gate signal S0 of the braking transistor 22 and the output S2 of the failure detection circuit 4, and outputs a failure signal A0 when there is a predetermined relationship.
[0003]
FIG. 6 shows an example of a specific circuit configuration of a conventional failure detection circuit.
In FIG. 6, 11 is a positive bus 11, 12 is a negative bus, 2 is a braking circuit inserted between the positive bus 11 and the negative bus 12, and a series circuit of a braking resistor 21 and a braking transistor 22. Consists of. Reference numeral 4 denotes a conventional failure detection circuit that detects a failure of the braking transistor 22, and the failure detection circuit 4 is connected to both ends of the braking resistor 21.
The failure detection circuit 4 has a configuration in which a resistor 41 connected in parallel to the braking resistor 21 and a series connection circuit composed of resistors 42 and 43 are connected in parallel to the resistor 41. The resistor 43 is connected in parallel with an anode-to-anode series connection circuit composed of a Zener diode 44 and a light emitting diode 45a. On the other hand, a series connection circuit composed of a resistor 46 and a phototransistor 45b is connected between the low voltage power supply (24V) and the ground with the emitter E of the phototransistor 45b being grounded. A failure detection output terminal 47 is provided on the collector side. The phototransistor 45b constitutes a photocoupler 45 together with the light emitting diode 45a, and is configured to conduct when the phototransistor 45b receives light from the light emitting diode 45a.
The Zener diode 44 breaks up when a voltage higher than the Zener voltage is applied, and causes the light emitting diode 45a to emit light. Therefore, the Zener diode 44 normally does not emit light erroneously due to noise or the like less than the Zener voltage, and performs a light emitting operation. It is for stabilization.
The resistor 41 is a resistor that bypasses the current so that the light emitting diode 45a does not emit light due to the leakage current of the braking transistor 22 when the braking resistor 21 is not connected.
[0004]
Next, the operation of the conventional failure detection circuit 4 of FIG. 6 will be described.
The voltage across the braking resistor 21, that is, the voltage across the resistor 41 is divided by a series connection circuit composed of resistors 42 and 43. When the voltage across the resistor 43 exceeds a set voltage, the Zener diode 44 breaks down and becomes a light emitting diode 45a. A current is passed, and the light emitting diode 45a emits light. When the phototransistor 45b receives this light emission, the phototransistor 45b becomes conductive. Therefore, a current flows from the low voltage power source to the ground via the resistor 46 and the phototransistor 45b. As a result, the output signal S2 of the output terminal 47 is at the high level when the phototransistor 45b is non-conductive, but becomes the low level after the phototransistor 45b is conductive.
[0005]
FIG. 7 is a truth table of the gate signal of the braking transistor 22 and the output of the failure detection circuit 4, and FIG. 7 (a) is a truth table of the conventional failure detection circuit of FIG.
Now, when the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 0 (no gate signal, that is, the braking transistor 22 is non-conductive), the voltage across the braking resistor 21 is zero, so the Zener diode 44 does not break down and therefore emits light. Since the diode 45a does not emit light, and thus the phototransistor 45b does not receive light, the output signal S2 at the output terminal 47 remains at the high level (1). This is normal. If the braking transistor 22 has a short circuit failure, even if the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 0, a voltage between both ends of the braking resistor 21 is generated, so that the zener diode 44 is broken down. As a result, the light emitting diode 45a emits light, so that the phototransistor 45b becomes conductive, and the output signal S2 of the output terminal 47 is lowered to the ground level (0).
Therefore, in the truth table, S0 = 0 and S2 = 1 are normal, and S0 = 0 and S2 = 0 are abnormal.
Next, when the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 1 (the gate signal is present, that is, the braking transistor 22 is conductive), a voltage between both ends of the braking resistor 21 is generated, so that a zener diode 44 is generated. Breaks down and causes the light emitting diode 45a to emit light, so that the phototransistor 45b becomes conductive and pulls the output signal S2 of the output terminal 47 to the ground level (0). This is normal.
