JP2002191178A - インバータの制動スイッチング素子の故障検出回路、およびインバータ - Google Patents
インバータの制動スイッチング素子の故障検出回路、およびインバータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インバータの低コスト化、小スペース化が可
能となり、また、電流制限用の抵抗も小容量のもので足
りるインバータの制動スイッチング素子の故障検出回路
を提供する。 【解決手段】 インバータの制動回路２に用いられるス
イッチング素子２２の故障を検出する制動スイッチング
素子２２の故障検出回路において、制動回路２中の制動
スイッチング素子２２と制動抵抗２１との接続点Ｐに高
耐圧ダイオード３１のカソード側Ｋを接続し、かつアノ
ード側Ａをプラス側電源Ｌに接続し、高耐圧ダイオード
３１に流れる電流の有無を検出するフォトカプラ３３を
設け、その出力信号Ｓ１と制動スイッチング素子２２の
ゲート信号Ｓ０との論理構成で故障と判定する。
能となり、また、電流制限用の抵抗も小容量のもので足
りるインバータの制動スイッチング素子の故障検出回路
を提供する。 【解決手段】 インバータの制動回路２に用いられるス
イッチング素子２２の故障を検出する制動スイッチング
素子２２の故障検出回路において、制動回路２中の制動
スイッチング素子２２と制動抵抗２１との接続点Ｐに高
耐圧ダイオード３１のカソード側Ｋを接続し、かつアノ
ード側Ａをプラス側電源Ｌに接続し、高耐圧ダイオード
３１に流れる電流の有無を検出するフォトカプラ３３を
設け、その出力信号Ｓ１と制動スイッチング素子２２の
ゲート信号Ｓ０との論理構成で故障と判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、汎用インバータに
用いられる制動トランジスタ等のスイッチング素子の故
障を検出し、インバータ及び制動抵抗の異常加熱を防止
するものに関する。
用いられる制動トランジスタ等のスイッチング素子の故
障を検出し、インバータ及び制動抵抗の異常加熱を防止
するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に汎用インバータでは、発電制動お
よび回生制動時に電動機より返流されるエネルギーを吸
収するために制動抵抗を備え、この制動抵抗へ電流を流
すスイッチング素子が何らかの理由で短絡故障した場合
には、制動抵抗に異常な発熱を招き、最悪の場合制動抵
抗が焼損してしまうと同時に周辺の部品へも二次的な損
傷をおよぼす恐れがあった。これを防ぐ手段としてたと
えば制動抵抗と直列に温度ヒューズなどを取り付けて、
スイッチング素子の短絡故障時には温度ヒューズが切れ
ることで制動抵抗への電流を遮断するといった方法があ
るが、これは温度ヒューズと制動抵抗の温度が上昇する
速さのマッチングによっては、温度ヒューズの動作が間
に合わず保護手段が機能する前に制動抵抗が焼損に至っ
てしまうという問題があった。そこで、制動抵抗の両端
の電圧を監視することで制動抵抗に電流が流れる時間を
検出する方法があった。図５は故障検出装置が適用され
る主回路のブロック図である。図５において、５１は３
相電源であり、これにコンバータ５２が接続されてい
る。コンバータ５２はブリッジ接続（図示なし）された
ダイオード５２ａと平滑コンデンサ５２ｂとから構成さ
れ、このコンバータ５２の出力側には交直変換された直
流電圧が正極側母線１１と負極側母線１２との間に出力
される。５３はこの直流電圧を３相交流に変換するイン
バータ部で、ブリッジ接続（図示なし）された制御用ス
イッチング素子を備えており、そのインバータ部５３の
出力側に誘導電動機５４が接続されている。このような
主回路において、２が正極側母線１１と負極側母線１２
との間に挿入された制動回路で、これは制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。そ
して４が制動トランジスタ２２の故障を検出する従来の
故障検出回路で制動抵抗２１の両端に接続されている。
故障検出回路４については後述する。５が論理回路で、
制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０と故障検出回路
４の出力Ｓ２とから論理構成を求めて所定の関係にある
とき故障信号Ａ０を出力する。
よび回生制動時に電動機より返流されるエネルギーを吸
収するために制動抵抗を備え、この制動抵抗へ電流を流
すスイッチング素子が何らかの理由で短絡故障した場合
には、制動抵抗に異常な発熱を招き、最悪の場合制動抵
抗が焼損してしまうと同時に周辺の部品へも二次的な損
傷をおよぼす恐れがあった。これを防ぐ手段としてたと
えば制動抵抗と直列に温度ヒューズなどを取り付けて、
スイッチング素子の短絡故障時には温度ヒューズが切れ
ることで制動抵抗への電流を遮断するといった方法があ
るが、これは温度ヒューズと制動抵抗の温度が上昇する
速さのマッチングによっては、温度ヒューズの動作が間
に合わず保護手段が機能する前に制動抵抗が焼損に至っ
てしまうという問題があった。そこで、制動抵抗の両端
の電圧を監視することで制動抵抗に電流が流れる時間を
検出する方法があった。図５は故障検出装置が適用され
る主回路のブロック図である。図５において、５１は３
相電源であり、これにコンバータ５２が接続されてい
る。コンバータ５２はブリッジ接続（図示なし）された
ダイオード５２ａと平滑コンデンサ５２ｂとから構成さ
れ、このコンバータ５２の出力側には交直変換された直
流電圧が正極側母線１１と負極側母線１２との間に出力
される。５３はこの直流電圧を３相交流に変換するイン
バータ部で、ブリッジ接続（図示なし）された制御用ス
イッチング素子を備えており、そのインバータ部５３の
出力側に誘導電動機５４が接続されている。このような
主回路において、２が正極側母線１１と負極側母線１２
