JPS60200769A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JPS60200769A JPS60200769A JP59055558A JP5555884A JPS60200769A JP S60200769 A JPS60200769 A JP S60200769A JP 59055558 A JP59055558 A JP 59055558A JP 5555884 A JP5555884 A JP 5555884A JP S60200769 A JPS60200769 A JP S60200769A
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- transistor
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔発明の技術分野〕
この発明はトランジスタやゲートターンオフサイリスク
等の自己消弧形素子を用いた電力変換装置にお（・て、
短絡事故等の故障時に、自己消弧形素子の安全動作頓域
内で確実にターンオフさせることのできる保護回路を備
えた笥、力変換装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 電力変換部に自己消弧形素子を用いた電力変換回路を有
する電力変換装置の回路図の一例を第１図に示す。 第１図の回路では自己哨弧形素子としてトランジスタを
用い、電力変換回路はトランジスタブリッジとして構成
されている。第１図の回路においてトランジスタインバ
ータを構成するトランジスタの過電流保護について説明
する。 直流電源ｌから供給される直流電力は、トランジスタブ
リッジ２により交流に変換され、９荷電動＠７に供給さ
れろ。ここでトランジスタブリッジ２はトランジスタ２
］ 、 ２２ 、２３ 、２４ 、２５ 、２６とこの
トランジスタのコレクタ・エミッタ間に挿入されるダイ
オード３１ 、３２ 、３３ 、３４ 、３５ 、３６
とから構成される。さらにトランジスタブリッジ２０入
力側には、ダイオード３とコンデンサ５と抵抗４とから
なるサージ電圧吸収回路が並列に接続されている。サー
ジ箱−圧吸収回路はトランジスタブリッジ２の転流時の
サージ電圧を吸収するためのもので、第１図に示すよう
にトランジスタブリッジ２の入力側（直流、側）に接続
墳るのが最近の一般的構成である。したがってブリッジ
２を構成するトランジスタ自身にはスナバ回路は接続し
ないで使用している。、直流側電流は電流検出器６によ
り検出され、インバータ２に流れる電流レベルが過大に
なった場合には、過電流検出器８によりこれが検出され
、検出信号が出力される。この検出信号はトランジスタ
ブリッジ制御信号９とともにアンド回路ｊＯに入力され
、過電流検出時にはプ１ノッジ２を構成するすべてのト
ランジスタをオフするように動作する。アンド回路１０
の出力は駆動回路１１を介してブリッジ２内の各トラン
ジスタを駆動し、直流・交流変換をおこなう。 ℃・まここで仮に負荷短絡事故が点１２のところで（以
下事故点という）発生した場合を考えると、直流電源ｌ
がトランジスタ２１とトランジスタ２６との直列回路を
介し壬畑絡したのと等価になる。どの場合２個のトラン
ジスタ２１ 、２６に均等に電圧が分担されて印加され
ることは期待できない。特にターンオフの瞬間はアンバ
ランスが大きくなり、トランジスタの安全動作領域を越
えてトランジスタが劣化することが多い。コレクタ・エ
ミッタ間電圧Ｖａａｘ （ＳＯ８）が１０００ Ｖ以上
ノドランシスタテは、逆バイアス安全動作領域にマージ
ンが少ないので、直流電源Ｊの電圧が上昇した時に短絡
事故が発生すると、従来の保護回路ではトランジスタの
劣化を防止できないことがあった。 第２図はトランジスタの短絡事故時の安全動作領域を説
明するための図で、（ａｌは短絡時の等価回路である。 この図の基”合にはトランジスタ２１に全゛市圧が印加
されるとして表わしである。トランジスタ２１にパルス
状のベース角：流■Ｂを供給し、直流ｔ、源１をトラン
ジスタ２１で短絡した場合のコレクタ箱流、工Ｃとコレ
クタ・エミッタ間ＶＯＲとの変化波形図を第２図（ｂＬ
Ｋ示す。トランジスタ２１がターンオフを開始１ろ時刻
ｔ１の直後にコレクタ・エミッタ間重圧ＶＯＩＤが高く
なり、その時点でコレクタ市５流ｌｏも大きいので安全
