JPH11113265A

JPH11113265A - インバータ装置

Info

Publication number: JPH11113265A
Application number: JP9268727A
Authority: JP
Inventors: Naoki Takada; 直樹高田; Satoshi Ibori; 敏井堀; Hiroshi Chiba; 宏千葉; Mutsuo Tokashiki; 睦男渡嘉敷; Satoko Ishii; 聡子石井; Masayuki Hirota; 雅之広田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi KE Systems Ltd
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 1999-04-23
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: JP3764259B2

Abstract

(57)【要約】【課題】短絡検出回路の検出レベルにバラツキがあっ
ても、常に確実にサージ電圧の発生が抑制でき、ＩＧＢ
Ｔの耐圧破壊を防ぐことができるようにしたインバータ
装置を提供すること。【解決手段】ＩＧＢＴ３〜８の各駆動回路１５〜２０
の全てに設けてある出力Ｂから異常電流検出信号を入力
するオア回路３０を設け、このオア回路３０の出力であ
る絞り動作信号を各駆動回路１５〜２０の全てに設けて
ある入力Ｃに供給し、ＩＧＢＴ３〜８の何れか１個にで
も短絡が検出されたときは、全てのＩＧＢＴ３〜８がソ
フト絞り制御され、オンからオフにゆっくりと制御され
るようにしたもの。【効果】何れの相で出力短絡などによる異常大電流が
検出された場合でも、全ての相のＩＧＢＴ３〜８にソフ
ト絞り制御が働くので、異常電流の検出レベルにバラツ
キがあっても、異常電流を検出した相以外の相のＩＧＢ
Ｔでもサージ電圧が発生する虞れを無くすことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主回路のスイッチ
ング素子としてＩＧＢＴ(絶縁ゲート・バイポーラ・ト
ランジスタ)を用いたインバータ装置に係り、特に、出
力短絡時での短絡電流の保護機能を備えたインバータ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、主回路スイッチング素子として、
ＩＧＢＴを使用したインバータ装置が広く用いられてい
るが、このようなＩＧＢＴを用いたインバータ装置で
は、その出力短絡時の保護方式として、短絡電流の速や
かな検出処理と、その後でのゲート電圧の緩やかな絞り
によりスイッチング素子の遮断を制御する、いわゆるソ
フト絞り制御方式が、従来から主として採用されてい
る。

【０００３】これは、ＩＧＢＴはスイッチング速度が速
いため、出力短絡発生時での大電流の通過によるＩＧＢ
Ｔ破壊の虞れだけではなく、電流の遮断により発生する
サージ電圧がＩＧＢＴの耐圧を越え、破壊の虞れが生じ
てしまうからである。

【０００４】このサージ電圧は、電流遮断時での電流変
化率ｄｉ／ｄｔと配線インダクタンスに起因するもので
あり、短絡電流のような大電流を、ＩＧＢＴの通常のス
イッチング速度で遮断したとすると、ＩＧＢＴの耐圧を
越える大きなサージ電圧が簡単に発生してしまう。

【０００５】そこで、このサージ電圧を抑制するため、
短絡電流検出時には、上記したように、ＩＧＢＴのゲー
ト電圧の絞りを緩やかにし、これによりＩＧＢＴの電流
をゆっくりと減少させてゆき、電流遮断時での電流変化
率ｄｉ／ｄｔを抑え、サージ電圧が大きくならないよう
にしているのである。

【０００６】ところで、従来技術によるインバータ装置
では、図４に示すように、主回路のスイッチング素子で
あるＩＧＢＴ３〜８の全てのゲート駆動回路１５〜２０
に保護回路を設け、各スイッチング素子ごとに独立して
短絡電流の検出を行い、短絡電流の通流と、短絡電流の
遮断によるサージ電圧から各ＩＧＢＴ３〜８を保護する
ようになっている。

【０００７】この図４の従来技術によるインバータ装置
において、１は整流回路、２は平滑コンデンサ、３〜８
はＩＧＢＴ、９〜１４はフライホイールダイオード、１
５〜２０はＩＧＢＴの駆動回路(ゲート駆動回路)、２１
は短絡検出用ダイオード、２２はインバータ制御回路で
ある。なお、２３は出力短絡を想定して設けたスイッチ
で、２４は配線インダクタンスを表わし、詳しい説明に
ついては後述する。

