JP5858035B2

JP5858035B2 - Overvoltage protection circuit

Info

Publication number: JP5858035B2
Application number: JP2013273560A
Authority: JP
Inventors: 俊彰佐藤; 矢吹　俊生; 俊生矢吹; 田口　泰貴; 泰貴田口
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP2015128359A

Description

本発明は、過電圧保護回路に関する。 The present invention relates to an overvoltage protection circuit.

交流電圧を整流して直流電圧を得る機器においては、直流電圧は交流電圧に応じて変動する。特に、電源電圧の変動が起こり易い地域で使用される機器は、電圧上昇時の対策如何によっては、機器の故障を招く虞がある。それゆえ、特許文献１（特開２００７−１６６８１５号公報）に開示されているような過電圧保護手段が設けられる。この過電圧保護手段は、入力変圧器を負荷時タップ切換器付き変圧器とし、インバータに閾値以上の電圧が所定時間を越えて入力されたときに、負荷時タップ切換器付き変圧器のタップを低圧側に切り換えている。 In a device that obtains a DC voltage by rectifying an AC voltage, the DC voltage varies according to the AC voltage. In particular, a device used in an area where the power supply voltage is likely to fluctuate may cause a failure of the device depending on a countermeasure against a voltage increase. Therefore, overvoltage protection means as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-166815) is provided. In this overvoltage protection means, the input transformer is a transformer with a load tap changer, and when the voltage exceeding the threshold is input to the inverter over a predetermined time, the tap of the transformer with the load tap changer is lowered. Switched to the side.

しかしながら、上記のような負荷時タップ切換器付き変圧器は大規模な電気設備向けとしては適しているが、家電製品などのインバータ制御される機器に適用することは容易ではない。 However, the transformer with a load tap changer as described above is suitable for a large-scale electric facility, but it is not easy to apply to an inverter-controlled device such as a home appliance.

また、電源電圧が過大となるのに要する時間は極めて短く、上記のようなタップ切換は時間がかかり過ぎるので、機器を確実に保護することは困難である。さらに、半導体素子のような、過電圧に耐えうる時間が短いものについては、リレーによる遮断では保護ができない。かといって瞬間的な過大電圧のためだけに半導体素子などの耐圧を高くすることは高コスト化、大型化を招来する。 In addition, the time required for the power supply voltage to become excessive is extremely short, and tap switching as described above takes too much time, so that it is difficult to reliably protect the device. Furthermore, a semiconductor element such as a semiconductor element that has a short time to withstand overvoltage cannot be protected by being interrupted by a relay. However, increasing the withstand voltage of a semiconductor element or the like only for an instantaneous excessive voltage leads to an increase in cost and size.

そこで、本発明の課題は、瞬間的な過大電圧から機器を保護する小型・低コストの過電圧保護回路を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a small-sized and low-cost overvoltage protection circuit that protects a device from a momentary excessive voltage.

本発明の第１観点に係る過電圧保護回路は、複数の上下アームそれぞれが２つのスイッチング素子を直列に接続することによって構成され、それによって形成された接続点それぞれから対応する負荷へ電圧を出力する電源装置の過電圧保護回路であって、電源供給部と、電圧検出部と、バランス回路と、スイッチと、制御部とを備えている。電源供給部は、上下アームに直流電圧Ｖｄｃを供給する。電圧検出部は、上下アームに並列に接続されている。バランス回路は、電源供給部と上下アームとを結ぶ一対のＤＣバスと上記接続点との間に配置される。スイッチは、直列接続された２つのスイッチング素子の接続点と、それに対応する一対のバランス回路の中間点との間を接続又は遮断する。制御部は、スイッチング素子をオンオフ動作させる。また、制御部は、電圧検出部の検出値が所定の閾値を超えたとき、上下アームの両方のスイッチング素子をオフにし、上記スイッチを介して接続点にバランス回路を接続する。 The overvoltage protection circuit according to the first aspect of the present invention is configured by each of a plurality of upper and lower arms connecting two switching elements in series, and outputs a voltage from each of the connection points formed thereby to a corresponding load. An overvoltage protection circuit for a power supply device includes a power supply unit, a voltage detection unit, a balance circuit, a switch, and a control unit. The power supply unit supplies a DC voltage Vdc to the upper and lower arms. The voltage detector is connected in parallel to the upper and lower arms. The balance circuit is disposed between a pair of DC buses connecting the power supply unit and the upper and lower arms and the connection point. The switch connects or disconnects between a connection point of two switching elements connected in series and an intermediate point of a pair of balance circuits corresponding thereto. The control unit turns on and off the switching element. Further, when the detection value of the voltage detection unit exceeds a predetermined threshold, the control unit turns off both switching elements of the upper and lower arms and connects the balance circuit to the connection point via the switch.

上下アームのいずれかのスイッチング素子が動作している間は、直流電圧Ｖｄｃは上下アームのオフしているスイッチング素子にかかるので、過大電圧になったときはオフしている１つのスイッチング素子にその過大電圧がかかり破壊される可能性が高い。 While one of the switching elements of the upper and lower arms is operating, the DC voltage Vdc is applied to the switching element in which the upper and lower arms are turned off. There is a high possibility of destruction due to excessive voltage.

この過電圧保護回路では、過大電圧発生時に上下アームの両方のスイッチング素子をオフすることによって、過大電圧は直列接続された２つのスイッチング素子それぞれの両端に分圧され、１つのスイッチング素子にかかる過大電圧はどちらか一方が動作していた時の半分程度に低減されるので、スイッチング素子を破壊から保護することができる。 In this overvoltage protection circuit, when an overvoltage occurs, both switching elements of the upper and lower arms are turned off, so that the overvoltage is divided across the two switching elements connected in series, and the overvoltage applied to one switching element. Is reduced to about half of when either one is operating, so that the switching element can be protected from destruction.

但し、直流電圧Ｖｄｃは２つのスイッチング素子のインピーダンスの違いにより均等に分圧されることはないので、バランス回路を接続することによって、直流電圧Ｖｄｃが２つのスイッチング素子の両端にほぼ均等に分圧されるようにする。 However, since the DC voltage Vdc is not evenly divided due to the difference in impedance between the two switching elements, the DC voltage Vdc is almost equally divided across the two switching elements by connecting a balance circuit. To be.

また、接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷと、それに対応する一対のバランス回路の中間点との間にスイッチを配置し、インバータのオフ時のみバランス回路を接続することで、バランス回路の消費電力を抑制することができる。 In addition, a switch is arranged between the connection points NU, NV, NW and the corresponding intermediate point of the pair of balance circuits, and the balance circuit is connected only when the inverter is off, thereby reducing the power consumption of the balance circuit. can do.