動作領域を越え、トランジスタ図（Ｃ）は短絡時の安全
動作領域の一例を示す特性図である。コレクタ電流ＩＣ
がトランジスタの１００％電１流以下ならばトランジス
タの■。ヤ（ＳＯ８）は１００％電圧に入ることができ
るが、知略事故時には通常コレクタ開、流 はトランジ
スタ定格の４００〜５００％程度流れているので、この
時の耐電圧Ｖｃｗｘ （ｓｕｓ）は６０〜７０Ｌ１）程
度まで低下シテシまう。 このため直流型＃ｊ１の電圧が高い場合にはトランジス
タを短絡事故から完全には保護できず、信頼性を確保す
る必要がある場合には直流電源電圧を下げて使用すると
か、抵抗と並列接続したダイオードとこれに直列接続し
たスナバをトランジスタごとに接続して使用していた。 前者はトランジスタをディレィティングして使用するこ
とになるためインバータの出力電圧が不足することにな
る。したがってこの場合には負荷電動機として標漁電圧
のものは使用できなくなるという欠点がある。後者の場
合はスナバ枦失がかブエリ大きなものとなり、容易にト
ランジスタブリッジｆ）才邑牛σ〕浜ｌ侑程庶πプｆっ
て１ヰヘ−刊−プＶ北へ大きなスナバコンデンサ（数μ
Ｆ程度）を接続しないと過電流をターンオフする場合の
サージ電圧を吸収することができず、しかもトランジス
タを数ＫＨｚでスイッチングすると非常に大きなスイッ
チングロスとなる。したがってスイッチング周波数が高
（・回路ではこの後者の回路は実用的ではない。 〔発明の目的〕 この発明は上記事情をか決するためになされたもので、
負荷煙路や接地事故等による′Ａ電流発生時に、インバ
ータを構成する自己消弧形素子をターンオフするに際し
スイッチングロスを増すことなく、しかもインバータブ
リッジの直流電源電圧をできるだけ高く使用したままで
安全動作領域内でターンオフすることのできる電圧変換
装置を提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するためにこの発明は、入力側が直流電
源に、出力側が負荷にそれぞれ接続され、電力変換部に
自己消弧形素子を用いた電力変換回路と、この電力変換
回路の入力側に並列接続されたサージ電圧吸収回路と、
前記電力変換回路に流れる電流が所定の値を越えた時に
前記自己消弧形素子をオフさせる保護回路とを具備して
なる電力変換装置において、前記電力変換回路の入力側
１と前記直流電源との間に直列に挿入した電流変換率制
限回路と、前記サージ電圧吸収回路の一部に接続されサ
ージ電圧発生時に前記サージ猟圧吸収回路内に蓄積され
る電気エネルギの少なくとも一部を限流インピーダンス
を介し又放電する電気弁と、この電気弁のオンタイミン
グを前記自己消弧形素子のオフタイミングに先行させる
手段とを設けたことを特徴として（・る。 〔発明の実施例〕 以下この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。第３
図はこの発明の一実施例を示す回路図である。なお第１
図に示したと同一部分には同一符号を付しその説明は省
略する。 直流電源ｌとトランジスタブリッジ２との間の直流回路
間に、リアクトル１３とダイオード１４との並列接続さ
れた電流変化率制限回路を挿入する。 またサージ電圧吸収回路を構成するコンデンサ５の両端
に、抵抗１７等の限流インピーダンスを介してトランジ
スタ１６等の電気弁を接続する。そして過電流検出回路
８により負荷側の短絡事故や接地事故を検出し、ワンシ
ョット回路１５を介してトランジスタ１６のペースを駆
動することによりトランジスタ
等の自己消弧形素子を用いた電力変換装置にお（・て、
短絡事故等の故障時に、自己消弧形素子の安全動作頓域
内で確実にターンオフさせることのできる保護回路を備
えた笥、力変換装置に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 電力変換部に自己消弧形素子を用いた電力変換回路を有
する電力変換装置の回路図の一例を第１図に示す。 第１図の回路では自己哨弧形素子としてトランジスタを
用い、電力変換回路はトランジスタブリッジとして構成
されている。第１図の回路においてトランジスタインバ
ータを構成するトランジスタの過電流保護について説明
する。 直流電源ｌから供給される直流電力は、トランジスタブ
リッジ２により交流に変換され、９荷電動＠７に供給さ
れろ。ここでトランジスタブリッジ２はトランジスタ２
］ 、 ２２ 、２３ 、２４ 、２５ 、２６とこの
