JPH08111988A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPH08111988A
JPH08111988A JP6320846A JP32084694A JPH08111988A JP H08111988 A JPH08111988 A JP H08111988A JP 6320846 A JP6320846 A JP 6320846A JP 32084694 A JP32084694 A JP 32084694A JP H08111988 A JPH08111988 A JP H08111988A
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JP
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control signal
semiconductor element
semiconductor
semiconductor elements
output
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JP6320846A
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Michiyoshi Sonoda
道吉 園田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体素子が動作する前に短絡モードとなるこ
とを検出し、又半導体素子の誤動作による短絡破損を防
止できる電力変換装置を得る。 【構成】半導体素子4U,4X,4V,4Y,4W,4Z を2個直列接続
したアームを3個並列接続してなるインバータ4 と、制
御信号を出力する一次側制御手段7 と、 7とゲート端子
間を電気的に絶縁する絶縁手段12U,12X と、12U,12X を
介して7 から出力された制御信号を、4U,4X の導通信号
とする二次側制御手段13と、各アームの入力側端子の一
端に接続された半導体素子に対して制御信号が7 より出
力されたことを検出する検出回路31と、各アームの入力
側端子の他端に接続された半導体素子に対して制御信号
が7 より出力されたことを検出する検出回路32と、同一
アームの半導体素子に対する制御信号が31,32 によって
同時に検出された際に、同一アームの半導体素子に対す
る制御信号を遮断する遮断回路34を有するもの。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エレベータの制御装
置、電気車の制御装置などに用いられ、自己消弧形の半
導体素子を用いてなる電力変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は、例えばエレベータの制御装置な
どに用いられる電圧形インバータの主回路構成図であ
る。整流器2は入力側が3相交流電源1に接続され、出
力側がコンデンサ3を介してインバータ4に接続されて
いる。インバータ4は複数個のbipolar(junction)trans
istor(Tr) giant transistor(GTR) Insulated gat
e bipolar transi-stor(IGBT) gate turn off trans
istor(GTO) 等の自己消弧形の半導体素子4U,4X,
4V,4Y,4W,4Zとから構成されている。半導体
素子4Uは半導体素子4Xに直列に接続される。半導体
素子4Vは半導体素子4Yに直列に接続される。半導体
素子4Wは半導体素子4Zに直列に接続される。
【0003】誘導電動機5のU相は半導体素子4Uと半
導体素子4Xとの接続点に、V相は半導体素子4Vと半
導体素子4Yとの接続点にW相は半導体素子4Wと半導
体素子4Zとの接続点に接続される。制御装置100は
インバータ4を構成する半導体素子4U,4X,4V,
4Y,4W,4Zをオン/オフ制御する導通信号を出力
する。又電流検出器6はコンデンサ3に流れる電流を検
出する。
【0004】3相交流電源1は3相交流電圧を整流器2
に供給する。整流器2は3相交流電圧を直流電圧に変換
する。コンデンサ3は直流電圧を平滑化する。インバー
タ4は直流電圧を可変電圧可変周波数の3相交流電圧に
変換する。インバータ4を構成する各半導体素子4U,
4X,4V,4Y,4W,4Zは制御装置100から出
力される導通信号によりオン/オフ制御され、例えば4
U,4W,4Y→4U,4Z,4Y→4U,4Z,4V
→4X,4Z,4V→4X,4W,4V→4X,4W,
4Yの順番でスイッチングされる。4U−4X,4V−
4Y,4W−4Zの組合せの半導体素子は同時にオンさ
れないように制御される。
【0005】図8は制御装置100の構成図である。例
として半導体素子4Uに対するオン/オフ制御について
説明する。制御装置100は一次側制御装置7と絶縁装
置12と二次側制御装置13とから構成されている。
【0006】一次側制御装置7は、電源P15、制御信
号出力回路8、トランジスタドライバ9、制限抵抗1
0,11を備えている。制御信号出力回路8は図示しな
い各種制御回路から得られた半導体素子4U,4X,4
V,4Y,4W,4Zを導通させるための制御信号を出
力するものである。
【0007】ここで、図示しない各種制御回路は、誘導
電動機5の回転数を制御する速度制御回路、誘導電動機