本発明の第２観点に係る過電圧保護回路は、第１観点に係る過電圧保護回路であって、バランス回路は、複数の上下アームの各スイッチング素子ごとに対応するように配置されている。 The overvoltage protection circuit according to the second aspect of the present invention is the overvoltage protection circuit according to the first aspect, and the balance circuit is arranged so as to correspond to each switching element of the plurality of upper and lower arms.

この過電圧保護回路では、例えばインバータ回路の場合、３対の上下アームが並列に接続されているので、各上下アームにバランス回路を接続することによって、過電圧時には直流電圧Ｖｄｃが各上下アームの２つのスイッチング素子の両端にほぼ均等に分圧されるので、スイッチング素子を破壊から保護することができる。 In this overvoltage protection circuit, for example, in the case of an inverter circuit, since three pairs of upper and lower arms are connected in parallel, by connecting a balance circuit to each upper and lower arm, the DC voltage Vdc is reduced to Since the voltage is divided approximately evenly at both ends of the switching element, the switching element can be protected from destruction.

本発明の第３観点に係る過電圧保護回路は、第１観点又は第２観点に係る過電圧保護回路であって、バランス回路は抵抗素子で構成されている。 An overvoltage protection circuit according to a third aspect of the present invention is the overvoltage protection circuit according to the first aspect or the second aspect , and the balance circuit is configured by a resistance element.

この過電圧保護回路では、抵抗素子が比較的安価であるので、バランス回路の設置によるコスト増を抑制することができる。 In this overvoltage protection circuit, since the resistance element is relatively inexpensive, an increase in cost due to the installation of the balance circuit can be suppressed.

本発明の第１観点に係る過電圧保護回路では、上下アームのいずれかのスイッチング素子が動作している間は、直流電圧Ｖｄｃは上下アームのオフしているスイッチング素子にかかるので、過大電圧になったときはオフしている１つのスイッチング素子にその過大電圧がかかり破壊される可能性が高い。 In the overvoltage protection circuit according to the first aspect of the present invention, the DC voltage Vdc is applied to the switching element in which the upper and lower arms are off while any of the switching elements in the upper and lower arms is operating. In such a case, an excessive voltage is applied to one switching element that is turned off, and the possibility of destruction is high.

しかし、過大電圧発生時に上下アームの両方のスイッチング素子をオフすることによって、過大電圧は直列接続された２つのスイッチング素子それぞれの両端に分圧され、１つのスイッチング素子にかかる過大電圧はどちらか一方が動作していた時の半分程度に低減されるので、スイッチング素子を破壊から保護することができる。 However, by turning off both switching elements of the upper and lower arms when an excessive voltage is generated, the excessive voltage is divided across each of the two switching elements connected in series, and the excessive voltage applied to one switching element is either one. Therefore, the switching element can be protected from destruction.

本発明の第２観点に係る過電圧保護回路では、インバータ回路の場合、３対の上下アームが並列に接続されているので、各上下アームにバランス回路を接続することによって、過電圧時には直流電圧Ｖｄｃが各上下アームの２つのスイッチング素子の両端にほぼ均等に分圧されるので、スイッチング素子を破壊から保護することができる。 In the overvoltage protection circuit according to the second aspect of the present invention, in the case of an inverter circuit, since three pairs of upper and lower arms are connected in parallel, by connecting a balance circuit to each upper and lower arm, the DC voltage Vdc is Since the voltage is divided almost evenly across the two switching elements of each upper and lower arm, the switching elements can be protected from destruction.

本発明の第３観点に係る過電圧保護回路では、抵抗素子が比較的安価であるので、バランス回路の設置によるコスト増を抑制することができる。 In the overvoltage protection circuit according to the third aspect of the present invention, since the resistance element is relatively inexpensive, an increase in cost due to the installation of the balance circuit can be suppressed.

本発明の第１実施形態に係る過電圧保護回路が採用されているモータ駆動装置の回路構成を示すブロック図。The block diagram which shows the circuit structure of the motor drive device by which the overvoltage protection circuit which concerns on 1st Embodiment of this invention is employ | adopted. モータ駆動装置の運転時における上下アームへの電圧のかかり方を示す図。The figure which shows how to apply the voltage to an up-and-down arm at the time of operation | movement of a motor drive device. モータ駆動装置の停止時における上下アームへの電圧のかかり方を示す図。The figure which shows how to apply the voltage to an up-and-down arm at the time of a motor drive device stopping. モータ駆動装置の停止後、バランス回路を接続したときの上下アームへの電圧のかかり方を示す図。The figure which shows how to apply the voltage to an up-and-down arm when a balance circuit is connected after a motor drive device stops. 本発明の第２実施形態に係る過電圧保護回路が採用されているモータ駆動装置の回路構成を示すブロック図。The block diagram which shows the circuit structure of the motor drive device by which the overvoltage protection circuit which concerns on 2nd Embodiment of this invention is employ | adopted. その他の実施形態に係る過電圧保護回路が採用されているモータ駆動装置の停止後、バランス回路を接続したときの上下アームへの電圧のかかり方を示す図。The figure which shows how to apply the voltage to an up-and-down arm when a balance circuit is connected after the stop of the motor drive device by which the overvoltage protection circuit which concerns on other embodiment is employ | adopted.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are specific examples of the present invention and do not limit the technical scope of the present invention.

＜第１実施形態＞
（１）概要
図１は、本発明の第１実施形態に係る過電圧保護回路５０が採用されているモータ駆動装置１０の回路構成を示すブロック図である。図１において、全体のシステム１００は、モータ駆動装置１０とモータ５１とで構成されている。 <First Embodiment>
(1) Overview FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a motor drive device 10 in which an overvoltage protection circuit 50 according to a first embodiment of the present invention is employed. In FIG. 1, the entire system 100 includes a motor driving device 10 and a motor 51.

（１−１）モータ５１
モータ５１は、３相のブラシレスＤＣモータであって、ステータ５２と、ロータ５３とを備えている。ステータ５２は、スター結線されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを含む。各駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの一方端は、それぞれインバータ２５から延びるＵ相、Ｖ相及びＷ相の各配線の駆動コイル端子ＴＵ，ＴＶ，ＴＷに接続されている。各駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの他方端は、互いに端子ＴＮとして接続されている。これら３相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗは、ロータ５３が回転することによりその回転速度とロータ５３の位置に応じた誘起電圧を発生させる。 (1-1) Motor 51
The motor 51 is a three-phase brushless DC motor, and includes a stator 52 and a rotor 53. The stator 52 includes U-phase, V-phase, and W-phase drive coils Lu, Lv, and Lw that are star-connected. One ends of the drive coils Lu, Lv, and Lw are connected to drive coil terminals TU, TV, and TW of U-phase, V-phase, and W-phase wirings extending from the inverter 25, respectively. The other ends of the drive coils Lu, Lv, and Lw are connected to each other as a terminal TN. These three-phase drive coils Lu, Lv, and Lw generate an induced voltage according to the rotational speed and the position of the rotor 53 as the rotor 53 rotates.

