JP6110294B2 - 過電圧保護回路、及びそれを備えた電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、過電圧保護回路、及びそれを備えた電力変換装置に関する。

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２００９−２０７３２９号公報）に開示されているような過電圧保護回路が設けられる。この過電圧保護回路は、所定電圧以上のときにリレーで電源を遮断する構成である。

しかしながら、電源電圧が過大となるのに要する時間は極めて短く、上記リレーによる遮断では反応が遅く確実に保護することは困難である。特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。また、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。

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、及びそれを備えた電力変換装置を提供することにある。

本発明の第１観点に係る過電圧保護装置は、電源とその電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、過電圧導通回路と、第１インピーダンス回路と、第２インピーダンス回路と、電圧検出器と、バイパス回路とを備えている。過電圧導通回路は、電源と機器とを結ぶ一対の電源ライン間にその機器と並列に接続される直列回路を構成し、過電圧時に電流を流す。第１インピーダンス回路は、過電圧導通回路と直列に接続されて過電圧導通回路とともに直列回路を構成する。第２インピーダンス回路は、電源ラインのうちの電源と第１インピーダンス回路との間に接続されている。電圧検出器は、電源の電圧を検出する。バイパス回路は、第２インピーダンス回路を迂回する回路である。過電圧導通回路は、過電圧時に電流を流す素子として、過渡電圧サプレッサ、ツェナダイオード、サージアブソーバ、及びアバランシェダイオードのいずれか１つを含んでいる。また、バイパス回路は、バイパス回路を開閉する第２スイッチを有する。この第２スイッチは、通常時はバイパス回路を閉じ、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたときにバイパス回路を遮断する。

この過電圧保護回路では、過電圧時に、過電圧導通回路が導通することによって、［電源―過電圧導通回路―第１インピーダンス回路―第２インピーダンス回路―電源］の閉回路が構成される。その結果、機器には、２つのインピーダンス回路のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、機器を過電圧から保護することができる。

また、過渡電圧サプレッサ、ツェナダイオード、サージアブソーバ、及びアバランシェダイオードは、いずれも電圧の過渡変動に対して、短い応答時間で動作する素子である。それゆえ、この過電圧保護回路では、過電圧時に当該素子が導通することによって、機器には、２つのインピーダンス回路のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、機器を過電圧から保護することができる。

例えば、第１インピーダンス回路及び第２インピーダンス回路それぞれのインピーダンスをＺａ及びＺｂとしたとき、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンスＺｂで電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンスＺｂでの電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。

他方、過電圧時に第２スイッチがバイパス回路を遮断することにより、機器には電源電圧の２つのインピーダンスの比｛Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）｝に応じた電圧しか印加されないので、機器を過電圧から保護することができる。

本発明の第２観点に係る過電圧保護回路は、電源と電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、過電圧導通回路と、第１インピーダンス回路と、第２インピーダンス回路と、電圧検出器と、第３スイッチとを備えている。過電圧導通回路は、電源と機器とを結ぶ一対の電源ライン間に機器と並列に接続される直列回路を構成し、過電圧時に電流を流す。第１インピーダンス回路は、過電圧導通回路と直列に接続されて過電圧導通回路とともに前記直列回路を構成する。第２インピーダンス回路は、電源ラインのうちの電源と第１インピーダンス回路との間に接続される。電圧検出値は、電源の電圧を検出する。第３スイッチは、電源ラインを開閉する。また、過電圧導通回路は、過電圧時に電流を流す素子として、過渡電圧サプレッサ、ツェナダイオード、サージアブソーバ、及びアバランシェダイオードのいずれか１つを含んでいる。そして、第３スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたとき、第２スイッチの動作後に電源ラインを遮断する。

この過電圧保護回路では、例えば、第１インピーダンス回路及び第２インピーダンス回路それぞれのインピーダンスをＺａ及びＺｂとしたとき、過電圧時にスイッチ及び第２スイッチが動作することによって、機器には電源電圧の２つのインピーダンスの比｛Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）｝に応じた電圧しか印加されないので機器を過電圧から保護することができ、さらに、第３スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンスＺａ及びＺｂでの電力消費を止める。この結果、インピーダンスＺａ及びＺｂの過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。

本発明の第３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、第３スイッチをさらに備えている。第３スイッチは、電源ラインを開閉する。第３スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたとき、第２スイッチの動作後に電源ラインを遮断する。

この過電圧保護回路では、例えば、第１インピーダンス回路及び第２インピーダンス回路それぞれのインピーダンスをＺａ及びＺｂとしたとき、過電圧時にスイッチ及び第２スイッチが動作することによって、機器には電源電圧の２つのインピーダンスの比｛Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）｝に応じた電圧しか印加されないので機器を過電圧から保護することができ、さらに、第３スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンスＺａ及びＺｂでの電力消費を止める。この結果、インピーダンスＺａ及びＺｂの過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。

本発明の第４観点に係る過電圧保護回路は、第１観点から第３観点のいずれか一つに係る過電圧保護回路であって、電源がＡＣ電源である。

この過電圧保護回路では、ＡＣ電源からの供給電圧が過大電圧であっても、機器には２つのインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されない。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。

本発明の第５観点に係る過電圧保護回路は、第１観点から第３観点のいずれか一つに係る過電圧保護回路であって、電源がＤＣ電源である。

この過電圧保護回路では、交流を入り切りするスイッチは双方向性を必要とするが、ＤＣ電源の下流側に配置されるスイッチは片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。

本発明の第６観点に係る電力変換装置は、コンバータ回路と、インバータ回路と、第２スイッチとして直流用のスイッチを用いた第１観点又は第３観点に係る過電圧保護回路とを備えている。コンバータ回路は、ＡＣ電圧を直流電圧に変換する。インバータ回路は、直流電圧を交流電圧に変換する。

この電力変換装置では、過電圧保護回路が、コンバータ回路を過渡的に印加される過大交流電圧から保護し、又はインバータ回路を過渡的に印加される過大直流電圧から保護することができる。