If the braking transistor 22 has an open (open) fault, even if the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 1, the voltage across the braking resistor 21 is zero, so the Zener diode 44 does not break down, and therefore Since the light emitting diode 45a does not emit light, and therefore the phototransistor 45b does not receive light, the output signal S2 at the output terminal 47 remains at the high level (1). This is abnormal.
Therefore, in the truth table, S0 = 1 and S2 = 0 are normal, and S0 = 1 and S2 = 1 are abnormal.
Such a truth table is stored in the logic circuit 5 of FIG. 5, and when the combination of the signals S0 and S2 becomes abnormal, the failure detection signal A0 is output from the logic circuit 5, and this signal A0 is used in the main circuit. The switch A1, A2 or A3 inserted in is turned off.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, according to the conventional circuit, it is possible to detect a failure of the braking transistor 22.
However, in the conventional circuit, in order to detect a failure of the braking transistor 22, the voltage across the braking resistor 21 is monitored, so that it is applied across the braking resistor 21 when the gate is conducting to the braking transistor. As the voltage, the DC bus voltage of the inverter is applied, which is a very high voltage. Therefore, the series connection circuit including the resistors 42 and 43 requires a resistor having a large power capacity. This has been a bottleneck in reducing the cost and space of the inverter.
In the conventional apparatus, since the voltage to be monitored is very high, the current limiting resistor requires a very large power and the mounting area is large.
The present invention solves these problems, does not require a resistor with a large power capacity, can reduce the cost of the inverter, can reduce the space, and the current limiting resistor only needs to have a small capacity, The present invention provides a failure detection circuit that requires a small mounting area.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve these problems. According to the invention of the failure detection circuit for a braking switching element of an inverter according to claim 1, the series connection circuit of the braking resistor and the braking switching element is an input of the inverter. A fault detection circuit used for fault detection of the switching element of the braking circuit connected between the side DC buses , comprising: a connection point between the braking switching element and the braking resistor in the braking circuit; A series circuit of a high voltage diode and a light emitting diode is connected in the forward direction, and a phototransistor for detecting light emission of the light emitting diode is connected between the positive power supply side and the ground via a resistor, and the braking is performed. When the switching element is turned on, the light emitting diode emits light and the phototransistor is turned on. The detection output of the detection circuit is the phototransistor,
A) When installed on the positive power supply side through a resistor,
a1. When the control signal of the braking switching element is “Yes” and the detection signal of the detection circuit is “Yes”, the braking switching element is open failure,
a2. When the control signal of the braking switching element is “None” and the detection signal of the detection circuit is “None”, the braking switching element is short-circuited,
Or B) When provided on the ground side via a resistor,
b1. When the control signal of the braking switching element is “Yes” and the detection signal of the detection circuit is “None”, the braking switching element is open failure,
b2. When the control signal of the braking switching element is “none” and the detection signal of the detection circuit is “present”, the braking switching element is short-circuited,
It is possible to detect both an open fault and a short-circuit fault of the braking switching element that is determined to be .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram of a main circuit to which a failure detection apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, reference numeral 51 denotes a three-phase power supply, to which a converter 52 is connected. The converter 52 includes a diode 52 a and a smoothing capacitor 52 b that are bridge-connected (not shown). On the output side of the converter 52, a DC voltage that is AC / DC converted is connected between the positive-side bus 11 and the negative-side bus 12. Is output. Reference numeral 53 denotes an inverter unit that converts this DC voltage into three-phase AC, and includes a control switching element that is bridge-connected (not shown). An induction motor 54 is connected to the output side of the inverter unit 53.
In such a main circuit, reference numeral 2 denotes a braking circuit inserted between the positive side bus 11 and the negative side bus 12, which consists of a series circuit of a braking resistor 21 and a braking transistor 22. A failure detection circuit 3 according to the present invention for detecting a failure of the braking transistor 22 is connected to a connection point P between the braking resistor 21 and the braking transistor 22. The failure detection circuit 3 will be described later. A logic circuit 5 outputs a fault signal A0 when the logical combination of the gate signal S0 of the braking transistor 22 and the output S1 of the fault detection circuit 3 has a predetermined relationship, and circuit protection is performed using the fault signal A0. I am letting you.
