JPS6258869A - 電力制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は一般に電力制御装置に関し、特に電力半導体
素子で構成される周波数変換装置のごとぎ電力変換装置
を有する電力制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第４図は従来の電力制御装置の構成を示すブロック図、
第５図は従来の電力制御装置における電力半導体素子等
の実装例を示した図、第６図は従来の電力制御装置に用
いられている電力半導体素子（パワートランジスタ）の
接続図である。

第４図において、参照番号２は順変換器即ちコンバータ
部であり、該コンバータ部２０入力側には交流電源１が
、ゲート側には配線６を介して制御回路５が夫々接続さ
れている。前記コンバータ部２は、例工ばパワートラン
ジスタのごとき電力半導体素子によって構成されてｊ？
り、前記配線６を介して制御回路５から出力される制御
信号によって電力半導体素子が駆動して交流電源１から
給電される交流を整流又は可変電圧（昇圧）として出力
するようになっている。逆変換器即ちインバータ部３は
、その入力側が前記コンバータ部２の出力側と接続され
ており、ゲート側には配線Ｔを介して前記制御回路５が
接続されている。前記インバータ部３は、前記コンバー
タ部２と同様にパワートランジスタのごとき電力半導体
素子によって構成されており、前記配線７を介して制御
回路５から出力される制御信号によって電力半導体素子
が駆動して前記コンバータ部２から出力される直流電力
を前記交流電源１の周波数とは異なる周波数の交流電力
に変換して出力するものである。

なお参照番号４は前記インバータ部３の出力側に接続さ
れ、該インバータ部３から出力される前記交流電源１の
周波数とは異なった周波数の交流電力によって駆動され
る負荷（例えば電動機）である。

第５図において、参照番号１１は前記第４図にて図示し
た制御回路５を形成するプリント基板で、該プリント基
板１１にはコネクタ１２が設けられている。前述したｌ
１ｒ４図にて図示したコンバータ部２．インバータ部３
を夫々構成しているパワートランジスタのごとき電力半
導体素子１４は、シャーシ１５に取り付けられている。

該電力半導体素子１４にはコネクタ１３が設けられてお
り、前記プリント基板１１側のコネクタ１２と配線６゜
Ｔを介して夫々接続されている。

第６図において、参照番号２４及び２５は前述した電力
半導体素子１４の一例として用いられているパワートラ
ンジスタで、ベース端子２１、コレクタ端子２３、エミ
ッタ端子２２を有している。

前述したパワートランジスタ２４のエミッタ端子側には
抵抗器２７が接続されており、パワートランジスタ２５
のベース端子側にはダイオード２６が接続されている。

次に上述した構成の電力制御装置の動作について以下に
説明する。

制御回路５から配線６．配線７を介してコンバータ部２
、インバータ部３のゲート側に夫々制御信号が与えられ
ることによって、前記コンバータ部２．インバータ部３
を構成しているパワートランジスタ２４．２５はスイッ
チング動作を開始する。前記パワートランジスタ２４．
２５は、前記制御回路５から出力された論理レベルＩＨ
Ｉの信号が端子２１〜端子２２間に印加されると夫々閉
成し、逆に論理レベルＩ　Ｌ　ｌの信号が印加されると
夫々開成する。これによって前記コンバータ部２では交
流電源１から給電された交流電力を直流電力に変換した
り或いは電圧を可変してインバータ部３に出力し、イン
バータ部３では前記コンバータ部２から出力された直流
電力を受けてこれを前記交流電源１の周波数とは異なる
周波数の交流電力に変換して負荷４に給電することとな
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電力制御装置は以上のように構成されており、コ
ンバータ部２とインバータ部３とを夫々構成している電
力半導体素子１４と制御回路５とを該制御回路５から出
力された制御信号を伝送する配線６，７によって各々接
続していたので、例えば前記電力半導体素子１４を三相
ブリッジ接続したような場合は前記配線が１２本必要と
なり。

