JPH05260726A

JPH05260726A - 交直変換装置

Info

Publication number: JPH05260726A
Application number: JP8619092A
Authority: JP
Inventors: Eiji Ichikawa; 英治市川; Takahiro Motoki; 崇浩本木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1993-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】一定周波数でオン／オフする電界効果トラン
ジスタ（以下ＦＥＴという）の制御素子を複数個並列接
続して使用する交直変換装置において、制御素子のいず
れかに過電流が流れても制御素子を保護できるようにす
る。【構成】制御素子ごとに電流検出器(32)(33)を設け、
その出力(32a)(33a)を差動増幅器(36)に入力して、出力
(32a)(33a)の差を出力(36a)として発生する。不平衡電
流検出器(37)で上記差電流の値が規定値を越えたことを
検出すると、出力(37a)は「Ｈ」となり、ＳＲフリップ
フロップ(21)の出力(21a)は「Ｈ」となり、ＮＯＲ回路
(22)の出力は「Ｌ」となって、ＦＥＴ(4)の動作を阻止
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はトランジスタを用いた
チョッパ回路により交流を直流に変換する装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、例えば特開平１−２９５６７６
号公報に示された従来の力率改善用交直変換装置であ
る。図において、(1)は交流電源、(2)は交流電源(1)に
接続された整流器、(3)は整流器(2)の直流側に接続され
たインダクタ、(4)はインダクタ(3)と整流器(2)の間に
接続されたスイッチング用の電界効果トランジスタ(以
下ＦＥＴという)で、その素子は２個並列に接続されて
いる。(5)はインダクタ(3)に接続された逆阻止用のダイ
オード、(6)はダイオード(5)と整流器(2)の間に接続さ
れた平滑用コンデンサであり、インダクタ(3)、ＦＥＴ
(4)、ダイオード(5)、平滑用コンデンサ(6)によってチ
ョッパ回路(7)が形成されている。

【０００３】(8)は平滑用コンデンサ(6)に接続された負
荷、(9)はＦＥＴ(4)を通る合成電流を検出する電流検出
器で、(9a)は電流信号、(10)は制御回路、(11)は上記チ
ョッパ回路の入力側に接続された入力電圧検出器で、(1
1a)は正弦波位相信号、(12)は同じく出力側に接続され
た出力電圧検出器で、(12a)は電圧信号、(13)は外部か
ら入力される直流電圧指令値、(14)は演算増幅器で、(1
4a)は平均入力電流指令値、(15)は乗算器、(15a)はその
出力、(16)は比較器で、(16a)はその出力、(17)は一定
周期で「Ｈ」「Ｌ」となるパルス信号(17a)を発生する
発振器、(18)はＳＲフリップフロップで、(18a)はその
出力である。

【０００４】(19)は外部から入力されるリセット信号、
(20)は電流検出器(9)に接続された過電流検出器、(21)
はＳＲフリップフロップ、(21a)はその出力、(22)はＮ
ＯＲ回路、(23)はＦＥＴ(4)のゲートに接続されたドラ
イブ回路、(23a)はその出力で、(24)は負荷を制御する
制御回路、(24a)はその制御信号である。

【０００５】従来の交直変換装置は上記のように構成さ
れ、交流電源(1)の交流は整流器(2)で直流に変換されて
チョッパ回路(7)に入力され、インダクタ(3)とダイオー
ド(5)を介して平滑用コンデンサ(6)により平滑され、リ
ップルの少ない直流電力が出力され、負荷(8)に供給さ
れる。このとき、ＦＥＴ(4)を制御することにより、入
力電源の高力率化と負荷(8)に必要な電源まで高める昇
圧動作が行なわれる。昇圧動作はＦＥＴ(4)のオン／オ
フの二つの場合に分けられる。

