JPH07170758A - 電力変換装置におけるブリッジ回路の短絡検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力変換装置におけるブリッジ回路の短絡の
検出を簡単な検出方法によって実現させる。 【構成】 直流電源１の両端にコンデンサ２と２つの直
列接続した半導体スイッチング素子４と５より成るブリ
ッジ回路を並列接続して構成した電力変換装置におい
て、半導体スイッチング素子４への配線１４にロゴウス
キー・コイル３を取り付け、このコイル３の両端に抵抗
６とコンデンサ７より成る検出回路１２を接続してお
き、短絡が発生したときにコンデンサ７の両端において
検出される電圧を比較回路９において基準電圧８と比較
することによって短絡を検出し、この比較回路９からの
出力信号によって遮断回路１０を介してゲート駆動回路
１１からの駆動信号を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力変換装置を構成す
るインバータやコンバータ等におけるブリッジ回路の短
絡検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体スイッチング素子によって構成し
たブリッジ回路における上下アームの短絡は図３に示す
方法によって検出されていた。図３において、直流電源
１０１の両端に並列接続したコンデンサ１０２のマイナ
ス側端子と、直列接続した２つの半導体スイッチング素
子１０４と１０５より成るブリッジ回路における半導体
スイッチング素子１０５のエミッタ端子との間にダイオ
ード１０７を挿入しておき、ダイオード１０７と並列に
抵抗１０６と直列接続したホールＣＴ１０３より成る回
路を設けた。半導体スイッチング素子１０４と１０５が
同時にオンとなるときは上下アーム間の短絡事故の発生
となるので、短絡電流が直流電源１０１から供給され
る。この短絡電流をホールＣＴ１０３によって検出し、
このホールＣＴ１０３を介して変換された検出電圧を比
較回路１０９において基準電圧１０８と比較することに
よって短絡事故発生を検出する。比較回路１０９からの
検出信号を遮断回路１１０に入力させ、半導体スイッチ
ング素子１０４と１０５をオン・オフ制御するゲート駆
動回路１１１から出力する駆動信号を遮断回路１１０か
らの指令信号により遮断する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したホールＣＴを
挿入した短絡電流の検出方法では、検出回路を構成する
ホールＣＴ１０３，抵抗１０６，ダイオード１０７およ
びこれら構成要素を接続する配線等によって電源インピ
ーダンスが大きくなり、半導体スイッチング素子のスナ
バ損失も大きくなる。また、インバータ入力部では静電
ノイズが発生し易いが、ホールＣＴ１０３は静電ノイズ
に弱い欠点がある。従って、インバータを構成するブリ
ッジ回路の短絡電流検出にホールＣＴを使用することは
適当ではない。短絡電流を検出する手段としてはコンデ
ンサの放電電流を交流ＣＴによって検出する方法もある
が、検出回路の構成が複雑になる欠点があった。本発明
は上述した従来技術の欠点を解消するためになされたも
のであって、ブリッジ回路を構成するアームの配線に設
けたロゴウスキー・コイルを介して短絡電流に起因する
ピーク電圧を検出する方法を提案しようとするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明に係る電力変換回路におけるブリッジ回
路の短絡検出方法は、直列接続した２つの半導体スイッ
チング素子より成るブリッジ回路のアームを構成する半
導体スイッチング素子への配線にロゴウスキー・コイル
を取り付け、このコイルの両端に接続したＣＲ回路にお
けるコンデンサの両端電圧を比較して基準電圧と比較
し、ブリッジ回路における短絡電流を検出するものであ
る。

【０００５】

【作用】ロゴウスキー・コイルを巻いた配線に短絡電流
ｉが流れるとロゴウスキー・コイルに電圧が誘起され
る。この誘起電圧をＣＲ回路におけるコンデンサの両端
電圧Ｖ_C として検出し、この検出電圧Ｖ_C を基準電圧と
比較して短絡電流を検出する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明による実施例を示すブロック図
であり、直流電源１の両端にはコンデンサ２と２つの半
導体スイッチング素子４と５を直列接続して構成したブ
リッジ回路が並列接続してある。また、ブリッジ回路の
アームを構成する半導体スイッチング素子４への配線１
４にはロゴウスキー・コイル３が取り付けられており、
このロゴウスキー・コイル３の両端には抵抗６とコンデ
ンサ７より成る検出回路１２が接続されている。この検
出回路１２を構成するコンデンサ７の両端電圧は比較回
路９において基準電圧８と比較され、検出電圧が基準電
圧８以上となったときはこの比較回路９からの検出信号
より遮断回路１０は作動し、半導体スイッチング素子４
をオン・オフ制御する駆動信号を送出するゲート駆動回
路１１の駆動信号を遮断する。

