JPH0819267A - インバータ制御装置 - Google Patents

インバータ制御装置

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JPH0819267A
JPH0819267A JP6165847A JP16584794A JPH0819267A JP H0819267 A JPH0819267 A JP H0819267A JP 6165847 A JP6165847 A JP 6165847A JP 16584794 A JP16584794 A JP 16584794A JP H0819267 A JPH0819267 A JP H0819267A
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voltage
copper foil
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conductive path
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Mitsuaki Adachi
光明 足立
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Okuma Machinery Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気絶縁基材とエッチング処理により形成し
た銅箔とから構成されるプリント配線板を用いたインバ
ータ制御装置において、過電流検出部とその周辺部分の
小型化を図る。 【構成】 電気絶縁基材とエッチング処理で形成した銅
箔を複数積層したプリント配線板11を用いて、インバ
ータ制御装置の直流整流部の正側出力線又は負側出力線
の一方を予め決められた厚み,長さ,幅にエッチング処
理した銅箔で形成する。そして直流整流部の他方を前記
銅箔を形成した層とは異なる層に同一長さ,幅に重複し
てエッチング処理した銅箔で形成する。過電流検出部1
0ー1は、前記いずれかの銅箔の両端電圧を検出する。
そして、前記過電流検出部10ー1から得られる電圧信
号で過電流検出信号を生成し、インバータ制御装置を過
電流から保護する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプリント配線板を用いた
インバータ制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来のインバータ制御装置の一例
を示す回路図である。このインバータ制御装置は3相交
流電源1、3相交流電源1より直流電源を得るダイオー
ド2、この直流電源を平滑する平滑コンデンサ(容量値
C1μF)3、PWM制御信号にて直流電源をオンオフ
する半導体素子S1からS6で構成されるスイッチング
素子4、スイッチング素子4を過電圧から保護するスナ
バコンデンサ(容量値C2μF)9、インバータ回路よ
り得られる交流電流で駆動する3相電動機5、ダイオー
ド2より得られる直流電源に流れる電流を電圧検出する
固定抵抗器(抵抗値R12)10ー2、固定抵抗器10
ー2の両端に発生する電圧を増幅する差動増幅器6、過
電流レベル(電圧値Vref2)を設定する基準電圧回路
8、差動増幅器6からの出力電圧と前記過電流レベルV
ref2とを比較する比較器7で構成されている。
【0003】図6は図5に示すインバータ制御装置の一
部の一実装例を示す斜視図である。電気絶縁基材とその
表面及び裏面にエッチング処理により形成された銅箔と
から構成されるプリント配線板11の上面には、平滑コ
ンデンサ3、固定抵抗器10ー2及びスナバコンデンサ
9が半田付けにて接続され、プリント配線板11の下面
には、放熱板12に取り付けられたスイッチング素子4
がネジ締めにて接続され、それらの部品間は必要に応じ
て電気絶縁基材の表面,裏面にエッチング処理により形
成した銅箔にて結線されている。
【0004】次に従来技術の説明を図5、図7に基づい
て行う。図5において、パルス幅変調制御にてスイッチ
ング素子4を駆動するインバータ制御装置は、スイッチ
ング素子4の中で構成される半導体素子でS1とS2,
S3とS4,S5とS6の上下に接続された半導体素子
を同時にオンさせる事無く、他アームの半導体素子、例
えばS1とS4をオンさせる事により3相電動機5へ交
流電流を供給する。この時の電流経路は、直流整流部の
正側出力線にある平滑コンデンサ3のVH→スイッチン
グ素子4のVH1→半導体素子S1→3相電動機5→半