【０００６】すなわち、ＦＥＴ(4)がオフのときは、交
流電源(1)→整流器(2)→インダクタ(3)→ダイオード(5)
→平滑用コンデンサ(6)→整流器(2)→交流電源(1)の経
路で平滑用コンデンサ(6)に電荷を蓄えながら、負荷(8)
に電力が供給される。また、ＦＥＴ(4)がオンのとき
は、交流電源(1)→整流器(2)→インダクタ(3)→ＦＥＴ
(4)→整流器(2)→交流電源(1)の経路でインダクタ(3)に
エネルギーが蓄えられる。この間、平滑用コンデンサ
(6)により負荷(8)に電力が供給される。インダクタ(3)
が放電するとき、充電されたエネルギーは、電圧に変わ
る。この電圧は交流電源(1)の電圧に重畳されて、平滑
用コンデンサ(6)に印加されるため、交流電源(1)の電圧
よりも高い電圧が発生する。

【０００７】チョッパ回路(7)はＦＥＴ(4)のオン／オフ
によりインダクタ(3)の充放電が行なわれる間、この電
圧を平滑用コンデンサ(6)により保持されるので、チョ
ッパ回路(7)の出力電圧は昇圧される。インダクタ(3)が
エネルギーを充電する間は、交流電源(1)からインダク
タ(3)に電流が供給されるので、入力電流は増加し、イ
ンダクタ(3)がエネルギーを放電する間は、インダクタ
(3)、平滑用コンデンサ(6)及び負荷(8)に電流が供給さ
れるので、チョッパ回路(7)の入力電流は減少する。制
御回路(10)は、動作が変化するときに生じる入力電流の
増減を、入力電圧と同位相の正弦波となるように制御す
る。

【０００８】すなわち、演算増幅器(14)は電圧指令値(1
3)と電圧信号(12a)の偏差を、出力電圧値を補償する平
均電流指令値(14a)として出力する。すなわち、出力電
圧値が電圧指令値(13)よりも小さければ、平均電流指令
値(14a)を大きくして、平均入力電流を増加させ、イン
ダクタ(3)に充電する平均エネルギーを大きくして、出
力電圧を上げる。また、出力電圧値が電圧指令値(13)よ
りも大きければ、逆に平均電流指令値(14a)を小さくし
て、平均入力電流を減少させ、インダクタ(3)に充電さ
れるエネルギーを小さくして出力電圧を下げる。

【０００９】乗算器(15)は平均電流指令値(14a)と正弦
波位相信号(11a)とを乗算して、入力力率を補償する瞬
時入力電流指令値(15a)を出力する。これで、瞬時入力
電流指令値(15a)は、その平均値が平均電流指令値(14a)
で定まる値で、電源電圧と同位相の正弦波状の指令値と
なる。比較値(16)は瞬時入力電流指令値(15a)と電流信
号(9a)とを比較して、電流信号(9a)が瞬時入力電流指令
値(15a)以上であれば、出力(16a)は「Ｈ」となり、電流
信号(9a)が瞬時入力電流指令値(15a)未満であれば、出
力(16a)は「Ｌ」となる。

【００１０】ＳＲフリップフロップ(18)は出力(16a)が
「Ｈ」のときセットされて、出力(18a)は「Ｈ」とな
り、パルス信号(17a)が「Ｈ」のときリセットされて、
出力(18a)は「Ｌ」となる。出力(18a)はＮＯＲ回路(22)
及びドライブ回路(23)を経て出力(23a)となり、ＦＥＴ
(4)をオン／オフする。

【００１１】このようにして、ＦＥＴ(4)をオン／オフ
することによって、入力電流は瞬時入力電流指令値(15
a)に従い、電源電圧と同位相の正弦波状の電流となり、
入力力率１００％となる。また、瞬時入力電流指令値(1
5a)の平均値は出力電圧の増減に応じて補正されるの
で、出力は安定して供給される。

【００１２】また、ＦＥＴ(4)に流れる電流は過電流検
出器(20)により検出され、基準容量以上の電流が流れ、
過電流になると、その出力は「Ｈ」となってＳＲフリッ
プフロップ(21)はセットされ、その出力(21a)は「Ｈ」
となる。ＮＯＲ回路(22)では、(17a)(18a)(21a)のＮＯ
Ｒをとるため、そのいずれの信号が「Ｈ」であっても、
ＮＯＲ回路(22)の出力は「Ｌ」となる。これにより、ド
ライブ回路(23)の出力(23a)は「Ｌ」となり、ＦＥＴ(4)
はオフ、交直変換器の動作を停止する。すなわち、過電
流保護ができることになる。

