JPH065984B2

JPH065984B2 - インバータ装置の保護回路

Info

Publication number: JPH065984B2
Application number: JP29365187A
Authority: JP
Inventors: 雅康長谷川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1987-11-20
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPH01136562A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ＤＣチョッパＰＡＭ制御インバータ装置に
係り、特にそのＤＣチョッパ回路のトランジスタ等を保
護する保護回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えば従来のＤＣチョッパ制御インバータ装置
の電圧制御部を示すブロック図であり、図において、
(1)は回路に電源を供給する直流電源、(2)及び(3)は直
流電源(1)のチョッパ操作を行う第１及び第２のスイッ
チング素子であるところの第１及び第２のトラジスタ、
(4)及び(5)は第１及び第２のトラジスタ(2)，(3)に各々
逆並列された第１及び第２のダイオード、(6)はチョッ
パ操作が施された直流電圧を平滑するチョークコイル、
(7)はチョークコイル(6)の出力側に網えられ平滑作用を
行うコンデンサ、(8)はコンデンサ(7)に充電された電荷
の放電を行う抵抗器、(9)は複数のトランジスタ等から
なるインバータ回路、(10)はインバータ装置の負荷とな
る三相誘導電動機、(11)は第１及び第２のトランジスタ
(2)，(3)の駆動信号を出力すると共に必要があれば上記
駆動信号を遮断する為のベース遮断回路、(12)は第１及
び第２のトランジスタ(2)，(3)にチョッパ動作を指令す
る信号を出力するＤＣチョッパ電圧制御回路、(13)はＤ
Ｃチョッパ電圧制御回路(12)の出力を反転してベース遮
断回路(11)に入力するＮＯＴゲート、(14)はコンデンサ
(7)の両端の電圧を検出して、該検出電圧が所定の電圧
になった時にベース遮断回路(11)に第１及び第２のトラ
ンジスタ(2)，(3)の駆動信号を停止させる信号を出力す
る直流電圧検出回路、(20)はチョークコイル(6)とコン
デンサ(7)よりなる平滑回路である。

次に動作にちて説明する。インバータ装置の出力電圧の
制御は、コンデンサ(7)の両端の電圧を変化させること
により行われている。すなわち、直流電源(1)から供給
される直流電圧を、第１及び第２のトランジスタ(2)，
(3)にチョッパ動作を行わせ、チョッパ処理された直流
電圧をチョークコイル(6)及びコンデンサ(7)により平滑
する。従って、上記コンデンサ(7)の両端の電圧は、第
１及び第２のトランジスタ(2)，(3)のチョッパ動作時に
おけるオンデューティ（On-duty）を変化させることに
より実現できることになる。

ここで、コンデンサ(7)の端子電圧Voutはで表わされる。

なお、Ｖｉｎ：直流電源(1)の電圧Ｔｏｎ：第１のトランジスタ(2)のオンタイムＴｏｆｆ：第１のトランジスタ(2)のオフタイム従って、コンデンサ(7)の端子電圧Voutはオンデューテ
ィに依存することが分かる。従って、ＤＣチョッパ電圧
制御回路(12)から所望のコンデンサ(7)の端子電圧Vout
が得られる様にパルス信号が出力される。このパルス信
号は、一系統はそのままで、もう一系統はＮＯＴゲート
(13)は入力された後、それぞれがベース遮断回路(11)に
入力される。そして、その出力信号は第４図に示す様
に、それぞれ位相が180゜)異なった波形となって、第１
及び第２のトラジスタ(2)，(3)のベースに印加され、そ
れぞれのトランジスタにチョッパ動作を行わせ、第１の
トランジスタ(2)のチョッパ動作によって生成されたパ
ルス波は、チョークコイル(6)及びコンデンサ(7)により
平滑され、所望の電圧値の純直流が得られる訳である。