導体素子S4→スイッチング素子4のVL1→固定抵抗
器10ー2→直流整流部の負側出力線にある平滑コンデ
ンサ3のVL となり、固定抵抗器10ー2に流れる電
流値をI12とすると、差動増幅器6の出力電圧V12
は数1となる。
【数1】V12=(I12×R12)×(差動増幅器の
増幅率A)
【0005】過電流検出信号はこの差動増幅器6の出力
電圧V12を過電流レベルVref2と比較器7で比較した
結果で得られるもので、通常の場合はV12<Vref2の
関係になる為、過電流検出信号は出力されない。しかし
インバータ制御装置の故障等によりスイッチング素子4
の直列接続された半導体素子、例えばS1とS2がオン
した場合は、電流経路が直流整流部の正側出力線にある
平滑コンデンサ3のVH→スイッチング素子4のVH1
→半導体素子S1→半導体素子S2→スイッチング素子
4のVL1→固定抵抗器10ー2→直流整流部の負側出
力線にある平滑コンデンサ3のVL のようになり、ス
イッチング素子4に破壊しうる電流が過渡的に流れる。
しかし、固定抵抗器10ー2から得られた検出電圧によ
り、差動増幅器6の出力電圧V12がV12>Vref2
の関係になるため過電流検出信号が出力され、この信号
により全てのスイッチング素子4を強制的にオフさせ過
電流破壊から保護するようになっている。
【0006】図7は、図5のインバータ制御装置におい
て、スイッチング素子4の中で上下に接続された半導体
素子S1〜S6をオンオフする幅を制御しながら交互に
オンオフさせるパルス幅変調制御で、3相電動機5の電
流を制御したときの半導体素子S1に流れる電流波形I
C(t)とスイッチング素子4に加わる電圧波形Vc(t)を示
す図である。半導体素子S1に流れる電流波形Ic(t)
は、半導体素子S1がオフ→オン動作すると、半導体素
子S2に接続されているダイオードの逆回復モードによ
り逆回復電流値Irr2 が所定の電流値Ic2に加算され、
その後所定の電流値Ic2になる。その後半導体素子S1
がオン→オフ動作する事により電流は流れなくなる。こ
の時のスイッチング素子4に加わるVH1とVL1の電
圧波形Vc(t)は、電流波形Ic(t)の変化分d(Ic )/
dtと直流整流部の正側出力線と負側出力線に存在する
インダクタンス成分の総和L1 の積により跳ね上がり電
圧VRR2 ,Voff2が発生する。該インダクタンス成分の
総和L1 は固定抵抗器10ー2のインダクタンス成分L
21、直流整流部の正側出力線にある銅箔のインダクタン
ス成分L22、直流整流部の負側出力線にある銅箔のイン
ダクタンス成分L23の合計値である。さらに、この跳ね
上がり電圧VRR2 ,Voff2はスイッチング素子4の破壊
しうる電圧以下に抑える必要があり、スナバコンデンサ
9の容量値C2μFを選定する必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術は過電流検
出部に固定抵抗器10ー2を使用しているので、この固
定抵抗器10ー2のインダクタンス成分L21により直流
電源部の正側出力線,負側出力線のインダクタンス成分
の総和L1 が大きくなり、スイッチング素子4に跳ね上
がり電圧VRR2 ,Voff2が加わる。このためこの跳ね上
がり電圧がスイッチング素子4の破壊しうる電圧以下に
なるように大容量のスナバコンデンサ9を実装しなけれ
ばならないという問題があった。又、このインダクタン
ス成分の総和L1 によりLC共振現象を引き起こす場合
がある。このためスナバコンデンサ9にダイオード,抵
抗を組み合わせた、いわゆる複数の回路素子からなるス
ナバ回路を構成する必要があり、装置を小型化する事が
できないという問題があった。本発明は上述した事情か
らなされたものであり、本発明の目的は過電流検出部と
その周辺部分を小型化したインバータ制御装置を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決する為の手段】本発明はパワー回路配線と
して電気絶縁基材とエッチング処理により形成された銅
箔とから構成されるプリント配線板を用いたインバータ
制御装置に関するものであり、本発明の上記目的は、交
流入力電源から直流出力電源を得る直流整流部の正側出
力線または負側出力線の一部分を配線するための、予め
決められた厚みと長さと幅にエッチング処理された導電
路を形成し、この導電路に流れる電流に比例した電圧を
この導電路の両端より検出して、さらにこの電圧を基準
電圧と比較しこれを越えたときに過電流検出信号を出力
することによって達成される。