ロータ５３は、Ｎ極及びＳ極からなる複数極の永久磁石を含み、ステータ５２に対し回転軸を中心として回転する。 The rotor 53 includes a plurality of permanent magnets including N poles and S poles, and rotates about the rotation axis with respect to the stator 52.

なお、モータ５１は、例えばヒートポンプ式空気調和機の圧縮機モータ、ファンモータである。 The motor 51 is, for example, a compressor motor or a fan motor of a heat pump type air conditioner.

（１−２）モータ駆動装置１０
モータ駆動装置１０は、図１に示すように、整流部２１と、平滑コンデンサ２２と、電圧検出部２３と、電流検出部２４と、インバータ２５と、ゲート駆動回路２６と、制御部４０とを備えている。これらは、例えば１枚のプリント基板上に実装されてもよい。 (1-2) Motor drive device 10
As shown in FIG. 1, the motor driving device 10 includes a rectifying unit 21, a smoothing capacitor 22, a voltage detecting unit 23, a current detecting unit 24, an inverter 25, a gate driving circuit 26, and a control unit 40. I have. These may be mounted on, for example, one printed board.

（２）モータ駆動装置１０の詳細構成
（２−１）整流部２１
整流部２１は、４つのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１ａ，Ｄ２ａの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ２２のプラス側端子に接続されており、整流部２１の正側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ｂの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ２２のマイナス側端子に接続されており、整流部２１の負側出力端子として機能する。 (2) Detailed configuration of motor drive device (2-1) Rectifier 21
The rectifying unit 21 is configured in a bridge shape by four diodes D1a, D1b, D2a, and D2b. Specifically, the diodes D1a and D1b and D2a and D2b are respectively connected in series. The cathode terminals of the diodes D1a and D2a are both connected to the plus side terminal of the smoothing capacitor 22 and function as the positive side output terminal of the rectifying unit 21. The anode terminals of the diodes D1b and D2b are both connected to the negative side terminal of the smoothing capacitor 22 and function as the negative side output terminal of the rectifying unit 21.

ダイオードＤ１ａ及びダイオードＤ１ｂの接続点は、商用電源９１の一方の極に接続されている。ダイオードＤ２ａ及びダイオードＤ２ｂの接続点は、商用電源９１の他方の極に接続されている。整流部２１は、商用電源９１から出力される交流電圧を整流して直流電源を生成し、これを平滑コンデンサ２２へ供給する。 A connection point between the diode D1a and the diode D1b is connected to one pole of the commercial power supply 91. A connection point between the diode D2a and the diode D2b is connected to the other pole of the commercial power supply 91. The rectifying unit 21 rectifies the AC voltage output from the commercial power supply 91 to generate a DC power supply, and supplies this to the smoothing capacitor 22.

（２−２）平滑コンデンサ２２
平滑コンデンサ２２は、一端が整流部２１の正側出力端子に接続され、他端が整流部２１の負側出力端子に接続されている。平滑コンデンサ２２は、整流部２１によって整流された電圧を平滑する。以下、説明の便宜上、平滑コンデンサ２２による平滑後の電圧を直流電圧Ｖｄｃという。 (2-2) Smoothing capacitor 22
The smoothing capacitor 22 has one end connected to the positive output terminal of the rectifying unit 21 and the other end connected to the negative output terminal of the rectifying unit 21. The smoothing capacitor 22 smoothes the voltage rectified by the rectifying unit 21. Hereinafter, for the convenience of explanation, the voltage after smoothing by the smoothing capacitor 22 is referred to as a DC voltage Vdc.

直流電圧Ｖｄｃは、平滑コンデンサ２２の出力側に接続されるインバータ２５へ印加される。つまり、整流部２１及び平滑コンデンサ２２は、インバータ２５に対する電源供給部２０を構成している。 The DC voltage Vdc is applied to the inverter 25 connected to the output side of the smoothing capacitor 22. That is, the rectifying unit 21 and the smoothing capacitor 22 constitute a power supply unit 20 for the inverter 25.

なお、コンデンサの種類としては、電解コンデンサやフィルムコンデンサ、タンタルコンデンサ等が挙げられるが、本実施形態においては、平滑コンデンサ２２として電解コンデンサが採用される。 In addition, as a kind of capacitor | condenser, although an electrolytic capacitor, a film capacitor, a tantalum capacitor etc. are mentioned, an electrolytic capacitor is employ | adopted as the smoothing capacitor 22 in this embodiment.

（２−３）電圧検出部２３
電圧検出部２３は、平滑コンデンサ２２の出力側に接続されており、平滑コンデンサ２２の両端電圧、即ち直流電圧Ｖｄｃの値を検出するためのものである。電圧検出部２３は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が平滑コンデンサ２２に並列接続され、直流電圧Ｖｄｃが分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、制御部４０に入力される。 (2-3) Voltage detection unit 23
The voltage detector 23 is connected to the output side of the smoothing capacitor 22 and detects the voltage across the smoothing capacitor 22, that is, the value of the DC voltage Vdc. For example, the voltage detection unit 23 is configured such that two resistors connected in series with each other are connected in parallel to the smoothing capacitor 22 and the DC voltage Vdc is divided. The voltage value at the connection point between the two resistors is input to the control unit 40.

（２−４）電流検出部２４
電流検出部２４は、平滑コンデンサ２２及びインバータ２５の間であって、かつ平滑コンデンサ２２の負側出力端子側に接続されている。電流検出部２４は、モータ５１の起動後、モータ５１に流れるモータ電流Ｉｍを三相分の電流の合計値として検出する。 (2-4) Current detection unit 24
The current detection unit 24 is connected between the smoothing capacitor 22 and the inverter 25 and connected to the negative output terminal side of the smoothing capacitor 22. The current detection unit 24 detects the motor current Im flowing through the motor 51 after the motor 51 is started as a total value of currents for three phases.

電流検出部２４は、例えば、シャント抵抗及び該抵抗の両端の電圧を増幅させるオペアンプを用いた増幅回路で構成されてもよい。電流検出部２４によって検出されたモータ電流Ｉｍは、制御部４０に入力される。 The current detection unit 24 may be configured by, for example, an amplifier circuit using a shunt resistor and an operational amplifier that amplifies the voltage across the resistor. The motor current Im detected by the current detection unit 24 is input to the control unit 40.

（２−５）インバータ２５
インバータ２５は、モータ５１のＵ相、Ｖ相及びＷ相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに対応する３つの上下アームが互いに並列に、且つ平滑コンデンサ２２の出力側に接続されている。 (2-5) Inverter 25
In the inverter 25, three upper and lower arms corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase drive coils Lu, Lv, and Lw of the motor 51 are connected in parallel to each other and to the output side of the smoothing capacitor 22.