トランジスタのコレクタ・エミッタ間に挿入されるダイ
オード３１ 、３２ 、３３ 、３４ 、３５ 、３６
とから構成される。さらにトランジスタブリッジ２０入
力側には、ダイオード３とコンデンサ５と抵抗４とから
なるサージ電圧吸収回路が並列に接続されている。サー
ジ箱−圧吸収回路はトランジスタブリッジ２の転流時の
サージ電圧を吸収するためのもので、第１図に示すよう
にトランジスタブリッジ２の入力側（直流、側）に接続
墳るのが最近の一般的構成である。したがってブリッジ
２を構成するトランジスタ自身にはスナバ回路は接続し
ないで使用している。、直流側電流は電流検出器６によ
り検出され、インバータ２に流れる電流レベルが過大に
なった場合には、過電流検出器８によりこれが検出され
、検出信号が出力される。この検出信号はトランジスタ
ブリッジ制御信号９とともにアンド回路ｊＯに入力され
、過電流検出時にはプ１ノッジ２を構成するすべてのト
ランジスタをオフするように動作する。アンド回路１０
の出力は駆動回路１１を介してブリッジ２内の各トラン
ジスタを駆動し、直流・交流変換をおこなう。 ℃・まここで仮に負荷短絡事故が点１２のところで（以
下事故点という）発生した場合を考えると、直流電源ｌ
がトランジスタ２１とトランジスタ２６との直列回路を
介し壬畑絡したのと等価になる。どの場合２個のトラン
ジスタ２１ 、２６に均等に電圧が分担されて印加され
ることは期待できない。特にターンオフの瞬間はアンバ
ランスが大きくなり、トランジスタの安全動作領域を越
えてトランジスタが劣化することが多い。コレクタ・エ
ミッタ間電圧Ｖａａｘ （ＳＯ８）が１０００ Ｖ以上
ノドランシスタテは、逆バイアス安全動作領域にマージ
ンが少ないので、直流電源Ｊの電圧が上昇した時に短絡
事故が発生すると、従来の保護回路ではトランジスタの
劣化を防止できないことがあった。 第２図はトランジスタの短絡事故時の安全動作領域を説
明するための図で、（ａｌは短絡時の等価回路である。 この図の基”合にはトランジスタ２１に全゛市圧が印加
されるとして表わしである。トランジスタ２１にパルス
状のベース角：流■Ｂを供給し、直流ｔ、源１をトラン
ジスタ２１で短絡した場合のコレクタ箱流、工Ｃとコレ
クタ・エミッタ間ＶＯＲとの変化波形図を第２図（ｂＬ
Ｋ示す。トランジスタ２１がターンオフを開始１ろ時刻
ｔ１の直後にコレクタ・エミッタ間重圧ＶＯＩＤが高く
なり、その時点でコレクタ市５流ｌｏも大きいので安全
動作領域を越え、トランジスタ図（Ｃ）は短絡時の安全
動作領域の一例を示す特性図である。コレクタ電流ＩＣ
がトランジスタの１００％電１流以下ならばトランジス
タの■。ヤ（ＳＯ８）は１００％電圧に入ることができ
るが、知略事故時には通常コレクタ開、流 はトランジ
スタ定格の４００〜５００％程度流れているので、この
時の耐電圧Ｖｃｗｘ （ｓｕｓ）は６０〜７０Ｌ１）程
度まで低下シテシまう。 このため直流型＃ｊ１の電圧が高い場合にはトランジス
タを短絡事故から完全には保護できず、信頼性を確保す
る必要がある場合には直流電源電圧を下げて使用すると
か、抵抗と並列接続したダイオードとこれに直列接続し
たスナバをトランジスタごとに接続して使用していた。 前者はトランジスタをディレィティングして使用するこ
とになるためインバータの出力電圧が不足することにな
る。したがってこの場合には負荷電動機として標漁電圧
のものは使用できなくなるという欠点がある。後者の場
合はスナバ枦失がかブエリ大きなものとなり、容易にト
ランジスタブリッジｆ）才邑牛σ〕浜ｌ侑程庶πプｆっ
て１ヰヘ−刊−プＶ北へ大きなスナバコンデンサ（数μ
Ｆ程度）を接続しないと過電流をターンオフする場合の
サージ電圧を吸収することができず、しかもトランジス
タを数ＫＨｚでスイッチングすると非常に大きなスイッ
チングロスとなる。したがってスイッチング周波数が高
（・回路ではこの後者の回路は実用的ではない。 〔発明の目的〕 この発明は上記事情をか決するためになされたもので、
負荷煙路や接地事故等による′Ａ電流発生時に、インバ
ータを構成する自己消弧形素子をターンオフするに際し
スイッチングロスを増すことなく、しかもインバータブ
リッジの直流電源電圧をできるだけ高く使用したままで
安全動作領域内でターンオフすることのできる電圧変換
装置を提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するためにこの発明は、入力側が直流電
