JPS614472A - 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、ゲートターンオフサイリスク（ＧＴＯ）、パ
ワートランジスタ等の自己消弧形スイッチング素子によ
り構成されるインバータ装置に係り、特に自己消弧形ス
イッチング素子のゲート駆動回路の電源故障に基づく事
故からの保護を図ったインバータ装置に関する。

〔発明の背景〕

自己消弧形スイッチング素子（以下、スイッチング素子
と略記する。）をインバータ装置の構成素子として用い
た場合、強制転流回路を必要とせず、構成の簡素化が図
れるという利点がある。

第２図にかかるスイッチング素子を用いた従来の一般的
なインバ〜り装置の回路例を示す。第２図は説明を簡単
にするため単相回路で示しである。

直流電源１から与えられる直流電力によシ、スイッチン
グ素子１１、負荷２、スイッチング素子１４と、スイッ
チング素子１３、負荷２、スイッチング素子１２の各経
路を通じて電荷が流れ、負荷２には交番電流が流れる。

各スイッチング素子１１〜１４はそれぞれのゲートに接
続されたゲート駆動回路５〜８によシ点弧および消弧さ
れる。

各ゲート駆動回路５〜８には制御回路１ｏから各ＯＮ、
ＯＦＦタイミングに対応した制御パルスが与えられる。

ところで、上記従来のインバータ装置においては、第２
図からもわかるように、各ゲート駆動回路５〜８が単一
のゲート駆動回路電源（以下、ゲート電源という。）９
により駆動電力の供給を受けるようになっている。その
ため、ゲート電源９が故障した場合、ゲート駆動回路は
点弧パルスまたは消弧パルスを出力することができず、
スイッチ素子が破壊して直流短絡電流が流れ、ヒユーズ
３．４の溶断に到り、インバータ装置が故障となる。

一方、インバータ装置は常に単独で用いられるものとは
限られず、例えば第３図に示すように、信頼性の向上あ
るいは電流容量の増加等を目的として並列冗長システム
として用いられる場合がある。第３図の例は、第一のシ
ステム１１と第２のシステム１２とは同一の負荷容量で
構成されたものである。直流電源１からの直流電力は各
インバータ装置１３．１４によりそれぞれ交流に変換さ
−れ、交流出力は各絶縁トラン２１５，１６により所定
の電圧に変換される。変換された出力はりアクドル１７
．１８およびコンデンサ１９．２０によってそれぞれに
形成される波形成形回路および遮断器２１．２２を介し
て負荷２１に供給される。

インバータ装置１３．１４はそれぞれ第２図に示した構
成のものが用いられる。

さて、かかる並列冗長システムにおいても上記同様にゲ
ート電源の故障によシ過電流が流れてインバータ機能を
失うことが生じるっすなわち、第１のシステム１１と第
２のシステム１２とは互に１／２の負荷分担で運転され
るが、いずれか一方が短絡的故障した場合に他方のシス
テムが過負荷となって、結局全システムダウンとなるか
らである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ゲート駆動回路の電源故障が生じた場
合にインバータ装置を保護しうるようにしたインバータ
装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

、Ｓｌ、エエオ、。い、４よよよ、イア　　　　゛バー
タ装置は、自己消弧形スイッチング素子を用いたものに
おいて、直流電源の正側に位置するゲート駆動回路電源
と負側に位置するゲート駆動回路電源とを互に独立して
設けた点に特徴を有する。

〔発明の実施例〕

次に、本発明によるインバータ装置の実施例を図面に基
づいて説明する。

第１図に本発明によるインバータ装置の一例を示す。な
お、第２図、第３図と重複する部分には同一め符号を附
してその詳細な説明は省略する。

まず、第２図と異なる点は、ゲート駆動回路の電源９Ａ
、９Ｂが直流電源１の正側と負側のそれぞれに対応して
独立に設けら７している点である。

すなわち、ゲート電源９Ａはインバータ装置のＰ（正側
）アームのゲート駆動回路５，７の電源であり、ゲート
電源９ＢはＮ（負側）アームのゲート駆動回路６．８の
電源として機能する。このように、ＰアームとＮアーム
とに分けてゲート電源９Ａ、９Ｂを分担した理由は、直
列のスイッチング素子（例えば、１１と１２、又は１３
と１４）のゲート駆動回路（例えば、５と６、又は７と
８）の一方が故障したとしてもアーム全体が直ちに短絡
することを防止できるからである。