特に前記電力半導体素子１４を並列接続したような場合
にはその並列数倍の配線本数が必要となるなど電力半導
体素子１４の接続のしかたによって多重の配線本数が必
要となるという問題点が生ずる。又、これらの配線は通
常のノイズの太ぎさよりもかなり犬さなノイズを多量に
発生する電力半導体素子１４と接続されているために、
これらノイズを制御回路５へ誘引して制御回路５を誤動
作せしめ高精度な電力制御が行なえないという問題点も
あった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、工数と部品点数を低減することによってコス
トを低下せしめることができるとともに電力半導体素子
１４に発生するノイズによって制御回路５が誤動作する
ことがない高信頼な電力制御装置を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る電力制御装置は、電力半導体素子で構成
され、該電力半導体素子の駆動による電力変換によって
負荷への給電を調整する電力変換装置と、該電力変換装
置に制御信号を出力することによって前記電力半導体素
子の駆動を制御する制御回路とを有するものにおいて、
前記制御回路に該制御回路から出力される制御信号を電
／″／ｌ、変換して出力する発光素子と、前記電力変換
装置に前記発光素子から出力された光信号を受けてこれ
を元／電変換して前記電力半導体素子に与える受光素子
とを設けたことを特徴とするものである。

〔作用〕

この発明に２ける制御回路に設けられた発光素子は、該
制御回路から出力される制御信号を１７元変換して出力
し、電力変換装置に設けられた受光素子は、前記発光素
子から出力された光信号を受けてこれを元／電変換して
電力半導体素子に与えるものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例に従う電力制御装置の構成
を示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例に従う
電力制御装置における電力半導体素子、受光素子等の実
装例を示した図、第３図はこの発明の一実施例に従う電
力制御装置に用いらｎている電力半導体素子（パワート
ランジスタ）。

受光素子（フォトトランジスタ）等の接続図である。な
お、第１図〜第３図において図示した符号と前述した第
４図〜第６図にて図示した符号とが同符号のものについ
ては全くの同一物であるのでその説明は省略する。

第１図において、制御回路５にはＷｃ２図にて図示する
例えばＬＥＤのごとき発光素子１７が設けられている。

前記発光素子１７は、制御回路５から出力された制御信
号を受けてこれを１７元変換して出力するようになって
いる。第１図にて図示したコンバータ部２及びインバー
タ部３には、第２図にて図示する例えばフォトトランジ
スタのごとぎ受光素子１８が設けられている。前記受光
素子１８は、前記発光素子１７から出力された光信号８
９９信号９（第１図破線にて図示）を夫々受けてこれを
元／電変換してコンバータ部２．インバータ部３を夫々
構成している電力半導体素子１４に出力するものである
。

第２図において、前述した発光素子１７は前記制御回路
５を形成しているプリント基板１１のシャーシ１５側に
２又受元素子１８は前記シャーシ１５に取り付けられた
電力半導体素子１４側に互いに対向して配設されている
。なお前記電力半導体素子１４には前述したように例え
ばパワートランジスタのごときが用いられている。

第３図において、参照番号２８は前記第２図にて図示し
た受光素子１８として用いられているフォトトランジス
タである。前記フォトトランジスタ２８のコレクタ側端
子は端子２３と接続されて２す、エミッタ側端子は前述
したパワートランジスタ２５のベース側端子及び抵抗器
２７ｅ介して端子２２と接続されている。前記フォトト
ランジスタ２８は１発元素子１７から光信号が出力され
ることによって駆動して前記パワートランジスタ２５を
導通せしめるとともに、前記発光素子１７から光信号が
出力されなくなると駆動を停止して前記パワートランジ
スタ２５を非導通とするスイッチング動作を行なう。

次に上述した構成の電力制御装置の動作について以下に
説明する。

制御回路５から制御信号が出力されると、該制御回路５
に設けられている発光素子１７は該制御信号を１７元変
換して前記コンバータ部２．インバータ部３に夫々設け
られているフォトトランジスタ２８に対して光信号８、
光信号Ｓを出力する。

