JPS607468B2 - インバ−タ回路の保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自己消弧形素子（例えば、ＧＴＯ等）を使用
したィンバータ回路において転流失敗時の素子の保護を
目的としたィンバータ回路の保護装置に関する。

従来、自己消弧形素子（ＧＴＯ等）を転流失敗時の過電
流から保護する手段としては、第１図に示すように、イ
ンバータ回路１に短絡用サイリスタ２を並列接続して過
電流をバイパスする方式（バイパス方式）、ィンバータ
回路１にリアクタンスの大きな直流リアクトル３を直列
に挿入して過電流を抑制する方式（抑制方式）、直流回
路にヒューズ４を挿入する方式あるいはそれらの組合せ
方式等がある。

しかし、バイパス方式は過電流に耐える大容量サィリス
夕が必要になり、さらに過電流をしや断する為のデバイ
ス、例えばヒューズ４を直流回路に挿入しなければなら
ない欠点を有する。

また抑缶９方式の場合には過電流がィンバータ素子ｌａ
によりしや断されるとき、直流リアクトル３のェネルギ
によって直流電圧が上昇するので、そのェネルギを吸収
する為の回路、例えばィンバータ回路１にコンデンサ５
と抵抗６の直列回路を並列接続するとかの必要がある欠
点を有する。このようにいずれかの方式も部品の大型化
を招くと共に高価格なものとなる。他方、ヒューズによ
る保護は確かに安価ではあるが、そのヒューズ溶断まで
の電流にィンバータ素子である自己消弧形素子ｌａが耐
える必要があり、保護方式としては不十分である。なお
、第１図は３相交流負荷の場合を示すもので、７は直流
電源、８はダイオード８ａ群からなる帰還回路、９は負
荷である。本発明は以上の従来欠点に鑑み、小型かつ安
価でしかも高信頼性のィンバータ回路の保護装置を提供
するものである。

以下、図面を用いて詳述する。第２図は本発明の一実施
例を示す回路図であり、第１図と同一部分には同一符号
が記されている。

即ち、インバータ回路１にサイリスタ１０とコンデンサ
１１の直列回路が並列に接続されると共に、直流回路、
即ち直流電源７と直列に過電流検出回路１２が挿入され
、この過電流検出回路１２の出力信号がゲート制御回路
１３に送出され、このゲート制御回路１３によりサィリ
スタ１０が点弧されると共に、インバータ回路１の各素
子ｌａがゲートオフされる。また直流回路に直流リアク
トル１４が直列に挿入されている。次に本実施例の動作
を説明する。

ィンバータ運転時はサィリスタ１川ま点弧せずコンデン
サ１１‘まほぼ零電圧である。

この状態で今、ィンバータが転流失敗を起こしたとする
と、その過電流は直流リアクトル１４で抑制された電流
上昇率をもって、第３図に示す如く上昇するが、、ある
値１，に達すると過電流検出回路１２が検出信号として
サィリスタ点弧指令及びィンバー夕しや断指令（ゲート
オフ指令）を出す。もっとも、この過電流検出値１，と
実際にその出力信号が出る時間との間には第３図に示す
ように、検出回路等の遅れ要素の為にｔ２一Ｌだけ時間
差を生じる。なお、この場合の電流差（Ｌ−１，）は直
流リアクトル１４によって所定の許容値内に容易に規制
できる。こうして、露新訂２においてィンバータ回路１
はオフ動作に入ると共に、サィリスタ１０が点弧される
。ここでもサィリスタ１０の点弧時間とィンバ−夕回路
１の各素子ｌａの消狐時間は実際には若干異なるが、同
時間であると仮定してィンバータ回路１の素子の転流モ
ードを図に示せば第４図の如くなる。即ち、時間（ら〜
ｔ３）はサイリスタ１０の点弧時間遅れでかつィンバー
タ回路１の素子ｌａの消弧時間遅れであり、ィンバータ
回路１の素子ｌａのゲートカソード間（Ａ−Ｋ間）に流
れる逆電流によって素子ｌａは回復を始め、Ａ−Ｋ間電
圧ＶＡＫはｔ３の時刻より上昇を始め、それに伴いアノ
ード電流１＾は減少を始める。ここで、もしサィリスタ
１０及びコンデンサ１１がなかったとしたら、その場合
のＡ−Ｋ間電圧Ｖ′＾Ｋは一点鎖線に示すように、アノ
ード電流１＾の減少曲線に対応して上昇することになる
ところだが、本実施例の場合にはサィリスタ１０の点弧
及びコンデンサ１１の動作によりコンデンサ電流ｉｃが
流れ、そのコンデンサ電圧の上昇に応じてＡ−Ｋ電圧Ｖ
ＡＫは上昇することになる。なお、第４図中、ＩＧ。は
ゲートオフ電流であり、斜線部分はコンデンサ１１に蓄
えられるェネルギである。このように、サイリスタ１０
、コンデンサ１１のある場合のＶＡＫの上昇率（ｄｖ／
ｄｔ）とそれがない場合のＶ′＾Ｋの上昇率（ｄｖ／ｄ
ｔ）とを比較してみると、明らかに前者の場合のｄｖ／
ｄｔが小さくなっていることが判る。このことは、一方
ではィンバータ回路１の素子ｌａのゲートオフ時に発生
するスイッチング損失が第５図に示すように減少させら
れ、その結果素子の可制御電流、即ちしや断電流耐量が
増大し、他方では過電流抑制の為の直流リアクトル１４
のリアクタンスを小さくできることを意味する。なお、
第６図において点線で囲まれた斜線部分がＶ′肌時のス
イッチング損失であり、実線で囲まれた斜線部分がＶ＾
Ｋ時のスイッチング損失である。このようにインバータ
転流失敗を過電流検出回路１２により検出し、その検出
信号によってィンバータ回路１の素子ｌａのゲート回路
にオフ信号を出すと共に、スイッチング秦子たるサィリ
スタ１０を点弧させ、サイリスタ１０‘こ直列に接続し
たコンデンサ１１に事故電流をバイパスさせ、インバー
タ回路１の素子にかかる電圧上昇率（ｄｖＡＫ／ｄｔ）
を低減させるので、前述したようにィンバータ回路１の
素子のしや断電流耐量が増加し過電流からの保護が可能
となる。