本発明の第７観点に係る電力変換装置は、インバータ回路と、第５観点の過電圧保護回路とを備えている。インバータ回路は、ＤＣ電源の電圧を交流電圧に変換する。

この電力変換装置では、過電圧保護回路が、コンバータ回路を過渡的に印加される過大交流電圧から保護し、又はインバータ回路を過渡的に印加される過大直流電圧から保護することができる。

本発明の第１観点に係る過電圧保護装置では、過電圧時に、過電圧導通回路が導通することによって、［電源―過電圧導通回路―第１インピーダンス回路―第２インピーダンス回路―電源］の閉回路が構成される。その結果、機器には、２つのインピーダンス回路のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、機器を過電圧から保護することができる。

また、過電圧時に素子が導通することによって、機器には、２つのインピーダンス回路のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、機器を過電圧から保護することができる。

例えば、第１インピーダンス回路及び第２インピーダンス回路それぞれのインピーダンスをＺａ及びＺｂとしたとき、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンスＺｂで電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンスＺｂでの電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。

他方、過電圧時に第２スイッチがバイパス回路を遮断することにより、機器には電源電圧の２つのインピーダンスの比｛Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）｝に応じた電圧しか印加されないので、機器を過電圧から保護することができる。

本発明の第２観点又は第３観点に係る過電圧保護回路では、例えば、第１インピーダンス回路及び第２インピーダンス回路それぞれのインピーダンスをＺａ及びＺｂとしたとき、過電圧時にスイッチ及び第２スイッチが動作することによって、機器には電源電圧の２つのインピーダンスの比｛Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）｝に応じた電圧しか印加されないので機器を過電圧から保護することができ、さらに、第３スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンスＺａ及びＺｂでの電力消費を止める。この結果、インピーダンスＺａ及びＺｂの過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。

本発明の第４観点に係る過電圧保護回路では、ＡＣ電源からの供給電圧が過大電圧であっても、機器には２つのインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されない。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。

本発明の第５観点に係る過電圧保護回路では、交流を入り切りするスイッチは双方向性を必要とするが、ＤＣ電源の下流側に配置されるスイッチは片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。

本発明の第６観点又は第７観点に係る電力変換装置では、過電圧保護回路が、コンバータ回路を過渡的に印加される過大交流電圧から保護し、又はインバータ回路を過渡的に印加される過大直流電圧から保護することができる。

本発明の第１実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。 本発明の第２実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。 電圧検出器の回路図。 本発明の第３実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。 本発明の第４実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。 本発明の第５実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。 本発明の第６実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。

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。

＜第１実施形態＞
（１）過電圧保護回路５０の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る過電圧保護回路５０を備えた装置の回路図である。図１において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。

過電圧保護回路５０は、過電圧導通回路１０と、第１インピーダンス回路２１と、第２インピーダンス回路２２とを含んでいる。

（２）過電圧保護回路５０の詳細構成
（２−１）過電圧導通回路１０
過電圧導通回路１０は、過電圧時に電流を流す素子で構成されている。過電圧時に電流を流す素子としては、過渡電圧サプレッサ、ツェナダイオード、サージアブソーバ、及びアバランシェダイオードのいずれかが採用される。

本実施形態では、過電圧導通回路１０は、一つのサージアブソーバで構成されている。サージアブソーバは、電圧依存性を持つ素子であり、通常の状態では高い抵抗を有しているが、印加される電圧が所定電圧を越えたときに抵抗を急激に低下させることによって電圧の制限を行うことができる。サージアブソーバの具体的な素子としては、アレスタや放電管などがあげられるが、これらに限定するものではない。

過電圧導通回路１０は、一対の電源ライン９０１，９０２間に機器３０と並列に接続されている。なお、商用電源９０が多相電源のときに各相間の過電圧保護を行う場合は各相分の電源ライン間に、過電圧導通回路１０が接続される。

（２−２）第１インピーダンス回路２１
第１インピーダンス回路２１は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺａとなるように構成された回路である。

第１インピーダンス回路２１は、一対の電源ライン９０１，９０２間に機器３０と並列に、且つ過電圧導通回路１０と直列に接続されている。

（２−３）第２インピーダンス回路２２
第２インピーダンス回路２２は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺｂとなるように構成された回路である。

第２インピーダンス回路２２は、電源ライン９０２上で、商用電源９０と第１インピーダンス回路２１との間に接続されている。

（３）過電圧保護回路５０の動作
説明の便宜上、商用電源９０の電圧をＶａｃ、機器３０に印加される電圧をＶａ、第２インピーダンス回路２２の両端にかかる電圧をＶｂとする。

図１において、通常時、過電圧導通回路１０のサージアブソーバは導通していないので、機器３０には電圧Ｖａ＝Ｖａｃ−Ｖｂが印加されている。

商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に変動して過電圧となり、電圧Ｖａがサージアブソーバの動作開始電圧を超えると、過電圧導通回路１０のサージアブソーバが導通して、商用電源９０―過電圧導通回路１０―第１インピーダンス回路２１―第２インピーダンス回路２２―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖａｃの２つのインピーダンスの比に応じた電圧Ｖａ＝Ｖａｃ×Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）しか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。

（４）第１実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路５０では、過電圧時に過電圧導通回路１０のサージアブソーバが導通することによって、機器３０には第１インピーダンス回路２１と第２インピーダンス回路２２のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、機器３０が過電圧から保護される。

（４−２）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、機器３０には２つのインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されない。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。

＜第２実施形態＞
（１）過電圧保護回路５０の構成
図２は、本発明の第２実施形態に係る過電圧保護回路５０を備えた装置の回路図である。図２において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。

