JP3821046B2 - インバータ保護回路及び電気機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ回路の過電流による過電流の電流経路における部品の発熱や故障を防止するインバータ保護回路及びインバータ保護回路を搭載した電気機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ回路には、従来からスイッチング素子の故障や誤作動等による過電流を抑制するインバータ保護回路が組込まれている。従来のインバータ保護回路は、図４に示すような構成が採られている。即ち、インバータ回路における上アームを構成するスイッチング素子２０と、下アームを構成するスイッチング素子２１とに直列に通電電流を検出するためのシャント抵抗２２が挿入されている。シャント抵抗２２で検出される電流値はコンパレータ２３に入力され、コンパレータ２３において基準入力値と比較される。シャント抵抗２２を流れる電流値が基準入力値を越えた場合には、コンパレータ２３がゲート遮断回路２４に出力信号を発し、ゲート遮断回路２４がドライブ回路２５にスイッチング素子２０，２１をオフさせる信号を出力して、スイッチング素子２０，２１を開放させて過電流を遮断する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のインバータ保護回路においては、シャント抵抗２２やコンパレータ２３並びにゲート遮断回路２４が必要なため、回路基板の面積も大きくなり、製造コストが嵩むうえ、搭載機器のコンパクト化を阻む要因ともなっている。また、過電流を検出した場合には即座にゲート遮断信号を出力させなくてはならないため、高い応答性が要求され、ノイズ等による誤作動し易い回路構成となっている。
【０００４】
本発明は、係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その課題とするところは、簡単な回路構成で確実に過電流に対して保護動作するインバータ保護回路を得ることであり、低コストで小型のインバータ保護回路を搭載した電気機器を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために請求項１の発明は、負荷に交流電圧を供給するために相アームを構成するスイッチング素子を備えたインバータ回路に対し、その相アームの各スイッチング素子と直列に、各スイッチング素子を過電流から保護する正特性サーミスタを接続する手段を採用する。
【０００６】
前記課題を達成するために請求項２の発明は、負荷に交流電圧を供給するために相アームを構成するスイッチング素子を備えたインバータ回路に対し、その相アームの各スイッチング素子と直列に、各スイッチング素子を過電流から保護する電流ヒューズ又はヒューズを接続する手段を採用する。
【０００７】
前記課題を達成するために請求項３の発明は、負荷に交流電圧を供給するために相アームを構成するスイッチング素子を備えたインバータ回路に対し、その相アームの各スイッチング素子と直列に、各スイッチング素子を過電流から保護する正特性サーミスタを接続し、正特性サーミスタに直列に電流ヒューズ又はヒューズを接続する手段を採用する。
【０００８】
前記課題を達成するために請求項４の発明は、請求項１〜請求項３までのいずれかに係る前記手段におけるインバータ回路の出力線に負荷と直列に正特性サーミスタを接続する手段を採用する。
【０００９】
前記課題を達成するために請求項５の発明は、モーター等に交流電圧を供給するために相アームを構成するスイッチング素子を備え、その相アームの各スイッチング素子と直列に、各スイッチング素子を過電流から保護する正特性サーミスタを接続したインバータ保護回路を機器に搭載する手段を採用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１と図２によって示す本実施の形態は、インバータ回路１を搭載した換気装置に関するものである。換気装置の羽根車２を回すモーター３はインバータ回路１により可変速駆動される。インバータ回路１は、商用電源を直流に変換するコンバータ部４と、コンバータ部４で生成される直流を交流に変換し、モーター３に交流電圧を供給するインバータ部５と、インバータ部５を制御する制御回路６から構成されている。インバータ部５は相アームを構成するスイッチング素子７で構成され、相アームの各スイッチング素子７は制御回路６によってオン／オフ制御される。インバータ部５にはそのスイッチング素子７を過電流から保護するインバータ保護回路が設けられている。インバータ保護回路は、スイッチング素子７に直列に正特性のＰＴＣサーミスタ８を挿入して構成されている。また、インバータ部５の出力線９には、モーター３に直列に正特性のＰＴＣサーミスタ１０が接続されている。
【００１１】
インバータ部５の相アームを構成するスイッチング素子７は、通常においては同時にオンすることはないが、ノイズや相アームのいずれかのスイッチング素子７の故障等により双方がオン状態になることが起きうる。相アームを構成するスイッチング素子７の双方がオン状態になると、コンバータ部４の直流電圧を短絡する状態になり、過電流がスイッチング素子７に流れ、インバータ部５を破損してしまう。しかしながら、本実施の形態では、スイッチング素子７に直列に接続されたＰＴＣサーミスタ８が過電流により自己発熱してその抵抗値を上昇させ、流れる電流値を減少させるため、インバータ部５のスイッチング素子７は保護される。また、負荷であるモーター３側の短絡等によって過電流が流れても、モーター３に直列に接続されたＰＴＣサーミスタ１０が過電流により自己発熱してその抵抗値を上昇させ、流れる電流値を減少させるため、インバータ部５のスイッチング素子７は保護される。
【００１２】