源に、出力側が負荷にそれぞれ接続され、電力変換部に
自己消弧形素子を用いた電力変換回路と、この電力変換
回路の入力側に並列接続されたサージ電圧吸収回路と、
前記電力変換回路に流れる電流が所定の値を越えた時に
前記自己消弧形素子をオフさせる保護回路とを具備して
なる電力変換装置において、前記電力変換回路の入力側
１と前記直流電源との間に直列に挿入した電流変換率制
限回路と、前記サージ電圧吸収回路の一部に接続されサ
ージ電圧発生時に前記サージ猟圧吸収回路内に蓄積され
る電気エネルギの少なくとも一部を限流インピーダンス
を介し又放電する電気弁と、この電気弁のオンタイミン
グを前記自己消弧形素子のオフタイミングに先行させる
手段とを設けたことを特徴として（・る。 〔発明の実施例〕 以下この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。第３
図はこの発明の一実施例を示す回路図である。なお第１
図に示したと同一部分には同一符号を付しその説明は省
略する。 直流電源ｌとトランジスタブリッジ２との間の直流回路
間に、リアクトル１３とダイオード１４との並列接続さ
れた電流変化率制限回路を挿入する。 またサージ電圧吸収回路を構成するコンデンサ５の両端
に、抵抗１７等の限流インピーダンスを介してトランジ
スタ１６等の電気弁を接続する。そして過電流検出回路
８により負荷側の短絡事故や接地事故を検出し、ワンシ
ョット回路１５を介してトランジスタ１６のペースを駆
動することによりトランジスタ
【６をオンし、抵抗１７
によりコンデンサ５に蓄積された電気エネルギを放電す
る。 一方過電流検出器８の出力からリレー回路１８によりわ
ずかに遅れた時間後、アンド回路】Ｏによりトランジス
タブリッジ２を構成する全トランジスタをオフして事故
電流をしゃ断する。このように負荷短絡時にはりアクド
ル１３の効果によりトランジスタブリッジ２の直流端子
間電圧は低下し、過電流検出によりコンデンサ５を放電
、した状態でトランジスタブリッジ２のトランジスタを
オフすることにより、トランジスタの安全動作領域内で
事故電流をしゃ断する。 この様子をさらに詳しく第４図に示す各種波形図に従っ
て説明する。時刻ｔｏにおいて第３図に示す短絡点１２
に短絡事故が発生したと仮定すると、直流電源ｌ→リア
クトル１３→トランジスタ２１→トランジスタ２６→雷
原流検出器で給酸される短絡回路が出来、トランジスタ
２１ 、２６のコレクタ電流ＩＣは増加する。しかしト
ランジスタブリッジ２の直流側電圧ｖｃは、リアクトル
１３の影響で請間的に低下し、次第に上昇に向う。 時刻ｔ１において、工０が過電流レベルに達すると、過
電流検出回路８が過電流検出信号■８を出力する。ワン
ショット回路１８はｖ８信号を受けてＶＩ５信号を出力
し、トランジスタ１６をオンして抵抗１７によりコンデ
ンサ５の電荷を急速に放電するので、コンデンサ５の電
圧■ｃは初期値はほぼ直流電源ｌの電圧値と同一である
が、時刻ｔ２から急速に放電する。 過電流検出信号■８はリレー回路１８を介して故障信号
ＶＩ８となり、時刻ちにおいてトランジスタブリッジ２
を構成するトランジスタをすべてオフするためのオフ信
号を出力するが、トランジスタの遅れ時間によりやや遅
れて時刻ｔ４において電流エ○が減少を開始する。この
時点でコンデンサ５は放電をほぼ完了しており、トラン
ジスタブリッジ２に印加される電圧ＶＯＥは直流電源１
より低い値から上昇を開始する。このためトランジスタ
の安全動作領域内で安全なターンオフが可能となる。 時刻ｔ５においてトランジスタ電流工ｏは過電流レベル
以下になり、時刻上〇で０となるためトランジスタブリ
ッジ２は安全にターンオンする。その後時刻ｔ７におい
て信号■１５によりトランジスタ１６ハ７１−フし、こ
の時も鍋渡電圧がトランジスタブリッジ２の入力端に発
生するが、トランジスタブリッジ２は完全にオフしてい
るσ〕で安全動作釦域には関係ｆＩ【い。時刻ｔ８でコ
ンデンサ５は直流電源１の電圧と一致し、リアクトル１
３に流れていたエネルギはダイオード１４で循環するの
で、サージ電圧は発生しない。このように大きな事故電
流をターンオフする瞬間に発生するサージ電圧値な低く
してターンオフするようにするため、安全動作領域の内
側で常に動作し、安全な保時回路を構成することかでき
る。 なお接地事故を考慮して第３図に示したりアクドル１３
