JPS59129585A - インバ−タ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はインバータ装置に係り、特にインバータ逆流電
力によシ発生する過′電圧からインバータ構成素子を保
護する過電圧保護装置に関する。

〔従来技術〕

一般に、直流を交流に変換する半導体インバータ装置に
於いては、回路の電圧はいかなる場合に於いても必ず装
置に使用されている半導体素子（例えばサイリスタ等）
の過電圧耐量以下でなければならない。通常、この種の
インバータは、直流入力側に半導体保護用ヒユーズを備
えている。

このよう彦インバータ装置の運転中に１何らかの事故、
例えば通弧、失弧、過負荷等によって前記ヒユーズが溶
断した時、この装置の交流出力側に繋がれている負荷が
逆起電力を持ったものであったり、エネルギを溜めてい
るものである場合は、そのエネルギがインバータに逆流
し、その過電圧の為にインバータに使用されている半導
体素子等を破壊してしまうことがある。そこで、従来の
インバータ装ｆｆＫ於いては、サイリスタに逆並列接続
されたダイオード忙よシ、インバータ逆流電力を電源側
に戻すパスを構成して過電圧保護装置としている。しか
し、前記半導体保護用ヒユーズが溶断すると、電源に戻
るパスがなくなシ、逆流電力はインバータ内の転流コン
デンサを過充電させ、インバータ内の素子を劣化又は破
壊してしまうことに々る。このようなインバータ装置の
弱点を改善する為（（、半導体保護用ヒユーズと並列に
ダイオードを直流入力電圧に対し逆極性に接続して、こ
のダイオードにより逆流電力を電源側姉戻すパスを構成
する過電圧保護装置が開発されている。

第１図は、半導体保霞用ヒユーズに並列にダイオードを
取り付けた過電圧保護装置を備えた従来のインバータ装
置の回路例である。インバータ入力直流電源１は速断ヒ
ユーズ（半導体保護用ヒユーズ２を介してインバータを
構成する主サイリスタ３〜６の直流入力側に接続されて
いる。これら主サイリスタ３〜６の交流出力側には遅れ
力率要素を含んだ負荷７が接続され、又、これら主サイ
リスク３〜６にはインバータ逆流′屯カバイパス用ダイ
オード８〜１１が逆並列接続されている。更に、これら
主サイリスタ３〜６には転流用コンデンサ１２．１３を
介して主サイリスタを強制消弧する為の補助サイリスタ
１４〜１７が並列に接続されている。尚、前記速断ヒユ
ーズ２には並列に逆流電力バイパス用ダイオード１８が
直流入力電圧に対して逆向きの極性に接続されている。

第２図は第１図に示したインバータ装置の動作タイムチ
ャートである。期間１．に於いて負荷電流ｉ。の短絡経
路は、第１図の負荷７、逆流電力バイパス用ダイオード
８、速断ヒユーズ２、直流電源１、逆流電力バイパス用
ダイオード１１、負荷７となり、又第２図の期間ｔ２は
負荷７、逆流電力バイパス用ダイオード１０、速断ヒユ
ーズ２、直流電源１、逆流電力バイパス用ダイオード９
、負荷７となり、いずれの場合も逆流電流は速断ヒユー
ズ２を通って直流電源１に吸収される。速断ヒユーズ２
が溶断した時は、バイパス用ダイオード１８が前記短絡
経路のバイパスとなり同一の経路を通って逆流電流ｉｏ
は直流電源１に吸収される。

上記のような従来のインバータ装置の過電圧保護装置に
於いて問題になるのは以下の２点である。

一つは、バイパス用ダイオード１８が不導通になった時
或いは接触不良により接続されていない等の場合に、速
断ヒユーズ２が溶断した時、逆流電流の直流゛電源１に
戻るパスがなくなり、電流ｉ。

が転流用コンデンサ１２．１３の過充電させて主サイリ
スタ３〜６を過電圧で劣化又は破損する事故が生じるこ
とである。もう一つは、バイパス用ダイオード１８が短
絡（ＢＤ）Ｌでいることを検出する機能がない為、バイ
パス用ダイオード１８がＢＤｔ、ていると速断ヒユーズ
２の遮断特性が悪くなり、主サイリスタ３〜６及び直流
電源１を過電流で劣化又は破損させる事故が生じること
である。即ち、従来のこの種の過電圧保護装置は信頼性
に欠けるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の欠点を解消し、高信頼性且つ安
価な過電圧保護装置を備えたインバータ装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は、直流′電源とインバータとの間に設けられて
いる速断ヒユーズに並列に設けられるダイオードを使用
せず、速断ヒユーズの溶断を検出すると、インバータア
ームを構成しているマスク側主サイリスタのＰ側とＮ側
及びスレーブ側主サイリスタのＰ側とＮ側の計４個所の
サイリスタを常時オン状態とする検出制御装置を設けて
、負荷に残っている逆流電力をインバータ内部で処理す
ることにより、上記目的を達成する。