[0009]
FIG. 2 shows a failure detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 2, 11 is a positive bus 11, 12 is a negative bus, 2 is a braking circuit inserted between the positive bus 11 and the negative bus 12, and a series circuit of a braking resistor 21 and a braking transistor 22. Consists of. Reference numeral 3 denotes a failure detection circuit of the present invention that detects a failure of the braking transistor 22, and this failure detection circuit 3 is connected to a connection point P between the braking resistor 21 and the braking transistor 22.
The configuration of the failure detection circuit 3 is such that a series connection circuit comprising a light emitting diode 33a connected in the forward direction to a low voltage power supply L of 24V, a resistor 32, and a high voltage diode 31 connected in the forward direction comprises a braking resistor 21 and a braking device. A connection point of the transistor 22 is connected.
On the other hand, a series connection circuit comprising a resistor 34 and a phototransistor 33b is connected between the low voltage power supply L (24V) and the ground, with the emitter side E of the phototransistor 33b being grounded. A failure detection output terminal 35 is provided on the collector side C. The phototransistor 33b constitutes a photocoupler 33 together with the light emitting diode 33a, and is configured to conduct when the phototransistor 33b receives light from the light emitting diode 33a.
[0010]
Next, the operation of the failure detection circuit of FIG. 2 will be described.
When the braking transistor 22 is non-conductive, the DC bus voltage is applied as it is to the collector C of the braking transistor 22 through the resistor 21, so that the reverse voltage is applied to the high voltage diode 31, and the DC bus voltage is applied by the high voltage diode 31. Blocked. Therefore, since the light emitting diode 33a does not emit light, the phototransistor 33b does not conduct, and the output signal S21 at the output terminal 47 remains at the high level (1).
When the braking transistor 22 is conductive, the collector C of the braking transistor 22 is about 2 V, the high breakdown voltage diode 31 is conductive, and the light emitting diode 33a emits light via the resistor 32. When 33b receives light, the phototransistor 33b becomes conductive. Therefore, a current flows from the low voltage power source to the ground via the resistor 34 and the phototransistor 33b. As a result, the output signal S1 at the output terminal 35 is at the high level, but is at the low level (0) after the phototransistor 33b is conducted.
[0011]
7 is a truth table of the gate signal S0 of the braking transistor 22 and the output S1 of the failure detection circuit 4, and FIG. 7B is a truth table of the failure detection circuit according to the present invention of FIG.
Now, when the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 0 (no gate signal, that is, the braking transistor 22 is nonconductive), a reverse voltage is applied to the high breakdown voltage diode 31, so the high breakdown voltage diode 31 becomes nonconductive. Therefore, the light emitting diode 33a does not emit light, and therefore the phototransistor 33b does not receive light, so that the output signal S1 of the output terminal 35 remains at the high level (1). This is normal. If the braking transistor 22 has a short circuit failure, even if the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 0, a forward voltage is applied to the high breakdown voltage diode 31, so that the high breakdown voltage diode 31 becomes conductive, and thus the light emitting diode. 33a emits light, so that the phototransistor 33b receives light and becomes conductive, and the output signal S1 of the output terminal 35 becomes low level (0).
Therefore, in the truth table, S0 = 0 and S1 = 1 are normal, and S0 = 0 and S1 = 0 are abnormal.
Next, when the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 1 (the gate signal is present, that is, the braking transistor 22 is conductive), even if the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 0, the high breakdown voltage diode 31 is in order. Since the directional voltage is applied, the high breakdown voltage diode 31 becomes conductive, and thus the light emitting diode 33a emits light, so that the phototransistor 33b receives light and becomes conductive, and the output signal S1 of the output terminal 35 becomes low level (0). This is normal.