との間に挿入された制動回路で、これは制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。そ
して４が制動トランジスタ２２の故障を検出する従来の
故障検出回路で制動抵抗２１の両端に接続されている。
故障検出回路４については後述する。５が論理回路で、
制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０と故障検出回路
４の出力Ｓ２とから論理構成を求めて所定の関係にある
とき故障信号Ａ０を出力する。
【０００３】図６が従来の故障検出回路の具体的な回路
構成の１例である。図６において、１１が正極側母線１
１と、１２が負極側母線、２が正極側母線１１と負極側
母線１２との間に挿入された制動回路で制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。４
が制動トランジスタ２２の故障を検出する従来の故障検
出回路であり、この故障検出回路４は制動抵抗２１の両
端に接続されている。故障検出回路４の構成は、制動抵
抗２１に並列接続される抵抗４１と、この抵抗４１に抵
抗４２と４３から成る直列接続回路が並列に接続されて
いる。さらに、抵抗４３には、ツエナーダイオード４４
と発光ダイオード４５ａとから成るアノード同士突き合
わせの直列接続回路が並列に接続されている。一方、低
電圧電源（２４Ｖ）とアース間に、抵抗４６とフォトト
ランジスタ４５ｂとから成る直列接続回路がそのフォト
トランジスタ４５ｂのエミッタＥをアース側にして接続
されている。そのコレクタ側に故障検出出力端子４７が
設けられている。そして、フォトトランジスタ４５ｂは
発光ダイオード４５ａと共にフォトカプラー４５を構成
し、フォトトランジスタ４５ｂが発光ダイオード４５ａ
の光を受光すると導通するように構成されている。ツエ
ナーダイオード４４は、そのツエナー電圧を基準にして
それ以上の電圧が加わったときブレークオーバーして発
光ダイオード４５ａを発光させるので、通常、ツエナー
電圧以下のノイズ等によっては誤発光しなくなり、発光
動作を安定化させるためのものである。抵抗４１は、制
動抵抗２１が接続されない場合に制動トランジスタ２２
の漏れ電流により発光ダイオード４５ａが発光しないよ
うに電流をバイバスさせる抵抗である。
構成の１例である。図６において、１１が正極側母線１
１と、１２が負極側母線、２が正極側母線１１と負極側
母線１２との間に挿入された制動回路で制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。４
が制動トランジスタ２２の故障を検出する従来の故障検
出回路であり、この故障検出回路４は制動抵抗２１の両
端に接続されている。故障検出回路４の構成は、制動抵
抗２１に並列接続される抵抗４１と、この抵抗４１に抵
抗４２と４３から成る直列接続回路が並列に接続されて
いる。さらに、抵抗４３には、ツエナーダイオード４４
と発光ダイオード４５ａとから成るアノード同士突き合
わせの直列接続回路が並列に接続されている。一方、低
電圧電源（２４Ｖ）とアース間に、抵抗４６とフォトト
ランジスタ４５ｂとから成る直列接続回路がそのフォト
トランジスタ４５ｂのエミッタＥをアース側にして接続
されている。そのコレクタ側に故障検出出力端子４７が
設けられている。そして、フォトトランジスタ４５ｂは
発光ダイオード４５ａと共にフォトカプラー４５を構成
し、フォトトランジスタ４５ｂが発光ダイオード４５ａ
の光を受光すると導通するように構成されている。ツエ
ナーダイオード４４は、そのツエナー電圧を基準にして
それ以上の電圧が加わったときブレークオーバーして発
光ダイオード４５ａを発光させるので、通常、ツエナー
電圧以下のノイズ等によっては誤発光しなくなり、発光
動作を安定化させるためのものである。抵抗４１は、制
動抵抗２１が接続されない場合に制動トランジスタ２２
の漏れ電流により発光ダイオード４５ａが発光しないよ
うに電流をバイバスさせる抵抗である。
【０００４】次に、図６の従来の故障検出回路４の動作
について説明する。制動抵抗２１の両端電圧、すなわち
抵抗４１の両端電圧を抵抗４２と４３から成る直列接続
回路で分圧し、抵抗４３の電圧がある設定電圧以上にな
るとツエナーダイオード４４がブレークダウンして発光
ダイオード４５ａに電流を流し、発光ダイオード４５ａ
が発光する。この発光をフォトトランジスタ４５ｂが受
光するとフォトトランジスタ４５ｂは導通する。したが
って、低電圧電源から抵抗４６およびフォトトランジス
タ４５ｂを介してアース間に電流が流れる。これによっ
て、フォトトランジスタ４５ｂの非導通時は出力端子４
７の出力信号Ｓ２がハイレベルであったのがフォトトラ
ンジスタ４５ｂの導通後はローレベルとなる。
について説明する。制動抵抗２１の両端電圧、すなわち
抵抗４１の両端電圧を抵抗４２と４３から成る直列接続
回路で分圧し、抵抗４３の電圧がある設定電圧以上にな
るとツエナーダイオード４４がブレークダウンして発光
ダイオード４５ａに電流を流し、発光ダイオード４５ａ
が発光する。この発光をフォトトランジスタ４５ｂが受
光するとフォトトランジスタ４５ｂは導通する。したが
って、低電圧電源から抵抗４６およびフォトトランジス
タ４５ｂを介してアース間に電流が流れる。これによっ
て、フォトトランジスタ４５ｂの非導通時は出力端子４
７の出力信号Ｓ２がハイレベルであったのがフォトトラ
ンジスタ４５ｂの導通後はローレベルとなる。
【０００５】図７は制動トランジスタ２２のゲート信号
と故障検出回路４の出力との真理値表で、図７（ａ）は
図６の従来の故障検出回路の真理値表である。いま、制
動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号
無し。すなわち、制動トランジスタ２２は非導通。）の
ときは、制動抵抗２１の両端電圧はゼロなのでツエナー
ダイオード４４はブレークダウンせず、したがって発光