〔発明の実施例〕

以下は本発明の実施例を従来例と同部品は同符号を用い
て図面に従って説明する。第３図は本発明のインバータ
装置の一実施例を示す構成図である。インバータ入力直
流電源ＩＦｉ速断ヒユーズ２を介して主サイリスタ３〜
６の入力側Ｋｍ続され、主サイリスタ３〜６の出力側は
負荷７が接続されておシ、逆流電力バイパス用ダイオー
ド８〜１１、転流用コンデンサ１２．１３及び補助サイ
リスタ１４〜１７の接続関係も第１図に示した従来例と
同一である。本実施例では、速断ヒユーズ２に並列に検
出制御装置１９を接続して、従来この部分に接続されて
いたバイパス用ダイオードを排している。

第４図は第３図で示した検出制御装置の第１の実施例を
示した構成図である。速断ヒユーズ２の両端に接続され
ている入力部はコンデンサ２０゜抵抗２１を介して、絶
縁トランス２２の１次側に接続されている。絶縁トラン
ス２２の２次側はダイオード２３を介してアンドゲート
２４の一入力端子に接続され、２次側の他端は接地され
ている。

又、この絶縁トランス２２の２次側にはノイズ吸収用の
コンデンサ２５が挿入されている。アンドゲート２４の
他の入力端子には起動停止信号へが人力されており、そ
の出力側はフリップフロップ２６に接続されている。こ
のフリップフロップ２６の出力側はナントゲート２７〜
３０の一方の入力端子に接続され、このナントゲート２
７〜３０の他方の入力端子はリングカウンタ３１に接続
されている。又ナントゲート２７の出力側は主サイリス
タ３のゲートへ、ナントゲート２８の出力側は主サイリ
スタ４へ、ナントゲート２９の出力側は主サイリスタ５
へ、ナントゲート３０の出力側は主サイリスタ６へそれ
ぞれ接続されている。

リングカウンタ３１の入力端にはアンドゲート３２の出
力側が接続され、このアンドゲート３２の一方の入力端
子には前記起動停止信号Ａが人力され、他方の端子には
カウントパルスＣＰが入力されている。

次に本実施例の動作について説明する。今、速断ヒユー
ズ２が溶断すると、この速断ヒユーズ２の両端には直流
電源１の直流電圧が印加される。

この時、コンデンサ２０、抵抗２１により構成される微
分回路により発生する微分パルスが絶縁トランス２２の
１次側に流れる為、トランス２２の２次側には微分パル
スが誘起される。この微分パルスは速断ヒユーズ２が溶
断したことを検知するものである。又、この微分パルス
はアンドゲート／Ｑ１ ２４の一入力端子に人力される。この時、このアンドゲ
ート２４の他の入力端子に起動信号Ａが入力されていれ
ば、アンドゲート２４の出力側は゛”　ｔＴ”レベルと
なりこれがフリップフロップ２６を反転させる。すると
ナントゲート２７〜３０の一方の入力端子は全て“Ｌ＃
レベルとなる為、これらナントゲート２７〜３０はリン
グカウンタ３１の出力とは関係力く主サイリスタ３〜６
へのゲートへ１Ｈルベル信号を出力し、これら主サイリ
スタを全てオン状態とする。

このような状態では第３図の負荷７の両端は主サイリス
タ３〜６及び逆流電力バイパス用ダイオード８〜１１で
短絡されることになり、負荷７に残っている逆流電力は
上記短絡経路で吸収されることになシ、即ち逆流電力が
インバータ内部で処理されるととになる。伺、この時の
逆流電力の電流ループは次の４通りの場合がある。その
１、負荷７、逆流電力バイパス用ダイオード１０、主サ
イリスタ３、負荷７、その２負荷７、主サイリスタ６、
逆流電力バイパス用ダイオード９、負荷７、（１０） ぞの３負荷７、逆流電力バイパス用ダイオード８、主サ
イリスタ５、負荷７、その４負荷７、主サイリスタ４、
逆流電力バイパス用ダイオード１１、される。

本実施例によれば、険出制ｍｌ装竹１９が速断ヒユーズ
２の俗断を１四出すると、王サイリスタ３〜６全てをオ
ン状態として負荷７をインバータ内で短絡することによ
り、逆流電流をインバータ内部で処理することが出来、
従来例の如くバイパス用ダイオードを用いていない為、
このダイオードの短絡或いは不噂通等が要因で起こる過
電流保護の不安定要因を排することが出来、過ｒ［圧保
獲のは軸性を著しく高めることが出来る。