If the braking transistor 22 has an open (open) failure, even if the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 1, a reverse voltage is applied to the high breakdown voltage diode 31, so the high breakdown voltage diode 31 becomes non-conductive. Therefore, the light emitting diode 33a does not emit light, and therefore the phototransistor 33b does not receive light, so that the output signal S1 of the output terminal 35 remains at the high level (1). This is abnormal.
Therefore, in the truth table, S0 = 1 and S2 = 0 are normal, and S0 = 1 and S2 = 1 are abnormal.
Such a truth table is stored in the logic circuit 5 of FIG. 1, and when the combination of the signals S0 and S1 becomes abnormal, the failure detection signal A0 is output from the logic circuit 5. With this signal A0, the main circuit Immediately turn off the switch A1, A2, or A3 inserted therein. In addition, it is good to make the alarm lamp blink or sound the alarm buzzer.
As described above, in the present invention, a detection circuit in which the cathode side of the high withstand voltage diode is connected to the connection point between the braking switching element and the braking resistor and the anode side is connected to the plus side of the low voltage power supply is used as in the prior art. Since it is not necessary to use a series connection circuit consisting of resistors 42 and 43 having a large power capacity, the cost of the inverter can be reduced and the space can be reduced. The area is also small. In addition, it is safe because the signal is extracted from the detection terminal after being electrically insulated by the photocoupler.
It goes without saying that a switching element (thyristor, GTO, etc.) may be used instead of the transistor 22 described above.
[0012]
FIG. 3 shows a failure detection apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 3, reference numeral 3 ′ denotes a failure detection circuit according to the second embodiment of the present invention that detects a failure of the braking transistor 22. Since others are the same, explanation is omitted. Further, in the configuration of the failure detection circuit 3 ′, the light-emitting diode 33a side of the photocoupler 33 is the same as FIG. On the other hand, on the phototransistor 33b side, a series connection circuit composed of a resistor 34 'and a phototransistor 33b is connected between the low voltage power supply L (24V) and the ground, with the resistor 34' as the ground side. In addition, a failure detection output terminal 35 ′ is provided at a connection point between the phototransistor 33b and the resistor 34 ′. The phototransistor 33b (collector C side) is connected to the low voltage power supply L (24V).
Therefore, when the phototransistor 33b receives light, the phototransistor 33b becomes conductive, and therefore a current flows from the low voltage power source to the ground via the phototransistor 33b and the resistor 34. Therefore, the output signal S1 of the output terminal 35 ′ is low level ( From 0) to high level (1).
Therefore, the truth table shows that when the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 0 (no gate signal, ie, the braking transistor 22 is non-conductive), the light emitting diode 33a does not emit light, and therefore the phototransistor 33b also does not receive light. The output signal S1 at the output terminal 35 'is low level (0), which is normal. If the braking transistor 22 has a short circuit failure, the high breakdown voltage diode 31 becomes conductive, so that the light emitting diode 33a emits light, so that the phototransistor 33b receives light and becomes conductive, and the output signal S1 at the output terminal 35 'is High level (1).
Therefore, in the truth table, S0 = 0 and S1 = 0 are normal, and S0 = 0 and S1 = 1 are abnormal.
Next, when the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 1 (the gate signal is present, that is, the braking transistor 22 is conductive), the high breakdown voltage diode 31 is conductive, so that the light emitting diode 33a emits light, and thus the phototransistor 33b is The light is received and conducted, and the output signal S1 of the output terminal 35 ′ becomes high level (1). This is normal.
If the braking transistor 22 has an open (open) failure, even if the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 1, a reverse voltage is applied to the high breakdown voltage diode 31, so the high breakdown voltage diode 31 becomes non-conductive. Therefore, since the phototransistor 33b does not receive light, the output signal S1 of the output terminal 35 ′ remains at the low level (0). This is abnormal.
Therefore, in the truth table, S0 = 1 and S2 = 1 are normal, and S0 = 1 and S2 = 0 are abnormal.
Such a truth table is stored in the logic circuit 5 of FIG. 1, and when the combination of the signals S0 and S1 becomes abnormal, the failure detection signal A0 is output from the logic circuit 5, and this signal A0 is used in the main circuit. The switch A1, A2 or A3 inserted in is immediately turned off. In addition, it is good to make the alarm lamp blink or sound the alarm buzzer.