過電流の流れる要因が解消されれば、ＰＴＣサーミスタ８，１０の抵抗値は減少し正常なインバータ回路１の動作に復帰する。このように、本実施の形態の換気装置では、シャント抵抗やコンパレータ並びにゲート遮断回路といった、ノイズ等による誤作動し易い回路構成を採らずに、ＰＴＣサーミスタ８を挿入するだけの簡単な回路構成で確実に過電流に対してインバータ回路１のスイッチング素子７を保護でき、インバータ回路１に関する低コスト化と小型化が達成できる。
【００１３】
実施の形態２．
図３によって示す本実施の形態は、実施の形態１で示したインバータ回路１に電流ヒューズ又はヒューズ１１によるインバータ保護回路を構成したものであり、インバータ回路１の構成については実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分については実施の形態１のものと同じ符号を用いそれらについての説明は省略する。
【００１４】
本実施の形態のインバータ保護回路は、インバータ部５の相アームを構成するスイッチング素子７に直列に電流ヒューズ又はヒューズ１１を挿入して構成されている。また、インバータ部５の出力線９にも、モーター３に直列に電流ヒューズ又はヒューズ１２が接続されている。ノイズや相アームのいずれかのスイッチング素子７の故障等によりスイッチング素子７の双方がオン状態になると、コンバータ部４の直流電圧を短絡する状態になり、過電流がスイッチング素子７に流れ、インバータ部５を破損してしまう。しかしながら、本実施の形態では、スイッチング素子７に直列に接続された電流ヒューズ又はヒューズ１１が溶断し、電流を遮断するため、インバータ部５のスイッチング素子７は保護される。
【００１５】
また、負荷であるモーター３側の短絡等によって過電流が流れても、モーター３に直列に接続された電流ヒューズ又はヒューズ１２が過電流により溶断し電流を遮断するため、インバータ部５のスイッチング素子７は保護される。電流ヒューズ又はヒューズ１１，１２の溶断によって機器そのものは動作しなくなるが、電流ヒューズ又はヒューズ１１，１２を交換することによって復旧させることができる。インバータ回路１のスイッチング素子７の故障により過電流が流れた場合、電流ヒューズ又はヒューズ１１を交換しても再度電流ヒューズ又はヒューズ１１が溶断することになるため、スイッチング素子７が故障していることが判断でき、スイッチング素子７の交換修理を行うことができる。この意味で、実施の形態１で示したインバータ保護回路のＰＴＣサーミスタ８に直列に電流ヒューズ又はヒューズ１１を設ければ、ノイズ等、一過性の要因で過電流が流れた場合と、スイッチング素子７の故障で過電流が流れた場合の判定ができ、事後処理がし易くなる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、簡単な回路構成で確実に過電流に対して保護動作するインバータ保護回路が得られる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、簡単な回路構成で確実に過電流に対して保護動作するインバータ保護回路が得られる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、簡単な回路構成で確実に過電流に対して保護動作するインバータ保護回路が得られる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３までのいずれかに係る前記効果とともに負荷の短絡等による過電流に対してスイッチング素子を保護することができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、低コストで小型のインバータ保護回路を搭載した電気機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の換気装置の構成図である。
【図２】 実施の形態１の換気装置のインバータ回路を示す回路図である。
【図３】 実施の形態２のインバータ回路を示す回路図である。
【図４】 従来のインバータ回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１ インバータ回路、 ３ モーター、 ４ コンバータ部、 ５ インバータ部、 ７ スイッチング素子、 ８ ＰＴＣサーミスタ、 ９ 出力線、 １０ ＰＴＣサーミスタ、 １１ ヒューズ、 １２ ヒューズ。
Claims (5)
- 負荷に交流電圧を供給するために相アームを構成するスイッチング素子を備えたインバータ回路に対し、その相アームの各スイッチング素子と直列に、各スイッチング素子を過電流から保護する正特性サーミスタを接続したインバータ保護回路。
- 負荷に交流電圧を供給するために相アームを構成するスイッチング素子を備えたインバータ回路に対し、その相アームの各スイッチング素子と直列に、各スイッチング素子を過電流から保護する電流ヒューズ又はヒューズを接続したインバータ保護回路。
- 負荷に交流電圧を供給するために相アームを構成するスイッチング素子を備えたインバータ回路に対し、その相アームの各スイッチング素子と直列に、各スイッチング素子を過電流から保護する正特性サーミスタを接続し、この正特性サーミスタに直列に電流ヒューズ又はヒューズを接続したインバータ保護回路。
- 請求項１〜請求項３までのいずれかに記載のインバータ保護回路であって、インバータ回路の出力線に負荷と直列に正特性サーミスタを接続したインバータ保護回路。
- モーター等に交流電圧を供給するために相アームを構成するスイッチング素子を備え、その相アームの各スイッチング素子と直列に、各スイッチング素子を過電流から保護する正特性サーミスタを接続したインバータ保護回路を搭載した電機機器。
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