さて、今何らかの原因でインバータ装置に過電流が流れ
ると、インバータ回路(9)及び第１と第２のトラジスタ
(2)，(3)において、ベース遮断が実行され、上記過電流
からそれぞれのトランジスタは保護される。次に、上記
過電流の原因が取り除かれ、再びインバータ装置を始動
する際には以下の様に動作する。再始動を行う時に上記
ベース遮断を解除すると、インバータ装置はＦ／Ｖ一定
制御を行っている為、始動周波数付近においては、第２
のトラジスタ(3)はほぼ完全にＯＮ状態にあるので、コ
ンデンサ(7)に充電されている残留電荷は、コンデンサ
(7)→チョークコイル(6)→第２のトランジスタ(3)とい
うループで放電しようとする。しかし、このループには
電流抑制素子が挿入されていない為、第２のトラジスタ
(3)の絶対定格を越えた電流が流れる可能性がある。従
って、コンデンサ(7)と並列に抵抗器(8)を接続して、上
記残留電荷を抵抗器(8)を介して放電すると共に、直流
電圧検出回路(14)によりコンデンサ(7)の端子電圧を検
出して、該端子電圧が第２のトランジスタ(3)に過電流
を流す危険のないレベルに低下する迄、第２のトランジ
スタ(3)に遮断回路(11)を介してベース遮断をかけてイ
ンタロックをとっておき、上記端子電圧が所定のレベル
になった時に、第２のトランジスタ(3)のベース遮断を
解除するのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のインバータ装置の保護回路は以上の様に構成され
ているので、抵抗器(8)には常時電流が流れることにな
り、定格ワット数の大きな抵抗器が必要となる。又、上
記定格ワット数を下げる為にその抵抗値を大きくする
と、コンデンサ(7)と抵抗器(8)で決まる放電時定数が大
きくなって、インバータ装置始動時における第２のトラ
ジスタ(3)保護用のベース遮断時間が長くなり、インバ
ータ装置の運転開始時間も長くなってしまう等の問題点
があった。

この発明は上記の様な問題点を解消する為になされたも
ので、抵抗器を除いても過電流から第２のトランジスタ
を保護できるインバータ装置の保護回路を得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るインバータ装置の保護回路は、直流電源
の正極にその入力側が接続された第１のスイッチング素
子と、該第１のスイッチング素子の入出力間に逆並列接
続された第１のダイオードと、上記第１のスイッチング
素子の出力側にその入力側が接続されると共に、その出
力側が上記直流電源の負極側に接続された第２のスイッ
チング素子と、該第２のスイッチング素子の入出力間に
逆並列接続された第２のダイオードと、上記第２のスイ
ッチング素子の入力側にその一方が、又出力側に他方が
接続された平滑回路と、該平滑回路の電流を検出する電
流検出手段と、該電流検出手段の検出信号を所定の基準
レベルと比較し、上記検出信が上記基準レベルよりも大
きい期間信号を出力する電流比較手段と、該電流比較手
段の出力信号を受信している期間上記第２のスイッチン
グ素子の駆動信号を停止させるインタロック手段とを備
えたものである。

〔作用〕

この発明においては、電流比較手段が平滑回路の電流値
が所定値以上である期間において、第２のスイッチング
素子の動作を停止させ、上記所定値以上の電流を直流電
源に回生する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、従来例を示す第３図と同一符号については
同一部分を示しているので説明は省略する。図におい
て、(15)はチョークコイル(6)のインプット側に挿入さ
れて、チョークコイル(6)に流れる電流を検出する電流
検出手段、(16)は予め設定されたヒステリシス特性を有
する基準電流値と、上記電流検出手段(15)にて検出され
た検出電流値を比較して、上記基準電流値よりも検出電
流値が大きくなった時にパルス信号を出力する電流値比
較手段、(17)は上記電流値比較手段(16)のパルス信号を
受け、第２のトラジスタ(3)のベース遮断動作を行うと
共に、正常時にはＮＯＴゲート(13)から出力される信号
で、第２のトランジスタ(3)にチョッパ信号を出力する
インタロック手段であるところのベース信号インタロッ
ク回路である。