[0013]
FIG. 4 shows a failure detection apparatus according to the third embodiment of the present invention.
In FIG. 4, 11 is a positive bus 11, 12 is a negative bus, 2 is a braking circuit inserted between the positive bus 11 and the negative bus 12, and a series circuit of a braking resistor 21 and a braking transistor 22. Consists of. 3 ″ is a failure detection circuit according to the present invention for detecting a failure of the braking transistor 22. The failure detection circuit 3 ″ is connected to a connection point P between the braking resistor 21 and the braking transistor 22.
The configuration of the failure detection circuit 3 ″ is such that a series connection circuit composed of a resistor 32 connected to a low voltage power supply L of 24V and a high voltage diode 31 connected in the forward direction is provided at the connection point of the braking resistor 21 and the braking transistor 22. The current transformer (CT) 48 detects the current flowing in the series connection circuit, and one end of the CT is on the ground side and the other end is the detection terminal 35.
[0014]
Next, the operation of the failure detection circuit of FIG. 4 will be described.
When the braking transistor 22 is non-conductive, the DC bus voltage is applied as it is to the collector C of the braking transistor 22 through the resistor 21, but since the reverse voltage is applied to the high breakdown voltage diode 31, the DC bus voltage is the high breakdown voltage diode 31. And no current flows in CT48. Therefore, the output signal S1 at the output terminal 35 remains at the low level (0).
When the braking transistor 22 is conductive, the collector C of the braking transistor 22 is about 2 V, the high breakdown voltage diode 31 is conductive, and a current flows through the CT 48. Therefore, an induced voltage in the direction of the arrow is present on the secondary side. The output signal S1 of the output terminal 35 becomes high level (1).
Thus, when the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 0 (no gate signal, ie, the braking transistor 22 is non-conductive), no current flows through the CT 48 and remains at the low level (0). It is normal. If the braking transistor 22 has a short circuit failure, a forward voltage is applied to the high breakdown voltage diode 31, so that the high breakdown voltage diode 31 becomes conductive, a current flows through CT48, and the output signal S1 at the output terminal 35 is high. Level (1).
Therefore, in the truth table, S0 = 0 and S1 = 0 are normal, and S0 = 0 and S1 = 1 are abnormal.
Next, when the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 1 (the gate signal is present, that is, the braking transistor 22 is conductive), since the forward voltage is applied to the high breakdown voltage diode 31, the high breakdown voltage diode 31 becomes conductive. A current flows through the CT 48, and the output signal S1 at the output terminal 35 is at a high level (1). This is normal.
If the braking transistor 22 has an open (open) failure, even if the gate signal S0 of the braking transistor 22 is 1, a reverse voltage is applied to the high breakdown voltage diode 31, so the high breakdown voltage diode 31 becomes non-conductive. Therefore, no current flows through the CT 48, and the output signal S1 at the output terminal 35 is at a low level (0). This is abnormal.
Accordingly, in the truth table, S0 = 1 and S1 = 1 are normal, and S0 = 1 and S1 = 0 are abnormal.
Such a truth table is also stored in the logic circuit 5 of FIG. 1, and the failure detection signal A0 is output from the logic circuit 5 when the combination of the signals S0 and S1 becomes abnormal. The switch A1, A2 or A3 inserted therein may be turned off, an alarm lamp blinks, or an alarm buzzer is sounded.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to third embodiments of the present invention, the cathode side of the high voltage diode is connected to the connection point between the braking switching element and the braking resistor, and the anode side is connected to the plus side of the low voltage power source. Therefore, it is not necessary to use a series connection circuit composed of resistors 42 and 43 having a large power capacity as in the prior art, and it is possible to reduce the cost and space of the inverter, and to provide a current limiting resistor. However, a small capacity is sufficient, and the mounting area is small.