ダイオード４５ａは発光せず、よってフォトトランジス
タ４５ｂも受光しないので、出力端子４７の出力信号Ｓ
２はハイレベル（１）のままである。これが正常であ
る。もし制動トランジスタ２２が短絡故障を起こしてい
るとすると、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が
０であっても制動抵抗２１の両端電圧には約線間電圧が
発生するので、ツエナーダイオード４４がブレークダウ
ンして発光ダイオード４５ａを発光させ、よってフォト
トランジスタ４５ｂが導通して出力端子４７の出力信号
Ｓ２をアースレベル（０）まで引き下げることとなる。
したがって、真理値表はＳ０＝０でＳ２＝１が正常、Ｓ
０＝０でＳ２＝０が異常となる。次に、制動トランジス
タ２２のゲート信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわ
ち、制動トランジスタ２２は導通。）のときは、制動抵
抗２１の両端電圧には約線間電圧が発生するので、ツエ
ナーダイオード４４がブレークダウンして発光ダイオー
ド４５ａを発光させ、よってフォトトランジスタ４５ｂ
が導通して出力端子４７の出力信号Ｓ２をアースレベル
（０）まで引き下げることとなる。これが正常である。
もし制動トランジスタ２２がオープン（開放）故障を起
こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信
号Ｓ０が１であっても、制動抵抗２１の両端電圧はゼロ
なのでツエナーダイオード４４はブレークダウンせず、
したがって発光ダイオード４５ａは発光せず、よってフ
ォトトランジスタ４５ｂも受光しないので、出力端子４
７の出力信号Ｓ２はハイレベル（１）のままである。こ
れが異常である。したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ
２＝０が正常、Ｓ０＝１でＳ２＝１が異常となる。この
ような真理値表を図５の論理回路５に記憶させておき、
信号Ｓ０とＳ２の組み合わせが異常となるときに故障検
出信号Ａ０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で
主回路中に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３
をオフにしている。
と故障検出回路４の出力との真理値表で、図７（ａ）は
図６の従来の故障検出回路の真理値表である。いま、制
動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号
無し。すなわち、制動トランジスタ２２は非導通。）の
ときは、制動抵抗２１の両端電圧はゼロなのでツエナー
ダイオード４４はブレークダウンせず、したがって発光
ダイオード４５ａは発光せず、よってフォトトランジス
タ４５ｂも受光しないので、出力端子４７の出力信号Ｓ
２はハイレベル（１）のままである。これが正常であ
る。もし制動トランジスタ２２が短絡故障を起こしてい
るとすると、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が
０であっても制動抵抗２１の両端電圧には約線間電圧が
発生するので、ツエナーダイオード４４がブレークダウ
ンして発光ダイオード４５ａを発光させ、よってフォト
トランジスタ４５ｂが導通して出力端子４７の出力信号
Ｓ２をアースレベル（０）まで引き下げることとなる。
したがって、真理値表はＳ０＝０でＳ２＝１が正常、Ｓ
０＝０でＳ２＝０が異常となる。次に、制動トランジス
タ２２のゲート信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわ
ち、制動トランジスタ２２は導通。）のときは、制動抵
抗２１の両端電圧には約線間電圧が発生するので、ツエ
ナーダイオード４４がブレークダウンして発光ダイオー
ド４５ａを発光させ、よってフォトトランジスタ４５ｂ
が導通して出力端子４７の出力信号Ｓ２をアースレベル
（０）まで引き下げることとなる。これが正常である。
もし制動トランジスタ２２がオープン（開放）故障を起
こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信
号Ｓ０が１であっても、制動抵抗２１の両端電圧はゼロ
なのでツエナーダイオード４４はブレークダウンせず、
したがって発光ダイオード４５ａは発光せず、よってフ
ォトトランジスタ４５ｂも受光しないので、出力端子４
７の出力信号Ｓ２はハイレベル（１）のままである。こ
れが異常である。したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ
２＝０が正常、Ｓ０＝１でＳ２＝１が異常となる。この
ような真理値表を図５の論理回路５に記憶させておき、
信号Ｓ０とＳ２の組み合わせが異常となるときに故障検
出信号Ａ０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で
主回路中に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３
をオフにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来回路
によれば制動トランジスタ２２の故障を検出することが
できる。しかしながら、従来回路では、制動トランジス
タ２２の故障を検出するために、制動抵抗２１の両端の
電圧を監視しているので、制動トランジスタへゲートが
導通している時に制動抵抗２１の両端に印加される電圧
は、インバータのＤＣ母線電圧がかかり、これは非常に
高い電圧であるため、抵抗４２と４３から成る直列接続
回路は大きな電力容量の抵抗が必要であった。これはイ
ンバータの低コスト化、小スペース化のネックとなって
いた。従来装置では、監視している電圧が非常に高いた
めに、電流制限用の抵抗も非常に電力の大きなものを必