第５図は検出制御装置の第２の実施例全示した構成図で
ある。本実姉例ではフリップフロップ２６の出力をす／
トゲー）２７．２８に人力する構成とし、速断ヒユーズ
２の溶断を検出する絶縁トランス２２の２次側の微分パ
ルスによってフリ（１１） ツブフロップ２６が反転したとき、ナントゲート２７．
２８により主サイリスタ３，４のみを常時オン状態する
構成となっている。従って、本実施例では速断ヒユーズ
２の溶断時、マスク側のサイリスタ３，４のみを常時オ
ンとして負荷７の短絡経路を次に示す２通りのみとして
いる。即ち、短絡経路は負荷７、逆流電力バイパス用ダ
イオード１０、主サイリスタ３、負荷７と、負荷７、主
サイリスタ４、逆流電力バイパス用ダイオード１１、負
荷７である。なお、リングカウンタ３１の他の２本の出
力は反転素子３３．３４を通って主サイリスク５．６の
ゲートに印加されている。本実施例では、速断ヒユーズ
２の溶断時の逆流電力短絡経路が２経路のみとなっただ
けで第１の実施例と同様の効果がある。

第６図は第３図に示した検出制御装置１９の第３の実施
例を示した構成図である。本実施例ではフリップフロッ
プ２６の出力側はナントゲート　　　　　　□２９．３
０の一方の入力端子に接続され、このナントゲート２９
．３０の出力側は主サイリスタ５゜（１２） ６のゲートへ接続されている。なお、リングカウンタ３
１の他の２本の出力は反転素子３５．３６を通して主サ
イリスタ３．４のゲートに印加されてイル。従って、速
断ヒユーズ２が溶断してフリップフロップ２６が反転す
るとスレーブ側の主サイリスタ５．６のみが常時オンと
なり、負荷７の両端がＮ丁に示す２つの経路で４．（７
略する。即ち、短絡経路その１は負荷７、主サイリスタ
６、逆流電力バイパス用ダイオード９、負１′ｉ？ｉ’
　７であり、その２は負荷７、逆流電力バイパス用ダイ
オード８、主サイリスタ５、負荷７であり、いずれの経
路に於いても速断ヒユーズ２の溶断時の逆流電力をイン
バータ内で処理し、第１の実施例と同様の効果がある。

第７図は第３図例示した検出制御装置１９の第４の実施
例を示すものである。この例は第４図に示した例とその
回路構成は全く同一であるが、ナントゲート２７の出力
側が補助サイリスタ１４へ、ナントゲート２８の出力側
が補助サイリスタ１５へ、ナントゲート２９の出力側が
補助サイリスタ（１３） １６へ、ナントゲート３０の出力側が補助サイリスタ１
７の各ゲートへ接続されているところが第４の実施例と
異なっている。従って、速断ヒユーズ２が溶断して絶縁
トランス２２の２次側に微分パルスが発生するとフリッ
プフロップ２６が反転し、ナントゲート２７〜３０の出
力側を常時１トＩ”レベルとする為、補助サイリスタ１
４〜１７が常時オン状態となる。この為負荷７の両端は
以下に示す４つの短絡経路で結ばれることになる。即ち
、その１は負荷７、逆流電力バイパス用ダイオード１０
．補助サイリスタ１４、補助サイリスタ１５、逆流電力
バイパス用ダイオード９、負荷７であり、その２Ｆｉ負
荷７、逆流電力バイパス用ダイオード１０．補助サイリ
スタ１６、補助サイリスタ１７、逆流電力バイパス用ダ
イオード９、負荷７であり、その３は負荷７、逆流電力
バイパス用ダイオード８、補助サイリスタ１４、補助サ
イリスタ１５、逆流電力バイパス用ダイオード１１、負
荷７であり、その４は負荷７、逆流電力バイパス用ダイ
オード８、補助サイリスク１６、（１４） 補助サイリスタ１７、逆流電力バイパス用ダイオード１
１．０荷７であり、いずれの場合も逆流電力をインバー
タ内部で処理することが出来、負荷７が進み要素を庁ん
でいない場合は第１の実施例と同様の効果がある。

第８図は本発明のインバータ装置の他の実施例を示す構
成図でを）る。インバータ人力直流電源１は速断ヒユー
ズ２を介してインバータ３７の入力端に接続されている
。このインバータ３７の入力側にはインバータＰＮ短絡
用サイリスタ３８が取り付けられている。又、速断ヒユ
ーズ２１Ｃ並列に検出制御装置庁１９が接続されている
。伺、インバータ３７は第３図で示したものと同様の構
成を有している。