またしや断電流耐量が増加すればそれに応じて直流回路
に挿入するりアクトル１４はリアクタンス値の小さなも
のでよくなるので、リアクタンスを大きくすることによ
って生ずる従来欠点、例えば直流リアクタンスェネルギ
を吸収する為のＣＲ回路の附加等を除くことができる。
さらに、事故保護用のサィリスタ１０及びコンデンサ１
１は事故事のみ動作するものであり、短時間の過電流に
耐えるものでよい。以上要するに、ィンバータ回路１の
過電流からの保護は十分になされ「 しかも回路構成部
品は小型、安価なものとなる。また、第６図は他の実施
例を示す要部回路図であるが、これは第２図に示すィン
バータ回路１の素子ｌａに、コンデンサＣｏと抵抗Ｒｏ
の直列回路にダイオードＤｏを前記抵抗Ｒｏに並列接続
した回路１５を並列に接続したものである。

ここに回路１５は素子ｌａの電圧上昇率（ｄＶ＾Ｋ／ｄ
ｔを低減させる作用を有するので、前実施例の場合より
も素子のしや断電流耐量が増加させられ、直流リアクト
ルを小さくできる。なお、この回路１５のみで素子のｄ
Ｖ＾Ｋ／ｄｔを低減させようとすると、コンデンサＣｏ
を大容量化せざるを得ない為、インバータのスイッチン
グ周波数増加時に抵抗損失の増大という結果を招き、効
率の低下、回路構成部品の大型化を招く。

従って、回路１５はあくまで二次的・加的回路として使
用される。第７図はさらに他の実施例を示す要部回路図
であり、本実施例は第６図に示す素子ｌａ毎にスイッチ
ング素子としてのサィリスタ１０とコンデンサ１０の直
列回路を並列接続したものである。

本実施例は第２図又は第６図に示した実施例と比較して
、サイリスタ１０、コンデンサ１１の構成回路に含まれ
る配線リアクタンスを小さくし、素子ｌａのターンオフ
時のｄＶ＾Ｋ′ｄｔを低減させる効果を高めることが容
易な回路構成であるといえる。第８図はさらにまた他の
実施例を示す要部回路図である。図では単相負荷運転用
のィンバータ回路を示してあるが、第７図が１個の素子
ｌａにつき１個のサィリスタ１０を使用した回路である
のに対し、本実施例では４個の素子ｌａに対し２個のサ
ィリスタ１０ａ，１０ｂを使用したものである。その意
味で、第２図と第７図の中間回路といえる。以上述べた
ように本発明によれば、ＧＴＯのオフ時に発生するスイ
ッチング損失はｄｖ／ｄｔを低減することにより大中に
減少させることができ、これによりＧＴＯのしや断電流
耐量を向上させることができる。

また、事故保護用のサイリスタとコンデンサの直列回路
は事故時のみ動作するだけであるからその責務も単時間
の過電流に耐えるものでよく、回路部品を小形化できる
。さらに直流回路に挿入するりアクトルを小形化できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図及び第６図〜第８
図は夫々本発明の異なる実施例を示す回路図又は要部回
路図、第３図〜第５図は本発明の原理を説明する為の特
性図である。 １・…・・ィンバータ回路、８・・…・帰還回路、９・
・・・・・負荷、１０，１０ａ，１０ｂ・・・・・・サ
ィリスタ、１１・…・・コンデンサ、１２・・・・・・
過重流検出回路、１３・・・・・・ゲート制御回路、１
４・・・・・・直流リアクトル、１５・・・・・・回路
。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インバータ回路と直流電源間に直流リアクトル及び
   所定電流値を検出する過電流検出回路を直列に挿入し、
   前記インバータ回路と並列にスイツチング素子とコンデ
   ンサの直列回路を接続して、前記過電流検出回路の検出
   信号により前記インバータ回路の全素子をターンオフさ
   せると共に、前記スイツチング素子をオンさせて前記コ
   ンデンサに事故電流をバイパスさせるようにしたインバ
   ータ回路の保護装置。