5へ流れる電流を制御する電流制御回路、PWM(Puls
e w-ide modulation )制御回路等である。
【0008】トランジスタドライバ9は制御信号出力回
路8から制御信号が出力された際にオンする。絶縁装置
2は一次側制御装置7と二次側制御装置13とを絶縁す
るもので、例えば発光素子12aと受光素子12bとか
らなるフォトカプラで構成される。
【0009】二次側制御装置13は、トランジスタ14
a,14bが直列接続されてなる電流増幅回路14、ト
ランジスタ14a,14bの接続点と半導体素子4Uの
導通制御端子との間に接続される制限抵抗15、半導体
素子4Uに対して+(プラス)の電位又は−(マイナ
ス)の電位をかける+(プラス)に充電されたコンデン
サ16a及び−(マイナス)に充電されたコンデンサ1
6bを備えている。
【0010】図示しない各種制御回路から得られた制御
信号が制御信号出力回路8から出力されると、トランジ
スタドライバ9がオンする。すると、電源P15−電線
101−発光素子12a−制限抵抗11−電線101−
制限抵抗10−トランジスタドライバ9の経路で電流が
流れる。発光素子12aが発光すると受光素子12bが
オンし、コンデンサ16aに充電された電荷がトランジ
スタ14a−制限抵抗15−半導体素子4Uのゲート端
子にかかり、半導体素子4Uがオンする。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御信
号出力回路8から図示しない各種制御回路の誤動作によ
り誤って制御信号が出力されてトランジスタドライバ9
がオンすると、半導体素子4U−4X,4V−4Y,4
W−4Zの各組合せが同時にオンする場合があった。
【0012】又電源P15にのるノイズの影響により誤
って発光素子12aが発光し受光素子12bがオンした
場合にも、上述した半導体素子の組合せが同時にオンす
る場合があった。このように半導体素子4U−4X,4
V−4Y,4W−4Zの各組合せが同時にオンした場
合、図7のコンデンサ3が短絡される。このためコンデ
ンサ3に充電された電荷が瞬時に同時に点弧した組の半
導体素子に流れ込むため、半導体素子が破壊してしまう
という問題があった。
【0013】この半導体素子の破壊を防止するために、
従来コンデンサ3を流れる電流を電流検出器6で検出
し、この検出値により半導体素子4U−4X,4V−4
Y,4W−4Zの同時点弧による短絡を検出して同時点
弧した半導体素子への制御信号を遮断し半導体素子を保
護する方法がある。又特開平3−270690号公報に
開示されるように半導体素子4U−4X,4V−4Y,
4W−4Zの端子間電圧を監視し、電圧値が極端に低下
した際に同時点弧による短絡を検出して保護を図る方法
もある。
【0014】しかしながら、上述したように半導体素子
4U−4X,4V−4Y,4W−4Zが同時に点弧した
ことによる短絡電流又は電圧低下を検出してから各半導
体素子の保護を行うのでは、保護を行うまでの間は同時
に点弧した半導体素子に短絡電流が流れることになり、
半導体素子の破損を防止することが難しかった。
【0015】又、短絡電流又は電圧低下の検出感度を高
くすると、ノイズ等の影響による誤検出が発生し、この
様な電圧形インバータを用いる各種機器が誤検出の度に
停止してしまうなどの問題が新たに発生してしまう。
【0016】更に、IGBTのように特に高速スイッチ
ング動作を行う半導体素子においては、高速の検出が要
求されるが、現在確実に保護を行う方法は確立されてい
ない。
【0017】そこで本発明の目的は、半導体素子が誤っ
てオンしてから半導体素子の保護を行うのではなく、半
導体素子が動作する前に短絡モードとなることを検出
し、又半導体素子の誤動作による短絡破損を防止できる
電力変換装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に対応する発明は、半導体素子を2個直列
に接続したアームを少なくとも2個並列に接続してなる
変換手段と、前記半導体素子を導通させるための制御信
号を出力する制御手段と、前記制御信号を検出し、同一
アームを構成する前記半導体素子に対する前記制御信号
を同時に検出した際に、前記同一アームの半導体素子に
対する前記制御信号を遮断する保護手段とを有する電力
変換装置である。
【0019】前記目的を達成するため、請求項2に対応
する発明は、半導体素子を2個直列に接続したアームを
少なくとも2個並列に接続してなる変換手段と、制御信
号を出力する一次側制御手段と、この一次側制御手段と
前記半導体素子のゲート端子間とを電気的に絶縁する絶
縁手段と、この絶縁手段を介して前記一次側制御手段か
ら出力された前記制御信号を、前記半導体素子を導通さ
せる導通信号として出力する二次側制御手段と、各アー
ムの入力側端子の一端に接続された半導体素子に対し
て、前記制御信号が前記一次側制御手段より出力された
ことを検出する第1の検出手段と、各アームの入力側端
子の他端に接続された半導体素子に対して、前記制御信
号が前記一次側制御手段より出力されたことを検出する
第2の検出手段と、同一アームの半導体素子に対する前
記制御信号が前記第1及び第2の検出手段によって同時
に検出された際に、前記同一アームの半導体素子に対す
る前記制御信号を遮断する遮断手段とを有する電力変換
装置である。
【0020】前記目的を達成するため、請求項3に対応
