JPH0626036Y2

JPH0626036Y2 - インバータの保護装置

Info

Publication number: JPH0626036Y2
Application number: JP1988064964U
Authority: JP
Inventors: 英機山村
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2003-05-16
Also published as: JPH01171536U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、インバータのアーム短絡などの異常によるフ
ルブリツジインバータ用スイツチング素子の破損を防止
するインバータの保護装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、各種の電源装置として用いられるフルブリツジ
インバータは、たとえば第４図に示すように構成されて
いる。同図において、(1)は３相交流電源、(2)はサイリ
スタからなり交流電源(1)の交流を整流する３相全波整
流回路、(3),(4)は整流回路(2)の正，負出力端子間に直
列に設けられた平滑用のリアクトル及びコンデンサであ
り、整流回路(2)，リアクトル(3)，コンデンサ(4)によ
り直流電源部(5)が構成されている。

(6a),(6b)はコレクタがリアクトル(3)を介して整流回路
(2)の正出力端子に接続されたスイツチング素子であるN
PN型の第１，第２トランジスタ、(6c),(6d)はコレクタ
がそれぞれ第１，第２トランジスタ(6a),(6b)のエミツ
タに接続され，エミツタが整流回路(2)の負出力端子に
接続されたスイツチング素子であるNPN型の第３，第４
トランジスタ、(7a),(7b),(7c),(7d)は４個のフライホ
イルダイオードであり、第１〜第４トランジスタ(6a)〜
(6d)にそれぞれ逆方向に並列に接続され、各トランジス
タ(6a)〜(6d)とともにフルブリツジインバータ(8)を構
成している。

(9)は両端が第１，第２トランジスタ(6a),(6b)のエミツ
タに接続された負荷、(10)はインバータ制御部であり、
各トランジスタ(6a)〜(6d)の制御端子であるベースに駆
動パネルをそれぞれ出力し、第１，第４トランジスタ(6
a),(6d)及び第２，第３トランジスタ(6b),(6c)を交互に
オンさせるようになつており、前記駆動パルスのパルス
幅を制御し、インバータ(8)の出力制御を行う。

ところで、この種のインバータ(8)では、第１，第３ト
ランジスタ(6a),(6c)の同時オンや，第２，第４トラン
ジスタ(6b),(6d)の同時オンによるアーム短絡、あるい
は負荷短絡などの異常により、各トランジスタ(6a)〜(6
d)に過電流が流れて各トランジスタ(6a)〜(6d)が破損す
ることを防止するために、第３，第４トランジスタ(6
c),(6d)のエミツタと整流回路(5)の負出力端子との間の
通電路に設けた電流検出器(11)による検出電流値と基準
値とを、インバータ制御部(10)に設けた図外の比較器に
より比較し、検出電流値が基準値を上回るときに、過電
流が流れたとして、インバータ制御部(10)の出力を停止
してインバータ(8)の動作を強制停止させ、インバータ
(8)を保護することが行われている。

また、インバータ(8)を保護する他の手法として、直流
電源部(5)とインバータ(8)との通電路に、たとえば第４
図中の破線で示すように、速断ヒユーズ(12)を設けるこ
とが行われている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが、前者の電流検出器(11)を用いた過電流保護の
場合、各トランジスタ(6a)〜(6d)を高周波スイツチング
させる際のスイツチングノイズによりインバータ(8)が
停止するという誤動作を生じるおそれがあり、このよう
な誤動作を防止するために、前記比較器に時定数を持た
せたり、基準値をノイズレベルよりもかなり高い値にす
るなどの対策が従来施されているが、これらの場合，過
電流時の応答が遅くなり、インバータ(8)の過電流保護
を速やかに行えないという問題点がある。

一方、後者の速断ヒユーズ(12)を用いた過電流保護の場
合、基本的にヒユーズ(12)の応答性が悪いため、速やか
な保護を行うことができず、とくに高周波インバータに
は不適当である。