とダイオード１４とを直流電源１の負側にも接続するこ
とにより、接地電流を制限しながらトランジスタを安全
動作領域内でターンオフさせることができる。 また第３図で説明したリレー回路１８はトランジスタ１
６のターンオン時間が鎧くかつトランジスタブリッジ２
内のトランジスタのターンオフ時間がトランジスタ１６
のターンオン時間に比べて５〜１０倍程度長いので省略
してもよく、この場合でも同様な作用がある。 第５図はこの発明の他の実施例を示す回路図である。こ
の図に示すように、交流電源１０３からりアクドル１０
０を介して整流器１０１により直流に変換し、コンデン
サ１０２により平滑化した直流電源を使用する駒１合は
、負荷７からの回生エネルギにより直流電源電圧が上昇
したことを電圧検出回路２０により検出し、設定値以上
の場合には出力Ｖ２Ｄを出し、オア回路２１により第３
図で説明した過電流信号Ｖ１５との論理和をとりトラン
ジスタＩ６を駆動する。これにより負荷７からの回生エ
ネルギを抵抗１７により放電する作用と、第３図で説明
した堝電流時のトランジスタを安全動作釦域内でターン
オフする作用とを合せ持たせることが可能となる。 第６図および第７図は第３図および第５図において構成
される電流インピーダンス１７と電気弁Ｉ６とからなる
放電回路の他の実施例を示した回路図である。第６図に
示されるように、抵抗１７は抵抗１１７とコンデンサ１
１８とを直列接続し、これに抵抗１１９を並列接続する
ことにより代用することが可能である。コンデンサ１１
８はコンデンサ５に比べてはるかに大きな容量を持つよ
うにさせ、トランジスタブリッジ２の事故電油しゃ断時
間数十μＳに比べて、抵抗１１７とコンデンサ１１Ｂと
から成る時定数を同等以上に設定する。なお抵抗１１９
はコンデンサ１１８の放電用である。このような構成に
することにより、抵抗１１７とトランジスタ１６との熱
容量を短時間定格にすることができ、しかも小形化でき
るという利点がある。 第７図は電気弁としてトランジスタ１６ヲ用いる代りに
サイリスタ１１６を使用し、電流インピーダンスとして
コンデンサ１１８、抵抗１１９、リアクトル１２０を用
いるようにしたもので）、る。リアクトル１２０ヲコン
デンサ１１８に直列接続することにより、リアクトル１
２０とコンデンサ１１８の共振作用により、大きな電流
をコンデンサ５から急速に放電すると同時Ｋ、サイＩＪ
スタ１１６をターンオンすることが可能となる。 第８図はこの発明のさらに他の実施例を示す回路図であ
る。この場合リアクトル１３は回路に含まれている自己
インピーダンスを利用し、特別なりアクドルを取り付け
ない場合もある。これが利用できるのはトランジスタブ
リッジ２０安全動作領域をわずかにオーバーする場合で
ある。トランジスタブリッジ２をターンオフした電流の
一部を抵抗１１７とコンデンサ１１８の直列回路でバイ
パｙ、スることにより、電圧の上昇を抑制する。これに
よってトランジスタブリッジ２内のトランジスタの安全
動作領域を確保する。なお第８図中の析杭１７は回生エ
ネルギ放電用であり、ダイオード３を通らない回路に接
続することにより、ダイオード３０旬、流容量を上げる
ことができる。また、トランジスタ１６の選定を適切す
れば抵抗１１７は省略することができる。 以上の説明においては電力変換回路に用いる自己消弧形
素子としてトランジスタの場合を説明したが、ゲートタ
ーンオフザイリスク（ＧＴＯという）等他の自己消弧形
素子を使用した場合にも同様にこの発明が適用できるこ
とはいうまでもない。 また第５図の整流器１０１を自己消弧形素子を利用した
変成器を使用して構成する場合には、第３図に示すイン
バータブリッジ２の負荷７を交流型のに楢換えることに
より、同様な効果を奏するようにすることができる。 さらに第９図に示すようにコンデンサ１１８とトランジ
スタ１６とを直列にしてトランジスタブリッジ２の直流
側に接続する方法も同様な作用がある。 なお抵抗１１９はコンデンサ１１８の放電用である。 このさいコンデンサ１１８の容量はトランジスタ１６の
オン時の安全動作領域に入るよう充電時間が５０〜１０
０μθ以下に選定することが望ましい。 サージクランプ用コンデンサ５は第９図に示すように、
トランジスタブリッジ２のヌイソチング周波数が低い場
合には直接直流母線に接続することができる。 〔発明の効果〕 以上実施例に基づいて詳細に説明したように、この発明
によればインバータブリ、ソジのターンオフ時にインパ