する発明は、半導体素子を2個直列に接続したアームを
少なくとも2個並列に接続してなる変換手段と、前記半
導体素子を導通させるための制御信号を出力する制御手
段と、前記制御信号を検出し、同一アームを構成する前
記半導体素子に対する前記制御信号を同時に検出した際
に、前記同一アームの半導体素子に対する前記制御信号
を遮断する遮断手段と、この遮断手段による制御信号の
遮断を解除する解除手段とを有する電力変換装置であ
る。
【0021】前記目的を達成するため、請求項4に対応
する発明は、半導体素子を2個直列に接続したアームを
少なくとも2個並列に接続してなる変換手段と、前記半
導体素子に対するオン/オフ指令を受けて、前記半導体
素子の制御信号を出力する一次側制御手段と、この一次
側制御手段と前記半導体素子のゲート端子間とを電気的
に絶縁する絶縁手段と、この絶縁手段を介して前記一次
側制御手段から出力された前記制御信号を、前記半導体
素子を導通させる導通信号として出力する二次側制御手
段と、各アームの入力側端子の一端に接続された半導体
素子に対して、前記制御信号が前記一次側制御手段より
出力されたことを検出する第1の検出手段と、各アーム
の入力側端子の他端に接続された半導体素子に対して、
前記制御信号が前記一次側制御手段より出力されたこと
を検出する第2の検出手段と、同一アームの半導体素子
に対する前記制御信号が前記第1及び第2の検出手段に
よって同時に検出された際に、前記同一アームの半導体
素子に対する前記制御信号を遮断する遮断手段と、前記
オン/オフ指令より、同一アームの前記半導体素子が同
時にオフする期間を検出した際に、前記遮断手段による
制御信号の遮断を解除する解除手段とを有する電力変換
装置である。
【0022】前記目的を達成するため、請求項5に対応
する発明は、半導体素子を2個直列に接続したアームを
少なくとも2個並列に接続した変換手段と、前記半導体
素子を導通させるための制御信号を出力する制御手段
と、前記制御信号を検出し、同一アームを構成する前記
半導体素子に対する前記制御信号を同時に検出した際
に、全ての前記半導体素子に対する前記制御信号を遮断
する保護手段とを有する電力変換装置である。
【0023】前記目的を達成するため、請求項6に対応
する発明は、半導体素子を2個直列に接続したアームを
少なくとも2個並列に接続した変換手段と、前記半導体
素子を導通させるための制御信号を出力する制御手段
と、前記制御信号を検出し、同一アームを構成する前記
半導体素子に対する前記制御信号を同時に検出した際
に、全ての前記半導体素子に対する前記制御信号を遮断
する遮断手段と、この遮断手段による制御信号の遮断を
解除する解除手段とを有する電力変換装置である。
【0024】前記目的を達成するため、請求項7に対応
する発明は、請求項6記載の電力変換装置において、前
記解除手段は、前記変換手段の入力端子間に接続された
コンデンサに流れる電流を検出する電流検出手段と、こ
の電流検出手段の検出値と予め設定される基準値とを比
較する比較手段と、この比較手段により前記検出値が前
記基準値を越えた際に、前記遮断信号の解除を停止する
判定手段とを有する電力変換装置である。
【0025】前記目的を達成するため、請求項8に対応
する発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか一つに記
載の電力変換装置において、前記変換手段は、同一アー
ムの前記半導体素子を交互に導通させることにより、各
アームの前記半導体素子の接続点から交流電力あるいは
直流電力を出力するものであることを特徴とする電力変
換装置である。
【0026】前記目的を達成するため、請求項9に対応
する発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか一つに記
載の電力変換装置において、前記変換手段は、交流電力
を直流電力に変換するコンバータと、このコンバータの
出力端に接続され、前記直流電力を3相交流電力に変換
するインバータとを有する電力変換装置である。
【0027】前記目的を達成するため、請求項10に対
応する発明は、請求項1乃至請求項7のいずれか一つに
記載の電力変換装置において、前記半導体素子は、自己
消弧形の半導体素子であることを特徴とする電力変換装
置である。
【0028】前記目的を達成するため、請求項11に対
応する発明は、半導体素子を2個直列に接続したアーム
を少なくとも2個並列に接続してなり、同一アームの前
記半導体素子の接続点から交流電力又は直流電力を出力
する変換手段と、前記半導体素子を導通させるための制
御信号を出力する制御手段と、同一アームを構成する前
記半導体素子へ前記制御手段から前記制御信号が同時に
出力されたことを検出したとき、前記変換手段の動作を
停止する保護手段とを有する電力変換装置である。
【0029】
【作用】請求項1、請求項2、請求項5、請求項8〜請
求項11のいずれか一つに対応する発明によれば、同一
アームの半導体素子が短絡モードとなる様な状態になっ
た時でも、制御手段又は一次側制御手段から出力される
半導体素子を導通させるための制御信号を常に監視する
ことにより、この制御信号を遮断することができる。従
って同一アームの半導体素子が動作する前にオフ状態と
することができるため、短絡保護を行うことができ、半
導体素子の破損を防ぐことができる。
【0030】請求項3、請求項4、請求項6、請求項7
