JPS614469A - インバ−タの過電流保護回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トランジスタインバータにおケル各トラン
ジスタ等の過電流による破損などを防止するインバータ
の過電流保護回路に関する。

〔従来技術〕

従来、大型の銹導電動機の可変運転用制御電源あるいは
大型電子計算機の安定化電源等に適用されるインバータ
には、制御素子としてサイリスタが使用されているが、
近年のパワートランジスタの大容量化に伴い、サイリス
タに代わってパワートランジスタを制御素子とするトラ
ンジスタインバータの開発が進められている。

そして、従来のトランジスタインバータハタトえば第１
図に示すように構成されており、同図に卦いて、（１）
は商用交流電源に接続された接続端子、（２）は接続端
子（１）を介した交流を整流、平滑するサイリスタ（２
ａ）　、リアクトル（２＋））　、、　、：Ｉ　ｙテン
サ（２Ｃ）からなる整流回路、（８ａ）、（８ｂ）、（
８Ｃ）、（８ｄ）はＮＰＮ型のｉｔ〜第４トランジスタ
であり、各トランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）のコレクタ
、エミッタにそれぞれ逆並列にフライホイルダイオード
（４）が接続され、第１゜第２トランジスタ（８ａ）、
（８ｂ）のコレクタが整流回路（２）の正出力端孕に接
続され、第３．第４トランジスタ（３０）、（ａｄ）の
コレクタが第１．第２１−ランジスタ（８ａ）、（３ｂ
）のエミッタに接続されるとともに、第３、第４トラン
ジスタ（８Ｃｊ）、（８ｄ）のエミッタが分流器、直流
変流器等からなる電流検出器（５）を介して整流回路（
２）の負出力端子に接続され、さらに各トランジスタ（
３ａ）〜（３ｄ）のベースが後述の制御回路のベース制
御端子に接続されておシ、整流回路（２）。

各トランジスタ（３ａ）〜（ａｄ）　；各ダイオード（
４）によりトランジスタインバータ（６）が構成されて
いる。

（７）は１次巻線（７ａ）の両端が第１．第２トランジ
スタ（３Ｂ）、（３ｂ）のエミッタに接続されたトラン
ス、（８）はトランス（７）の２次巻線（７ｂ）に接続
された負荷、（９）は制御回路であり、ゲート制御端子
（９ａ）を介してサイリスタ（２ａ）のゲートにゲート
制御信号を出力するゲート制御部、４個のベース制御端
子（９ｂ）〜（９ｅ）を介して各トランジスタ（８１ａ
）〜（ａｄ）のベースにベース制御信号を出力するベー
ス制御部、および第２図に示すような過電流保護部０１
によυ構成されている。

つぎに第２図において、（１０ａ）は直流基準電源、（
ｌｏｂ）は基準電源（１０ａ）による基準電圧と検出器
（５）により検出されたインバータ（６）の１次側電流
にもとづく電圧とを比較する比較回路、（＋００）は停
止回路であシ、表示部を備え、前記１次側電流による電
圧が前記基準電圧よりも大きいときに、前記ベース制御
部に停止信号を出力して各トランジスタ（３ａ）〜（３
ｄ）へのベース制御信号の出力を停止させ、各トランジ
スタ（３ａ）〜（３ｄ）のスイッチングを停止させると
ともに、前記表示部に異常表示するようになっておシ、
基準電源（ＩＯＥＬ）、、比較回路（１０ｂ）および停
止回路（１０Ｇ）により過電流保護部叫が構成されてい
る。

そして、制御回路（９）のベース制御部からのベース制
御信号が第１．第４トランジスタ（３Ｂ）、（ａｄ）の
　　　ｊ豐 ベースおよび第２．第３トランジスタ（８ｂ＞、（８Ｇ
）の　　　１（ベースに交互に出力され、第１．第４ト
ランジスタ（３ａ）、（３ｄ）および第２．第３トラン
ジスｐ　（８ｂ）、（８ｃ）が交互にオン、オフを繰シ
返し、第１．第４トランジスタ（３Ｂ）、（８ｄ）のオ
ンにより、整流回路（２）からの直流電流が第１トラン
ジスタ（３ａ）のコレクタ、エミッタ、トランス（７）
の１次巻線（７ａ）　、第４トランジスタ（３ｄ）のコ
レクタ、エミッタ、　検１ｆ［（５）　、　整流回路（
２）を流れ、第２．第３トランジスタ（８ｂ）、（８０
＞のオンにより、整流回路（２］からの直流電流が第２
トランジスタ（８ｂ）のコレクタ、エミッタ、トランス
（７）の１次巻線（７ａ）　、第３トランジスタ（３Ｃ
）のコレクタ、エミッタ、検出器（５）、整流回路（２
）を流れ、インバータ（６１により整流回路（２）によ
る直流が交流に変換されて負荷（８）に供給される。