図１において、インバータ２５は、複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下、単にトランジスタという）Ｑ３ａ，Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ，Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ，Ｑ５ｂ及び複数の還流用のダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ａ，Ｄ５ｂを含む。 In FIG. 1, an inverter 25 includes a plurality of IGBTs (insulated gate bipolar transistors, hereinafter simply referred to as transistors) Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, Q5b and a plurality of free-wheeling diodes D3a, D3b, D4a, D4b, D5a and D5b are included.

トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂは、それぞれ互いに直列に接続されることによって各上下アームを構成しており、それによって形成された接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷそれぞれから対応する相の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに向かって出力線が延びている。 Transistors Q3a and Q3b, Q4a and Q4b, Q5a and Q5b are connected to each other in series to form each upper and lower arm, and the corresponding phase from each of connection points NU, NV, and NW formed thereby. Output lines extend toward the drive coils Lu, Lv, and Lw.

各ダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂは、各トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂに、トランジスタのコレクタ端子とダイオードのカソード端子が、また、トランジスタのエミッタ端子とダイオードのアノード端子が接続されるよう、並列接続されている。このそれぞれ並列接続されたトランジスタとダイオードにより、スイッチング素子が構成される。 The diodes D3a to D5b are connected in parallel to the transistors Q3a to Q5b so that the collector terminal of the transistor and the cathode terminal of the diode are connected, and the emitter terminal of the transistor and the anode terminal of the diode are connected. Each of these transistors and diodes connected in parallel constitutes a switching element.

インバータ２５は、平滑コンデンサ２２からの直流電圧ＶｄｃがＤＣバス８０１，８０２を介して印加され、かつゲート駆動回路２６により指示されたタイミングで各トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂがオン及びオフを行うことによって、モータ５１を駆動する駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷを生成する。この駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷは、各トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂの各接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷからモータ５１の駆動コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに出力される。 The inverter 25 is applied with the DC voltage Vdc from the smoothing capacitor 22 via the DC buses 801 and 802, and the transistors Q3a to Q5b are turned on and off at the timing instructed by the gate drive circuit 26. Drive voltages SU, SV, and SW for driving 51 are generated. The drive voltages SU, SV, SW are output to the drive coils Lu, Lv, Lw of the motor 51 from the connection points NU, NV, NW of the transistors Q3a and Q3b, Q4a and Q4b, and Q5a and Q5b.

なお、本実施形態のインバータ２５は、電圧形インバータであるが、それに限定されるものではなく、電流形インバータでもよい。 In addition, although the inverter 25 of this embodiment is a voltage source inverter, it is not limited to it, A current source inverter may be sufficient.

（２−６）ゲート駆動回路２６
ゲート駆動回路２６は、制御部４０からの指令電圧Ｖｐｗｍに基づき、インバータ２５の各トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂのオン及びオフの状態を変化させる。具体的には、ゲート駆動回路２６は、制御部４０によって決定されたデューティを有するパルス状の駆動電圧ＳＵ，ＳＶ，ＳＷがインバータ２５からモータ５１に出力されるように、各トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂのゲートに印加するゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚを生成する。生成されたゲート制御電圧Ｇｕ，Ｇｘ，Ｇｖ，Ｇｙ，Ｇｗ，Ｇｚは、それぞれのトランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂのゲート端子に印加される。 (2-6) Gate drive circuit 26
The gate drive circuit 26 changes the on / off states of the transistors Q3a to Q5b of the inverter 25 based on the command voltage Vpwm from the control unit 40. Specifically, the gate drive circuit 26 includes the transistors Q3a to Q5b so that pulsed drive voltages SU, SV, and SW having a duty determined by the control unit 40 are output from the inverter 25 to the motor 51. Gate control voltages Gu, Gx, Gv, Gy, Gw, and Gz to be applied to the gate are generated. The generated gate control voltages Gu, Gx, Gv, Gy, Gw, Gz are applied to the gate terminals of the respective transistors Q3a to Q5b.

（２−７）バランス回路３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ
バランス回路３３ａ〜３５ｂは、抵抗素子で構成されている。一対のバランス回路３３ａ，３３ｂは、上下アームを構成する一対のスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ，Ｑ３ｂ及びダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ）と対応する。同様に、一対のバランス回路３４ａ，３４ｂは、一対のスイッチング素子（トランジスタＱ４ａ，Ｑ４ｂ及びダイオードＤ４ａ，Ｄ４ｂ）と対応し、一対のバランス回路３５ａ，３５ｂは、一対のスイッチング素子（トランジスタＱ５ａ，Ｑ５ｂ及びダイオードＤ５ａ，Ｄ５ｂ）と対応している。 (2-7) Balance circuits 33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b
The balance circuits 33a to 35b are configured by resistance elements. The pair of balance circuits 33a and 33b correspond to a pair of switching elements (transistors Q3a and Q3b and diodes D3a and D3b) constituting the upper and lower arms. Similarly, the pair of balance circuits 34a and 34b corresponds to a pair of switching elements (transistors Q4a and Q4b and diodes D4a and D4b), and the pair of balance circuits 35a and 35b includes a pair of switching elements (transistors Q5a, Q5b and Corresponding to the diodes D5a, D5b).

バランス回路３３ａと３３ｂ、３４ａと３４ｂ、３５ａと３５ｂはそれぞれ互いに直列に接続され、それによって形成された接続点ＭＵ，ＭＶ，ＭＷは、トランジスタＱ３ａとＱ３ｂ、Ｑ４ａとＱ４ｂ、Ｑ５ａとＱ５ｂがそれぞれ互いに直列に接続されることによって形成された接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷと繋がっている。 The balance circuits 33a and 33b, 34a and 34b, 35a and 35b are connected to each other in series, and the connection points MU, MV, and MW formed thereby are transistors Q3a and Q3b, Q4a and Q4b, and Q5a and Q5b, respectively. It is connected to connection points NU, NV, NW formed by being connected in series.

説明の便宜上、接続点ＭＵと接続点ＮＵとを結ぶ配線をライン４７ｕ、接続点ＭＶと接続点ＮＶとを結ぶ配線をライン４７ｖ、接続点ＭＷと接続点ＮＷとを結ぶ配線をライン４７ｗとする。 For convenience of explanation, a line connecting the connection point MU and the connection point NU is a line 47u, a line connecting the connection point MV and the connection point NV is a line 47v, and a line connecting the connection point MW and the connection point NW is a line 47w. .

（２−８）制御部４０
制御部４０は、電圧検出部２３、電流検出部２４、及びゲート駆動回路２６と接続されている。本実施形態では、制御部４０は、モータ５１をロータ位置センサレス方式にて駆動させている。なお、ロータ位置センサレス方式に限定されるものではないので、センサ方式で行なってもよい。 (2-8) Control unit 40
The control unit 40 is connected to the voltage detection unit 23, the current detection unit 24, and the gate drive circuit 26. In the present embodiment, the control unit 40 drives the motor 51 by a rotor position sensorless method. In addition, since it is not limited to a rotor position sensorless system, you may carry out by a sensor system.