【0009】又、パワー回路配線として電気絶縁基材と
エッチング処理により形成された銅箔とを二層以上に積
層したものから構成されるプリント配線板を用いたイン
バータ制御装置において、交流入力電源から直流出力電
源を得る直流整流部の正側出力線または負側出力線の内
の一方の一部を配線するための、予め決められた厚みと
長さと幅にエッチング処理された第1の導電路を形成
し、さらに前記直流整流部の正側出力線または負側出力
線の内の他方の一部を配線するための、前記第1の導電
路が形成された層と異なる層に前記第1の導電路と同一
長さであって同一幅でかつ前記第1の導電路に重複する
ようにエッチング処理された第2の導電路を形成し、前
記第1及び第2の導電路の内の一方に流れる電流に比例
した電圧をその導電路の両端より検出して、この電圧を
基準電圧と比較しこれを越えたときに過電流検出信号を
出力することによって達成される。
【0010】
【作用】本発明にあっては、装置内の部品間を接続する
導電路と同時に形成されるエッチング処理で形成された
導電路にて電圧を検出するので、装置の小型化,ローコ
スト化を容易に実現することができる。
【0011】
【実施例】図1は本発明に関わるインバータ制御装置の
一部の一実装例を示す斜視図である。プリント配線板1
1の上面には、平滑コンデンサ3,過電流検出部10ー
1及びスナバコンデンサ9が半田付けにて接続され、プ
リント配線板11の下面には、スイッチング素子4がネ
ジ締めにて接続され、それらの部品間は必要に応じて電
気絶縁基材の表面,裏面にエッチング処理により形成し
た銅箔にて結線されている。
【0012】図2は本発明のインバータ制御装置の一例
を示す回路図であり、従来技術を示す図5に同一番号で
示されている構成要素については機能,処理が同一であ
る。
【0013】図3は本発明のインバータ制御装置の主要
部品である過電流検出部10ー1の一例を示す図であ
る。平滑コンデンサ3とスイッチング素子4の間に設け
られた銅箔形状を示すものである。同図(A)に示す平
滑コンデンサ3のVHとスイッチング素子4のVH1の
銅箔上に設けられたa,b部はプリント配線板の表面に
設けられたジグザク形状をしたものであり、同図(B)
に示す平滑コンデンサ3のVLとスイッチング素子4の
VL1の銅箔上に設けられたc,d部はプリント配線板
の裏面に設けられたジグザグ形状をしたものである。さ
らにこれらのa,b部の銅箔とc,d部の銅箔は同一形
状であり、該銅箔形成位置はプリント配線板の表面,裏
面の違いのみで同一位置に設けられている。又、c,d
部より各々引き出されたe,f部の銅箔は差動増幅器6
に接続するものである。
【0014】インバータ制御装置の故障等によりスイッ
チング素子4の直列接続された半導体素子、例えばS1
とS2が同時にオンした場合は、電流経路が直流電源部
の正側出力線にある平滑コンデンサ3のVH→銅箔a部
→銅箔b部→スイッチング素子4VH1→半導体素子S
1→半導体素子S2→スイッチング素子4のVL1→銅
箔d部→銅箔c部→直流電源部の負側出力線にある平滑
コンデンサ3のVLのようにスイッチング素子4に破壊
しうる電流が過渡的に流れるが、銅箔c部と銅箔d部の
間に存在する抵抗分により検出電圧V11が発生し、
V11>Vref1 となった時に過電流信号が出力され、
この信号により全てのスイッチング素子4を強制的にオ
フさせ破壊から保護するものである。
【0015】この時発生する差動増幅器6の出力電圧V
11は、流れる電流をI11とすると数2のようにな
る。 ρ:体積抵抗率(Ωm) l:銅箔の全長(m)、 a:銅箔の断面積(m2 )
【0016】又、この電流I11は銅箔c部から銅箔d
部に向かって電流がながれるが、ジグザグ銅箔形状によ
り隣接する銅箔部から発する磁束により該銅箔のインダ
クタンス成分が相殺され、さらに同時に銅箔a部から銅
箔b部に向かって流れる前記と同じ電流I11により、
双方の銅箔から発する磁束が相殺され、この導体部分は
極小インダクタンス状態となる。又、銅箔c,d,e,
f部は同一面上にエッチング処理されて形成された銅箔
であるため、接合点を持つ事が無く、したがって誤差の
少ない良質の検出電圧を得る事ができる。
【0017】図4は本発明のインバータ制御装置におい
て、スイッチング素子4の半導体素子S4をオンした状
態で、半導体素子S1をオフ→オン→オフの動作させた
時の電流波形Ic(t)と電圧波形Vc(t)である。この電流
波形Ic(t)については従来技術で記述した図7と同様で
あるが、この時のスイッチング素子4に加わる電圧波形