In addition, by configuring the inverter using such a detection circuit, when a failure occurs in the braking switching element in the inverter, the current flowing into the braking resistor can be immediately cut off to prevent overheating of the braking resistor. However, an inverter can be realized with low cost and small space.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a main circuit to which a failure detection apparatus according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a failure detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a failure detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a failure detection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a main circuit to which a conventional failure detection apparatus is applied.
FIG. 6 is a conventional failure detection apparatus.
FIG. 7 is a truth table of switching element control signals and failure detection circuit output signals.
[Explanation of symbols]
11 DC voltage positive side bus 12 DC voltage negative side bus 2 Braking circuit 3, 3 ', 3 "Fault detection circuit 5 Logic circuit 21 Braking resistor 22 Braking transistor 21 Braking resistor 22 Braking transistor 31 High breakdown voltage diode 32, 34 Resistor 33 Photo Coupler 33a Light emitting diode 33b Phototransistors 34, 34 'Resistors 35, 35', 35 "Detection output terminal 51 Three-phase power supply 52 Converter 52a Bridged diode 52b Smoothing capacitor 53 Inverter 54 Motor S0 Control switching element gate (control) Signal S1 Detection output signal A0 Fault signal

Claims (1)

制動抵抗と制動スイッチング素子の直列接続回路がインバータの入力側直流母線間に接続されて成る制動回路の該スイッチング素子の故障検出に用いられる故障検出回路であって、前記制動回路中の制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点と前記プラス側電源との間に高耐圧ダイオードと発光ダイオードとの直列回路がそれぞれ順方向に接続され、かつ前記発光ダイオードの発光を検知するフォトトランジスタがプラス電源側とアース間に抵抗を介して接続されて成り、前記制動スイッチング素子が導通すると前記発光ダイオードが発光して前記フォトトランジスタが導通するものにおいて、前記検出回路の検出出力端子が前記フォトトランジスタに対して、
Ａ）抵抗を介してプラス電源側に設けられた場合、
ａ１．前記制動スイッチング素子の制御信号が「有」でかつ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、前記制動スイッチング素子がオープン故障、
ａ２．前記制動スイッチング素子の制御信号が「無」でかつ前記検出回路の検出信号が「無」のとき、前記制動スイッチング素子が短絡故障、
または、Ｂ）抵抗を介してアース側に設けられた場合、
ｂ１．前記制動スイッチング素子の制御信号が「有」でかつ前記検出回路の検出信号が「無」のとき、前記制動スイッチング素子がオープン故障、
ｂ２．前記制動スイッチング素子の制御信号が「無」でかつ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、前記制動スイッチング素子が短絡故障、
であると判断する制動スイッチング素子のオープン故障および短絡故障の両方を検出できるようにしたことを特徴とするインバータの制動スイッチング素子の故障検出回路。A failure detection circuit used for detecting a failure of a switching element of a braking circuit in which a series connection circuit of a braking resistor and a braking switching element is connected between the input-side DC buses of the inverter , the braking switching element in the braking circuit A series circuit of a high voltage diode and a light emitting diode is connected in the forward direction between the connection point of the braking resistor and the positive power source, and a phototransistor for detecting light emission of the light emitting diode is connected to the positive power source side. The light emitting diode emits light and the phototransistor is conductive when the braking switching element is conductive, and the detection output terminal of the detection circuit is connected to the phototransistor.
A) When installed on the positive power supply side through a resistor,
a1. When the control signal of the braking switching element is “Yes” and the detection signal of the detection circuit is “Yes”, the braking switching element is open failure,
a2. When the control signal of the braking switching element is “None” and the detection signal of the detection circuit is “None”, the braking switching element is short-circuited,
Or B) When provided on the ground side via a resistor,
b1. When the control signal of the braking switching element is “Yes” and the detection signal of the detection circuit is “None”, the braking switching element is open failure,
b2. When the control signal of the braking switching element is “none” and the detection signal of the detection circuit is “present”, the braking switching element is short-circuited,
A fault detection circuit for a braking switching element of an inverter, characterized in that both an open fault and a short-circuit fault of the braking switching element judged to be
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