ークブリッジの直流側電圧を低下させるように構成して
いるので、インバータブリッジを構成する自己消弧形素
子の安全動作領域内でターンオフさせることができる。 したがって信頼性の高い保護回路を有する電力変換装置
を実現することができるという利点がある。
によりコンデンサ５に蓄積された電気エネルギを放電す
る。 一方過電流検出器８の出力からリレー回路１８によりわ
ずかに遅れた時間後、アンド回路】Ｏによりトランジス
タブリッジ２を構成する全トランジスタをオフして事故
電流をしゃ断する。このように負荷短絡時にはりアクド
ル１３の効果によりトランジスタブリッジ２の直流端子
間電圧は低下し、過電流検出によりコンデンサ５を放電
、した状態でトランジスタブリッジ２のトランジスタを
オフすることにより、トランジスタの安全動作領域内で
事故電流をしゃ断する。 この様子をさらに詳しく第４図に示す各種波形図に従っ
て説明する。時刻ｔｏにおいて第３図に示す短絡点１２
に短絡事故が発生したと仮定すると、直流電源ｌ→リア
クトル１３→トランジスタ２１→トランジスタ２６→雷
原流検出器で給酸される短絡回路が出来、トランジスタ
２１ 、２６のコレクタ電流ＩＣは増加する。しかしト
ランジスタブリッジ２の直流側電圧ｖｃは、リアクトル
１３の影響で請間的に低下し、次第に上昇に向う。 時刻ｔ１において、工０が過電流レベルに達すると、過
電流検出回路８が過電流検出信号■８を出力する。ワン
ショット回路１８はｖ８信号を受けてＶＩ５信号を出力
し、トランジスタ１６をオンして抵抗１７によりコンデ
ンサ５の電荷を急速に放電するので、コンデンサ５の電
圧■ｃは初期値はほぼ直流電源ｌの電圧値と同一である
が、時刻ｔ２から急速に放電する。 過電流検出信号■８はリレー回路１８を介して故障信号
ＶＩ８となり、時刻ちにおいてトランジスタブリッジ２
を構成するトランジスタをすべてオフするためのオフ信
号を出力するが、トランジスタの遅れ時間によりやや遅
れて時刻ｔ４において電流エ○が減少を開始する。この
時点でコンデンサ５は放電をほぼ完了しており、トラン
ジスタブリッジ２に印加される電圧ＶＯＥは直流電源１
より低い値から上昇を開始する。このためトランジスタ
の安全動作領域内で安全なターンオフが可能となる。 時刻ｔ５においてトランジスタ電流工ｏは過電流レベル
以下になり、時刻上〇で０となるためトランジスタブリ
ッジ２は安全にターンオンする。その後時刻ｔ７におい
て信号■１５によりトランジスタ１６ハ７１−フし、こ
の時も鍋渡電圧がトランジスタブリッジ２の入力端に発
生するが、トランジスタブリッジ２は完全にオフしてい
るσ〕で安全動作釦域には関係ｆＩ【い。時刻ｔ８でコ
ンデンサ５は直流電源１の電圧と一致し、リアクトル１
３に流れていたエネルギはダイオード１４で循環するの
で、サージ電圧は発生しない。このように大きな事故電
流をターンオフする瞬間に発生するサージ電圧値な低く
してターンオフするようにするため、安全動作領域の内
側で常に動作し、安全な保時回路を構成することかでき
る。 なお接地事故を考慮して第３図に示したりアクドル１３
とダイオード１４とを直流電源１の負側にも接続するこ
とにより、接地電流を制限しながらトランジスタを安全
動作領域内でターンオフさせることができる。 また第３図で説明したリレー回路１８はトランジスタ１
６のターンオン時間が鎧くかつトランジスタブリッジ２
内のトランジスタのターンオフ時間がトランジスタ１６
のターンオン時間に比べて５〜１０倍程度長いので省略
してもよく、この場合でも同様な作用がある。 第５図はこの発明の他の実施例を示す回路図である。こ
の図に示すように、交流電源１０３からりアクドル１０
０を介して整流器１０１により直流に変換し、コンデン
サ１０２により平滑化した直流電源を使用する駒１合は
、負荷７からの回生エネルギにより直流電源電圧が上昇
したことを電圧検出回路２０により検出し、設定値以上
の場合には出力Ｖ２Ｄを出し、オア回路２１により第３
図で説明した過電流信号Ｖ１５との論理和をとりトラン
ジスタＩ６を駆動する。これにより負荷７からの回生エ
ネルギを抵抗１７により放電する作用と、第３図で説明
した堝電流時のトランジスタを安全動作釦域内でターン
オフする作用とを合せ持たせることが可能となる。 第６図および第７図は第３図および第５図において構成
される電流インピーダンス１７と電気弁Ｉ６とからなる
放電回路の他の実施例を示した回路図である。第６図に