ロータ位置センサレス方式とは、モータ５１の特性を示す各種パラメータ、モータ５１起動後の電圧検出部２３の検出結果、電流検出部２４の検出結果、及びモータ５１の制御に関する所定の数式モデル等を用いて、ロータ位置及び回転数の推定、回転数に対するＰＩ制御、モータ電流に対するＰＩ制御等を行い駆動する方式である。モータ５１の特性を示す各種パラメータとしては、使用されるモータ５１の巻線抵抗、インダクタンス成分、誘起電圧、極数などが挙げられる。なお、ロータ位置センサレス制御については多くの特許文献が存在するので、詳細はそれらを参照されたい（例えば、特開２０１３−１７２８９号公報）。 The rotor position sensorless method uses various parameters indicating the characteristics of the motor 51, the detection result of the voltage detection unit 23 after the motor 51 is started, the detection result of the current detection unit 24, a predetermined mathematical model related to the control of the motor 51, and the like. Thus, the rotor position and the rotational speed are estimated, the PI control for the rotational speed, the PI control for the motor current, and the like are driven. Examples of various parameters indicating the characteristics of the motor 51 include the winding resistance, inductance component, induced voltage, and number of poles of the motor 51 used. Since there are many patent documents regarding the rotor position sensorless control, refer to them for details (for example, JP 2013-17289 A).

また、制御部４０は、電圧検出部２３の検出値を監視し、電圧検出部２３の検出値が所定の閾値を超えたとき、トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂをオフにする保護制御も行っている。 The control unit 40 also monitors the detection value of the voltage detection unit 23, and performs protection control to turn off the transistors Q3a to Q5b when the detection value of the voltage detection unit 23 exceeds a predetermined threshold value.

（３）モータ駆動装置１０の動作
以下、モータ駆動装置１０の動作について説明する。図１において、制御部４０は、ゲート駆動回路２６への波形出力を行なうと共に、その波形出力状態を制御して、モータ５１を所定回転数で駆動する。 (3) Operation of Motor Drive Device 10 Hereinafter, the operation of the motor drive device 10 will be described. In FIG. 1, the control unit 40 outputs a waveform to the gate drive circuit 26 and controls the waveform output state to drive the motor 51 at a predetermined rotational speed.

図２Ａはモータ駆動装置１０の運転時における上下アームへの電圧のかかり方を示す図であり、図２Ｂはモータ駆動装置１０の停止時における上下アームへの電圧のかかり方を示す図である。 FIG. 2A is a diagram illustrating how voltage is applied to the upper and lower arms during operation of the motor drive device 10, and FIG. 2B is a diagram illustrating how voltage is applied to the upper and lower arms when the motor drive device 10 is stopped.

図２Ａに示すように、運転中、駆動コイルＬｕに対応する上アームのトランジスタＱ３ａ、駆動コイルＬｖに対応する下アームのトランジスタＱ４ｂ、及び駆動コイルＬｗに対応する下アームのトランジスタＱ５ｂがオン動作している間は、直流電圧Ｖｄｃは各上下アームのオフしているトランジスタにかかっている。 As shown in FIG. 2A, during operation, the upper arm transistor Q3a corresponding to the drive coil Lu, the lower arm transistor Q4b corresponding to the drive coil Lv, and the lower arm transistor Q5b corresponding to the drive coil Lw are turned on. During this time, the DC voltage Vdc is applied to the off transistors of the upper and lower arms.

このとき、直流電圧Ｖｄｃが過大電圧になった場合、オフしているスイッチング素子のトランジスタＱ３ｂ，Ｑ４ａ，Ｑ５ａとダイオードＤ３ｂ，Ｄ４ａ，Ｄ５ａにその過大電圧がかかる。一つのスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂ及びダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂ）の素子耐圧をＶｒとすると、直流電圧Ｖｄｃ＞素子耐圧Ｖｒとなったときにスイッチング素子のトランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂもしくはダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂが破壊される可能性が高い。 At this time, when the DC voltage Vdc becomes an excessive voltage, the excessive voltage is applied to the transistors Q3b, Q4a, Q5a and the diodes D3b, D4a, D5a of the switching elements that are turned off. Assuming that the element breakdown voltage of one switching element (transistors Q3a to Q5b and diodes D3a to D5b) is Vr, the transistors Q3a to Q5b or the diodes D3a to D5b of the switching element are destroyed when the DC voltage Vdc> the element breakdown voltage Vr. There is a high possibility.

そこで、制御部４０は、電圧検出部２３の検出値が所定の閾値を超えたと判断したとき、上下アームの両方のトランジスタＱ３ａ、Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ、Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ、Ｑ５ｂをオフする。 Therefore, when the control unit 40 determines that the detection value of the voltage detection unit 23 exceeds a predetermined threshold value, the control unit 40 turns off the transistors Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, and Q5b of the upper and lower arms.

これによって、図２Ｂに示すように、過大電圧は直列接続された２つのスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ、Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ、Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ、Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ａ、Ｄ３ｂ，Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ａ，Ｄ５ｂ）それぞれの両端に分圧される。例えば、上アームのスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ、Ｑ４ａ、Ｑ５ａ、ダイオードＤ３ａ，Ｄ４ａ，Ｄ５ａ）の両端には分圧値Ｖ１がかかり、下アームのスイッチング素子（トランジスタＱ３ｂ、Ｑ４ｂ、Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ｂ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ｂ）の両端には分圧値Ｖ２がかかる。理想的には各スイッチング素子のインピーダンスが等しければＶ１＝Ｖ２となるので、１つのスイッチング素子にかかる過大電圧はどちらか一方が動作していた時の半分にまで低減され、各スイッチング素子（トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂ）を破壊から保護することができる。 Thereby, as shown in FIG. 2B, the excessive voltage is applied to each of the two switching elements (transistors Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, Q5b, diodes D3a, D3b, D4a, D4b, D5a, D5b) connected in series. Divided at both ends. For example, the divided voltage value V1 is applied to both ends of the upper arm switching elements (transistors Q3a, Q4a, Q5a, diodes D3a, D4a, D5a), and the lower arm switching elements (transistors Q3b, Q4b, Q5b, diodes D3b, D4b). , D5b) is applied with a partial pressure value V2. Ideally, if the impedance of each switching element is equal, V1 = V2, so that the overvoltage applied to one switching element is reduced to half that when either one is operating, and each switching element (transistor Q3a -Q5b, diodes D3a-D5b) can be protected from destruction.

但し、実際には、上下アームの両方のスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ、Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ、Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ、Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ，Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ａ，Ｄ５ｂ）の内部抵抗（漏れ電流）や素子の容量成分に応じて分圧されるので、均等な分圧にはならない。 In practice, however, the internal resistance (leakage current) of both switching elements (transistors Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, Q5b, diodes D3a, D3b, D4a, D4b, D5a, D5b) of the upper and lower arms Since the pressure is divided according to the volume component, the pressure is not equal.