【０００８】整流回路１は、図示のように、３相ブリッ
ジ接続された６個のダイオードで構成され、３相交流電
源から供給される３相交流電力を直流電力に変換し、平
滑コンデンサ２に充電すると共に、６個のＩＧＢＴ３〜
８をスイッチング素子とする主回路に直流電力を供給す
る働きをする。

【０００９】これにより、通常の動作時には、上位のイ
ンバータ制御回路２２から供給されるＰＷＭ信号に従っ
て、各駆動回路１５〜２０が、各々のＩＧＢＴ３〜８を
スイッチング制御し、Ｕ、Ｖ、Ｗの各出力端子に３相交
流電力を発生させ、これらの出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに接続
されているモータなどの負荷に３相交流電力を供給する
ようになっている。

【００１０】一方、各駆動回路１５〜２０は、ダイオー
ド２１により、各々のＩＧＢＴ３〜８の短絡電流を検出
したときは、上記したように、ＩＧＢＴのゲート電圧を
ソフト絞り制御し、電流遮断時での電流変化率ｄｉ／ｄ
ｔを抑え、サージ電圧が大きくならないようにすると共
に、その出力Ａからアラーム信号を出力し、インバータ
制御回路２２に供給する。

【００１１】そこで、インバータ制御回路２２は、この
アラーム信号に応じて各駆動回路１５〜２０に対するＰ
ＷＭ信号の送出を停止し、これによりインバータ装置の
非常停止を行ない、機器の保護が得られるようにするの
である。次に、図５は、現在、一般的に使用されている
モジュール化された駆動回路１５〜２０の一例を示した
ものである。ここで、各駆動回路１５〜２０は全て同じ
構成なので、駆動回路１５と、駆動回路２０についてだ
け示し、他は省略してある。

【００１２】駆動回路１５、２０は、それぞれゲート駆
動回路１５０、２００と短絡検出回路１５１、２０１、
ゲート絞り回路１５２、２０２、それにアラーム出力回
路１５３、２０３で構成されている。以下、ＩＧＢＴ３
の駆動回路１５を例にして説明する。ゲート駆動回路１
５０は、インバータ制御回路２２から供給されてくるＰ
ＷＭ信号を電気的に隔離した状態で増幅し、ＩＧＢＴ３
のゲートを駆動する働きをする。

【００１３】短絡検出回路１５１は、ＩＧＢＴ３に流れ
る短絡電流を検出する働きをするもので、ＩＧＢＴ３が
オン(導通)しているとき、そのコレクタとエミッタの間
に現れる電圧、すなわちコレクタ−エミッタ電圧をダイ
オード２１を介して取り込むことにより、短絡電流を検
出するようになっている。

【００１４】ＩＧＢＴがオン状態のとき、通常時は、短
絡検出回路１５１から検出用のダイオード２１を介して
ＩＧＢＴ３に検出用の電流が流れるが、ＩＧＢＴ３のコ
レクタ−エミッタ電圧が規定値より高くなると、ダイオ
ード１２がオフして電流が流れなくなるようにしてあ
り、この電流が流れなくなった場合、これをＩＧＢＴ３
に短絡電流が流れているものと判断するようになってい
る。

【００１５】なお、これは、ＩＧＢＴでは、それに出力
短絡などによる大きな電流が流れた場合、その動作領域
が飽和領域から能動領域に移行し、コレクタ−エミッタ
電圧が急に上昇してしまうという特性があるのを利用し
たものである。

【００１６】ゲート絞り回路１５２は、短絡電流検出
時、短絡検出回路１５１から供給される信号に応じて動
作を開始し、上記したようにゲート駆動信号を緩やかに
絞り、ＩＧＢＴ３をゆっくりとオンからオフ(遮断)に移
行させるソフト絞り制御を実行し、これにより、サージ
電圧の発生を防ぐ働きをする。

【００１７】アラーム出力回路２０３は、短絡電流検出
時、短絡検出回路１５１から供給される信号に応じて動
作し、フォトカプラ１５４ａ、１５４ｂを介してインバ
ータ制御回路２２にアラーム信号を供給する働きをす
る。なお、ここで、フォトカプラの１５４ａは発光側を
表わし、１５４ｂは受光側表わす。

【００１８】次に、インバータ制御回路２２は、制御回
路２２０とＰＷＭ出力回路２２１、それに異常信号入力
回路２２２とで構成されている。制御回路２２０はマイ
クロコンピュータなどで構成され、インバータ全体の制
御に必要な処理を実行する。ＰＷＭ出力回路２２１は、
名称通り、ＩＧＢＴをスイッチング制御するのに必要な
ＰＷＭ信号を発生する働きをする。