これによって前記フォトトランジスタ２８はスイッチン
グ動作を行なって前述したパワートランジスタ２５を導
通せしめ、前記コンバータ部２では交流電源１から給電
された交流電力を直流電力に変換したり或いは電圧を可
変してインバータ部３に出力し、インバータ部３では前
記コンバータ部２から出力された直流電力を受けてこれ
を前記交流電源１の周波数とは異なる周波数の交流電力
に変換し、負荷４に給電することとなる。

以上のごとき内容から明らかなように、制御回路５から
出力された制御信号が発光素子１７によって電／ｆｔ、
変換されて光信号８１１信号９となり。

これら光信号８，９が空間を経て直接電力半導体素子１
４に設けられているフォトトランジスタ２８のごとぎ受
光素子１８に伝達され電力半導体素子１４の駆動が制御
されることとなるので、制御回路５とコンバータ部２．
インバータ部３を夫々構成している電力半導体素子１４
とを接続する電線又はオプティカルファイバのごとき配
線が全く不要である。従って電力半導体素子１４に発生
したノイズが配線を介して制御回路５に誘引され、制御
回路５が誤動作するごとぎおそれを少なくすることがで
きる。又、ノイズの伝播は、空間距離の２乗に反比例し
て／ＪＳさくなるので、制御回路５と電力半導体素子１
４との距離を大きくすることにより、電力半導体素子１
４から発生するノイズの影響を極めて小さくすることが
できる。

なお、上述したこの発明の一実施例では説明の、　　都
合上負荷４を電動機としたが変圧器、ヒータなど電力制
御されるものであればどのようなものであっても差支え
なく、又、制御回路５についてもプリント基板のものに
限定されるものでないのは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、制御回路から出力さ
れた制御信号は発光素子に２いて電／″／ｌ。

変換され、光信号として空間を伝播して直接電力変換装
置側の受光素子に与えられることとしたので、工数と部
品点数が低減でき装置の低コスト化を図ることが可能で
、且つ電力半導体素子において多量に発生する通常のノ
イズよりもはるかに大ぎなノイズの影響により制御回路
が誤動作するのを防止することが可能となつ之ために高
信頼な電力制御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に従う電力制御装置の構成
金示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例に従う
電力制御装置における電力半導体素子、受光素子等の実
装例を示した実装図、第３図はこの発明の一実施例に従
う電力制御装置に用いられている電力半導体素子（パワ
ートランジスタ）、受光素子（フォトトランジスタ〕等
の接続図、第４図は従来の電力制御装置の構成を示すブ
ロック図、第５図は従来の電力制御装置における電力半
導体素子等の実装例を示した実装図、第６図は従来の電
力制御装置に用いられている電力半導体素子（パワート
ランジスタ）の接続図である。 図において、２はコンバータ部％３はインバータ部、４
は負荷、５は制御回路、１４は電力半導体素子、１７は
発光素子、１８は受光素子である。 なお、各図中、同符号は同−又は相当部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 一□−−ｉ 代理人　弁理士　　　１）　澤　　博　　昭・　　　：
（外２名） 第３図 １８：受光素子 手続補正書（自発） ６キ７・−３ 昭和　　　　　月　　日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力半導体素子で構成され、該電力半導体素子の駆動に
   よる電力変換によつて負荷への給電を調整する電力変換
   装置と、該電力変換装置に制御信号を出力することによ
   つて前記電力半導体素子の駆動を制御する制御回路とを
   有する電力制御装置において、前記制御回路に該制御回
   路から出力される制御信号を電／光変換して出力する発
   光素子を設け、前記電力変換装置に前記発光素子から出
   力された光信号を受けてこれを光／電変換して前記電力
   半導体素子に与える受光素子を設けたことを特徴とする
   電力制御装置。