過電圧保護回路５０は、過電圧導通回路１０と、第１インピーダンス回路２１と、第２インピーダンス回路２２と、電圧検出器３３とを含んでいる。

（２）過電圧保護回路５０の詳細構成
（２−１）過電圧導通回路１０
過電圧導通回路１０は、第１実施形態におけるサージアブソーバに替わってスイッチ１１が採用されている。図２に示すように、スイッチ１１は、フォトトライアックカプラで構成され、入力側（Ａ１−Ａ２間）に発光ダイオード１１ａが設けられ、出力側（Ｂ１−Ｂ２間）にフォトトライアック１１ｂが設けられている。フォトトライアック１１ｂの等価回路は、２つのフォトサイリスタ１１１，１１２を互いに逆方向に並列接続した構成である。

発光ダイオード１１ａのアノードＡ１は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃに接続されている。また、発光ダイオード１１ａのカソードＡ２は信号線を介して制御部４０に接続されている。

フォトトライアック１１ｂの第１アノードＢ１は電源ライン９０１に接続されている。また、フォトトライアック１１ｂの第２アノードＢ２は第１インピーダンス回路２１に接続されている。

発光ダイオード１１ａは電流が流れると発光する。フォトトライアック１１ｂは、第１アノードＢ１の電位が第２アノードＢ２の電位より大きい状態で発光ダイオード１１ａからの光を受けるとフォトサイリスタ１１１がオン状態になる。他方、第１アノードＢ１の電位が第２アノードＢ２の電位より小さい状態で発光ダイオード１１ａからの光を受けるとフォトサイリスタ１１２がオン状態になる。

このように、フォトトライアック１１ｂは双方向の印加電圧に対して動作する双方向素子であり、しかも高速で動作するので、双方向の高速スイッチとして利用される。

なお、双方向の高速スイッチとしては、フォトトライアックだけに限定されるものではなく、通常のトライアックや双方向に導通させるように接続したＭＯＳＦＥＴなどを採用してもよい。別の形態の高速スイッチを用いる場合には、そのスイッチの形態に応じた駆動回路が適宜使用される。

過電圧導通回路１０は、一対の電源ライン９０１，９０２間に機器３０と並列に接続されている。なお、商用電源９０が多相電源のときに各相間の過電圧保護を行う場合は、各相分の電源ライン間に過電圧導通回路１０が接続される。

また、スイッチ１１の動作制御、つまり発光ダイオード１１ａへの通電制御は制御部４０が行う。

（２−２）第１インピーダンス回路２１
第１インピーダンス回路２１は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺａとなるように構成された回路である。

第１インピーダンス回路２１は、一対の電源ライン９０１，９０２間に機器３０と並列に、且つ過電圧導通回路１０と直列に接続されている。

（２−３）第２インピーダンス回路２２
第２インピーダンス回路２２は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺｂとなるように構成された回路である。

第２インピーダンス回路２２は、電源ライン９０２上で、商用電源９０と第１インピーダンス回路２１との間に接続されている。

（２−４）電圧検出器３３
電圧検出器３３は、交流電圧検出回路によって構成されている。交流電圧検出回路は、多様であり、使用条件によって適宜採用される。例えば、図３は一般的な電圧検出器３３の回路図である。図３において、電圧検出器３３は、変圧回路３３１、コンバータ回路３３２とで構成されている。

変圧回路３３１は、入力側に位置し、一次側巻線３３１ａと二次側巻線３３１ｂとからなる。

コンバータ回路３３２は、整流ダイオードで構成される整流部３３２ａと、平滑コンデンサ３３２ｂとが並列接続された回路である。

電圧検出器３３では、変圧回路３３１に交流電圧が印加されると、交流電圧は変圧回路３３１によって変圧される。そして、二次側巻線３３１ｂの両端電圧がコンバータ回路３３２に入力される。

コンバータ回路３３２に入力された変圧後の交流電圧は、整流部３３２ａで直流電圧に変換され、平滑コンデンサ３３２ｂで平滑化される。この平滑化された直流電圧が制御部４０に入力される。すなわち、一次側巻線３３１ａに印加される電圧に応じた直流電圧が、制御部４０に入力されることになる。

（３）過電圧保護回路５０の動作
説明の便宜上、商用電源９０の電圧をＶａｃ、機器３０に印加される電圧をＶａ、第２インピーダンス回路２２の両端にかかる電圧をＶｂとする。

図２において、通常時、過電圧導通回路１０のスイッチ１１はオフしているので、機器３０には電圧Ｖａ＝Ｖａｃ−Ｖｂが印加されている。

商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａに通電する。これによって、フォトトライアック１１ｂがオンし、商用電源９０―過電圧導通回路１０―第１インピーダンス回路２１―第２インピーダンス回路２２―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖａｃの２つのインピーダンスの比に応じた電圧Ｖａ＝Ｖａｃ×Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）しか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。なお、機器３０を保護するため、スイッチ１１には高速動作が求められる。

商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａの通電をオフする。これによって、フォトトライアック１１ｂはオフし、通常の動作に復帰する。

（４）第２実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路５０では、過電圧時に過電圧導通回路１０のスイッチ１１がオンすることによって、機器３０には第１インピーダンス回路２１と第２インピーダンス回路２２のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、機器３０が過電圧から保護される。

（４−２）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、機器３０には２つのインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されない。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。

＜第３実施形態＞
（１）過電圧保護回路５０の構成
図４は、本発明の第３実施形態に係る過電圧保護回路５０を備えた装置の回路図である。図４において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。

過電圧保護回路５０は、過電圧導通回路１０と、第１インピーダンス回路２１と、第２インピーダンス回路２２と、電圧検出器３３、バイパス回路３５とを含んでいる。

（２）過電圧保護回路５０の詳細構成
第３実施形態は、第２実施形態にバイパス回路３５が追加された形態であり、過電圧導通回路１０、第１インピーダンス回路２１、第２インピーダンス回路２２、及び電圧検出器３３については同様のものを採用している。したがって、ここではバイパス回路３５についてのみを説明する。

（２−１）バイパス回路３５
バイパス回路３５は、第２インピーダンス回路２２に並列接続されており、第２インピーダンス回路２２を迂回する回路である。バイパス回路３５は、第２スイッチ１２を有している。第２スイッチ１２は、バイパス回路３５を開閉する。ここで、バイパス回路３５を開閉するとは、バイパス回路３５を導通又は遮断して非導通にすることである。