のいずれか一つに対応する発明によれば、解除手段を備
えているので、請求項1または請求項2に対応する発明
の作用に加えて、変換手段が正常なことを確認した上
で、遮断手段から出力される遮断信号を解除して変換手
段を再起動させることができる。
【0031】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 <第1実施例>図1は、本発明の第1実施例である電力
変換装置の要部回路図である。
【0032】本実施例は図7に示された半導体素子4
U,4Xの制御装置と保護装置の一実施例である。尚、
半導体素子4V,4Yの制御装置と保護装置、半導体素
子4W,4Zの制御装置と保護装置も同様の構成であ
る。
【0033】制御装置100は一次側制御装置7と絶縁
装置12U,12Xと二次側制御装置13とから構成さ
れている。一次側制御装置7は、電源P15、制御信号
出力回路8U、トランジスタドライバ9U、制限抵抗1
0U,11U、制御信号出力回路8X、トランジスタド
ライバ9X、制限抵抗10X,11Xを備えている。
【0034】制御信号出力回路8Uは図示しない各種制
御回路から得られた半導体素子4Uに対するオン/オフ
指令Uと動作開始信号a(例えば本装置をエレベータに
適用する場合はエレベータ起動信号)を入力とし、半導
体素子4Uを導通させるための制御信号を出力するもの
である。同様に制御信号出力回路8Xは半導体素子4X
に対するオン/オフ指令Xと動作開始信号aを入力と
し、半導体素子4Xを導通させるための制御信号を出力
するものである。
【0035】トランジスタドライバ9U,9Xは制御信
号出力回路8U,8Xから制御信号が出力された際にオ
ンする。絶縁装置12U,12Xは一次側制御装置7と
二次側制御装置13とを絶縁するもので、例えば発光素
子12Uaと受光素子12Ub、発光素子12Xaと受
光素子12Xbとからなるフォトカプラで構成される。
【0036】二次側制御装置13は、電流増幅回路14
U,14X、電流増幅回路14U,14Xと半導体素子
4U,4Xのゲート端子との間に接続される制限抵抗1
5U,15Xを備えている。
【0037】なお、電流増幅回路14U,14Xの詳細
は図8に示した電流増幅回路14と同様のものであり、
更に半導体素子4U,4Xに対して印加させる電圧源
(図8で示されるコンデンサ16a,16bなど)の図
示は省略している。
【0038】図示しない各種制御回路から得られたオン
/オフ指令Uより制御信号出力回路8Uから制御信号が
出力されるとトランジスタドライバ9Uがオンする。す
ると電源P15−電線101U−発光素子12Ua−制
限抵抗11U−電線101U−制限抵抗10U−トラン
ジスタドライバ9Uの経路で電流が流れる。発光素子1
2Uaが発光すると受光素子12Ubがオンし、電流増
幅回路14U、制限抵抗15Uを介して半導体素子4U
へ導通信号が入力されて半導体素子4Uがオンする。
【0039】又、同様に図示しない各種制御回路から得
られたオン/オフ指令Xより制御信号出力回路8Xから
制御信号が出力されるとトランジスタドライバ9Xがオ
ンする。すると、電源P15−電線101X−発光素子
12Xa−制限抵抗11X−電線101X−制限抵抗1
0X−トランジスタドライバ9Xの経路で電流が流れ
る。発光素子12Xaが発光すると受光素子12Xbが
オンし、電流増幅回路14X、制限抵抗15Xを介して
半導体素子4Xへ導通信号が入力されて半導体素子4X
がオンする。
【0040】保護装置30は、制御信号検出回路31,
32、短絡モード検出回路33、遮断回路34、デッド
タイム検出回路35から構成されている。制御信号検出
回路31は、第1の検出手段を構成するもので、制御信
号出力回路8Uから制御信号が出力され、トランジスタ
ドライバ9Uがオンしたことを検出した際に、信号
「1」を出力する論理回路である。同様に制御信号検出
回路32は、第2の検出手段を構成するもので、制御信
号出力回路8Xから制御信号が出力され、トランジスタ
ドライバ9Xがオンしたことを検出した際に、信号
「1」を出力する論理回路である。
【0041】短絡モード検出回路33は、制御信号検出
回路31,32からの出力信号を入力とし、制御信号検
出回路31,32から信号「1」が出力された際に信号
「0」を出力するナンド(NAND)回路である。
【0042】遮断回路34は、短絡モード検出回路33
から信号「0」が出力された際に、遮断信号gを出力
し、後述するクリア信号が入力されるまで遮断信号gを
出力し続けるものである。
【0043】デッドタイム検出回路35は、解除手段を
構成するもので、図示しない各種制御回路から得られた
オン/オフ指令U,Xを入力とし、オン/オフ指令U,
Xが共にオフ指令の時(半導体素子4U,4Xが共にオ
フする時)にクリア信号として信号「1」を遮断回路3
4に出力するものである。
【0044】次に第1実施例の動作について図2を用い
て説明する。A区間では、制御信号出力回路8U,8X
へ図2(a),(b)に示される様にオン/オフ指令
U,Xが出力されると、図2(c),(d)に示される
様にトランジスタドライバ9U,9Xが交互にオン/オ
フする。又制御信号検出回路31,32は図2(e),
(f)に示される様にトランジスタドライバ9U,9X
がオンしたことを検出した際に信号「1」を出力する。
短絡モード検出回路33は、制御信号検出回路31,3