Vc(t)は、直流電源部の正側出力線,負側出力線のイン
ダクタンス成分の総和L1 の積により跳ね上がり電圧V
rr1 ,Voff1が発生する。ところが、大幅に該インダク
タンス成分が減少した結果、特に従来技術で述べた固定
抵抗器10ー2のインダクタンス成分L21がなくなった
事より低く抑えられている。さらにスナバコンデンサ9
を実装しない場合において、スイッチング素子4の破壊
しうる電圧以下に跳ね上がり電圧Vrr1 ,Voff1が低く
抑えられた場合は、コンデンサ9を取り去る事も可能で
ある。
【0018】尚、本実施例はインバータ制御装置に実装
されているスイッチング素子4の過電流検出部10ー1
に使用しているが、電流フィードバックをおこなうため
の制御検出信号の検出部に使用し得ることもできる。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明のインバータ制御装
置によれば、固定抵抗器を使用する事無く所定の過電流
検出信号を得る事ができるので、過電流検出部とその周
辺部分を小型化し、装置全体の小型化及び低価格化を実
現できる。さらに、低インダクタンスな過電流検出部を
容易に得る事ができるので、スイッチング素子に加わる
跳ね上がり電圧を減させ、スイッチング素子が破壊しな
い電圧までに抑えてスイッチング素子の安全動作を確実
に保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインバータ制御装置の一実装例を示す
斜視図である。
【図2】本発明のインバータ制御装置の一例を示す回路
図である。
【図3】本発明のインバータ制御装置の主要部である過
電流検出部を示す図である。
【図4】本発明のインバータ制御装置における電流波形
Ic(t)と電圧波形Vc(t)を示す図である。
【図5】従来のインバータ制御装置の一例を示す回路図
である。
【図6】従来のインバータ制御装置の一実装例を示す斜
視図である。
【図7】従来のインバータ制御装置における電流波形I
c(t)と電圧波形Vc(t)を示す図である。
【符号の説明】
1 3相交流電源 2 ダイオード 3 平滑コンデンサ 4 半導体素子S1からS6で構成されるスイッチング
素子 5 3相電動機 6 差動増幅器 7 比較器 8 基準電圧回路 9 スナバコンデンサ 10ー1 過電流検出部 10ー2 固定抵抗器 11 プリント配線板 12 放熱板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パワー回路配線として電気絶縁基材とエ
    ッチング処理により形成された銅箔とから構成されるプ
    リント配線板を用いたインバータ制御装置において、交
    流入力電源から直流出力電源を得る直流整流部の正側出
    力線または負側出力線の一部を配線するための予め決め
    られた厚みと長さと幅にエッチング形成された導電路
    と、前記導電路に流れる電流に比例した電圧を前記導電
    路の両端より検出する電圧検出部と、前記電圧検出部で
    検出された電圧を基準電圧と比較し、前記検出電圧が前
    記基準電圧を越えたときに過電流検出信号を出力する過
    電流検出部とを備えたことを特徴とするインバータ制御
    装置。
  2. 【請求項2】 パワー回路配線として電気絶縁基材とエ
    ッチング処理により形成された銅箔とを二層以上に積層
    したものから構成されるプリント配線板を用いたインバ
    ータ制御装置において、交流入力電源から直流出力電源
    を得る直流整流部の正側出力線または負側出力線の内の
    一方の一部を配線するための予め決められた厚みと長さ
    と幅にエッチング形成された第1の導電路と、前記直流
    整流部の正側出力線または負側出力線の内の他方の一部
    を配線するための、前記第1の導電路が形成された層と
    異なる層に前記第1の導電路と同一長さであって同一幅
    でかつ前記第1の導電路に重複するようにエッチング形
    成された第2の導電路と、前記第1及び第2の導電路の
    内の一方の導電路に流れる電流に比例した電圧を当該導
    電路の両端より検出する電圧検出部と、前記電圧検出部
    で検出された電圧を基準電圧と比較し、前記検出電圧が
    前記基準電圧を越えたときに過電流検出信号を出力する
    過電流検出部とを備えたことを特徴とするインバータ制
    御装置。
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