（２−２）第２スイッチ１２
第２スイッチ１２は、通常時はバイパス回路３５を閉、つまり導通状態にしておく。なぜなら、通常時にバイパス回路３５を開（非導通状態）にしておくと、第２インピーダンス回路２２が常に接続された状態となって常に電力消費される上に、機器３０への印加電圧が第２インピーダンス回路２２のインピーダンスＺｂの電圧降下分だけ低くなるからである。

他方、過電圧時は機器３０を保護するためにバイパス回路３５を素早く開にして第２インピーダンス回路２２を接続し、商用電源９０―過電圧導通回路１０―第１インピーダンス回路２１―第２インピーダンス回路２２―商用電源９０という閉回路を構成する必要がある。そのため、第２スイッチ１２には、高速動作が求められる。

第２スイッチ１２としては、トライアック、双方向に導通させるように接続したＭＯＳＦＥＴなどが採用される。本実施形態では、スイッチ１１と同じくフォトトライアックカプラが採用されている。

図４に示すように、第２スイッチ１２は、入力側（Ｃ１−Ｃ２間）に発光ダイオード１２ａが設けられ、出力側（Ｄ１−Ｄ２間）にフォトトライアック１２ｂが設けられている。フォトトライアック１２ｂの等価回路は、２つのフォトサイリスタ１２１，１２２を互いに逆方向に並列接続した構成である。

発光ダイオード１２ａのアノードＣ１は抵抗Ｒ２を介して電源Ｖｃに接続されている。また、発光ダイオード１２ａのカソードＣ２は信号線を介して制御部４０に接続されている。

フォトトライアック１２ｂの第１アノードＤ１は、電源ライン９０２のうちの第２インピーダンス回路２２と機器３０との間に接続されている。また、フォトトライアック１２ｂの第２アノードＤ２は電源ライン９０２にうちの第２インピーダンス回路２２と商用電源９０との間に接続されている。

発光ダイオード１２ａ及びフォトトライアック１２ｂのフォトサイリスタ１２１，１２２の動作原理は、スイッチ１１における発光ダイオード１１ａ及びフォトトライアック１１ｂのフォトサイリスタ１１１，１１２の動作原理と同じであるので、ここでは動作説明を省略する。

（３）過電圧保護回路５０の動作
図４において、通常時、過電圧導通回路１０のスイッチ１１はオフし、バイパス回路３５は第２スイッチ１２が閉じて導通状態であるので、機器３０には電圧Ｖａ＝Ｖａｃが印加されている。

商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａに通電して、フォトトライアック１１ｂをオンさせる。同時に制御部４０は、第２スイッチ１２の発光ダイオード１２ａへの通電を停止し、フォトトライアック１２ｂをオフさせる。

その結果、商用電源９０―過電圧導通回路１０―第１インピーダンス回路２１―第２インピーダンス回路２２―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖａｃの２つのインピーダンスの比に応じた電圧Ｖａ＝Ｖａｃ×Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）しか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。

商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａの通電をオフし、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。同時に制御部４０は、第２スイッチ１２の発光ダイオード１２ａへ通電し、フォトトライアック１２ｂをオンさせる。これにより、通常の動作に復帰する。

（４）第３実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路５０では、通常時は第２スイッチ１２をオンにしてバイパス回路３５を閉じているので、第２インピーダンス回路２２で電力が消費されることはなく、機器３０への印加電圧が第２インピーダンス回路２２での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。

（４−２）
また、過電圧時には、過電圧導通回路１０のスイッチ１１がオンし、第２スイッチ１２がオフすることによって、機器３０には第１インピーダンス回路２１と第２インピーダンス回路２２のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、機器３０が過電圧から保護される。

（４−３）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、機器３０には２つのインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されない。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。

＜第４実施形態＞
（１）過電圧保護回路５０の構成
図５は、本発明の第４実施形態に係る過電圧保護回路５０を備えた装置の回路図である。図５において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。

過電圧保護回路５０は、過電圧導通回路１０と、第１インピーダンス回路２１と、第２インピーダンス回路２２と、電圧検出器３３、バイパス回路３５と、第３スイッチ１３とを含んでいる。

（２）過電圧保護回路５０の詳細構成
第４実施形態は、第３実施形態に第３スイッチ１３が追加された形態であり、過電圧導通回路１０、第１インピーダンス回路２１、第２インピーダンス回路２２、電圧検出器３３、及びバイパス回路３５については同様のものを採用している。したがって、ここでは第３スイッチ１３についてのみを説明する。

（２−１）第３スイッチ１３
第３スイッチ１３は、電源ライン９０１を開閉する。ここで、電源ライン９０１を開閉するとは、電源ライン９０１を導通又は遮断して非導通にすることである。

第３スイッチ１３は、通常時は電源ライン９０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、スイッチ１１がオンし、第２スイッチ１２がオフして、商用電源９０―過電圧導通回路１０―第１インピーダンス回路２１―第２インピーダンス回路２２―商用電源９０という閉回路が構成され、機器３０の保護動作が行われた後に、第３スイッチ１３がオフして電源ライン９０１を遮断する。

電源ライン９０１を遮断する目的は、第１インピーダンス回路２１及び第２インピーダンス回路２２での電力消費を止めるためであり、第１インピーダンス回路２１及び第２インピーダンス回路２２の過熱を抑制することができるので、電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。

第３スイッチ１３は、スイッチ１１及び第２スイッチ１２のような高速性は求められないので、本実施形態ではリレー回路が採用されている。

図５に示すように、第３スイッチ１３は、電源ライン９０１を開閉するリレー接点１３ａと、リレー接点１３ａを動作させるリレーコイル１３ｂと、リレーコイル１３ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ１３ｃとを含んでいる。リレーコイル１３ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ１３ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ１３ｃ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１３ｂへの通電と非通電を行う。