このとき、検出器（５）により検出されるインバータ（
６）の１次側電流は定常電流であるため、前記１次側電
流にもとづき検出器（５）により比較回路（Ｊｏｂ）に
与えられる電圧値は基準電源（ＩＯａ）による基準電圧
値よシも低く、比較回路（ＩＯｂ）からの比較信号によ
り停止回路（＋００）が作動することはなく、停止回路
（ＩＱＣ）から停止信号が出力されることもなく前記ベ
ース制御部から各ベース制御信号が出力され続け、イン
バータ（６）は正常動作を続ける。

ところで、インバータ（６）の正常動作中に、前記ベー
ス制御部の誤動作等にょ力、たとえば第１゜第３トラン
ジスタ（３ａ）、（，９０）が同時にオンするという異
常が発生した場合、第・１．第３トランジスタ（３ａ）
。

（３Ｃ）の同時のオンにより、インバータ（６１の出力
が短絡してインバータ（６）の１次側に過電流が流れ、
前記過電流にもとづき検出器（５）によ）比較回路（］
Ｏｂ）に与えられる電圧値が基準電源（ＩＯａ）による
基準電圧値以上となり、比較回路（Ｊｏｂ）からの比較
信号により停止回路（１００）が作動し、停止回路Ｃｌ
０Ｃ）から停止信号が出力されて前記ベース制御部から
のベース制御信号の出力が停止され、各トランジスタ（
３ａ）〜（８ｄ）がオフしてインバータ（６）の作動が
停止するとともに、停止回路（ｔｏｅ）の表示部に異常
表示される。

しかし、検出器（５）として分流器を用いた場合、分流
器の出力信号が各トランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）のベ
ースに直接入力されないように絶縁をしなければならず
、非常に煩雑であり、検出器（５）として直流変流器を
用いた場合には、前記変流器が遅れ要素となるため、過
電流発生時に、前記ベース制御部からのベース制御信号
の出力を瞬時に停止させることかできず、トランジスタ
（３ａ）〜（３ｄ）等の破損を招くという欠点がある。

また検出器（５）としてヒユーズを用いることも考えら
れるが、過電流発生時にヒユーズにより前記ベース制御
部からのベース制御信号の出力を瞬時に停止させること
はできない。

さらに、負荷（８）がコンデンサ入力型負荷である場合
、当該負荷を起動する際、起動スイッチのオン等により
起動した直後には、前記コンデンサを充電するために大
きな充電電流が必要であるため、インバータ（６）の１
次側電流も大きくなって前記と同様に過電流保護部０ａ
が作動し、インバータ（６）は作動停止してしまい、前
記負荷が起動されないという不都合が生じ易い。

〔発明の目的〕

この発明は、ｒＩｉｌ記の点に留意してなされたもので
あシ、過電流発生時にインバータを瞬時に停止させ、コ
ンデンサ入力型負荷の起動を可能にすることを目的とす
る。

〔発明の構成〕

この発明は、複数個のトランジスタのスイッチングによ
り直流を交流に変換するインバータと、該インバータの
１次側および２次側にそれぞれ設けられ前記１次側、２
次側を流れる電流に比例した電圧信号を出力する第１．
第２ホールＣＴと、前記両ホー／ｌ１０Ｔの出力電圧値
と２個の基準電圧値それぞれとを比較し、それぞれ前記
両基準電圧値以上の前記両ホー１ｖＣＴからの電圧信号
により比較信号を出力する第１．第２比較回路と、前記
両比較信号によりそれぞれパルスを出力する第１゜第２
パ／Ｌ／、Ｘ発生回路と、いずれかのｔＴＪ記パルス発
生回路からのパルスにより前記各トランジスタのスイッ
チングを所定時間停止させる第１停止回路と、前記両パ
ルス数をカウントし、いずれかの前記パルス数が設定値
に達したときに前記各トラン　　　　　　ヲジスタのス
イッチングを停止させる第２停止回路とを備えたことを
特徴とするインバータの過電流保護回路である。