次に動作について説明する。なお、第２のトラジスタ
(3)の保護動作以外については、従来例と同一であるの
で説明は省略し、上記保護動作について説明する。

今、何らかの原因でインバータ装置に、例えば過電流が
流れ、インバータ装置が停止した後、上記過電流の原因
が取り除かれて再始動を行うとする。

コンデンサ(7)には残留電荷が充電されているので、上
記残留電荷はチョークコイル(6)のインプット側に向か
って流れ始める。この電流は電流検出手段(15)によって
検出され、電流値比較手段(16)に入力される。電流値比
較手段(16)に入力された検出電流は、第２図(a)に示す
様に、ヒステリシス特性を有する基準レベルＩ_Ｈ，Ｉ_Ｌ
と比較され、基準レベルＩ_Ｈと基準レベルＩ_Ｌの期間に
おいて、第２図(b)に示す様なパルス信号が、ベース信
号インタロック回路(17)に出力される。ここで、従来例
と同様インバータ装置の再始動時には、第２のトランジ
スタ(3)はほぼ完全にＯＮ状態になっているので、上記
ベース信号インタロック回路(17)は、電流値比較手段(1
5)から出力されるパルス信号を受けて、該パルス信号が
ＯＮ状態〔すなわち第２のトランジスタ(3)に危険な状
態が発生すると思われる電流がチョークコイル(6)に流
れている時〕の間、第２のトランジスタ(3)がチョッパ
動作を行わない様に、ベース遮断を行って第２のトラジ
スタ(3)をＯＦＦ状態に保持させる。この時、チョーク
コイル(6)に貯えられたエネルギは、第１のダイオード
(4)を介して直流電源(1)に回生される。次第にその回生
される電流が減少し、電流値比較手段(16)の出力が、第
２図(b)に示すＯＦＦ状態に移行すると、再度第２のト
ランジスタ(3)がＯＮし、チョッパ状態になると共に、
電流はコンデンサ(7)→チョークコイル(6)→第２のトラ
ンジスタ(3)のループ放電を開始する。以後この様なモ
ードを繰り返してコンデンサ(7)の電荷は放電される。

なお、上記実施例では再始動時の保護動作について説明
したが、回生動作時に過大な回生電流が流れた時等につ
いても保護動作が行われることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればインバータ回路の再始
動時および回生動作時に、平滑回路からの回生電流を検
出して、その回生電流が所定の基準レベルよりも大きい
期間は第２スイッチング素子の動作を停止させるように
構成したので、従来のように、再始動が遅くなったり、
高価であったりした抵抗器を用いることなく、かつ再始
動時および回生動作時に第２スイッチング素子を過電流
から保護できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるＤＣチョッパＰＡＭ
制御インバータ装置を示すブロック回路図、第２図はこ
の発明の一実施例によるＤＣチョッパＰＡＭ制御インバ
ータ装置の電流値比較回路の動作図、第３図は従来のＤ
Ｃチョッパ制御インバータ装置を示すブロック回路図、
第４図は従来のＤＣチョッパ制御インバータ装置の第１
及び第２のトランジスタの動作を示すタイミング図であ
る。図において、(2)は第１のトランジスタ、(3)は第２のト
ラジスタ、(4)は第１のダイオード、(15)は電流検出手
段、(16)は電流値比較手段、(17)はベース信号インタロ
ック回路、(20)は平滑回路である。なお、図中、同一符号は同一部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源の正極にその入力側が接続された
第１のスイッチング素子と、該第１のスイッチング素子
の入出力間に逆並列接続された第１のダイオードと、上
記第１のスイッチング素子の出力側にその入力側が接続
されると共に、その出力側が上記直流電源の負極側に接
続された第２のスイッチング素子と該第２のスイッチン
グ素子の入出力間に逆並列接続された第２のダイオード
と、上記第２のスイッチング素子の入力側にその一方
が、又出力側に他方が接続された平滑回路と、該平滑回
路の電流を検出して信号を出力する電流検出手段と、該
電流検出手段の検出信号を所定の基準レベルと比較し、
上記検出信号が上記基準レベルよりも大きい期間信号を
出力する電流値比較手段と、該電流値比較手段の出力信
号を受信している期間上記第２のスイッチング素子の駆
動信号を停止させるインタロック手段とを備えたインバ
ータ装置の保護回路。