（３）過電圧保護回路５０の動作
図５において、通常時、過電圧導通回路１０のスイッチ１１はオフし、バイパス回路３５は第２スイッチ１２が閉じて導通状態であり、且つ第３スイッチ１３は電源ライン９０１を導通状態にしているので、機器３０には電圧Ｖａ＝Ｖａｃが印加されている。

商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａに通電して、フォトトライアック１１ｂをオンさせる。同時に制御部４０は、第２スイッチ１２の発光ダイオード１２ａへの通電を停止し、フォトトライアック１２ｂをオフさせる。

その結果、商用電源９０―過電圧導通回路１０―第１インピーダンス回路２１―第２インピーダンス回路２２―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖａｃの２つのインピーダンスの比に応じた電圧Ｖａ＝Ｖａｃ×Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）しか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。

その後、過電圧状態が続いている場合には、第３スイッチ１３が電源ライン９０１を遮断して、第１インピーダンス回路２１及び第２インピーダンス回路２２での電力消費を止める。

商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａの通電をオフし、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。同時に制御部４０は、第２スイッチ１２の発光ダイオード１２ａへ通電し、フォトトライアック１２ｂをオンさせる。さらに、第３スイッチ１３をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。

（４）第４実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路５０では、通常時は第２スイッチ１２をオンにしてバイパス回路３５を閉じているので、第２インピーダンス回路２２で電力が消費されることはなく、機器３０への印加電圧が第２インピーダンス回路２２での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。

（４−２）
また、過電圧時には、過電圧導通回路１０のスイッチ１１がオンし、第２スイッチ１２がオフすることによって、機器３０には第１インピーダンス回路２１と第２インピーダンス回路２２のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、機器３０が過電圧から保護される。

（４−３）
さらに、第３スイッチ１３が電源ライン９０１を遮断することによって第１インピーダンス回路２１及び第２インピーダンス回路２２での電力消費を止める。この結果、第１インピーダンス回路２１及び第２インピーダンス回路２２の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。

（４−４）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、機器３０には２つのインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されない。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。

＜第５実施形態＞
（１）電力変換装置２００の構成
図６は、本発明の第５実施形態に係る過電圧保護回路１００を備えた電力変換装置２００の回路図である。図６において、電力変換装置２００は、直流電源部８０、インバータ９５、過電圧保護回路１００で構成されている。

インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１００は、直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。

（１−１）直流電源部８０
直流電源部８０は、整流部８１と、整流部８１と並列接続される平滑コンデンサ８２とで構成されている。

整流部８１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８２のプラス側端子に接続されており、整流部８１の正側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ｂの各ダイオードの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ８２のマイナス側端子に接続されており、整流部８１の負側出力端子として機能する。

ダイオードＤ１ａ及びダイオードＤ１ｂの接続点は、商用電源９０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９０の他方の極に接続されている。整流部８１は、商用電源９０から出力される交流電圧を整流して直流電圧を生成し、これを平滑コンデンサ８２へ供給する。

平滑コンデンサ８２は、整流部８１によって整流された電圧を平滑する。平滑後の電圧Ｖｄｃは、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されるインバータ９５へ印加される。

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８２として電解コンデンサが採用される。

この直流電源部８０は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と言い換えることもできる。

（１−２）インバータ９５
インバータ９５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）及び複数の還流用ダイオードを含んでいる。インバータ９５は、平滑コンデンサ８２からの電圧Ｖｄｃが印加され、かつゲート駆動回路９６により指示されたタイミングで各トランジスタがオン及びオフを行うことによって、モータ１５０を駆動する駆動電圧を生成する。モータ１５０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。

なお、本実施形態のインバータ９５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。

（１−３）ゲート駆動回路９６
ゲート駆動回路９６は、制御部４０からの指令に基づき、インバータ９５の各トランジスタのオン及びオフの状態を変化させる。

（１−４）過電圧保護回路１００
過電圧保護回路１００は、過電圧導通回路６０と、第１インピーダンス回路７１と、第２インピーダンス回路７２と、電圧検出器８３、バイパス回路８５と、第３スイッチ６３とを含んでいる。

（２）過電圧保護回路１００の詳細構成
第５実施形態と、既に説明した第１から第４までの実施形態と大きく異なる点は、過電圧保護回路１００が直流部に設けられていることである。したがって、各構成要素も交流仕様から直流仕様に置き換えられることに鑑みて、同一名称であっても符号を換えて、再度説明する。

（２−１）過電圧導通回路６０
過電圧導通回路６０は、第４実施形態におけるスイッチ１１に替わってスイッチ６１が採用されている。

図６に示すように、スイッチ６１は、フォトカプラ６１ａと、駆動回路６１ｂと、トランジスタ６１ｃとで構成されている。フォトカプラ６１ａは、発光ダイオード６１１とフォトトランジスタ６１２を内蔵している。

スイッチ６１の入力側（Ｅ１−Ｅ２間）にはフォトカプラ６１ａの発光ダイオード６１１が接続されている。発光ダイオード６１１のアノードＥ１は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃに接続されている。発光ダイオード６１１のカソードＥ２は信号線を介して制御部４０に接続されている。また、フォトトランジスタ６１２は駆動回路６１ｂとＧＮＤとの間に接続されている。

スイッチ６１の出力側（Ｆ１−Ｆ２間）にトランジスタ６１ｃが設けられている。トランジスタ６１ｃのコレクタＦ１は電源ライン８０１に接続されている。また、トランジスタ６１ｃのエミッタＦ２は第１インピーダンス回路７１に接続されている。

制御部４０の制御信号は、フォトカプラ６１ａを介して駆動回路６１ｂに入力される。駆動回路６１ｂには、駆動用電源（図示せず）が接続されており、制御部４０が発光ダイオード６１１の信号ラインをオンさせると、発光ダイオード６１１が発光しフォトトランジスタ６１２が導通する。このフォトトランジスタ６１２が導通している間、駆動回路６１ｂからトランジスタ６１ｃのベースに駆動信号が出力され、トランジスタ６１ｃのコレクタＦ１−エミッタＦ２間が導通する。