【０００７】図３は本発明に係るロゴウスキー・コイル
による短絡検出方法を説明するための回路図であって、
ロゴウスキー・コイル３を取り付けた配線１４を流れる
短絡電流ｉによるロゴウスキー・コイル３への誘起電圧
をｅ，この誘起電圧ｅによるコンデンサ７の両端電圧を
Ｖ_C とすると、次式が成立する。

【０００８】

【数１】

【０００９】よって、（１）式から Ｖ_C ＝−Ｍ／ＲＣ・ｉ ……（２） ここに、Ｍは電流回路１４とロゴウスキー・コイル３と
の相互インダクタンス，Ｒは抵抗６の抵抗値，Ｃはコン
デンサ７の静電容量とする。よって、短絡電流発生によ
り（２）式からＶ_C を検出し、比較回路９において基準
電圧８とＶ_C を比較し、Ｖ_C ＞基準電圧８となると比較
回路９からの検出信号が遮断回路１０に出力され、ゲー
ト駆動回路１１からの駆動信号を遮断する。

【００１０】図２は、本発明による他の実施例を示すブ
ロック図である。ロゴウスキー・コイル３′はブリッジ
回路のアームを構成する半導体スイッチング素子５への
配線１６に取り付けられており、このロゴウスキー・コ
イル３′の両端には検出回路１２が接続されている。ま
た、半導体スイッチング素子５をオン・オフ制御する駆
動信号は遮断回路１０を介してゲート駆動回路１１から
送出されているが、比較回路９によって短絡発生が検出
されると比較回路９からの検出信号により遮断回路１０
が作動し、ゲート駆動回路１１からの駆動信号を遮断す
る。即ち、ロゴウスキー・コイルを配線１４側に取り付
けたときは半導体スイッチング素子４への駆動信号を遮
断するようにし、配線１６側に取り付けたときは半導体
スイッチング素子５への遮断信号を遮断するように構成
する。

【００１１】上述したロゴウスキー・コイルによる短絡
検出方法はブリッジ回路を構成する１つのアームにおけ
る短絡を検出するものであるので、複数のアームによっ
てブリッジ回路を構成している場合には、それぞれのア
ームにロゴウスキー・コイルを取り付けることが必要と
なる。図１における配線１５にロゴウスキー・コイルを
取り付けるとアーム数と無関係にロゴウスキー・コイル
の取り付けは１箇所だけでよいが、どのアームが短絡し
たかは特定できない。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電力
変換装置におけるブリッジ回路の短絡検出方法は、ブリ
ッジ回路のアームを構成する半導体スイッチング素子へ
の配線にロゴウスキー・コイルを取り付け、このコイル
の両端に接続したＣＲ回路のコンデンサの両端電圧によ
って短絡電流を検出するものである。従って、ホールＣ
Ｔによる短絡検出方法よりも検出装置の寸法は小さくな
り、配線のインダクタンスを小さくできるのでスナバ損
失も小さくなる。また、ホールＣＴのように静電ノイズ
によるトラブルも発生せず経済的に優れた変換損失の少
ない短絡電流の検出方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による短絡検出方法の実施例を示すブロ
ック図。

【図２】本発明による他の実施例を示すブロック図。

【図３】本発明に係るロゴウスキー・コイルによる短絡
検出方法を説明するための回路図。

【図４】従来の短絡検出方法を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 直流電源 ２，７ コンデンサ ３ ロゴウスキー・コイル ４，５ 半導体スイッチング素子 ６ 抵抗 ８ 基準電圧 ９ 比較回路 １０ 遮断回路 １１ ゲート駆動回路 １２ 検出回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列接続した２つの半導体スイッチング
   素子より成る電力変換装置におけるブリッジ回路におい
   て、 前記ブリッジ回路のアームを構成する半導体スイッチン
   グ素子への配線にロゴウスキー・コイルを取り付け、こ
   のコイルの両端に直列抵抗と並列コンデンサより成る検
   出回路を設け、前記並列コンデンサの両端電圧を検出し
   て比較回路に入力させ、この比較回路において基準電圧
   と比較することにより前記ブリッジ回路における短絡電
   流を検出することを特徴とする電力変換装置におけるブ
   リッジ回路の短絡検出方法。