要とし、実装面積も大きくなっていた。本発明はこれら
の問題を解決するもので、大きな電力容量の抵抗を必要
としない、インバータの低コスト化、小スペース化の可
能な、また、電流制限用の抵抗も小容量のもので足り、
実装面積も小さくてすむ故障検出回路を提供するもので
ある。
によれば制動トランジスタ２２の故障を検出することが
できる。しかしながら、従来回路では、制動トランジス
タ２２の故障を検出するために、制動抵抗２１の両端の
電圧を監視しているので、制動トランジスタへゲートが
導通している時に制動抵抗２１の両端に印加される電圧
は、インバータのＤＣ母線電圧がかかり、これは非常に
高い電圧であるため、抵抗４２と４３から成る直列接続
回路は大きな電力容量の抵抗が必要であった。これはイ
ンバータの低コスト化、小スペース化のネックとなって
いた。従来装置では、監視している電圧が非常に高いた
めに、電流制限用の抵抗も非常に電力の大きなものを必
要とし、実装面積も大きくなっていた。本発明はこれら
の問題を解決するもので、大きな電力容量の抵抗を必要
としない、インバータの低コスト化、小スペース化の可
能な、また、電流制限用の抵抗も小容量のもので足り、
実装面積も小さくてすむ故障検出回路を提供するもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこれらの問題を
解決するため、請求項１記載の制動スイッチング素子の
故障検出回路の発明によれば、制動抵抗と制動スイッチ
ング素子の直列接続回路がインバータの入力側直流母線
間に接続されて成る制動回路の該スイッチング素子の故
障検出に用いられる故障検出回路において、前記制動回
路中の制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点に高
耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつそのアノード
側を低電圧電源プラス側に接続し、前記高耐圧ダイオー
ドに流れる電流の有無を利用してインバータの制動スイ
ッチング素子の検出を行うことを特徴とする。請求項２
記載の発明は、請求項１記載の故障検出回路において、
前記制動スイッチング素子の制御信号の有無と前記検出
回路の検出信号の有無との論理組み合わせにより、前記
制動スイッチング素子の故障を判断することを特徴とす
る。請求項３記載の発明は、請求項２記載の故障検出回
路において、前記検出回路が発光ダイオードと該発光ダ
イオードの発光を検知して導通するフォトトランジスタ
とから構成されるフォトカプラを備え、該発光ダイオー
ドが前記高耐圧ダイオードのアノード側と前記プラス側
電源との間に順方向に接続され、前記高耐圧ダイオード
に流れる電流の有無をフォトカプラを介して出力するこ
とを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項３記載
の故障検出回路において、前記フォトトランジスタがプ
ラス電源側とアース間に抵抗を介して接続され、前記検
出回路の検出出力端子が該フォトトランジスタに対し
て、Ａ）抵抗を介してプラス電源側、またはＢ）抵抗を
介してアース側に設けられ、Ａ）プラス電源側に設けら
れた場合、１．前記制動スイッチング素子の制御信号が
「有」でかつ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、
２．前記制動スイッチング素子の制御信号が「無」でか
つ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、また、Ｂ）
プラス電源側に設けられた場合、１．前記制動スイッチ
ング素子の制御信号が「有」でかつ前記検出回路の検出
信号が「無」のとき、２．前記制動スイッチング素子の
制御信号が「無」でかつ前記検出回路の検出信号が
「有」のとき、前記制動スイッチング素子が故障である
と判断することを特徴とする。請求項５記載の制動スイ
ッチング素子の故障検出回路の発明は、制動抵抗と制動
スイッチング素子の直列接続回路がインバータの入力側
直流母線間に接続されて成る制動回路の該スイッチング
素子の故障検出に用いられる故障検出回路において、前
記制動回路中の制動スイッチング素子と制動抵抗との接
続点に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつその
アノード側を低電圧電源プラス側に接続し、前記高耐圧
ダイオードに流れる電流の有無をカーレントトランスを
利用して検出し、該検出回路の検出信号の有無と前記制
動スイッチング素子の制御信号の有無との論理組み合わ
せにより、前記制動スイッチング素子の故障を判断する
ことを特徴とする。このように、本発明では制動トラン
ジスタの電圧を監視するために、インバータ内部の低電
圧電源で基準電位（ＧＮＤ）が制動トランジスタのエミ
ッタと同電位となる電源を使用し、その電源電圧より高
い時は高耐圧ダイオードにて電圧を阻止し、高電圧が検
出回路に印加されることを防止し、逆の場合は、低電圧
電源で動作する回路の出力が変化する。これにより、小
電力部品を適用して制動トランジスタの故障検出回路を
構成できるため、低コスト、小スペース化に大きく寄与
する。また、請求項６記載のインバータの発明は、請求
項１〜５のいずれか１項記載の故障検出回路を備えたイ
ンバータであって、検出回路の検出結果が制動スイッチ
ング素子の故障であると判断されたとき、制動抵抗に流
れ込む電流をただちに遮断する手段を備えたことを特徴
とする。これにより、インバータ内の制動スイッチング
素子の故障を検出したとき、ただちに遮断して制動抵抗
の過熱を防止できる安全なインバータを低コスト、小ス
ペース化で作ることができる。
解決するため、請求項１記載の制動スイッチング素子の
故障検出回路の発明によれば、制動抵抗と制動スイッチ
ング素子の直列接続回路がインバータの入力側直流母線
間に接続されて成る制動回路の該スイッチング素子の故