！！ｇ９図は第８図に示した検出制闘装（４１９の詳細
構成例を示したものである。速断ヒユーズ２の両端はコ
ンデンサ２０、抵抗２１の微分回路を通して絶縁トラン
ス２２０１次仰ＩＫ接続され、この絶縁トランス２２の
２次側はダイオード２３を介してアンドゲート２４の一
方の入力端子に接続さく１５） れ、他端は接地されている。又、＠縁トラ／ス２２の２
次側にはノイズ吸収用のコンデンサ２５が接続されてい
る。アンドゲート２４の他方の入力端子には起動停＋ｈ
信号へが入力され、このアンドゲート２４の１＋１力側
はフリップ７０ツブ２６に入力されている。このフリッ
プフロップ２６の出力側は反転素子３９を介してインバ
ータＰＮ短絡用サイリスタ３８のゲートへ接続されてい
る。

速断ヒユーズ２が溶断すると、絶縁トランス２２０２次
側に微分パルスが発生し、アンドゲート２４に起動信号
Ａが入力されている場合は、この微分パルスはフリップ
フロップ２６を反転させる。この反転出力は反転素子３
９により″″Ｈ″Ｈ″レベルてインバータ短絡用サイリ
スタ３８のゲートへ印加される為、このサイリスタ３８
はオン状態となる。従って、との時インバータ３７内の
負荷に残っている逆流電力はサイリスタ３８を通ってイ
ンバータ内で処理される為、本実施例も第３）４に示し
た実施例と同様の効果がある。

〔発明の効果〕

（１６） 以上記述した如く本発明のインバータ装置によれば、イ
ンバータ人力速断ヒユーズの溶断を演出すると、負荷の
両端を短絡する経路をインバータ内に形成することによ
り、負荷に残っている逆流電力を人力直流電源に戻すこ
となく、インバータ内部で処理することが出来、過電流
保穫装置の信頼性を向とさせることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインバータ装置の一例を示す構成図、第
２図は第１図で示した従来例のサイリスタゲートの動作
タイムチャート図、第３図は本発明のインバータ装置の
一実施例を示す構成図、第４図は検出制御装置の第１の
実施例を示す構成図、第５図は検出制御装置の第２の実
施例を示す構成図、第６図は検出制御装置の第３の実施
例を示す構成図、第７図は検出制御装置の第４の実施例
を示す構成図、第８図は本発明のインバータ装置の他の
実施例を示す構成図、第９図は第８図で示した検出制御
装置の詳細例を示す構成図である。 １・・・直流電源、２・・・速断ヒユーズ、３，４．・
５゜（１７） ６・・・主サイリスタ、７・・・負荷、８．９，１０．
１１・・・逆流電力バイパス用ダイオード、１４，１５
゜１６．１７・・・補助サイリスタ、１９・・・検出制
御装置、２２・・・トランス、２４．３２・・・アンド
ゲート、２６・・・フリップフロップ、２７〜３０・・
・ナントゲート、３１・・・リングカウンタ、３７・・
・インバータ、（１８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　マスター側主サイリスタとスレーブ側主サイリス
   タとにより構成されたインバータアームに速断ヒユーズ
   を介して直流入力を供給して、インバータアームの出力
   側に接続される負荷に交流を給電するインバータ装置に
   おいて、速断ヒユーズ溶断を検出すると、主サイリスタ
   又はインバータアームに接続されている補助サイリスタ
   を常時オン状態として、負荷の両端を短絡する電流経路
   をインバータ内に形成することを特徴とするインバータ
   装置。 ２　速断ヒユーズの溶断検出時に、マスター側主サイリ
   スタのＰ側とＮ側及びスレーブ側主サイリスタのＰ側と
   Ｎ側の合計４個のサイリスタを常時オン状轢とすること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のインバータ装
   置。 ３、速断ヒユーズ溶断検出時に、マスター側主サイリス
   タのＰ側とＮ側の合計２個のサイリスタを常時オン状態
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイ
   ンバータ装置。 ４、速断ヒユーズの溶断検出時に、スレーブ側主サイリ
   スタのＰ側とＮ側の合計２個のサイリスタを常時オン状
   態とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   インバータ装置。 ５、速断ヒユーズの溶断検出時に、マスター側補助サイ
   リスクのＰ側とＮ側及びスレーブ側補助サイリスタのＰ
   側とＮ側の合計４個の補助サイリスタを常時オン状態と
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイン
   バータ装置。 ６、　マスター側主サイリスタとスレーブ側主サイリス
   タとにより構成されたインノ（−タアームに速断ヒユー
   ズを介して直流入力を供給してインノ（−タアームの出
   力側に接続される負荷に交流を給電するインバータ装置
   において、インバータアームのＰ側とＮ側間に短絡用サ
   イリスタを接続し、速断ヒユーズの溶断検出時に前記短
   絡用サイリスタを常時オン状態としてインバータのＰＮ
   間を短絡することを特徴とするインバータ装置。