2から同時に信号「1」が出力されていないため、図2
(g)に示される様に信号「1」を出力する。従って遮
断回路34は、図2(h)に示される様に遮断信号gを
出力しないため、半導体素子4U,4Xは、図2
(j),(k)に示される様に交互にオン/オフするこ
とになる。又デッドタイム検出回路35は、図2(i)
に示される様にオン/オフ指令U,Xが共にオフ指令で
ある際に信号「1」を出力する。
【0045】次にB区間では、図2(b)に示される様
にオン/オフ指令Xが誤って出力され、図2(d)に示
される様にトランジスタドライバ9Xがオンする。する
と短絡モード検出回路33は、制御信号検出回路31,
32から同時に信号「1」が出力されるため、図2
(g)に示される様に信号「0」を出力する。従って遮
断回路34は、図2(h)に示される様に遮断信号gを
出力する。
【0046】そして、C区間では遮断信号gは図2
(i)に示される様に信号「1」がデッドタイム検出回
路35から出力されるまで出力される。遮断信号gは制
御信号出力回路8U,8Xに入力され、トランジスタド
ライバ9U,9Xに対する制御信号の出力を遮断する。
従ってB区間、C区間に亘って、図2(j),(k)に
示される様に半導体素子4U,4Xをオフすることがで
きる。
【0047】以上説明した第1実施例によれば、以下の
様な効果が得られる。半導体素子4U,4Xが短絡モー
ドとなる様な状態になった時でも、一次側制御装置7か
ら出力される半導体素子4U,4Xを導通させるための
制御信号を常に監視することにより、この制御信号を遮
断することができる。従って半導体素子4U,4Xが動
作する前にオフ状態とすることができるため、短絡保護
を行うことができ、半導体素子4U,4Xの破損を防ぐ
ことができる。
【0048】なお半導体素子4V,4Y又は半導体素子
4W,4Zについても同様に短絡モードとなる様な状態
になった時でも、半導体素子4V,4Y又は半導体素子
4W,4Zが動作する前にオフ状態とすることができる
ため、短絡保護を行うことができ、半導体素子4V,4
Y,4W,4Zの破損を防ぐことができる。
【0049】<第2実施例>図3は、本発明の第2実施
例である電力変換装置の要部回路図である。本実施例は
図7に示された半導体素子4U,4X,4V,4Y,4
W,4Zの一次側制御装置と保護装置の一実施例であ
る。
【0050】一次側制御装置7は各半導体素子4U,4
X,4V,4Y,4W,4Zを導通させるための制御信
号を出力する制御信号出力回路8U,8X,8V,8
Y,8W,8Zと、制御信号出力回路8U,8X,8
V,8Y,8W,8Zが制御信号を出力した際にオンす
るトランジスタドライバ9U,9X,9V,9Y,9
W,9Zを備えている。
【0051】又保護装置30は、制御信号検出回路31
U,31X,31V,31Y,31W,31Z、短絡モ
ード検出回路33a,33b,33c、遮断回路34
a,34b,34c、全相遮断回路36、解除回路37
から構成されている。
【0052】以下半導体素子4U,4Xに対応する制御
信号検出回路31U,31X、短絡モード検出回路33
a、遮断回路34aについてその動作を説明する。尚半
導体素子4V,4Y、半導体素子4W,4Zについても
同様である。
【0053】制御信号検出回路31Uは、制御信号出力
回路8Uから制御信号が出力され、トランジスタドライ
バ9Uがオンしたことを検出した際に、信号「1」を出
力する論理回路である。同様に制御信号検出回路32X
は、制御信号出力回路8Xから制御信号が出力され、ト
ランジスタドライバ9Xがオンしたことを検出した際
に、信号「1」を出力する論理回路である。
【0054】短絡モード検出回路33aは、制御信号検
出回路31U,32Xからの出力信号を入力とし、制御
信号検出回路31U,32Xから信号「1」が出力され
た際に信号「0」を出力するナンド(NAND)回路で
ある。遮断回路34aは、短絡モード検出回路33aか
ら信号「0」が出力された際に、遮断信号gaを出力
し、後述する解除回路37からクリア信号CLRが入力
されるまで遮断信号gaを出力し続けるものである。
【0055】遮断回路34a,34b,34cは上述し
た様に、半導体素子4U,4X又は半導体素子4V,4
Y又は半導体素子4W,4Zに対して導通させるための
制御信号が同時に出力される短絡モードとなった際に、
遮断信号ga,gb,gcを出力する。
【0056】全相遮断回路36は、この遮断回路34
a,34b,34cの出力信号を入力とし、遮断回路3
4a,34b,34cのいずれか1つから遮断信号g
a,gb,gcが出力された際に全相遮断信号gを出力
する。制御信号出力回路8U,8X,8V,8Y,8
W,8Zはこの全相遮断信号gを入力し、トランジスタ
ドライバ9U,9X,9V,9Y,9W,9Zに対する
制御信号の出力を遮断する。従って半導体素子4U,4
X,4V,4Y,4W,4Zをオフしインバータ4の運
転を停止することができる。
【0057】以上説明した第2実施例によれば、以下の
様な効果が得られる。半導体素子4U,4X又は半導体
素子4V,4Y又は半導体素子4W,4Zのいずれかで
短絡モードとなる様な状態が発生した場合、一次側制御
装置7から出力される半導体素子4U,4X,4V,4
Y,4W,4Zを導通させる制御信号を常に監視するこ
とにより、これら制御信号を遮断することができる。
【0058】なお解除回路37は、インバータ4が正常