〔発明の効果〕

したがって、この発明のインバータの過電流保護回路に
よると、複数個のトランジスタからなるインバータの１
次側および２次側に第１．第２ホー１ｌｚＣＴを設け、
両基準電圧値以上の両ホールＣＴからの電圧信号にもと
づく両パルス発生回路からのいずれかのパルスにより、
インバータの各トランジスタのスイッチングを所定時間
停止させる第１停止回路を設けるとともに、いずれかの
両パルス数が設定値に達したときに各トランジスタのス
イッチングを停止させる第２停止回路を設けたことによ
り、過電流発生時にインバータを瞬時に停止させること
ができ、トランジスタ等の破損の発生を防止することが
できるとともに、負荷がコンデンサ入力型のものであっ
ても、容易に起動することができ、実用的である。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、そのＩ実施例を示した第３図以下
の図面とともに詳細に説明する。

まず第３図において、第１図と同一記号は同一のものを
示し、ＣＩυは検出器（５）に代わりインバータ（６）
の１次側である第３．第４トランジスタ（３Ｃ）　。

（３ｄ）の両エミッタと整流回路（２）の負出力端子と
の間に設けられた第１ホー／Ｌ／　ＣＴ　、（２）はイ
ンバータ（６）の１次側であるトランス（７）の１次巻
線（７ａ）の一端と第４トランジスタ（３ｄ）のコレク
タとの間に設けられた第２ホー／Ｌ／ＣＴであシ、両＊
　−）ＬｙＣＴ（１１）。

（２）からインバータ（６）の１次側、２次側を流れる
電流に比例した電圧信号が出力される。

頭は第２ホールＣＴ（６）から出力される交流電圧信号
を整流する整流器、ａΦは制御回路であシ、ゲート制御
端子（１４ａ）を介してサイリスク（２ａ）のゲートに
ゲート制御信号を出力するゲート制御部、４個のベース
制御端子（１４ｂ）〜（＋４８）を介して各トランジス
タ（３ａ）〜（３ｄ）のベースにベース制御信号を出力
するべ一７制御部、および第４図に示すような過電流保
護部０５により構成されている。

つぎに第４図において、（１５ａ）、（＋５ａ）’は２
個の直流基準電源、（＋５６）、（＋５ｂ）は同基準電
源（＋５６）、（＋５ａ）　’による基準電圧と第１ホ
ールＣＴ（ｌηおよび整流器（１■の出力電圧値とをそ
れぞれ比較して比較信号を出力する第１．第２比較回路
、（＋５ｃ）、（＋５ｃ）はそれぞれ両糸準電圧値以上
の第１ホールＣＴｇυ、整流′ａｕ■からの電圧信号に
よりハイレベルのパルスを出力する単安定マルチバイブ
レータからなる第１゜Ｍ２パルス発生回路、（＋５ｄ）
は第１停止回路であシ、いずれかのパルス発生回路（＋
５０）、（＋５０）’からのノクルスにより、所定時間
である前記パルスの出力期間。

すなわちハイレベル期間前記ベース制御部から各トラン
ジスタ（８ａ）〜（ａｄ）へのベース制御信号の出力を
停止させ、各トランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）のスイッ
チングを停止させる。　　　　　−一一一≠呻→〒 （＋５ｅ）、（＋５ｅ）’は両パルス発生回路（＋５０
）、（＋５０）’からのパルス数をそれぞれカウントし
、カウントしたパルス数がそれぞれ第１．第２設定器（
１５ｆ）、（＋５ｆ）’［えより設定うゎえ値い達しえ
とき、第１．第２指令信号を出力する第１．第２カウン
タ、（１５ｇ）は停止部であシ、表示部を備え、いずれ
かの前記指令信号により前記ベース制御部から各トラン
ジスタ（３ａ）〜（３ｄ）へのベース制御信号の出力を
完全に停止させ、各トランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）の
スイッチングを停止させるとともに、前記表示部に異常
表示するようになってお９、両カウンタ（＋５６）、（
＋５８）’　、両膜定器（１５ｆ）、（１５ｆ）”およ
び停止部（１５ｇ）により第２停止回路（１５ｈ）が構
成され、第４図中の１点鎖線で囲まれた回路により過電
流保護部（ＩＱが構成されている。