【００１３】また、交直変換器が停止の状態から再び動
作開始させる場合には、制御回路(24)からリセット信号
(19)が出力され、ＳＲフリップフロップの出力(21a)を
「Ｌ」に変える。なお、ＦＥＴ(4)は素子が並列に接続
されているが、これは発熱を防ぐためである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の交
直変換装置では、チョッパ回路(7)のＦＥＴ(4)は２素子
を並列に接続しているが、過電流保護回路は交直変換装
置全体に保護となっているため、ＦＥＴ(4)の片方の素
子が誤動作又は不良となり、片方の素子だけにＦＥＴ
(4)の容量を越える過大な電流が流れても、過電流保護
回路では、ＦＥＴ(4)が保護することができる破壊に至
るという問題点がある。

【００１５】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたもので、ＦＥＴの片方の素子が誤動作又は不良と
なったときでも、ＦＥＴを保護することができるように
した交直変換装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る交直変換装置は、制御素子（ＦＥＴ）ごとに電流検
出器を設け、これらの電流検出器の出力の差を差動増幅
器で検出し、その出力から不平衡電流状態が不平衡電流
検出器で検出されると、制御素子の動作を阻止するよう
にしたものである。

【００１７】また、第２の発明に係る交直変換装置は、
制御素子ごとに設けられた電流検出器の出力が、それぞ
れ所定値を越えたことを過電流検出器で検出されると、
制御素子の動作を阻止するようにしたものである。

【００１８】

【作用】この発明の第１の発明においては、並列接続さ
れてオン／オフする制御素子を流れる電流の差が規定値
を越えると、また、第２の発明においては、各制御素子
を流れる電流のいずれかが所定値を越えると、それぞれ
制御素子の動作を阻止するようにしたため、制御素子の
片方に過大電流が流れても検出可能となる。

【００１９】

【実施例】実施例１．図１はこの発明の第１の発明の一
実施例を示す全体回路図であり、従来装置と同様の部分
は同一符号で示す。

【００２０】図１において、(31)はＦＥＴ(4)の２素子
のそれぞれの電流を検出する電流検出器(32)(33)からな
る電流検出回路、(32a)(33a)はそれぞれ電流検出器(32)
(33)の出力である電流信号、(34)は加算器で、(34a)は
その出力、(35)は過電流検出器で、(35a)はその出力、
(36)は差動増幅器で、(36a)はその出力、(37)は不平衡
電流検出器で、(37a)はその出力、(38)はＯＲ回路で、
(38a)はその出力である。

【００２１】次に、この実施例の動作を説明する。動作
原理は既述のとおりであり、ＦＥＴ(4)がオンのときイ
ンダクタ(3)に電力が充電され、ＦＥＴ(4)がオフのとき
インダクタ(3)に充電された電力が出力として放出され
る。制御回路(10)はインダクタ(3)が充電及び放電され
るときの入力電流の増減を制御する。

【００２２】電流検出器(32)(33)の出力(32a)(33a)は、
加算器(34)で加算され、電流信号(34a)となる。比較器
(16)では既述のように、瞬時入力電流指令値(15a)と電
流信号(34a)を比較して、ＳＲフリップフロップ(18)を
セットする出力(16a)を発する。

【００２３】一方、ＦＥＴ(4)の平衡動作を監視するた
めに、差動増幅器(36)は電流検出器(32)(33)の出力(32
a)(33a)の差に相当する出力(36a)を発する。不平衡電流
検出器(37)は出力(36a)を入力し、これが不平衡電流レ
ベルに達すると、その出力(37a)が「Ｈ」となる。ま
た、出力(34a)は過電流検出器(35)へ入力され、過電流
を検出すると、その出力(35a)は「Ｈ」となる。ＯＲ回
路(38)は出力(37a)(35a)の一方が「Ｈ」になると「Ｈ」
になって、ＳＲフリップフロップ(21)をセットする出力
(38a)を発する。