【００１９】そして、異常信号入力回路２２は、各フォ
トカプラの受光側１５４ｂからアラーム信号を入力し、
異常信号を発生して制御回路２２０とＰＷＭ出力回路２
２１に供給し、過電流検出時、ＰＷＭ信号の発生を停止
させる働きをする。なお、ここで、アラーム信号の伝達
にフォトカプラ１５４ａ、１５４ｂを用いているのは、
電気的な隔離(アイソレーション)を得るためである。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、各Ｉ
ＧＢＴの短絡電流の検出レベルにバラツキの存在が不可
避である点について配慮がされておらず、以下に説明す
るように、充分なサージ電圧抑制の点で問題があった。

【００２１】インバータ装置では、その出力が短絡され
た場合、短絡電流は、最低でも上下２箇所のＩＧＢＴを
通過することになる。従って、それぞれのＩＧＢＴの駆
動回路に、前記のように、短絡電流の保護機構を組み込
んでおき、短絡電流が通過するＩＧＢＴの駆動回路が各
々保護動作を行えばよいことになる。

【００２２】しかし、短絡電流の検出レベルを何れのＩ
ＧＢＴについても完全に等しくすることは、実用上はほ
とんど不可能に近く、バラツキの存在が不可避となり、
短絡発生に際して検出動作するものと動作しないものが
でてくる。この結果、検出レベルが低く、検出回路が動
作したＩＧＢＴは、ゲート電圧のソフト絞りが働くの
で、大きなサージ電圧は発生しないが、検出レベルが高
く、検出回路が動作しかったＩＧＢＴではゲート電圧の
ソフト絞りが働かず、大電流を通常のスイッチング速度
で遮断してしまうことになる。

【００２３】従って、従来技術では、検出回路が働かな
かったＩＧＢＴには大きなサージ電圧が発生し、耐圧破
壊を招いてしまう虞れを有することになり、以下、この
点について、図４の従来技術のインバータ装置と、その
動作を示す図６のタイミング図により説明する。

【００２４】まず、ここで、ＩＧＢＴ３とＩＧＢＴ８が
オンの状態で、その他のＩＧＢＴはオフの状態にあり、
且つ、ＩＧＢＴ３の駆動回路１５による短絡電流検出レ
ベルの方が、ＩＧＢＴ８の駆動回路２０による短絡電流
検出レベルよりも低いものとする。次に、出力端子Ｕと
出力端子Ｗ間に短絡が発生した場合を想定し、スイッチ
２３が閉じられたとする。

【００２５】そして、この図６のタイミング図におい
て、Ｉ₂₃ はスイッチ２３を流れる電流、Ｉ₃ はＩＧＢ
Ｔ３を流れる電流、Ｉ₈ はＩＧＢＴ８を流れる電流、Ｉ
₁₂ はダイオード１２を流れる電流、ＶＧ₃ はＩＧＢＴ
３のゲート電圧、ＶＣＥ₃ はＩＧＢＴ３のコレクタ−エ
ミッタ間の電圧、ＶＧ₈ はＩＧＢＴ８のゲート電圧、Ｖ
ＣＥ₈ はＩＧＢＴ８のコレクタ−エミッタ間電圧を夫々
示している。

【００２６】いま、時刻ｔ₀ でスイッチ２３がオンさ
れ、短絡が発生したとすると、この時点からＩＧＢＴ３
とＩＧＢＴ８を通って短絡電流Ｉ₂₃ が流れ始めるが、
この短絡電流Ｉ₂₃ は配線インダクタンス２４により制
限され、この結果、図示のように、時刻ｔ₀ から立ち上
がって緩やかに大きくなっていく。なお、この時点で
は、短絡電流Ｉ₂₃ は、ＩＧＢＴ３を流れる電流Ｉ₃ に
等しくなっている。

【００２７】そして、時刻ｔ₁ に至り、ここで、短絡電
流Ｉ₂₃ が、短絡電流検出レベルが低い方のＩＧＢＴ３
の駆動回路１５の検出レベルに達したとする。そうする
と、ここで、駆動回路１５は、上位のインバータ制御回
路２２から供給されているＰＷＭ信号を無視し、ＩＧＢ
Ｔ３のゲート電圧ＶＧ₃ を、部分２５に示すように、緩
やかに絞ってゆき、これによりＩＧＢＴ３をゆっくりと
オフに制御する。