つぎに、前記実施例の動作について説明する。

いま、制御回路（１弔のベース制御部からのベース制御
信号により、第１．第４トランジスタ（３ａ）　。

（３ｄ）および第２．第３トランジスタ（３ｂ）、（３
Ｃ）が交互にオン、オフを繰り返してインバータ（６）
が悟常に動作しているときに、制御回路（１４）の誤動
作等によりたとえば第１．第３トランジスタ（８ａ）、
（３Ｃ）　カ同時にオンすると、第１．第３トランジス
タ（３ａ）。

（３Ｃ）の同時のオンにより、インパーク（６）の出力
がや、Ｌ−Ｃイア、４−ヶ（６）。１□ｊ、□、１ゎ、
　　　１第１ホー）ｖ　ＣＴ　Ｑｌ）から第１比較回路
（１５ｂ）への電圧信号の電圧値が基準電源（＋５ａ）
による基準電圧値以上となり、第１比較回路（＋５１）
）からの比較信号により第１パルス発生回路（１５Ｇ）
の出力がハイレベルに／ｉ転してハイレベルパルスが出
力され、ｍＪ記パルスにより第１停止回路（＋５ｄ、）
が作動し、第１停止回路（１５ｄ）により前記パルスの
出力期間だけ前記ベース制？４１　部から各トランジス
タ（８ａ、）〜（３ｄ）へのベース制儒１信号の出力が
停止され、各トランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）のスイッ
チングが停止されてインバータ（６）の作動がｎ″ＩＪ
記パルスのハイレベル期間だけ停止する。

そして、第１パルス発生回路（１５０）の出力が７１イ
レベルに反転してから所定時間後に再びローレベルに反
転すると、第１停止回路（１５ｄ）が作動停止して前記
ベース制御部から各トランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）へ
角″びベース制御信号が出力されるのであるが、”Ｅ　
ｌ　、第８　トランジスタ（３ａ）、（３Ｇ）の同時の
オン等により猶もインバータ（６）の１次側に過電流が
流れ続ける場合には、１ｊＪ記の動作が繰り返烙れて第
１カウンタ（＋５０）により第１パルス発生回路（１５
Ｃ）からのパルス数がカウントきれ、第１カウンタ（＋
５（＋）のカウント値が第１設定器（１５ｆ）による設
定値に達すると、第１カウンタ（＋５８）から出力され
る指令信号により停止部（１５ｇ）が作動し、第２停止
回路（１５１１）によりｉＪ記ベース制御部から各トラ
ンジスタ（３ａ）〜（３ｄ）へのベース制御信号の出力
が完全に停止され、各トランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）
のスイッチングが停止されてインバータ（６）の作動が
完全に停止するとともに、停止部（１５ｇ）の表示部に
異常表示される。

つぎに、負荷（８）が過負荷となってインバータ（６）
の２次側であるトランス（７）の１次巻線（７ａ）に過
電流が流れた場合、整流器α椴を介した第２ホー／Ｌ／
ＣＴ（２）から第２比較回路（１５ｂ）’への電圧信号
の電圧値が基準電源（＋５ａ）’による基準電圧値以上
となり、前記したインバータ（６）の１次側での過電流
発生時と同。

様に、第２パ）ｖス発生回路（１５ｃ）からハイレベル
パルスが出力され、前記パルスにより第１停止回路（＋
５ｄ）により前記ベース制御部から各トランジスタ（３
ａ）〜（３ｄ）へのベース制御信号の出力が停止されて
インバータ（６）の作動が前記パルスのハイレベル期間
だけ停止する。