逆に、制御部４０が発光ダイオード６１１の信号ラインをオフさせると、発光ダイオード６１１が発光しないので、フォトトランジスタ６１２は導通しない。このフォトトランジスタ６１２が導通していない間、トランジスタ６１ｃのコレクタＦ１−エミッタＦ２間も導通しない。

このように、直流回路を開閉するときは片方向スイッチでよいので、交流回路を開閉する場合の双方向性は必要とせず、コストメリットがある。なお片方向スイッチの構成は本実施形態に限定するものではないが、半導体スイッチのように高速にスイッチ動作を行なうことができるのが望ましい。

過電圧導通回路６０は、一対の電源ライン８０１，８０２間に機器３０と並列に接続されている。

（２−２）第１インピーダンス回路７１
第１インピーダンス回路７１は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺａとなるように構成された回路である。一般に抵抗素子が採用される。

第１インピーダンス回路７１は、一対の電源ライン８０１，８０２間にインバータ９５と並列に、且つ過電圧導通回路６０と直列に接続されている。

（２−３）第２インピーダンス回路７２
第２インピーダンス回路７２は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺｂとなるように構成された回路である。一般に抵抗素子が採用される。

第２インピーダンス回路７２は、電源ライン８０２上で、直流電源部８０と第１インピーダンス回路７１との間に接続されている。

（２−４）電圧検出器８３
電圧検出器８３は、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されており、平滑コンデンサ８２の両端電圧、即ち平滑後の電圧Ｖｄｃの値を検出する。電圧検出器８３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８２に並列接続され、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。

（２−５）バイパス回路８５
バイパス回路８５は、第２インピーダンス回路７２に並列接続されており、第２インピーダンス回路７２を迂回する回路である。バイパス回路８５は、第２スイッチ６２を有している。第２スイッチ６２は、バイパス回路８５を開閉する。ここで、バイパス回路８５を開閉するとは、バイパス回路３５を導通又は遮断して非導通にすることである。

（２−６）第２スイッチ６２
第２スイッチ６２は、通常時はバイパス回路８５を閉、つまり導通状態にしておく。なぜなら、通常時にバイパス回路８５を開（非導通状態）にしておくと、第２インピーダンス回路７２で常に電力消費される上に、インバータ９５への印加電圧が第２インピーダンス回路７２のインピーダンスＺｂの電圧降下分だけ低くなるからである。

他方、過電圧時はインバータ９５を保護するためにバイパス回路８５を素早く開にして、直流電源部８０―過電圧導通回路６０―第１インピーダンス回路７１―第２インピーダンス回路７２―直流電源部８０という閉回路を構成する必要がある。そのため、第２スイッチ６２には、高速動作が求められる。本実施形態では、スイッチ６１と同じスイッチが採用されている。なお、スイッチは本実施形態に限定されない。

図６に示すように、第２スイッチ６２は、入力側（Ｇ１−Ｇ２間）にフォトカプラ６２ａの発光ダイオード６２１が設けられ、出力側（Ｈ１−Ｈ２間）にトランジスタ６２ｃが設けられている。発光ダイオード６２１のアノードＧ１は抵抗Ｒ２を介して電源Ｖｃに接続されている。また、発光ダイオード６２１のカソードＧ２は信号線を介して制御部４０に接続されている。

トランジスタ６２ｃのコレクタＨ１は、電源ライン８０２のうちの第２インピーダンス回路７２とインバータ９５との間に接続されている。また、トランジスタ６２ｃのエミッタＨ２は電源ライン８０２にうちの第２インピーダンス回路７２と直流電源部８０との間に接続されている。

第２スイッチ６２の動作原理は、スイッチ６１の動作原理と同じであるので、ここでは動作説明を省略する。

（２−７）第３スイッチ６３
第３スイッチ６３は、電源ライン８０１を開閉する。ここで、電源ライン８０１を開閉するとは、電源ライン８０１を導通又は遮断して非導通にすることである。

第３スイッチ６３は、通常時は電源ライン８０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、スイッチ６１がオンし、第２スイッチ６２がオフして、直流電源部８０―過電圧導通回路６０―第１インピーダンス回路７１―第２インピーダンス回路７２―直流電源部８０という閉回路が構成され、インバータ９５の保護動作が行われた後に、第３スイッチ６３がオフして電源ライン８０１を遮断する。

電源ライン８０１を遮断する目的は、第１インピーダンス回路７１及び第２インピーダンス回路７２での電力消費を止めるためであり、第１インピーダンス回路７１及び第２インピーダンス回路７２の過熱を抑制することができるので、電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。

第３スイッチ６３は、スイッチ６１及び第２スイッチ６２のような高速性は求められないので、本実施形態ではリレー回路が採用されている。

図６に示すように、第３スイッチ６３は、電源ライン８０１を開閉するリレー接点６３ａと、リレー接点６３ａを動作させるリレーコイル６３ｂと、リレーコイル６３ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ６３ｃとを含んでいる。リレーコイル６３ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ６３ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ６３ｃ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６３ｂへの通電と非通電を行う。

（３）過電圧保護回路５０の動作
図６において、通常時、過電圧導通回路６０のスイッチ６１はオフし、バイパス回路８５は第２スイッチ６２が閉じて導通状態であり、且つ第３スイッチ６３は電源ライン８０１を導通状態にしているので、インバータ９５には電圧Ｖａ＝Ｖｄｃが印加されている。

直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器８３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ６１の発光ダイオード６１１に通電して、トランジスタ６１ｃをオンさせる。同時に制御部４０は、第２スイッチ６２の発光ダイオード６２１への通電を停止し、トランジスタ６２ｃをオフさせる。

その結果、直流電源部８０―過電圧導通回路６０―第１インピーダンス回路７１―第２インピーダンス回路７２―直流電源部８０という閉回路が構成される。このとき、インバータ９５には電圧Ｖｄｃの２つのインピーダンスの比に応じた電圧Ｖａ＝Ｖｄｃ×Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）しか印加されない。その結果、インバータ９５が過電圧から保護される。