【００２８】この結果、電流Ｉ₃ は、部分２６で示すよ
うに、比較的緩やかに遮断されるので、電圧ＶＣＥ₃
は、部分２７に示す程度の小さいサージ電圧を伴うだけ
で、大きなサージ電圧を発生することはなく、従って、
ＩＧＢＴ３については、その耐圧が脅かされる虞れは生
じない。

【００２９】しかして、ここでＩＧＢＴ３が遮断されて
も、ＩＧＢＴ８はオン状態のままなので、短絡電流Ｉ₂₃
は配線インダクタンス２４の働きにより残り、ダイオ
ード１２に転流して還流電流Ｉ₁₂ となり、これが短絡
電流Ｉ₂₃ となる。そして、この結果、時刻ｔ₁ 以降も
短絡電流Ｉ₂₃ が残るが、以後は図示のように減少して
ゆくだけなので、ＩＧＢＴ８の駆動回路２０は検出レベ
ルに達しない状態のままになり、短絡電流Ｉ₂₃は徐々に
減衰しながらではあるが、依然として流れ続けている。

【００３０】ところで、時刻ｔ₁ で短絡を検出した駆動
回路１５は、この時点で上位のインバータ制御回路２２
にアラーム信号を送出しており、このため、インバータ
制御回路２２は、このアラーム信号に応じて、時刻ｔ₂
で全ての駆動回路１５〜２０に対するＰＷＭ信号の出力
を停止し、これにより、駆動回路２０は、このＰＷＭ信
号の出力停止により、ＩＧＢＴ８のゲート電圧ＶＧ₈
を、部分２８に示すように、通常の動作時と同様、速い
スイッチング速度のままで急激に遮断状態にしてしま
う。

【００３１】この結果、時刻ｔ₂ で、ＩＧＢＴ８がオフ
し、そのコレクタ−エミッタ電圧ＶＣＥ₈ に、部分２９
に示すように、大きなサージ電圧が発生し、ＩＧＢＴ８
の耐圧を越え、破壊を招いてしまうのである。ここで、
時刻ｔ₂ 以降も、しばらくは電流Ｉ₁₂ と電流Ｉ₂₃ が流
れ続けているのは、ＩＧＢＴ８からダイオード１１に転
流されてしまうからである。

【００３２】なお、この図６では、時刻ｔ₁ から時刻ｔ
₂ までの時間がかなり長く描かれているが、これは判り
易くするため誇張して示したものであり、実際には、も
っと短く、信号の処理に必要な極く短時間の遅れを伴う
に過ぎない。

【００３３】本発明の目的は、短絡検出回路の検出レベ
ルにバラツキがあっても、常に確実にサージ電圧の発生
が抑制でき、ＩＧＢＴの耐圧破壊を防ぐことができるよ
うにしたインバータ装置を提供することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、主回路スイ
ッチング素子にＩＧＢＴを用い、各スイッチング素子の
ゲート駆動回路に異常電流検出回路とゲート電圧のソフ
ト絞り制御回路を有するインバータ装置において、前記
ゲート駆動回路の全ての前記異常電流検出回路から異常
電流検出信号を入力するオア回路を設け、該オア回路の
出力により、前記ゲート駆動回路の全ての前記ソフト絞
り制御回路が動作するようにして達成される。

【００３５】何れの相で出力短絡などによる異常大電流
が検出された場合でも、全ての相のＩＧＢＴにソフト絞
り制御が働くので、異常電流を検出した相以外の相のＩ
ＧＢＴでもサージ電圧が発生する虞れを無くすことがで
きる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるインバータ装
置について、図示の実施形態により詳細に説明する。図
１は、本発明の一実施形態で、図において、３０はオア
(論理和)回路で、その他、各駆動回路１５〜２０が、出
力Ａだけではなく、さらに出力Ｂと入力Ｃを備えている
点を除き、残りの構成要素は、図４に示した従来技術に
よるインバータ装置と同じである。

【００３７】そして、駆動回路１５〜２０において、ま
ず出力Ｂは、アラーム信号の出力Ａとは別に、短絡など
の異常な大電流検出時に、それを表わす信号、すなわち
短絡検出信号(異常電流検出信号)を出力するための端子
で、次に、同じく入力Ｃは、内部に有するゲート絞り回
路を強制的に動作させるための信号、すなわち絞り動作
信号を入力するための端子である。