そして、本考案は前記の諸点に留意してなされたもので
あり、インバータの入力電圧と入力電流の検出結果を用
いてその過電流異常を直接に迅速かつ確実に検出し、ア
ーム短絡等による過電流発生時に、インバータを速やか
に強制停止させ、高速で，かつ高精度なインバータの過
電流保護を可能にすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

つぎに、前記目的を達成するための手段を、実施例に対
応する第１図及び第２図を用いて説明する。

即ち、本考案は、直流電源部(5)の出力端子に接続され
負荷(9)に交流を供給するスイツチング素子である第１
〜第４トランジスタ(6a)〜(6d)からなるフルブリツジイ
ンバータ(8)と、前記各トランジスタ(6a)〜(6d)の制御端子であるベース
に駆動パルスを出力するインバータ制御部(10)と、前記直流電源部(5)と前記インバータ(8)との間の通電路
を流れる電流の検出値と基準値とを比較し，前記インバ
ータ(8)の入力電流の過電流を検出して検出信号を出力
する過電流検出部(20)と、前記インバータ(8)の入力電圧の分圧をローパスフイル
タ(22)と定数倍用の係数器(23)に入力し，前記ローパス
フイルタ(22)の出力電圧が前記係数器(23)の出力電圧を
上回るときに前記インバータ(8)の入力電圧の低下を検
知して検知信号を出力する電圧低下検知部(26)と、アンドゲート(27)からなり前記検出信号と前記検知信号
の同時入力により前記インバータ制御部(10)の出力を停
止する停止部とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

従つて、本考案によると、過電流検出部(20)はインバー
タ(8)の入力電流の検出結果と基準値とを比較してイン
バータ(8)の入力電流の過電流の発生を検出する。

また、電圧低下検知部(26)はインバータ(8)の入力電圧
の分圧から不要な高周波成分を除去したローパスフイル
タ(22)の安定な出力電圧と，インバータ(8)の入力電圧
の分圧を定数倍した係数器(23)の前記分圧に応じて変化
する出力電圧とを比較し、電圧低下の発生により係数器
(28)の出力電圧が先に低下することを利用してインバー
タ(8)の入力電圧のみから過電流による電圧低下の発生
をその発生瞬時に応答性よく検出する。

そして、インバータ(8)のアーム短絡や負荷短絡が発生
すると、過電流検出部(20)から検出信号が出力されると
共に、電圧低下検知部(26)から検知信号が出力され、前
記検出信号と検知信号との同時入力によりアンドゲート
(27)が能動となり、インバータ制御部(10)からの駆動パ
ルスの出力が停止してインバータ(8)が強制停止され、
インバータ(8)の各トランジスタ(6a)〜(6d)の過電流に
よる破損が防止される。

このとき、インバータ(8)の入力電圧と入力電流の検出
結果から直接にその過電流の発生が検出され、しかも、
入力電圧と入力電流の検出結果を用いるため、従来の入
力電流のみから検出する場合のように、過電流検出部(2
0)の比較器に時定数を持たせたり、基準電源による基準
値を必要以上に高くして、スイツチングノイズによる過
電流検出部(20)の誤動作を防止するなどの対策が不要と
なり、しかも、過電流時の応答が遅くなることがなく、
インバータ(8)の保護を速やかに行える。

また、スイツチングノイズにより過電流検出部(20)が誤
動作しても、電圧低下検知部(26)が動作しない限り、ア
ンドゲート(27)が能動にならないため、スイツチングノ
イズの影響が阻止され、インバータ(8)の保護を精度よ
く行える。

〔実施例〕

つぎに、本考案を、その１実施例を示した第１図ないし
第３図とともに詳細に説明する。なお、第１図は全体の
構成を示す結線図、第２図は一部の詳細なブロツク結線
図、第３図は信号波形図である。