その後、過電圧状態が続いている場合には、第３スイッチ６３が電源ライン８０１を遮断して、第１インピーダンス回路７１及び第２インピーダンス回路７２での電力消費を止める。

商用電源９０の電圧Ｖａｃ及び直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが下がり、電圧検出器８３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０はスイッチ６１の発光ダイオード６１１の通電をオフし、トランジスタ６１ｃをオフさせる。同時に制御部４０は、第２スイッチ６２の発光ダイオード６２１へ通電し、トランジスタ６２ｃをオンさせる。さらに、第３スイッチ６３をオンさせて電源ライン８０１を接続することで、通常の動作に復帰する。

（４）第５実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路１００では、通常時は第２スイッチ６２をオンにしてバイパス回路８５を閉じているので、第２インピーダンス回路７２で電力が消費されることはなく、インバータ９５への印加電圧が第２インピーダンス回路７２での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。

（４−２）
また、過電圧時には、過電圧導通回路６０のスイッチ６１がオンし、第２スイッチ６２がオフすることによって、インバータ９５には第１インピーダンス回路７１と第２インピーダンス回路７２のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、インバータ９５が過電圧から保護される。

（４−３）
また、第３スイッチ６３が電源ライン８０１を遮断することによって第１インピーダンス回路７１及び第２インピーダンス回路７２での電力消費を止める。この結果、第１インピーダンス回路７１及び第２インピーダンス回路７２の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。

（４−４）
さらに、直流電源部８０の下流側に配置されるスイッチ６１、第２スイッチ６２は片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。

＜第６実施形態＞
（１）過電圧保護回路１００の構成
図７は、本発明の第６実施形態に係る過電圧保護回路１００を備えた電力変換装置２００の回路図である。図７において、インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１００の一部は商用電源９０と直流電源部８０との間に接続され、他の部分は直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。

過電圧保護回路１００は、過電圧導通回路６０と、第１インピーダンス回路７１と、第２インピーダンス回路７２と、電圧検出器３３、バイパス回路８５と、第３スイッチ１３とを含んでいる。

第６実施形態と、既に説明した第５実施形態と異なる点は、過電圧保護回路１００の構成要素である電圧検出器と第３スイッチとが商用電源９０と直流電源部８０との間に設けられていることである。つまり、電圧検出器及び第３スイッチの配置が、第４実施形態における電圧検出器３３及び第３スイッチ１３の配置と同じである。したがって、電圧検出器及び第３スイッチが直流仕様から交流仕様に置き換えられることに鑑みて、第４実施形態の電圧検出器３３及び第３スイッチ１３が採用されている。

したがって、各構成要素の内容は、第４実施形態の電圧検出器３３及び第３スイッチ１３、第５実施形態の過電圧導通回路６０、第１インピーダンス回路７１、第２インピーダンス回路７２、及びバイパス回路８５と同様であるので、ここでは説明を省略し、動作説明のみ行う。

（２）過電圧保護回路５０の動作
図７において、通常時、過電圧導通回路６０のスイッチ６１はオフし、バイパス回路８５は第２スイッチ６２が閉じて導通状態であり、且つ第３スイッチ６３は電源ライン９０１を導通状態にしているので、インバータ９５には電圧Ｖａ＝Ｖｄｃが印加されている。

商用電源９０の電圧Ｖａｃの変動によってＶａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ６１の発光ダイオード６１１に通電して、トランジスタ６１ｃをオンさせる。同時に制御部４０は、第２スイッチ６２の発光ダイオード６２１への通電を停止し、トランジスタ６２ｃをオフさせる。

その結果、直流電源部８０―過電圧導通回路６０―第１インピーダンス回路７１―第２インピーダンス回路７２―直流電源部８０という閉回路が構成される。このとき、インバータ９５には電圧Ｖｄｃの２つのインピーダンスの比に応じた電圧Ｖａ＝Ｖｄｃ×Ｚａ／（Ｚａ＋Ｚｂ）しか印加されない。その結果、インバータ９５が過電圧から保護される。

その後、第３スイッチ１３が電源ライン９０１を遮断して、第１インピーダンス回路７１及び第２インピーダンス回路７２での電力消費を止める。

（３）第６実施形態の特徴
（３−１）
過電圧保護回路１００では、通常時は第２スイッチ６２をオンにしてバイパス回路８５を閉じているので、第２インピーダンス回路７２で電力が消費されることはなく、インバータ９５への印加電圧が第２インピーダンス回路７２での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。

（３−２）
また、過電圧時には、過電圧導通回路６０のスイッチ６１がオンし、第２スイッチ６２がオフすることによって、インバータ９５には第１インピーダンス回路７１と第２インピーダンス回路７２のインピーダンスの比に応じた電圧しか印加されないので、インバータ９５が過電圧から保護される。

（３−３）
また、第３スイッチ１３が電源ライン９０１を遮断することによって第１インピーダンス回路７１及び第２インピーダンス回路７２での電力消費を止める。この結果、第１インピーダンス回路７１及び第２インピーダンス回路７２の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。

（３−４）
さらに、直流電源部８０の下流側に配置されるスイッチ６１、第２スイッチ６２は片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。

＜その他実施形態＞
（Ａ）
図１で示す第１実施形態における第２インピーダンス回路２２に、図４で示す第３実施形態におけるバイパス回路３５を並列接続した実施形態も有効である。

通常時は第２スイッチ１２をオンにしてバイパス回路３５を閉じるので、第２インピーダンス回路２２で電力が消費されることはなく、機器３０への印加電圧が第２インピーダンス回路２２での電圧降下分だけ低くなることを回避することができる。

（Ｂ）
図１に示す第１実施形態及び図２示す第２実施形態における電源ライン９０１を、図５で示す第４実施形態における第３スイッチ１３で開閉する実施形態も有効である。

第３スイッチ１３が電源ライン９０１を遮断することによって第１インピーダンス回路２１及び第２インピーダンス回路２２での電力消費を止めるので、第１インピーダンス回路２１及び第２インピーダンス回路２２の電力定格を小さくすることができる。