障検出に用いられる故障検出回路において、前記制動回
路中の制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点に高
耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつそのアノード
側を低電圧電源プラス側に接続し、前記高耐圧ダイオー
ドに流れる電流の有無を利用してインバータの制動スイ
ッチング素子の検出を行うことを特徴とする。請求項２
記載の発明は、請求項１記載の故障検出回路において、
前記制動スイッチング素子の制御信号の有無と前記検出
回路の検出信号の有無との論理組み合わせにより、前記
制動スイッチング素子の故障を判断することを特徴とす
る。請求項３記載の発明は、請求項２記載の故障検出回
路において、前記検出回路が発光ダイオードと該発光ダ
イオードの発光を検知して導通するフォトトランジスタ
とから構成されるフォトカプラを備え、該発光ダイオー
ドが前記高耐圧ダイオードのアノード側と前記プラス側
電源との間に順方向に接続され、前記高耐圧ダイオード
に流れる電流の有無をフォトカプラを介して出力するこ
とを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項３記載
の故障検出回路において、前記フォトトランジスタがプ
ラス電源側とアース間に抵抗を介して接続され、前記検
出回路の検出出力端子が該フォトトランジスタに対し
て、Ａ）抵抗を介してプラス電源側、またはＢ）抵抗を
介してアース側に設けられ、Ａ）プラス電源側に設けら
れた場合、１．前記制動スイッチング素子の制御信号が
「有」でかつ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、
２．前記制動スイッチング素子の制御信号が「無」でか
つ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、また、Ｂ）
プラス電源側に設けられた場合、１．前記制動スイッチ
ング素子の制御信号が「有」でかつ前記検出回路の検出
信号が「無」のとき、２．前記制動スイッチング素子の
制御信号が「無」でかつ前記検出回路の検出信号が
「有」のとき、前記制動スイッチング素子が故障である
と判断することを特徴とする。請求項５記載の制動スイ
ッチング素子の故障検出回路の発明は、制動抵抗と制動
スイッチング素子の直列接続回路がインバータの入力側
直流母線間に接続されて成る制動回路の該スイッチング
素子の故障検出に用いられる故障検出回路において、前
記制動回路中の制動スイッチング素子と制動抵抗との接
続点に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつその
アノード側を低電圧電源プラス側に接続し、前記高耐圧
ダイオードに流れる電流の有無をカーレントトランスを
利用して検出し、該検出回路の検出信号の有無と前記制
動スイッチング素子の制御信号の有無との論理組み合わ
せにより、前記制動スイッチング素子の故障を判断する
ことを特徴とする。このように、本発明では制動トラン
ジスタの電圧を監視するために、インバータ内部の低電
圧電源で基準電位（ＧＮＤ）が制動トランジスタのエミ
ッタと同電位となる電源を使用し、その電源電圧より高
い時は高耐圧ダイオードにて電圧を阻止し、高電圧が検
出回路に印加されることを防止し、逆の場合は、低電圧
電源で動作する回路の出力が変化する。これにより、小
電力部品を適用して制動トランジスタの故障検出回路を
構成できるため、低コスト、小スペース化に大きく寄与
する。また、請求項６記載のインバータの発明は、請求
項１〜５のいずれか１項記載の故障検出回路を備えたイ
ンバータであって、検出回路の検出結果が制動スイッチ
ング素子の故障であると判断されたとき、制動抵抗に流
れ込む電流をただちに遮断する手段を備えたことを特徴
とする。これにより、インバータ内の制動スイッチング
素子の故障を検出したとき、ただちに遮断して制動抵抗
の過熱を防止できる安全なインバータを低コスト、小ス
ペース化で作ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
に係る故障検出装置が適用される主回路のブロック図で
ある。図１において、５１は３相電源であり、これにコ
ンバータ５２が接続されている。コンバータ５２はブリ
ッジ接続（図示なし）されたダイオード５２ａと平滑コ
ンデンサ５２ｂとから構成され、このコンバータ５２の
出力側には交直変換された直流電圧が正極側母線１１と
負極側母線１２との間に出力される。５３はこの直流電
圧を３相交流に変換するインバータ部で、ブリッジ接続
（図示なし）された制御用スイッチング素子を備えてお
り、そのインバータ部５３の出力側に誘導電動機５４が
接続されている。このような主回路において、２が正極
側母線１１と負極側母線１２との間に挿入された制動回
路で、これは制動抵抗２１と制動トランジスタ２２との
直列回路から成っている。そして３が制動トランジスタ
２２の故障を検出する本発明に係る故障検出回路で、制
動抵抗２１と制動トランジスタ２２の接続点Ｐに接続さ
れている。この故障検出回路３については後述する。５
が論理回路で、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０
と故障検出回路３の出力Ｓ１との論理組み合わせが所定
の関係にあるとき故障信号Ａ０を出力し、この故障信号
Ａ０を用いて回路保護を行わせている。
に係る故障検出装置が適用される主回路のブロック図で
ある。図１において、５１は３相電源であり、これにコ
ンバータ５２が接続されている。コンバータ５２はブリ
ッジ接続（図示なし）されたダイオード５２ａと平滑コ
ンデンサ５２ｂとから構成され、このコンバータ５２の
出力側には交直変換された直流電圧が正極側母線１１と
負極側母線１２との間に出力される。５３はこの直流電
圧を３相交流に変換するインバータ部で、ブリッジ接続