【００２４】このようにして、ＦＥＴ(4)の一方の素子
が全く機能しない状態に陥り、他方の素子に過電流が流
れて破壊に至る前に、ＳＲフリップフロップ(21)がセッ
トされてＦＥＴ(4)の動作を阻止する。また、二つの素
子の電流が平衡状態のままで、過電流状態となった場合
にも、同様にしてＦＥＴ(4)の動作を阻止する。

【００２５】実施例２．図２は第２の発明の一実施例を
示す全体回路図である。この実施例では、電流検出器(3
2)の出力(32a)は過電流検出器(35)へ、電流検出器(33)
の出力(33a)は過電流検出器(39)へ入力され、過電流検
出器(35)(39)の出力(35a)(39a)がＯＲ回路(38)へ入力さ
れるようにように構成されている。これ以外は図１と同
様である。

【００２６】すなわち、過電流検出器(35)は出力(32a)
が過電流になるとその出力(35a)が「Ｈ」となり、過電
流検出器(39)は出力(33a)が過電流になるとその出力(39
a)が「Ｈ」となる。ＯＲ回路(38)は出力(35a)(39a)の一
方が「Ｈ」になると「Ｈ」になって、ＳＲフリップフロ
ップ(21)をセットする出力(38a)を発する。

【００２７】このようにして、ＦＥＴ(4)のいずれの素
子に過電流が流れても、これらの素子が破壊に至る前に
ＳＲフリップフロップ(21)がセットされてＦＥＴ(4)の
動作を阻止する。

【００２８】なお、実施例２では、ＦＥＴ(4)の素子は
２個並列接続されたものを示したが、２個に限るもので
はない。この場合は、素子の数だけ電流検出器と過電流
検出器を設け、これらの出力をＯＲ回路(38)に入力する
ように構成すればよい。

【００２９】以上説明したとおりこの発明の第１の発明
では、並列接続されてオン／オフする制御素子を流れる
電流の差が規定値を越えると、また、第２の発明では、
各制御素子を流れる電流のいずれかが所定値を越える
と、それぞれ制御素子の動作を阻止するようにしたの
で、制御素子の片方に過大電流が流れても検出可能とな
り制御素子を保護することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す全体回路図。

【図２】この発明の実施例２を示す全体回路図。

【図３】従来の交直変換装置を示す全体回路図。

【符号の説明】

１交流電源２整流器４電界効果トランジスタ６平滑コンデンサ７チョッパ回路８負荷１７発振器２１動作阻止回路（ＳＲフリップフロップ）２２動作阻止回路（ＮＯＲ回路）３２，３３電流検出器３５過電流検出器３６差動増幅器３７不平衡電流検出器３８動作阻止回路（ＯＲ回路）３９過電流検出器

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】実施例２．図２は第２の発明の一実施例を
示す全体回路図である。この実施例では、電流検出器(3
2)の出力(32a)は過電流検出器(35)へ、電流検出器(33)
の出力(33a)は過電流検出器(39)へ入力され、過電流検
出器(35)(39)の出力(35a)(39a)がＯＲ回路(38)へ入力さ
れるように構成されている。これ以外は図１と同様であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源に整流器を接続し、この整流器
の直流側に、発振器の出力により一定周波数でオン／オ
フする並列接続された制御素子と、平滑コンデンサとを
有するチョッパ回路を接続し、このチョッパ回路の出力
を負荷に供給する装置において、上記制御素子ごとに設
けられた電流検出器と、これらの電流検出器の出力を比
較しその差を出力する差動増幅器と、この差動増幅器の
出力が規定値を越えると動作する不平衡電流検出器と、
この不平衡電流検出器が動作すると上記制御素子の動作
を阻止する動作阻止回路とを備えたことを特徴とする交
直変換装置。
【請求項２】交流電源に整流器を接続し、この整流器
の直流側に、発振器の出力により一定周波数でオン／オ
フする並列接続された制御素子と、平滑コンデンサとを
有するチョッパ回路を接続し、このチョッパ回路の出力
を負荷に供給する装置において、上記制御素子ごとに設
けられた電流検出器と、これらの電流検出器の出力がそ
れぞれ所定値を越えると動作する過電流検出器と、これ
らの過電流検出器のいずれかが動作すると上記制御素子
の動作を阻止する動作阻止回路とを備えたことを特徴と
する交直変換装置。