そこで、図１のようにバランス回路３３ａ，３３ｂをスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ，Ｑ３ｂ、ダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ）に、バランス回路３４ａ，３４ｂをスイッチング素子（トランジスタＱ４ａ，Ｑ４ｂ、ダイオードＤ４ａ，Ｄ４ｂ）に、バランス回路３５ａ，３５ｂをスイッチング素子（トランジスタＱ５ａ，Ｑ５ｂ、ダイオードＤ５ａ，Ｄ５ｂ）に対応するように接続する。 Therefore, as shown in FIG. 1, the balance circuits 33a and 33b are used as switching elements (transistors Q3a and Q3b, diodes D3a and D3b), and the balance circuits 34a and 34b are used as switching elements (transistors Q4a and Q4b, diodes D4a and D4b). The circuits 35a and 35b are connected to correspond to the switching elements (transistors Q5a and Q5b, diodes D5a and D5b).

これによって、上アームのスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ、Ｑ４ａ、Ｑ５ａ、ダイオードＤ３ａ，Ｄ４ａ，Ｄ５ａ）の両端にかかる分圧値Ｖ１と、下アームのスイッチング素子（トランジスタＱ３ｂ、Ｑ４ｂ、Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ｂ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ｂ）の両端にかかる分圧値Ｖ２とを均等にすることができる。 Thus, the divided voltage value V1 applied to both ends of the upper arm switching elements (transistors Q3a, Q4a, Q5a, diodes D3a, D4a, D5a) and the lower arm switching elements (transistors Q3b, Q4b, Q5b, diodes D3b, D4b). , D5b) can be made equal to the partial pressure value V2 applied to both ends.

（４）第１実施形態の特徴
（４−１）
モータ駆動装置１０では、制御部４０が過大電圧発生時に上下アームの両方のトランジスタＱ３ａ、Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ、Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ、Ｑ５ｂをオフすることによって、過大電圧は直列接続された２つのスイッチング素子それぞれの両端に分圧され、１つのスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂ）にかかる過大電圧はどちらか一方が動作していた時の半分に低減されるので、スイッチング素子（トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂ）を破壊から保護することができる。 (4) Features of the first embodiment (4-1)
In the motor drive device 10, when the control unit 40 turns off the transistors Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, and Q5b of the upper and lower arms when the overvoltage is generated, the overvoltage is caused by each of the two switching elements connected in series. Since the voltage is divided at both ends and an excessive voltage applied to one switching element (transistors Q3a to Q5b, diodes D3a to D5b) is reduced to half that when either one is operating, the switching elements (transistors Q3a to Q5b) The diodes D3a to D5b) can be protected from destruction.

（４−２）
バランス回路３３ａ，３３ｂをトランジスタＱ３ａ，Ｑ３ｂ、及びダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂに、バランス回路３４ａ，３４ｂをトランジスタＱ４ａ，Ｑ４ｂ、及びダイオードＤ４ａ，Ｄ４ｂに、バランス回路３５ａ，３５ｂをトランジスタＱ５ａ，Ｑ５ｂ、及びダイオードＤ５ａ，Ｄ５ｂに対応するように接続するので、上アームのスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ、Ｑ４ａ、Ｑ５ａ、ダイオードＤ３ａ、Ｄ４ａ，Ｄ５ａ）の両端にかかる分圧値Ｖ１と、下アームのスイッチング素子（トランジスタＱ３ｂ、Ｑ４ｂ、Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ｂ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ｂ）の両端にかかる分圧値Ｖ２とを均等にすることができ、不均等な分圧に起因するスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂ及びダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂ）の破壊を防止することができる。 (4-2)
The balance circuits 33a, 33b are transistors Q3a, Q3b and diodes D3a, D3b, the balance circuits 34a, 34b are transistors Q4a, Q4b, the diodes D4a, D4b, the balance circuits 35a, 35b are transistors Q5a, Q5b, and a diode D5a. , D5b, the divided voltage value V1 applied to both ends of the upper arm switching elements (transistors Q3a, Q4a, Q5a, diodes D3a, D4a, D5a) and the lower arm switching elements (transistors Q3b, Q4b, Q5b, diodes D3b, D4b, D5b) can be made equal to the divided voltage value V2 across both ends of the switching elements (transistors Q3a to Q5b and diodes D3a to D5b) due to the uneven voltage division. Destruction It is possible to prevent.

＜第２実施形態＞
（１）概要
図３は、本発明の第２実施形態に係る過電圧保護回路５０が採用されているモータ駆動装置１０の回路構成を示すブロック図である。図３において、全体のシステム１００は、モータ駆動装置１０とモータ５１とで構成されている。 Second Embodiment
(1) Overview FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of the motor drive device 10 in which the overvoltage protection circuit 50 according to the second embodiment of the present invention is employed. In FIG. 3, the entire system 100 includes a motor driving device 10 and a motor 51.

図３において、第２実施形態に係るモータ駆動装置１０は、図１で示された第１実施形態に加えて、リレー回路４３，４４，４５が設けられている。したがって、ここではリレー回路４３，４４，４５について説明し、それ以外の要素は第１実施形態と同様であるので、同じ名称及び符号を付して詳細な説明を省略する。 In FIG. 3, the motor drive device 10 according to the second embodiment is provided with relay circuits 43, 44, 45 in addition to the first embodiment shown in FIG. 1. Accordingly, the relay circuits 43, 44, and 45 will be described here, and the other elements are the same as those in the first embodiment, and thus the same names and symbols are assigned and detailed description thereof is omitted.

（２）モータ駆動装置１０の詳細構成
（２−１）リレー回路４３，４４，４５
リレー回路４３，４４，４５は、ライン４７ｕ，４７ｖ，４７ｗを開閉する。ここで、ライン４７ｕ，４７ｖ，４７ｗを開閉するとは、接続点ＭＵと接続点ＮＵとの間、接続点ＭＶと接続点ＮＶとの間、接続点ＭＷと接続点ＮＷとの間を接続又は遮断することである。 (2) Detailed configuration of motor driving device 10 (2-1) Relay circuits 43, 44, 45
Relay circuits 43, 44, and 45 open and close lines 47u, 47v, and 47w. Here, opening and closing the lines 47u, 47v, 47w means connecting or blocking between the connection point MU and the connection point NU, between the connection point MV and the connection point NV, and between the connection point MW and the connection point NW. It is to be.

リレー回路４３，４４，４５は、リレー接点４３ａ，４４ａ，４５ａと、リレーコイル４３ｂ，４４ｂ，４５ｂと、トランジスタ４３ｃ，４４ｃ，４５ｃと、を含んでいる。 Relay circuits 43, 44, and 45 include relay contacts 43a, 44a, and 45a, relay coils 43b, 44b, and 45b, and transistors 43c, 44c, and 45c.