なことをソフトウェア又はハードウェアでチェックして
クリア信号CLRを遮断回路34a,34b,34cに
出力するものである。このようにインバータ4が正常な
ことを確認した上で、遮断回路34a,34b,34c
から出力される遮断信号ga,gb,gcを解除してイ
ンバータ4を再起動させることができる。
【0059】<第3実施例>図4は、本発明の第3実施
例である電力変換装置の要部回路図である。本実施例は
図3に示された解除回路37の一実施例である。
【0060】解除回路37は、基準値設定器38、比較
器39、判定器40から構成されている。基準値設定器
38は、半導体素子4U,4X,4V,4Y,4W,4
Zが破損する限界値ICを設定する。比較器39は、限
界値ICと図7に示された電流検出器6で検出された検
出値IDとを入力し、検出値IDが限界値IC以下の際
に正常信号Tを出力する。判定器40は、比較器39の
出力信号と全相遮断回路36の出力信号gとを入力し、
比較器39から正常信号Tが入力され、全相遮断回路3
6から全相遮断信号gが入力された際に、クリア信号C
LRを出力する。
【0061】従って、半導体素子4U,4X,4V,4
Y,4W,4Zが破損して検出値IDが限界値ICを越
えた際には、クリア信号CLRは出力されず永久故障扱
いとすることができる。
【0062】<第4実施例>図5は、本発明の第4実施
例である電力変換装置の要部回路図である。本実施例は
図7に示された半導体素子4U,4Xの制御装置と保護
装置の一実施例である。尚、半導体素子4V,4Yの制
御装置と保護装置、半導体素子4W,4Zの制御装置と
保護装置も同様の構成である。
【0063】本実施例では一次側制御装置7に遮断用ト
ランジスタ41U,41Xを追加している。又保護装置
30には駆動回路42が追加されている。制御信号検出
回路31,32は、絶縁装置12U,12Xの近傍を流
れる電流からトランジスタドライバ9U,9Xのオン/
オフを検出する。
【0064】駆動回路42は、半導体素子4U,4Xに
対して導通させるための制御信号が同時に出力される短
絡モードとなった際に、遮断回路34から出力される遮
断信号gをうけて遮断用トランジスタ41U,41Xを
オンする導通信号を出力する。遮断用トランジスタ41
U,41Xがオンすると、発光素子12Ua,12Xa
を流れる電流が全て遮断用トランジスタ41U,41X
に流れるため、二次側制御装置13から出力される導通
信号が遮断されることになる。
【0065】従って電線101U,101Xの長さに伴
って発生する共振等により、制御信号が誤って送信され
た際にも、半導体素子4U,4X又は半導体素子4V,
4Y又は半導体素子4W,4Zに対して出力される導通
信号を遮断することができるため、半導体素子4U〜4
Zが動作する前に短絡保護を行うことができる。
【0066】<第5実施例>図6は、本発明の第5実施
例である電力変換装置の要部回路図である。本実施例は
主回路の一実施例である。
【0067】コンバータ20は複数個のTr,GTR,
IGBT,GTO等の自己消弧形の半導体素子2U,2
X,2V,2Y,2W,2Zとから構成されている。半
導体素子2Uは半導体素子2Xに直列に接続される。半
導体素子2Vは半導体素子2Yに直列に接続される。半
導体素子2Wは半導体素子2Zに直列に接続される。3
相交流電源1は、半導体素子2Uと半導体素子2Xとの
接続点、半導体素子2Vと半導体素子2Yとの接続点、
及び半導体素子2Wと半導体素子2Zとの接続点に接続
される。コンバータ20の出力側はコンデンサ3を介し
てインバータ4、誘導電動機5が接続されている。
【0068】コンバータ20は、3相交流電源1の交流
電圧を昇圧、整流して直流電圧に変換したり、誘導電動
機5の回生エネルギを3相交流電源1に返還する場合、
インバータ4と同様に半導体素子2U,2X,2V,2
Y,2W,2Zを交互にスイッチング制御するものであ
る。従って第1乃至第4実施例をコンバータ20に適用
することができる。
【0069】
【発明の効果】本発明によれば、半導体素子が誤ってオ
ンしてから半導体素子の保護を行うのではなく、半導体
素子が動作する前に短絡モードとなることを検出し、又
半導体素子の誤動作による短絡破損を防止できる電力変
換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例である電力変換装置の要部
回路図。
【図2】図1の動作を説明するタイムチャート。
【図3】本発明の第2実施例である電力変換装置の要部
回路図。
【図4】本発明の第3実施例である電力変換装置の要部
回路図。
【図5】本発明の第4実施例である電力変換装置の要部
回路図。
【図6】本発明の第5実施例である電力変換装置の要部
回路図。
【図7】一般的な電力変換装置の概略回路図。
【図8】従来の制御装置の回路図。
【符号の説明】
1…三相交流電源、2…整流器、3…コンデンサ、4…
インバータ、4U,4V,4W,4X,4Y,4Z…半
導体素子、5…誘導電動機、6…電流検出器、7…一次
側制御装置、8,8U,8V,8W,8X,8Y,8Z
…制御信号出力回路、9,9U,9V,9W,9X,9
Y,9Z…トランジスタドライバ、10,11…制限抵
抗、12U,12X,12…絶縁装置、13…二次側制
御装置、14U,14X…絶縁装置、15U,15X…
制限抵抗、30…保護装置、31,32…制御信号検出