第１図において、第４図と同一記号は同一もしくは相当
するものを示し、(13),(14)は直流電源部(5)のコンデン
サ(4)の両端間に直列に設けられた電圧検出用の２個の
分圧抵抗、(15)は制御装置であり、第２図に示すように
構成されている。

第２図において、(16)は電流検出器(11)の出力端子に接
続された接続端子、(17)は基準電源、(18)は加算器、(1
9)は比較器であり、電流検出器(11)による検出電流値と
基準電源(17)による基準値とを比較し、前者が後者を上
回るときに、過電流が流れたとしてハイレベル（以下Ｈ
という）の検出信号を出力するようになつており、電流
検出器(11)，基準電源(17)，加算器(18)及び比較器(19)
により、過電流検出部(20)が構成されている。

さらに、第２図において、(21)は両分圧抵抗(13),(14)
の接続点(P)に接続された接続端子、(22)は接続端子(2
1)を介した接続点(P)の電圧信号の高周波成分を除去す
るローパスフイルタ、(23)は接続端子(21)を介した接続
点(P)の電圧を所定倍（1.5倍程度）する係数器、(24)は
加算器、(25)は比較器であり、ローパスフイルタ(22)の
出力と係数器(23)の出力とを比較し、前者が後者を上回
るときに、インバータ入力電圧の低下を検知したとして
Ｈの検知信号を出力するようになつており、両分圧抵抗
(13),(14)，ローパスフイルタ(22)，係数器(23)，加算
器(24)及び比較器(25)により、電圧低下検知部(26)が構
成されている。

(27)は停止部を構成するアンドゲートであり、両入力端
子が両比較器(19),(25)の出力端子に接続され、Ｈの前
記検出信号及び検知信号の入力により，アンドゲート(2
7)の出力がＨとなり、このアンドゲート(27)のＨ出力に
より、インバータ制御部(10)の出力が停止するようにな
つている。

いま、インバータ(8)の運転中に、アーム短絡が生じる
と、電流検出器(11)による検出電流値が基準電源(17)に
よる基準値を上回るため、過電流検出部(20)により過電
流が検出され、アンドゲート(27)にＨの検出信号が出力
される。

一方、インバータ(8)のアーム短絡により、インバータ
(8)の入力電圧が瞬時に低下し、第３図に示すように、
係数器(23)の出力電圧Vmはアーム短絡の発生と同時に瞬
時に低下し、同図に示すように、アーム短絡の発生後，
徐々に低下するローパスフイルタ(22)の出力電圧Vrが、
係数器(23)の出力電圧Vmを上回るため、電圧低下検知部
(26)によりインバータ入力電圧の低下がその発生瞬時に
検地され、アンドゲート(27)にＨの検知信号が出力され
る。

そして、Ｈの前記検出信号及び検知信号の入力によりア
ンドゲート(27)の出力がＨとなり、インバータ制御部(1
0)の出力が停止してインバータ(8)の各トランジスタ(6
a)〜(6d)がオフし、インバータ(8)が強制停止され、各
トランジスタ(6a)〜(6d)の過電流による破損が防止され
る。

このとき、スイツチングノイズによる過電流検出部(20)
の誤動作を防止するために、従来のように、比較器(19)
に時定数を持たせたり、基準電源(17)による基準値を必
要以上に高くするなどの対策が不要となるため、アーム
短絡による過電流時の応答が遅くなることがなく、イン
バータ(8)の保護を速やかに行える。

また、スイツチングノイズにより過電流検出部(20)が誤
動作しても、電圧低下検知部(26)が動作しない限り、ア
ンドゲート(27)の出力がＨにならないため、スイツチン
グノイズの影響が阻止され、インバータ(8)の保護を精
度よく行える。