（図示なし）された制御用スイッチング素子を備えてお
り、そのインバータ部５３の出力側に誘導電動機５４が
接続されている。このような主回路において、２が正極
側母線１１と負極側母線１２との間に挿入された制動回
路で、これは制動抵抗２１と制動トランジスタ２２との
直列回路から成っている。そして３が制動トランジスタ
２２の故障を検出する本発明に係る故障検出回路で、制
動抵抗２１と制動トランジスタ２２の接続点Ｐに接続さ
れている。この故障検出回路３については後述する。５
が論理回路で、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０
と故障検出回路３の出力Ｓ１との論理組み合わせが所定
の関係にあるとき故障信号Ａ０を出力し、この故障信号
Ａ０を用いて回路保護を行わせている。
【０００９】図２が本発明の第１の実施の形態に係る故
障検出装置である。図２において、１１が正極側母線１
１と、１２が負極側母線、２が正極側母線１１と負極側
母線１２との間に挿入された制動回路で制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。３
が制動トランジスタ２２の故障を検出する本発明の故障
検出回路であり、この故障検出回路３は制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２の接続点Ｐに接続されている。故
障検出回路３の構成は、２４Ｖの低電圧電源Ｌに順方向
に接続される発光ダイオード３３ａと抵抗３２と順方向
に接続される高耐圧ダイオード３１とから成る直列接続
回路が制動抵抗２１と制動トランジスタ２２の接続点に
接続されている。一方、低電圧電源Ｌ（２４Ｖ）とアー
ス間に、抵抗３４とフォトトランジスタ３３ｂとから成
る直列接続回路がそのフォトトランジスタ３３ｂのエミ
ッタ側Ｅがアース側にして接続されている。そのコレク
タ側Ｃに故障検出出力端子３５が設けられている。そし
て、フォトトランジスタ３３ｂは発光ダイオード３３ａ
と共にフォトカプラー３３を構成し、フォトトランジス
タ３３ｂが発光ダイオード３３ａの光を受光すると導通
するように構成されている。
障検出装置である。図２において、１１が正極側母線１
１と、１２が負極側母線、２が正極側母線１１と負極側
母線１２との間に挿入された制動回路で制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。３
が制動トランジスタ２２の故障を検出する本発明の故障
検出回路であり、この故障検出回路３は制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２の接続点Ｐに接続されている。故
障検出回路３の構成は、２４Ｖの低電圧電源Ｌに順方向
に接続される発光ダイオード３３ａと抵抗３２と順方向
に接続される高耐圧ダイオード３１とから成る直列接続
回路が制動抵抗２１と制動トランジスタ２２の接続点に
接続されている。一方、低電圧電源Ｌ（２４Ｖ）とアー
ス間に、抵抗３４とフォトトランジスタ３３ｂとから成
る直列接続回路がそのフォトトランジスタ３３ｂのエミ
ッタ側Ｅがアース側にして接続されている。そのコレク
タ側Ｃに故障検出出力端子３５が設けられている。そし
て、フォトトランジスタ３３ｂは発光ダイオード３３ａ
と共にフォトカプラー３３を構成し、フォトトランジス
タ３３ｂが発光ダイオード３３ａの光を受光すると導通
するように構成されている。
【００１０】次に、図２の故障検出回路の動作について
説明する。制動トランジスタ２２が非導通の時、制動ト
ランジスタ２２のコレクタＣには抵抗２１を通してＤＣ
母線電圧がそのまま印加されるので、高耐圧ダイオード
３１には逆方向電圧となり、ＤＣ母線電圧が高耐圧ダイ
オード３１によりブロックされる。したがって、発光ダ
イオード３３ａは発光しないので、フォトトランジスタ
３３ｂが導通せず、出力端子４７の出力信号Ｓ２１はハ
イレベル（１）のままである。また、制動トランジスタ
２２が導通の時は、制動トランジスタ２２のコレクタＣ
が約２Ｖ程度となり、高耐圧ダイオード３１が導通し、
抵抗３２を経由して発光ダイオード３３ａが発光するた
め、この発光をフォトトランジスタ３３ｂが受光すると
フォトトランジスタ３３ｂは導通する。したがって、低
電圧電源から抵抗３４よびフォトトランジスタ３３ｂを
介してアース間に電流が流れる。これによって、出力端
子３５の出力信号Ｓ１がハイレベルであったのがフォト
トランジスタ３３ｂの導通後はローレベル（０）とな
る。
説明する。制動トランジスタ２２が非導通の時、制動ト
ランジスタ２２のコレクタＣには抵抗２１を通してＤＣ
母線電圧がそのまま印加されるので、高耐圧ダイオード
３１には逆方向電圧となり、ＤＣ母線電圧が高耐圧ダイ
オード３１によりブロックされる。したがって、発光ダ
イオード３３ａは発光しないので、フォトトランジスタ
３３ｂが導通せず、出力端子４７の出力信号Ｓ２１はハ
イレベル（１）のままである。また、制動トランジスタ
２２が導通の時は、制動トランジスタ２２のコレクタＣ
が約２Ｖ程度となり、高耐圧ダイオード３１が導通し、
抵抗３２を経由して発光ダイオード３３ａが発光するた
め、この発光をフォトトランジスタ３３ｂが受光すると
フォトトランジスタ３３ｂは導通する。したがって、低
電圧電源から抵抗３４よびフォトトランジスタ３３ｂを
介してアース間に電流が流れる。これによって、出力端
子３５の出力信号Ｓ１がハイレベルであったのがフォト
トランジスタ３３ｂの導通後はローレベル（０）とな
る。
【００１１】図７は制動トランジスタ２２のゲート信号
Ｓ０と故障検出回路４の出力Ｓ１との真理値表で、図７
（ｂ）は図２の本発明に係る故障検出回路の真理値表で
ある。いま、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が
０（ゲート信号無し。すなわち、制動トランジスタ２２