回路、33,33a,33b,33c…短絡モード検出
回路、34…遮断回路、35…デッドタイム検出回路、
36…全相遮断回路、37…解除回路、39…基準値設
定器、39…比較器、40…判定器、42…駆動回路。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子を2個直列に接続したアーム
    を少なくとも2個並列に接続してなる変換手段と、 前記半導体素子を導通させるための制御信号を出力する
    制御手段と、 前記制御信号を検出し、同一アームを構成する前記半導
    体素子に対する前記制御信号を同時に検出した際に、前
    記同一アームの半導体素子に対する前記制御信号を遮断
    する保護手段とを有する電力変換装置。
  2. 【請求項2】 半導体素子を2個直列に接続したアーム
    を少なくとも2個並列に接続してなる変換手段と、 制御信号を出力する一次側制御手段と、 この一次側制御手段と前記半導体素子のゲート端子間と
    を電気的に絶縁する絶縁手段と、 この絶縁手段を介して前記一次側制御手段から出力され
    た前記制御信号を、前記半導体素子を導通させる導通信
    号として出力する二次側制御手段と、 各アームの入力側端子の一端に接続された半導体素子に
    対して、前記制御信号が前記一次側制御手段より出力さ
    れたことを検出する第1の検出手段と、 各アームの入力側端子の他端に接続された半導体素子に
    対して、前記制御信号が前記一次側制御手段より出力さ
    れたことを検出する第2の検出手段と、 同一アームの半導体素子に対する前記制御信号が前記第
    1及び第2の検出手段によって同時に検出された際に、
    前記同一アームの半導体素子に対する前記制御信号を遮
    断する遮断手段とを有する電力変換装置。
  3. 【請求項3】 半導体素子を2個直列に接続したアーム
    を少なくとも2個並列に接続してなる変換手段と、 前記半導体素子を導通させるための制御信号を出力する
    制御手段と、 前記制御信号を検出し、同一アームを構成する前記半導
    体素子に対する前記制御信号を同時に検出した際に、前
    記同一アームの半導体素子に対する前記制御信号を遮断
    する遮断手段と、 この遮断手段による制御信号の遮断を解除する解除手段
    とを有する電力変換装置。
  4. 【請求項4】 半導体素子を2個直列に接続したアーム
    を少なくとも2個並列に接続してなる変換手段と、 前記半導体素子に対するオン/オフ指令を受けて、前記
    半導体素子の制御信号を出力する一次側制御手段と、 この一次側制御手段と前記半導体素子のゲート端子間と
    を電気的に絶縁する絶縁手段と、 この絶縁手段を介して前記一次側制御手段から出力され
    た前記制御信号を、前記半導体素子を導通させる導通信
    号として出力する二次側制御手段と、 各アームの入力側端子の一端に接続された半導体素子に
    対して、前記制御信号が前記一次側制御手段より出力さ
    れたことを検出する第1の検出手段と、 各アームの入力側端子の他端に接続された半導体素子に
    対して、前記制御信号が前記一次側制御手段より出力さ
    れたことを検出する第2の検出手段と、 同一アームの半導体素子に対する前記制御信号が前記第
    1及び第2の検出手段によって同時に検出された際に、
    前記同一アームの半導体素子に対する前記制御信号を遮
    断する遮断手段と、 前記オン/オフ指令より、同一アームの前記半導体素子
    が同時にオフする期間を検出した際に、前記遮断手段に
    よる制御信号の遮断を解除する解除手段とを有する電力
    変換装置。
  5. 【請求項5】 半導体素子を2個直列に接続したアーム
    を少なくとも2個並列に接続した変換手段と、 前記半導体素子を導通させるための制御信号を出力する
    制御手段と、 前記制御信号を検出し、同一アームを構成する前記半導
    体素子に対する前記制御信号を同時に検出した際に、全
    ての前記半導体素子に対する前記制御信号を遮断する保
    護手段とを有する電力変換装置。
  6. 【請求項6】 半導体素子を2個直列に接続したアーム
    を少なくとも2個並列に接続した変換手段と、 前記半導体素子を導通させるための制御信号を出力する
    制御手段と、 前記制御信号を検出し、同一アームを構成する前記半導
    体素子に対する前記制御信号を同時に検出した際に、全
    ての前記半導体素子に対する前記制御信号を遮断する遮
    断手段と、 この遮断手段による制御信号の遮断を解除する解除手段
    とを有する電力変換装置。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の電力変換装置において、 前記解除手段は、 前記変換手段の入力端子間に接続されたコンデンサに流
    れる電流を検出する電流検出手段と、 この電流検出手段の検出値と予め設定される基準値とを
    比較する比較手段と、 この比較手段により前記検出値が前記基準値を越えた際
    に、前記遮断信号の解除を停止する判定手段とを有する
    電力変換装置。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至請求項7のいずれか一つに