示されるように、抵抗１７は抵抗１１７とコンデンサ１
１８とを直列接続し、これに抵抗１１９を並列接続する
ことにより代用することが可能である。コンデンサ１１
８はコンデンサ５に比べてはるかに大きな容量を持つよ
うにさせ、トランジスタブリッジ２の事故電油しゃ断時
間数十μＳに比べて、抵抗１１７とコンデンサ１１Ｂと
から成る時定数を同等以上に設定する。なお抵抗１１９
はコンデンサ１１８の放電用である。このような構成に
することにより、抵抗１１７とトランジスタ１６との熱
容量を短時間定格にすることができ、しかも小形化でき
るという利点がある。 第７図は電気弁としてトランジスタ１６ヲ用いる代りに
サイリスタ１１６を使用し、電流インピーダンスとして
コンデンサ１１８、抵抗１１９、リアクトル１２０を用
いるようにしたもので）、る。リアクトル１２０ヲコン
デンサ１１８に直列接続することにより、リアクトル１
２０とコンデンサ１１８の共振作用により、大きな電流
をコンデンサ５から急速に放電すると同時Ｋ、サイＩＪ
スタ１１６をターンオンすることが可能となる。 第８図はこの発明のさらに他の実施例を示す回路図であ
る。この場合リアクトル１３は回路に含まれている自己
インピーダンスを利用し、特別なりアクドルを取り付け
ない場合もある。これが利用できるのはトランジスタブ
リッジ２０安全動作領域をわずかにオーバーする場合で
ある。トランジスタブリッジ２をターンオフした電流の
一部を抵抗１１７とコンデンサ１１８の直列回路でバイ
パｙ、スることにより、電圧の上昇を抑制する。これに
よってトランジスタブリッジ２内のトランジスタの安全
動作領域を確保する。なお第８図中の析杭１７は回生エ
ネルギ放電用であり、ダイオード３を通らない回路に接
続することにより、ダイオード３０旬、流容量を上げる
ことができる。また、トランジスタ１６の選定を適切す
れば抵抗１１７は省略することができる。 以上の説明においては電力変換回路に用いる自己消弧形
素子としてトランジスタの場合を説明したが、ゲートタ
ーンオフザイリスク（ＧＴＯという）等他の自己消弧形
素子を使用した場合にも同様にこの発明が適用できるこ
とはいうまでもない。 また第５図の整流器１０１を自己消弧形素子を利用した
変成器を使用して構成する場合には、第３図に示すイン
バータブリッジ２の負荷７を交流型のに楢換えることに
より、同様な効果を奏するようにすることができる。 さらに第９図に示すようにコンデンサ１１８とトランジ
スタ１６とを直列にしてトランジスタブリッジ２の直流
側に接続する方法も同様な作用がある。 なお抵抗１１９はコンデンサ１１８の放電用である。 このさいコンデンサ１１８の容量はトランジスタ１６の
オン時の安全動作領域に入るよう充電時間が５０〜１０
０μθ以下に選定することが望ましい。 サージクランプ用コンデンサ５は第９図に示すように、
トランジスタブリッジ２のヌイソチング周波数が低い場
合には直接直流母線に接続することができる。 〔発明の効果〕 以上実施例に基づいて詳細に説明したように、この発明
によればインバータブリ、ソジのターンオフ時にインパ
ークブリッジの直流側電圧を低下させるように構成して
いるので、インバータブリッジを構成する自己消弧形素
子の安全動作領域内でターンオフさせることができる。 したがって信頼性の高い保護回路を有する電力変換装置
を実現することができるという利点がある。
第１図は従来の電力変換装置の回路構成図、第２図はト
ランジスタの負荷短絡時の波形と安全動作領域を説明す
るための図、第３図はこの発明の一実施例を示す回路図
、第４図は第３図に示す回路の動作説明図、第５図から
第９図はこの発明の他の実施例を示す回路図である。 １・・・直流電源、２・・・トランジスタブリッジ、５
・・・コンデンサ、１３・・・リアクトル、１４・・・
ダイオード、１６・・・トランジスタ、１７・・・抵抗
、１１６・・・サイリスク。 出願人代理人 猪 股 清 第１図 に迄 第２図 第３図 第４図 第５図 １０； 第６図 第７図
ランジスタの負荷短絡時の波形と安全動作領域を説明す
るための図、第３図はこの発明の一実施例を示す回路図
、第４図は第３図に示す回路の動作説明図、第５図から
第９図はこの発明の他の実施例を示す回路図である。 １・・・直流電源、２・・・トランジスタブリッジ、５
・・・コンデンサ、１３・・・リアクトル、１４・・・
ダイオード、１６・・・トランジスタ、１７・・・抵抗