（Ｃ）
図１に示す第１実施形態、図２に示す第２実施形態、及び図４に示す第３実施形態に係る過電圧保護回路５０は、いずれも交流電圧に対する過電圧保護回路を実施形態としているが、電源が直流電源である場合、あるいは機器内に交流電源を整流する直流電源部を持つ場合には、各構成要素を交流仕様から直流仕様へ置き換えて直流電源部の下流側に設けてもよい。

（Ｄ）
第６実施形態は、第５実施形態から、電圧検出器と第３スイッチとを、商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるように変更したものであるが、電圧検出器のみを商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるようにしてもよい。

（Ｅ）
第５実施形態、第６実施形態では、機器の内部に過電圧保護回路を持つ例を示したが、機器はコンバータ回路とインバータ回路を持つものに限定されない。

（Ｆ）
第３実施形態では、機器３０の保護動作が行なわれた後に第３スイッチがオフされるものとしたが、保護動作が行なわれてから所定時間経過後に第３スイッチをオフしてもよい。

（Ｇ）
第３実施形態では、機器３０の保護動作が行なわれた後に第３スイッチがオフされるものとしたが、機器電圧Ｖを検出する機器電圧検出器を更に備え、機器電圧が所定値を超えたときに第３スイッチをオフしてもよい。

（Ｈ）
第１実施形態では、過電圧時に電流を流す素子としてサージアブソーバを例にとって説明した。この場合には第１実施形態で説明したように、導通時に素子自体で電圧は保持しないため、電源電圧はインピーダンスの比によって分圧されて機器３０に印加される。しかし、過電圧導通回路の素子として、バリスタやツェナダイオードなどの導通時に素子自体で所定の電圧を保持するような素子を過電圧回路に適用した場合には、電源電圧からその保持電圧分を除いた電圧がインピーダンスの比によって分圧されることなる。この場合には、素子の保持電圧とインピーダンスで分圧された電圧を加算した電圧しか機器に印加されないので、機器への引加電圧が制限されて、機器を過電圧から保護することができる。

本発明は、電源電圧の変動が起こり易い地域で使用される機器、例えば、冷凍装置に有用である。

１０，６０ 過電圧導通回路
１１，６１ スイッチ
１２，６２ 第２スイッチ
１３，６３ 第３スイッチ
２１，７１ 第１インピーダンス回路
２２，７２ 第２インピーダンス回路
３３，８３ 電圧検出器
３５，８５ バイパス回路
５０，１００ 過電圧保護回路
８０ 直流電源部（ＤＣ電源、コンバータ回路）
９０ 商用電源（ＡＣ電源）
９５ インバータ（インバータ回路）

特開２００９−２０７３２９号公報

Claims (7)

1. 電源と前記電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、
   前記電源と前記機器とを結ぶ一対の電源ライン間に前記機器と並列に接続される直列回路を構成し、過電圧時に電流を流す過電圧導通回路（１０，６０）と、
   前記過電圧導通回路（１０，６０）と直列に接続されて前記過電圧導通回路（１０，６０）とともに前記直列回路を構成する第１インピーダンス回路（２１，７１）と、
   前記電源ラインのうちの前記電源と前記第１インピーダンス回路（２１，７１）との間に接続される第２インピーダンス回路（２２，７２）と、
   前記電源の電圧を検出する電圧検出器（３３，８３）と、
   前記第２インピーダンス回路（２２，７２）を迂回するバイパス回路（３５，８５）と、
   を備え、
   前記過電圧導通回路（１０，６０）は、過電圧時に電流を流す素子として、過渡電圧サプレッサ、ツェナダイオード、サージアブソーバ、及びアバランシェダイオードのいずれか１つを含み、
   前記バイパス回路（３５，８５）は、前記バイパス回路（３５，８５）を開閉する第２スイッチ（１２，６２）を有し、
   前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記バイパス回路（３５，８５）を閉じ、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたときに前記バイパス回路（３５，８５）を遮断する、
   過電圧保護回路（５０，１００）。
2. 電源と前記電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、
   前記電源と前記機器とを結ぶ一対の電源ライン間に前記機器と並列に接続される直列回路を構成し、過電圧時に電流を流す過電圧導通回路（１０，６０）と、
   前記過電圧導通回路（１０，６０）と直列に接続されて前記過電圧導通回路（１０，６０）とともに前記直列回路を構成する第１インピーダンス回路（２１，７１）と、
   前記電源ラインのうちの前記電源と前記第１インピーダンス回路（２１，７１）との間に接続される第２インピーダンス回路（２２，７２）と、
   前記電源の電圧を検出する電圧検出器（３３，８３）と、
   前記電源ラインを開閉する第３スイッチ（１３，６３）と、
   を備え、
   前記過電圧導通回路（１０，６０）は、過電圧時に電流を流す素子として、過渡電圧サプレッサ、ツェナダイオード、サージアブソーバ、及びアバランシェダイオードのいずれか１つを含み、
   前記第３スイッチ（１３，６３）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたとき、前記過電圧導通回路（１０，６０）の導通後に前記電源ラインを遮断する、
   過電圧保護回路（５０，１００）。
3. 前記電源ラインを開閉する第３スイッチ（１３，６３）をさらに備え、
   前記第３スイッチ（１３，６３）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたとき、前記過電圧導通回路（１０，６０）の導通後に前記電源ラインを遮断する、
   請求項１に記載の過電圧保護回路（５０，１００）。
4. 前記電源は、ＡＣ電源である、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（５０）。
5. 前記電源は、ＤＣ電源である、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（１００）。
6. ＡＣ電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路（８０）と、
   前記直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路（９５）と、
   前記第２スイッチ（６２）として直流用のスイッチを用いた請求項１又は請求項３に記載の過電圧保護回路（１００）と、
   を備える、
   電力変換装置。
7. 前記ＤＣ電源の電圧を交流電圧に変換するインバータ回路（９５）と、
   請求項５に記載の過電圧保護回路（１００）と、
   を備える、
   電力変換装置。

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