    記載の電力変換装置において、 前記変換手段は、 同一アームの前記半導体素子を交互に導通させることに
    より、各アームの前記半導体素子の接続点から交流電力
    あるいは直流電力を出力するものであることを特徴とす
    る電力変換装置。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至請求項7のいずれか一つに
    記載の電力変換装置において、 前記変換手段は、 交流電力を直流電力に変換するコンバータと、 このコンバータの出力端に接続され、前記直流電力を3
    相交流電力に変換するインバータとを有する電力変換装
    置。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至請求項7のいずれか一つ
    に記載の電力変換装置において、 前記半導体素子は、 自己消弧形の半導体素子であることを特徴とする電力変
    換装置。
  11. 【請求項11】 半導体素子を2個直列に接続したアー
    ムを少なくとも2個並列に接続してなり、同一アームの
    前記半導体素子の接続点から交流電力又は直流電力を出
    力する変換手段と、 前記半導体素子を導通させるための制御信号を出力する
    制御手段と、 同一アームを構成する前記半導体素子へ前記制御手段か
    ら前記制御信号が同時に出力されたことを検出したと
    き、前記変換手段の動作を停止する保護手段とを有する
    電力変換装置。
JP6320846A 1994-08-15 1994-12-22 電力変換装置 Pending JPH08111988A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005312235A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Toshiba Corp 電力変換装置
JP2010284051A (ja) * 2009-06-08 2010-12-16 Fuji Electric Systems Co Ltd インバータ装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200154582Y1 (ko) * 1996-11-09 1999-08-16 윤종용 브러시리스 직류 전동기의 인버터 구동 회로
DE10041607B4 (de) * 2000-08-24 2006-04-13 Berger Lahr Gmbh & Co. Kg Elektrisches Arbeitsgerät sowie Verfahren zu dessen Betreiben
US9881912B2 (en) * 2015-03-24 2018-01-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device, inverter circuit, driving device, vehicle, and elevator

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2794018B2 (ja) * 1989-06-23 1998-09-03 株式会社応用計測研究所 動作診断装置
EP0431492B1 (en) * 1989-12-04 1996-01-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Bridge type power converter with improved efficiency
SE467130B (sv) * 1990-09-14 1992-05-25 Electrolux Ab Kraftaggregat foer generering av en i huvudsak sinusformad utspaenning
JP3259283B2 (ja) * 1991-04-05 2002-02-25 株式会社日立製作所 インバータ装置及びその信号レベル変換回路
JP3180961B2 (ja) * 1991-04-19 2001-07-03 東芝エフエーシステムエンジニアリング株式会社 ブリッジ形変換器の保護装置
JP2995915B2 (ja) * 1991-06-27 1999-12-27 富士電機株式会社 Igbtインバータの過電流保護回路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005312235A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Toshiba Corp 電力変換装置
JP2010284051A (ja) * 2009-06-08 2010-12-16 Fuji Electric Systems Co Ltd インバータ装置

Also Published As

Publication number Publication date
US5604670A (en) 1997-02-18
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KR960009368A (ko) 1996-03-22

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