リレー接点４３ａ，４４ａ，４５ａはライン４７ｕ，４７ｖ，４７ｗを開閉する。リレーコイル４３ｂ，４４ｂ，４５ｂは、リレー接点４３ａ，４４ａ，４５ａを動作させる。 Relay contacts 43a, 44a, 45a open and close lines 47u, 47v, 47w. Relay coils 43b, 44b, and 45b operate relay contacts 43a, 44a, and 45a.

トランジスタ４３ｃ，４４ｃ，４５ｃは、リレーコイル４３ｂ，４４ｂ，４５ｂへの通電と非通電とを行う。 The transistors 43c, 44c, and 45c conduct and de-energize the relay coils 43b, 44b, and 45b.

リレーコイル４３ｂ，４４ｂ，４５ｂの一端は、駆動用電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ４３ｃ，４４ｃ，４５ｃのコレクタ側に接続されている。 One end of the relay coils 43b, 44b, 45b is connected to the positive electrode of the driving power supply Vb, and the other end is connected to the collector side of the transistors 43c, 44c, 45c.

制御部４０は、トランジスタ４３ｃ，４４ｃ，４５ｃのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル４３ｂ，４４ｂ，４５ｂへの通電と非通電を行う。 The control unit 40 switches the presence / absence of the base current of the transistors 43c, 44c, and 45c, turns on and off the collector and the emitter, and energizes and de-energizes the relay coils 43b, 44b, and 45b.

通常時、リレー回路４３，４４，４５はライン４７ｕ，４７ｖ，４７ｗを非導通状態に維持している。そして、制御部４０から各リレー回路４３，４４，４５のトランジスタ４３ｃ，４４ｃ，４５ｃの各ベースに対して駆動信号が出力されたときに、各リレーコイル４３ｂ，４４ｂ，４５ｂが励磁され、リレー接点４３ａ，４４ａ，４５ａがライン４７ｕ，４７ｖ，４７ｗを導通させる方向に動作させる。 Normally, the relay circuits 43, 44, and 45 maintain the lines 47u, 47v, and 47w in a non-conductive state. When the drive signal is output from the control unit 40 to the bases of the transistors 43c, 44c, 45c of the relay circuits 43, 44, 45, the relay coils 43b, 44b, 45b are excited and relay contacts 43a, 44a, and 45a operate in a direction for conducting the lines 47u, 47v, and 47w.

（３）モータ駆動装置１０の動作
以下、モータ駆動装置１０の動作について説明する。なお、制御部４０が、電圧検出部２３の検出値が所定の閾値を超えたと判断したとき、上下アームの両方のトランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂをオフするところまでは、第１実施形態と同じであるので、説明を省略する。 (3) Operation of Motor Drive Device 10 Hereinafter, the operation of the motor drive device 10 will be described. Note that when the control unit 40 determines that the detection value of the voltage detection unit 23 has exceeded a predetermined threshold, it is the same as in the first embodiment until the transistors Q3a to Q5b of the upper and lower arms are turned off. The description is omitted.

制御部４０は、上下アームの両方のトランジスタＱ３ａ、Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ、Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ、Ｑ５ｂをオフするときに、リレー回路４３，４４，４５を介して、バランス回路３３ａ，３３ｂをトランジスタＱ３ａ，Ｑ３ｂ及びダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂに、バランス回路３４ａ，３４ｂをトランジスタＱ４ａ，Ｑ４ｂ及びダイオードＤ４ａ，Ｄ４ｂに、バランス回路３５ａ，３５ｂをトランジスタＱ５ａ，Ｑ５ｂ及びダイオードＤ５ａ，Ｄ５ｂに対応するように接続する。 When the control unit 40 turns off the transistors Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, and Q5b of the upper and lower arms, the control circuit 40 connects the balance circuits 33a and 33b to the transistors Q3a, Q3b, and the relay circuit 43, 44, and 45, respectively. The balance circuits 34a and 34b are connected to the diodes D3a and D3b so as to correspond to the transistors Q4a and Q4b and the diodes D4a and D4b, and the balance circuits 35a and 35b are connected to the transistors Q5a and Q5b and the diodes D5a and D5b.

（４）第２実施形態の特徴
（４−１）
モータ駆動装置１０では、過大電圧発生時に上下アームの両方のトランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂをオフすることによって、過大電圧は直列接続された２つのスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂ）それぞれの両端に分圧され、１つのスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂ）にかかる過大電圧はどちらか一方が動作していた時の半分に低減されるので、スイッチング素子のトランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂ及びダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂを破壊から保護することができる。 (4) Features of the second embodiment (4-1)
In the motor drive device 10, when an excessive voltage is generated, both transistors Q3a to Q5b of the upper and lower arms are turned off, whereby the excessive voltage is applied to both ends of two switching elements (transistors Q3a to Q5b, diodes D3a to D5b) connected in series. And the excessive voltage applied to one switching element (transistors Q3a to Q5b, diodes D3a to D5b) is reduced to half that when either one is operating, so that the transistors Q3a to Q5b of the switching elements and The diodes D3a to D5b can be protected from destruction.

（４−２）
制御部４０は、上下アームの両方のトランジスタＱ３ａ、Ｑ３ｂ，Ｑ４ａ、Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ、Ｑ５ｂをオフする際に、リレー回路４３，４４，４５を介して、バランス回路３３ａ，３３ｂをトランジスタＱ３ａ，Ｑ３ｂ及びダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂに、バランス回路３４ａ，３４ｂをトランジスタＱ４ａ，Ｑ４ｂ及びダイオードＤ４ａ，Ｄ４ｂに、バランス回路３５ａ，３５ｂをトランジスタＱ５ａ，Ｑ５ｂ及びダイオードＤ５ａ，Ｄ５ｂに対応するように接続するので、上アームのスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ、Ｑ４ａ、Ｑ５ａ、ダイオードＤ３ａ、Ｄ４ａ，Ｄ５ａ）の両端にかかる分圧値Ｖ１と、下アームのスイッチング素子（トランジスタＱ３ｂ、Ｑ４ｂ、Ｑ５ｂ、ダイオードＤ３ｂ，Ｄ４ｂ，Ｄ５ｂ）の両端にかかる分圧値Ｖ２とを均等にすることができ、不均等な分圧に起因するスイッチング素子（トランジスタＱ３ａ〜Ｑ５ｂ及びダイオードＤ３ａ〜Ｄ５ｂ）の破壊を防止することができる。 (4-2)
When the control unit 40 turns off the transistors Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, and Q5b of the upper and lower arms, the control circuit 40 connects the balance circuits 33a and 33b to the transistors Q3a, Q3b, and the relay circuits 43, 44, and 45, respectively. Since the balance circuits 34a and 34b are connected to the diodes D3a and D3b so as to correspond to the transistors Q4a and Q4b and the diodes D4a and D4b, and the balance circuits 35a and 35b are connected so as to correspond to the transistors Q5a and Q5b and the diodes D5a and D5b. The divided voltage value V1 applied to both ends of the switching elements (transistors Q3a, Q4a, Q5a, diodes D3a, D4a, D5a) and the switching elements (transistors Q3b, Q4b, Q5b, diodes D3b, D4b, D5b) on the lower arm. It takes Can be made uniform and the value V2, it is possible to prevent destruction of the switching element due to unequal voltage division (transistors Q3a~Q5b and diode D3a~D5b).