さらに、第２パルス発生回路（１５０）’からの前記パ
ルスのローレベルへの反転後もインバータ（６）の２次
側に過電流が流れ続ける場合、ｍｌ記したインバータ（
６）の１次側での過電流発生時と同様に、第２カウンタ
（＋５（！、）’により第２パルス発生回路（１５Ｃ）
からのパルス数がカウントされ、第２カウンタ（１５ｅ
）’のカウント値が第２設定器（１５ｆ）’による設定
値に達すると、第２停止回路（＋５ｈ）により前記ベー
ス制御部から各トランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）へのベ
ース制御信号出力が完全に停止され、各トランジスタ（
３ａ）〜（３ｄ）のスイッチングが停止されてインバー
タ（６）の作動が完全に停止するとともに、停止部（１
確）の表示部に異常表示される。

捷た、負荷（８）がコンテンサ入力型である場合、イン
バータ（６）が作動してトランス（７）を介し負荷（８
）への通電が開始されると、通電開始直後は負ｍ　（８
）のコンデンサの充電に大きな充電電流を必要とするた
め、インバータ（６）の２次側すなわちトランス−（７
）の１次巻線（７ａ）を過電流が流れ、前記したように
ｑ第１停止回路（＋５ｄ）が作動して前記ベース制御部
かう各トランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）へのベース制御
信号の出力が所定時間停止されるが、第１停止回路（１
５ｄ）による前記ベース制御部によるベース制御信号の
出力、出力停止が数回繰シ返されると、＠記コンテンサ
の充電電流が徐々に減少していくため、やがて整流器α
樽により整流された第２ホー）ｖＣＴ（６）からの電圧
信号の電圧値が基準電源（１５ａ）’による基準電圧値
よりも低くなり、第１．第２停止回路（１５ｄ）、（＋
５ｂ）がともに作動しなくなってインバータ（６）が正
常動作を続け、負荷（８）の起動が行なわれる。

したがって、前記実施例によると、ホールＣＴａυ、α
４を用いたため、直流変流器のような遅れ要素を除去す
ることができ、過電流発生時にインバータ（６）を瞬時
に停止させることが可能となり、ト。

ランジスタ（３ａ）〜（３ｄ）等の損傷の発生を防止す
ることができる。

また、第１停止回路（１５ｄ）および第２停止回路（１
５ｈ）を設けたため、負荷（８）がコンテンサ入力型で
あっても、容易に起動することができ、非常に実　　　
　　　２用的である。

なお、前記実施例では、インバータ（６）をトランジス
タによるフルブリッジ型の場合について説明したが、ハ
ーフブリッジ型であってもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインバータの過電流保護回路の結線図、
第２図は第１図の一部の結線図、第３図以下の図面はこ
の発明のインバータの過電流保護回路の１実施例を示し
、第３図は°結線図、第４図は一部の結線図である。 （３ａ）〜（３ｄ）・・・トランジスタ、（６）・・・
インバータ、ａυ。 ０吐・ホールＣＴ、（＋５１））、（＋５ｂ）’・・・
比較回路、（１５Ｇ）。 （＋５０）’・・・パルス発生回路、（１５ｄ）・・・
第１停止回路、（１５ｈ）・・第２停上回路。 代理人　ノｆ＠！士　　藤田龍大部 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個のトランジスタのスイッチングにより直流
   を交流に変換するインバータと、該インバータの１次側
   および２次側にそれぞれ設けられ前記１次側、２次側を
   流れる電流に比例した電圧信号を出力する第１、第２ホ
   ールＣＴと、前記両ホールＣＴの出力電圧値と２個の基
   準電圧値それぞれとを比較し、それぞれ前記両基準電圧
   値以上の前記両ホールＣＴからの電圧信号により比較信
   号を出力する第１、第２比較回路と、前記両比較信号に
   よりそれぞれパルスを出力する第１、第２パルス発生回
   路と、いずれかの前記パルス発生回路からのパルスによ
   り前記各トランジスタのスイッチングを所定時間停止さ
   せる第１停止回路と、前記両パルス数をカウントし、い
   ずれかの前記パルス数が設定値に達したときに前記各ト
   ランジスタのスイッチングを停止させる第２停止回路と
   を備ええことを特徴とするインバータの過電流保護回路
   。