なお、負荷短絡時にも、前記したアーム短絡時と同様に
して、インバータ(8)の保護が行われる。

従つて、前記実施例によると、インバータ(8)のアーム
短絡や負荷短絡の発生時に、過電流検出部(20)からＨの
検出信号が出力されると共に、電圧低下検知部(26)から
Ｈの検知信号が出力され、Ｈの前記検出信号及び検知信
号の入力によりアンドゲート(27)の出力がＨとなり、イ
ンバータ制御部(10)からの駆動パルスの出力が停止し、
インバータ(8)が強制停止されるため、従来のように過
電流検出部(20)の比較器(19)に時定数を持たせたり、基
準電源(17)による基準値を必要以上に高くするなどの誤
動作対策が不要となり、過電流時の応答が遅くなること
もなく、インバータ(8)の保護を速やかに行うことがで
きる。

また、スイツチングノイズにより過電流検出部(20)が誤
動作しても、電圧低下検知部(26)が動作しない限り、ア
ンド条件によりインバータ制御部(10)の出力が停止する
ことがないため、スイツチングノイズの影響を阻止する
ことができ、インバータ(8)の保護を精度よく行うこと
ができる。

そして、インバータ(8)の入力電圧の過電流に伴う低下
を入力電圧のみから自己検出する簡素な構成により、イ
ンバータ(8)の入力電圧と入力電流の異常の検出結果の
積からその過電流の発生を迅速かつ確実に検出してイン
バータ(8)を停止するため、インバータ(8)の過電流の発
生を応答性よく確実に検出し、インバータ(8)を高速か
つ高精度に過電流から保護することができる。

〔考案の効果〕

本考案は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載する効果を奏する。

過電流検出部はインバータの入力電流の検出結果と基準
値とを比較してインバータの入力電流の過電流の発生を
検出し、電圧低下検知部はインバータの入力電圧の分圧
から不要な高周波成分を除去したローパスフイルタの安
定な出力電圧と，インバータの入力電圧の分圧を定数倍
した係数器の前記分圧に応じて変化する出力電圧とを比
較し、電圧低下の発生により係数器の出力電圧が先に低
下することを利用してインバータの入力電圧のみから過
電流による電圧低下の発生をその発生瞬時に応答性よく
検出する。

そして、過電流検出部による過電流検出と，電圧低下検
知部によるインバータ入力電圧の瞬時低下検知とのアン
ド条件の成立時のみ、インバータ制御部の出力を停止さ
せるため、従来のような過電流検出部の誤動作対策が不
要となり、インバータの保護動作の応答の高速化を図る
ことができると共に、高周波スイツチングノイズの影響
を阻止してインバータの保護動作の精度の向上を図るこ
とができ、インバータの入力電圧の低下を入力電圧のみ
から自己検出する簡素な構成で、インバータの入力電圧
と入力電流の検出結果の積からインバータの異常を直接
検出し、高速で，かつ高精度なインバータの過電流保護
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案のインバータの保護装置の
１実施例を示し、第１図は結線図、第２図は一部の詳細
なブロツク結線図、第３図は動作説明用の信号波形図、
第４図は従来例の結線図である。 (5)…直流電源部、(6a)〜(6d)…第１〜第４トランジス
タ、(8)…インバータ、(9)…負荷、(10)…インバータ制
御部、(20)…過電流検出部、(26)…電圧低下検知部、(2
7)…アンドゲート。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】直流電源部の出力端子に接続され負荷に交
流を供給するスイツチング素子からなるフルブリツジイ
ンバータと、前記スイツチング素子の制御端子に駆動パルスを出力す
るインバータ制御部と、前記直流電源部と前記インバータとの間の通電路を流れ
る電流の検出値と基準値とを比較し，前記インバータの
入力電流の過電流を検出して検出信号を出力する過電流
検出部と、前記インバータの入力電圧の分圧をローパスフイルタと
定数倍用の係数器に入力し，前記ローパスフイルタの出
力電圧が前記係数器の出力電圧を上回るときに前記イン
バータの入力電圧の低下を検知して検知信号を出力する
電圧低下検知部と、アンドゲートからなり前記検出信号と前記検知信号の同
時入力により前記インバータ制御部の出力を停止する停
止部とを備えたインバータの保護装置。