【００３８】従って、この実施形態における駆動回路１
５〜２０は、夫々が対応するＩＧＢＴ３〜８に短絡電流
が検出されたとき、その内部に有するゲート絞り回路
(ソフト絞り制御回路)を動作させるだけではなく、外部
から入力Ｃに所定の信号、すなわち絞り動作信号が供給
されたときにも、その内部にあるゲート絞り回路が動作
されるように構成されていることになる。

【００３９】次に、オア回路３０は、６入力のオア回路
で構成され、その入力には、全ての相の駆動回路１５〜
２０の出力Ｂから、短絡検出信号がそれぞれ供給される
ようになっており、それらのオア論理結果を出力し、全
ての駆動回路１５〜２０の入力Ｃに、絞り動作信号とし
て供給する働きをする。

【００４０】従って、この図１の実施形態では、駆動回
路１５〜２０の内の何れかで、対応するＩＧＢＴに短絡
電流が検出されたときは、残りの駆動回路１５〜２０の
全てに絞り動作信号が供給され、この結果、ＩＧＢＴ３
〜ＩＧＢＴ８の何れか１個でも短絡電流が流れたら、全
てのＩＧＢＴの駆動回路内にあるゲート絞り回路が動作
し、それぞれが対応するＩＧＢＴのゲート電圧を緩やか
に絞り、オフにすることになる。

【００４１】次に、この実施形態の動作について、図２
のタイミング図により説明する。このときも、図６の従
来技術と場合と同じく、ＩＧＢＴ３とＩＧＢＴ８がオン
の状態で、その他のＩＧＢＴはオフの状態にあり、且
つ、ＩＧＢＴ３の駆動回路１５による短絡電流検出レベ
ルの方が、ＩＧＢＴ８の駆動回路２０による短絡電流検
出レベルよりも低いものとし、この状態で、時刻ｔ₀ で
スイッチ２３が閉じられ、出力端子Ｕと出力端子Ｗ間に
短絡が発生したものとする。

【００４２】そうすると、これも従来技術のときと同様
に、時刻ｔ₁ で駆動回路１５が短絡を検出し、これによ
り、図示の部分２５のように、ゲート電圧ＶＧ₃ を緩や
かに絞り、ＩＧＢＴ３をゆっくりと遮断に移行させる。
従って、これも従来技術と同じく、時刻ｔ₁ 以降、電流
Ｉ₃ は、部分２６で示すように、比較的緩やかに遮断さ
れるので、電圧ＶＣＥ₃ は、部分２７に示す程度の小さ
いサージ電圧を伴うだけで、大きなサージ電圧を発生す
ることはなく、従って、ＩＧＢＴ３の耐圧が脅かされる
虞れは生じない。

【００４３】ところで、このままでは、従来技術で説明
したように、やがて時刻ｔ₂ で、ＩＧＢＴ８は速いスイ
ッチング速度のままで急激に遮断状態にされてしまい、
耐圧破壊の虞れを生じてしまうが、しかして、この図１
の実施形態では、駆動回路１５がＩＧＢＴ３の短絡を検
出し、自らのゲート絞り回路を動作させると共に、その
出力Ｂから短絡検出信号を送出し、それをオア回路３０
に供給するようになっており、この結果、時刻ｔ₁ で駆
動回路１５が短絡を検出してから僅かの遅れ時間後の時
刻ｔ₁’、全ての駆動回路の入力Ｃに絞り動作信号が供
給される。

【００４４】そこで、今度はＩＧＢＴ８の駆動回路２０
のゲート絞り回路も動作し、部分４０で示すように、Ｉ
ＧＢＴ８のゲート電圧ＶＧ₈ を緩やかに絞ってゆく。こ
の結果、この時刻ｔ₁’以降、ＩＧＢＴ８の電流Ｉ₈
も、部分４１で示すように、比較的ゆっくりと遮断さ
れ、従って、ＩＧＢＴ８のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖ
ＣＥ₈ も、部分４２に示す程度の小さいサージ電圧を伴
うだけとなり、大きなサージ電圧が発生することはな
い。