（４−３）
接続点ＮＵ，ＮＶ，ＮＷと、それに対応する一対のバランス回路の中間点との間にスイッチを配置し、インバータのオフ時のみバランス回路を接続することで、バランス回路の消費電力を抑制することができる。 (4-3)
By disposing a switch between the connection points NU, NV, NW and the corresponding intermediate point of the pair of balance circuits, the balance circuit is connected only when the inverter is off, thereby suppressing the power consumption of the balance circuit. Can do.

すなわち、スイッチがなくバランス回路が常時接続されている場合には、インバータのスイッチング素子のオン時には、片アーム側のバランス回路に対して直流電圧Ｖｄｃが印加されることになるため、例えばバランス回路の抵抗値をＲとすれば、バランス回路の消費電力は（Ｖｄｃ）^２／Ｒとなるが、バランス回路が接続されていない状態では、バランス回路の消費電力は（Ｖｄｃ）^２／２Ｒとなるため、消費電力を１／２に抑えることができる。 That is, when there is no switch and the balance circuit is always connected, the DC voltage Vdc is applied to the balance circuit on one arm side when the switching element of the inverter is turned on. If the resistance value is R, the power consumption of the balance circuit is (Vdc) ² / R. However, when the balance circuit is not connected, the power consumption of the balance circuit is (Vdc) ² / 2R. Power consumption can be reduced to ½.

＜その他の実施形態＞
（Ａ）
スイッチはリレーではなく、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチを用いてもよい。その場合はより高速にバランス回路を接続することができるため、分圧が不均一となる状態を早く脱することができる。 <Other embodiments>
(A)
The switch may be a semiconductor switch such as a MOSFET instead of a relay. In that case, since the balance circuit can be connected at a higher speed, the state where the partial pressure becomes uneven can be quickly removed.

（Ｂ）
第２実施形態より更に消費電力を低減するため、バランス回路自体を接続／遮断する第２スイッチを更に設けてもよい。 (B)
In order to reduce power consumption further than in the second embodiment, a second switch for connecting / cutting off the balance circuit itself may be further provided.

図４は、その他の実施形態に係る過電圧保護回路５０が採用されているモータ駆動装置１０の停止後、バランス回路３３ａ，３３ｂを接続したときの上下アームへの電圧のかかり方を示す図である。図４において、第２スイッチ４７は通常は接点４７ａをオフ（開）としておき、リレー回路４３のリレー接点４３ａをオンすると同時に第２スイッチ４７が接点４７ａをオン（閉）とすることにより、通常状態におけるバランス回路の電力消費をゼロとすることができる。 FIG. 4 is a diagram illustrating how voltage is applied to the upper and lower arms when the balance circuits 33a and 33b are connected after the motor driving apparatus 10 employing the overvoltage protection circuit 50 according to another embodiment is stopped. . In FIG. 4, the second switch 47 normally keeps the contact 47 a off (open), and turns on the relay contact 43 a of the relay circuit 43 and simultaneously the second switch 47 turns on the contact 47 a (closed). The power consumption of the balance circuit in the state can be made zero.

本願発明は、上下アームの各トランジスタを過電圧から保護することができるので、インバータを用いた他の駆動装置にも有用である。 Since the present invention can protect each transistor of the upper and lower arms from overvoltage, it is also useful for other driving devices using an inverter.

２０電源供給部
２３電圧検出部
３３ａバランス回路
３３ｂバランス回路
３４ａバランス回路
３４ｂバランス回路
３５ａバランス回路
３５ｂバランス回路
４０制御部
４３リレー回路（スイッチ）
４４リレー回路（スイッチ）
４５リレー回路（スイッチ）
５０過電圧保護回路
Ｑ３ａトランジスタ（スイッチング素子）
Ｑ３ｂトランジスタ（スイッチング素子）
Ｑ４ａトランジスタ（スイッチング素子）
Ｑ４ｂトランジスタ（スイッチング素子）
Ｑ５ａトランジスタ（スイッチング素子）
Ｑ５ｂトランジスタ（スイッチング素子）
ＮＵ接続点
ＮＶ接続点
ＮＷ接続点
Ｖｄｃ直流電圧 20 power supply unit 23 voltage detection unit 33a balance circuit 33b balance circuit 34a balance circuit 34b balance circuit 35a balance circuit 35b balance circuit 40 control unit 43 relay circuit (switch)
44 Relay circuit (switch)
45 Relay circuit (switch)
50 Overvoltage protection circuit Q3a Transistor (switching element)
Q3b transistor (switching element)
Q4a transistor (switching element)
Q4b transistor (switching element)
Q5a transistor (switching element)
Q5b Transistor (switching element)
NU Connection point NV Connection point NW Connection point Vdc DC voltage

特開２００７−１６６８１５号公報JP 2007-166815 A

Claims

Each of the plurality of upper and lower arms is configured by connecting two switching elements (Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, Q5b) in series, and corresponds from each of the connection points (NU, NV, NW) formed thereby. An overvoltage protection circuit for a power supply device that outputs a voltage to a load
A power supply unit (20) for supplying a DC voltage (Vdc) to the upper and lower arms;
A voltage detector (23) connected in parallel to the upper and lower arms;
Balance circuits (33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b) arranged between a pair of DC buses connecting the power supply unit (20) and the upper and lower arms and the connection points (NU, NV, NW). )When,
Switches (43, 44,) for connecting or disconnecting between the connection point (NU, NV, NW) and the intermediate point of the pair of balance circuits (33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b) corresponding thereto 45)
A control unit (40) for turning on and off the switching elements (Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, Q5b);
With
When the detection value of the voltage detection unit (23) exceeds a predetermined threshold, the control unit (40) controls the switching elements (Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, Q5b) of the upper and lower arms. Turn off and connect the balance circuit (33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b) to the connection point (NU, NV, NW) via the switch (43, 44, 45).
Overvoltage protection circuit (50).

The balance circuit (33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b) is arranged so as to correspond to each of the switching elements (Q3a, Q3b, Q4a, Q4b, Q5a, Q5b) of the plurality of upper and lower arms. ,
The overvoltage protection circuit (50) according to claim 1.

The balance circuit (33a, 33b, 34a, 34b, 35a, 35b) is composed of a resistance element.
The overvoltage protection circuit (50) according to claim 1 or 2 .