、１１６・・・サイリスク。 出願人代理人 猪 股 清 第１図 に迄 第２図 第３図 第４図 第５図 １０； 第６図 第７図
Claims (3)
- （１）入力側が直流電源に、出力側が負荷にそれぞれ接
続され、電力変換部に自己消弧形素子を用いた電力変換
回路と、このｔ力変換回路の入力側に並列接続されたサ
ージ電圧吸収回路と、前記電力変換回路に流れる電流が
所定の値を越えた時に前記自己消弧形素子をオフさせる
保護回路とを具備してなる雷、力変換装置において、前
記電力変換回路の入力側と前記直流電源との間に直列に
挿入した電流変換率制限回路と、前記サージ電圧吸収回
路の一部に接続されサージ箪圧発生時に前記ザージ電圧
吸収回路内に蓄積される電、気エネルギの少なくとも一
部を限流・ｌンピーダンスを介して放電する電気弁と、
この電気弁のオンタイミングを前記自己消弧形素子のと
を特徴とする電力ｇ携装僧。 - （２）前記電流変化率制限回路が、リアクトルと、これ
に並列接続されたダイオードとからなることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載の電力変換装置。 - （３）前記サージ電圧クランプ回路がダイオードと、こ
れに直列拌゛紗されたコンデンサとからなり、前記限流
インピーダンスの一端が前記ダイオードと前記コンデン
サとの接続虚に結合されていることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載の電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59055558A JPS60200769A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59055558A JPS60200769A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200769A true JPS60200769A (ja) | 1985-10-11 |
Family
ID=13002027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59055558A Pending JPS60200769A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200769A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6602509B1 (ja) * | 2018-06-04 | 2019-11-06 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | 電力変換装置 |
| JP2022517387A (ja) * | 2019-01-16 | 2022-03-08 | 広東美的制冷設備有限公司 | 駆動制御回路、エアコン及びコントローラ |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP59055558A patent/JPS60200769A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6602509B1 (ja) * | 2018-06-04 | 2019-11-06 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2019234786A1 (ja) * | 2018-06-04 | 2019-12-12 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | 電力変換装置 |
| CN112236930A (zh) * | 2018-06-04 | 2021-01-15 | 日立江森自控空调有限公司 | 电力转换装置 |
| CN112236930B (zh) * | 2018-06-04 | 2023-09-19 | 日立江森自控空调有限公司 | 电力转换装置 |
| JP2022517387A (ja) * | 2019-01-16 | 2022-03-08 | 広東美的制冷設備有限公司 | 駆動制御回路、エアコン及びコントローラ |
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