【００４５】また、この結果、その後、アラーム信号に
応じて、時刻ｔ₂ で、インバータ制御回路２２がＰＷＭ
信号の発生を停止させても、もはやサージ電圧が発生す
る虞れは何もなく、勿論、ＩＧＢＴ８の耐圧が脅かされ
る虞れが生じよう筈もないものであり、従って、この実
施形態によれば、主回路スイッチング素子であるＩＧＢ
Ｔの破壊を常に確実に阻止することができる。

【００４６】次に、一般的に用いられているＩＧＢＴ駆
動用モジュールを利用して、オア回路３０を含む各駆動
回路１５〜２０を実現した本発明の実施形態について、
図３により説明する。なお、この実施形態でも、各駆動
回路１５〜２０は全て同じ構成なので、駆動回路１５
と、駆動回路２０についてだけ示し、他は省略してあ
る。

【００４７】この図３の実施形態は、図５の従来技術の
回路において、各駆動回路１５〜２０の夫々に、更にフ
オトカプラ１５５〜２０５と、フオトカプラ１５６〜２
０６を設け、これによりオア回路３１の機能が得られる
ようにしたものであり、従って、これらのフオトカプラ
が付加されている以外は、図５の回路と同じであるの
で、詳しい説明は省略する。

【００４８】そして、この実施形態では、各駆動回路１
５〜２０でゲート絞り回路１５２、２０２を外部から供
給される絞り動作信号で動作させる方法として、短絡検
出回路１５１、２０１の検出入力にフオトカプラ１５６
〜２０６の受光側１５６ｂ、２０６ｂを直列に接続し、
検出信号を遮断することにより、強制的に短絡を検出し
た状態にする方法を採用したものである。

【００４９】既に説明したように、駆動回路１５〜２０
の短絡検出回路１５１、２０１によるＩＧＢＴ３〜８の
短絡電流の検出動作は、各ＩＧＢＴのコレクタ−エミッ
タ間の電圧を検出し、検出端子からＩＧＢＴのコレクタ
に電流が流れなくなった場合に異常と判断するようにな
っている。

【００５０】そこで、この実施形態では、これを利用
し、フオトカプラ１５６〜２０６の受光側１５６ｂ、２
０６ｂにより、検出用ダイオード２１から各駆動回路１
５〜２０の入力をオン、オフするようにしたものであ
り、この結果、モジュール化された駆動回路１５〜２０
の内部をいじることなく、そのまま使用できるという利
点が得られる。

【００５１】このため、まず、フォトカプラ１５５〜２
０５の発光側１５５ａ〜２０５ａをそれぞれアラーム出
力回路１５３〜２０３の出力に接続し、アラーム信号伝
送用に設けてあるフォトカプラの発光側１５４ａ〜２０
４ａと直列にしてある。この結果、これらフォトカプラ
の発光側１５５ａ〜２０５ａは、短絡検出回路か１５１
〜２０１が短絡を検出し、アラーム出力回路１５３〜２
０３がアラーム信号を発生すると、フォトカプラ１５４
〜２０４の発光側１５４ａ〜２０４ａと同時に発光する
ことになる。

【００５２】次に、これらのフオトカプラ１５５〜２０
５の受光側１５５ｂ、２０５ｂは線路５０に共通に接続
され、さらに直列抵抗５１を介して電源Ｖcc に共通に
接続されている。そして、別のフォトカプラ１５６〜２
０６の発光側１５６ａ〜２０６ａは、それぞれの直列抵
抗１５７、２０７を介して線路５０に並列に接続されて
いる。

【００５３】この結果、フォトカプラ１５６〜２０６の
発光側１５６ａ〜２０６ａは、常時は発光していて、そ
れらの受光側１５６ｂ、２０６ｂをオンにしているが、
フオトカプラ１５５〜２０５の受光側１５５ｂ、２０５
ｂの何れか１個でもオンすると、線路５０の電位がロー
レベルになるので、フォトカプラ１５６〜２０６の発光
側１５６ａ〜２０６ａは全て発光を停止し、それらの受
光側１５６ｂ、２０６ｂは、オフにされてしまうことな
る。

【００５４】従って、各駆動回路１５〜２０の検出入力
にあるフオトカプラ１５６〜２０６の受光側１５６ｂ、
２０６ｂのオン、オフ動作は、アラーム出力回路１５３
〜２０３のアラーム信号のオア論理条件として得られる
ことになり、オア回路３１としての機能を得ることがで
きる。