また、直流側回路には直流短絡電流を検出するだめの検
出器である電流変成器２３が設けられ、その検出信号を
制御回路１０に入力するようになっているっ制御回路１
０は電流変成器２３からの短絡検出信号が入力されると
、各ゲート駆動回路５〜８に消弧パルスを出力する。

以上の構成において、次に動作を説明する。

いま、ゲート電源９Ａが故障し、ゲート駆動回路５，７
に電源が供給されなくなったとする。すると、Ｐアーム
側のスイッチング素子１１．１３が故障し、短絡状態と
なる。このとき、Ｎアーム側のスイッチング素子１２．
１４が導通状態にあったとすると、全アームが短絡する
こととなり、短絡電流が流れる。この短絡電流は電流変
成器２３により検出され、その検出信号が制御回路１０
に入力される、すると、制御回路１０は各スイッチング
素子１１〜１４のゲートに消弧パルスを印加する。この
消弧パルスにより各スイッチング素子１１〜１４は消弧
状態となシ、その結果、短絡電流が遮断されることとな
る。以上の動作はゲート電源９Ｂが故障した場合も同様
であるので説明は省略する。

このように、いずれか一方のゲート電源（例えばＳ　９
Ａ）が故障したとしても他方のゲート電源（例えば、９
Ｂ）は正常であり、両方のゲート電源９Ａ、９Ｂが同時
に故障する確率はきわめて低く、シたがってスイッチン
グ素子１３．１４を必ず消弧させることができるので、
短絡電流によるスイッチング素子１３．１４の破損を防
止できる。

しかも、この場合、第２図（従来）のようにヒユーズに
よる遮断ではなく、一般にヒユーズの溶断時Ｍ　（２ｍ
ｓ　ｅ　ｃ　）よシもスイッチング素子のターンオフ時
間（１０ｐ　ｓｅｃ遅くとも１００μ５ｅｃ）の方が速
いのが普通であるから高速かつ安全に保護しうるもので
ある。

次に並列冗長システムの場合について説明する。

４　　　　　　　　こノ並列冗長システムのインバータ
１３．１４自体の構成は第１図のものと同様であるので
、第３図を援用して説明する。いま、第１のシステム１
１側のゲート電源９Ａが故障した場合には、上述と同様
の作用により、第１のシステム１１の直流短絡電流が阻
止され、第２のシステム１２に横流が流れることによる
全システムのダウンを防止することができる。すなわち
、スイッチング素子は遅くとも１００μｓ６ｃ以内には
消弧されるので、１００μｓｅｃ程度の直流短絡は交流
フィルタ１３及び１４により遅延されるので外部に影響
を与えず、確実に遮断できる。その結果、一方のシステ
ムダウンによシ全システムがダウンしてしまうことを防
止することができる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、ゲート駆動回路電源をインバータの直
流電源の正側に位置するゲート駆動回路と負側に位置す
るゲート駆動回路とで独立した電源とすることにより、
インバータ装置の全７ステムダウンを確実かつ迅速に防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインバータ装置の実施例を示すブ
ロック図、第２図は従来のインバータ装置の例を示すブ
ロック図、第３図は並列冗長のインバータシステムを示
すブロック図である。 ５．６，７．８・・・ゲート駆動回路、１０・・・制御
回路、１１，１２，１３．１４・・・スイッチング素子
、９Ａ、９Ｂ・・・ゲート電源、２３・・・電流変成器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、各々専用のゲート駆動回路を備えた自己消弧形スイ
   ッチング素子より構成されたインバータ装置において、
   当該インバータ装置の直流電源の正側のアームの各ゲー
   ト駆動回路と負側のアームの各ゲート駆動回路に対応し
   てそれぞれ独立に設けられた電源と、前記スイッチング
   素子の直流短路を検出する検出器と、直流短絡検出信号
   により各スイッチング素子に消弧パルスを出力するゲー
   ト制御回路と、を備えたことを特徴とするインバータ装
   置。