は非導通。）のときは、高耐圧ダイオード３１に逆方向
電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は非導通とな
り、したがって発光ダイオード３３ａは発光せず、よっ
てフォトトランジスタ３３ｂも受光しないので、出力端
子３５の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）のままであ
る。これが正常である。もし制動トランジスタ２２が短
絡故障を起こしているとすると、制動トランジスタ２２
のゲート信号Ｓ０が０であっても高耐圧ダイオード３１
には順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導
通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光し、
よってフォトトランジスタ３３ｂは受光して導通し、出
力端子３５の出力信号Ｓ１はローレベル（０）となる。
したがって、真理値表はＳ０＝０でＳ１＝１が正常、Ｓ
０＝０でＳ１＝０が異常となる。次に、制動トランジス
タ２２のゲート信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわ
ち、制動トランジスタ２２は導通。）のときは、制動ト
ランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０であっても高耐圧
ダイオード３１には順方向電圧がかかるので高耐圧ダイ
オード３１は導通となり、したがって発光ダイオード３
３ａは発光し、よってフォトトランジスタ３３ｂは受光
して導通し、出力端子３５の出力信号Ｓ１はローレベル
（０）となる。これが正常である。もし制動トランジス
タ２２がオープン（開放）故障を起こしているとする
と、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１であっ
ても、高耐圧ダイオード３１に逆方向電圧がかかるので
高耐圧ダイオード３１は非導通となり、したがって発光
ダイオード３３ａは発光せず、よってフォトトランジス
タ３３ｂも受光しないので、出力端子３５の出力信号Ｓ
１はハイレベル（１）のままである。これが異常であ
る。したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ２＝０が正
常、Ｓ０＝１でＳ２＝１が異常となる。このような真理
値表を図１の論理回路５に記憶させておき、信号Ｓ０と
Ｓ１の組み合わせが異常となるときに故障検出信号Ａ０
を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で、主回路中
に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３をただち
にオフにする。その他、警報ランプを点滅させたり、警
報ブザーを鳴動させるようにするとよい。このように、
本発明では制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点
に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつアノード
側を低電圧電源のプラス側に接続した検出回路とするこ
とにより、従来のような大きな電力容量の抵抗４２と４
３から成る直列接続回路を用いなくてすむので、インバ
ータの低コスト化、小スペース化が可能となり、また、
電流制限用の抵抗も小容量のもので足り、実装面積も小
さくてすむこととなる。また、フォトカプラで一旦電気
的絶縁を行って検出端子から信号を取りだしているの
で、安全である。以上のトランジスタ２２の代わりに、
スイッチング素子（サイリスタ、ＧＴＯ等）を用いても
よいことは言うまでもない。
Ｓ０と故障検出回路４の出力Ｓ１との真理値表で、図７
（ｂ）は図２の本発明に係る故障検出回路の真理値表で
ある。いま、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が
０（ゲート信号無し。すなわち、制動トランジスタ２２
は非導通。）のときは、高耐圧ダイオード３１に逆方向
電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は非導通とな
り、したがって発光ダイオード３３ａは発光せず、よっ
てフォトトランジスタ３３ｂも受光しないので、出力端
子３５の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）のままであ
る。これが正常である。もし制動トランジスタ２２が短
絡故障を起こしているとすると、制動トランジスタ２２
のゲート信号Ｓ０が０であっても高耐圧ダイオード３１
には順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導
通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光し、
よってフォトトランジスタ３３ｂは受光して導通し、出
力端子３５の出力信号Ｓ１はローレベル（０）となる。
したがって、真理値表はＳ０＝０でＳ１＝１が正常、Ｓ
０＝０でＳ１＝０が異常となる。次に、制動トランジス
タ２２のゲート信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわ
ち、制動トランジスタ２２は導通。）のときは、制動ト
ランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０であっても高耐圧
ダイオード３１には順方向電圧がかかるので高耐圧ダイ
オード３１は導通となり、したがって発光ダイオード３
３ａは発光し、よってフォトトランジスタ３３ｂは受光
して導通し、出力端子３５の出力信号Ｓ１はローレベル
（０）となる。これが正常である。もし制動トランジス
タ２２がオープン（開放）故障を起こしているとする