【００５５】この図３の実施形態の動作を、図２のタイ
ミング図により説明すると、まず時刻ｔ₁ 以前は、フォ
トカプラ１５６〜２０６の発光側１５６ａ〜２０６ａは
全て発光動作しているので、その受光側１５６ｂ、２０
６ｂはオン状態にあり、従って、各駆動回路１５〜２０
による短絡電流の検出機能は全てそのまま維持されてい
る。従って、時刻ｔ₁ でＩＧＢＴ３に短絡が発生したと
き、直ちに駆動回路１５の短絡検出回路１５１による検
出機能が働き、この結果、ゲート絞り回路１５２とアラ
ーム出力回路１５３を動作させることになる。

【００５６】そこで、フォトカプラ１５５の発光側１５
５ａが発光動作し、これにより、その受光側１５５ｂが
オンするので、フォトカプラ１５６〜２０６の発光側１
５６ａ〜２０６ｂは全て消灯されてしまう。この結果、
フォトカプラ１５６〜２０６の受光側１５６ｂ〜２０６
ｂは全てオフされるので、駆動回路２０の短絡検出回路
２０１の入力がダイオード２１から電気的に切り離され
た状態になる。

【００５７】これにより、短絡検出回路２０１は、強制
的に短絡を検出した状態にされ、時刻ｔ₁ から所定の遅
れ時間経過後の時刻ｔ₁’でゲート絞り回路２０２が動
作し、部分４０で示すように、ＩＧＢＴ８のゲート電圧
ＶＧ₈ を緩やかに絞ってゆく。この結果、この時刻ｔ
₁’以降、ＩＧＢＴ８の電流Ｉ₈ も、部分４１で示すよ
うに、比較的ゆっくりと遮断され、従って、ＩＧＢＴ８
のコレクタ−エミッタ間電圧ＶＣＥ₈ も、部分４２に示
す程度の小さいサージ電圧を伴うだけとなって、大きな
サージ電圧を発生することなく、確実に短絡保護を得る
ことができるのである。

【００５８】従って、この実施形態によれば、短絡発生
時には、全ての相の駆動回路１５〜２０において、その
ゲート絞り回路１５２〜２０２が動作させられるように
できるので、短絡発生時でのサージ電圧の発生を抑え、
ＩＧＢＴ３〜８が耐圧を越えて高電圧に曝される虞れを
無くし、出力短絡からインバータ装置を確実に保護する
ことができる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、インバータ装置の出力
短絡が検出されたときは、どのような場合でも、必ず全
ての相のＩＧＢＴがソフト絞り制御のもとでオフされる
ようにしたので、異常電流の検出レベルにバラツキがあ
っても、常に確実にサージ電圧の発生を抑えることがで
きる。そして、この結果、本発明によれば、出力短絡に
際しても確実に保護機能が発揮され、ＩＧＢＴが耐圧破
壊する虞れのない信頼性の高いインバータ装置を容易に
提供すること保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインバータ装置の一実施形態を示
す回路図である。

【図２】本発明の一実施形態の動作を説明するためのタ
イミング図である。

【図３】本発明の一実施形態における駆動回路の具体例
を示すブロック図である。

【図４】従来技術によるインバータ装置の一例を示す回
路図である。

【図５】従来技術によるインバータ装置における駆動回
路の具体例を示すブロック図である。

【図６】従来技術によるインバータ装置の動作を説明す
るためのタイミング図である。

【符号の説明】

１整流回路２平滑コンデンサ３〜８ＩＧＢＴ(絶縁ゲート・バイポーラ・トランジ
スタ) ９〜１４フライホイールダイオード１５〜２０駆動回路(ゲート駆動回路）２１短絡検出用のダイオード２２上位のインバータ制御回路２３短絡状態を想定するためのスイッチ２４配線インダクタンス３０オア回路（論理和回路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者千葉宏千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者渡嘉敷睦男千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者石井聡子千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者広田雅之千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号日立京葉エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主回路スイッチング素子に絶縁ゲート・
バイポーラ・トランジスタを用い、各スイッチング素子
のゲート駆動回路に異常電流検出回路とゲート電圧のソ
フト絞り制御回路を有するインバータ装置において、前記ゲート駆動回路の全ての前記異常電流検出回路から
異常電流検出信号を入力するオア回路を設け、該オア回路の出力により、前記ゲート駆動回路の全ての
前記ソフト絞り制御回路が動作するように構成したこと
を特徴とするインバータ装置。