と、制動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１であっ
ても、高耐圧ダイオード３１に逆方向電圧がかかるので
高耐圧ダイオード３１は非導通となり、したがって発光
ダイオード３３ａは発光せず、よってフォトトランジス
タ３３ｂも受光しないので、出力端子３５の出力信号Ｓ
１はハイレベル（１）のままである。これが異常であ
る。したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ２＝０が正
常、Ｓ０＝１でＳ２＝１が異常となる。このような真理
値表を図１の論理回路５に記憶させておき、信号Ｓ０と
Ｓ１の組み合わせが異常となるときに故障検出信号Ａ０
を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で、主回路中
に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３をただち
にオフにする。その他、警報ランプを点滅させたり、警
報ブザーを鳴動させるようにするとよい。このように、
本発明では制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点
に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつアノード
側を低電圧電源のプラス側に接続した検出回路とするこ
とにより、従来のような大きな電力容量の抵抗４２と４
３から成る直列接続回路を用いなくてすむので、インバ
ータの低コスト化、小スペース化が可能となり、また、
電流制限用の抵抗も小容量のもので足り、実装面積も小
さくてすむこととなる。また、フォトカプラで一旦電気
的絶縁を行って検出端子から信号を取りだしているの
で、安全である。以上のトランジスタ２２の代わりに、
スイッチング素子（サイリスタ、ＧＴＯ等）を用いても
よいことは言うまでもない。
【００１２】図３は本発明の第２の実施の形態に係る故
障検出装置である。図３において、３’が制動トランジ
スタ２２の故障を検出する本発明の第２の実施の形態に
係る故障検出回路である。他は同じなので説明は省略す
る。また、故障検出回路３’の構成のうち、フォトカプ
ラ３３の発光ダイオード３３ａ側も図２と同じである。
一方、フォトトランジスタ３３ｂ側は、低電圧電源Ｌ
（２４Ｖ）とアース間に、抵抗３４’とフォトトランジ
スタ３３ｂとから成る直列接続回路がその抵抗３４’を
アース側にして接続されている。また、そのフォトトラ
ンジスタ３３ｂと抵抗３４’との接続点に故障検出出力
端子３５’が設けられている。そして、フォトトランジ
スタ３３ｂ（コレクタＣ側）が低電圧電源Ｌ（２４Ｖ）
に接続されている。そこでフォトトランジスタ３３ｂが
受光するとフォトトランジスタ３３ｂは導通し、したが
って低電圧電源からフォトトランジスタ３３ｂおよび抵
抗３４を介してアースに電流が流れるので、出力端子３
５’の出力信号Ｓ１はそれまでのローレベル（０）から
ハイレベル（１）となる。したがって、真理値表は、制
動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号
無し。すなわち、制動トランジスタ２２は非導通。）の
ときは発光ダイオード３３ａは発光せず、よってフォト
トランジスタ３３ｂも受光しないので、出力端子３５’
の出力信号Ｓ１はローレベル（０）で、これが正常であ
る。もし制動トランジスタ２２が短絡故障を起こしてい
るとすると、高耐圧ダイオード３１は導通となり、した
がって発光ダイオード３３ａは発光し、よってフォトト
ランジスタ３３ｂは受光して導通し、出力端子３５’の
出力信号Ｓ１はハイレベル（１）となる。したがって、
真理値表はＳ０＝０でＳ１＝０が正常、Ｓ０＝０でＳ１
＝１が異常となる。次に、制動トランジスタ２２のゲー
ト信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわち、制動トラ
ンジスタ２２は導通。）のときは高耐圧ダイオード３１
は導通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光
し、よってフォトトランジスタ３３ｂは受光して導通
し、出力端子３５’の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）
となる。これが正常である。もし制動トランジスタ２２
がオープン（開放）故障を起こしているとすると、制動
トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１であっても、高
耐圧ダイオード３１に逆方向電圧がかかるので高耐圧ダ
イオード３１は非導通となり、したがってフォトトラン
ジスタ３３ｂは受光しないので、出力端子３５’の出力
信号Ｓ１はローレベル（０）のままである。これが異常
である。したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ２＝１が
正常、Ｓ０＝１でＳ２＝０が異常となる。このような真
理値表を図１の論理回路５に記憶させておき、信号Ｓ０
とＳ１の組み合わせが異常となるときに故障検出信号Ａ
０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で主回路中
に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３をただち
にオフにする。その他、警報ランプを点滅させたり、警
報ブザーを鳴動させるようにするとよい。
障検出装置である。図３において、３’が制動トランジ
スタ２２の故障を検出する本発明の第２の実施の形態に
係る故障検出回路である。他は同じなので説明は省略す
る。また、故障検出回路３’の構成のうち、フォトカプ
ラ３３の発光ダイオード３３ａ側も図２と同じである。
一方、フォトトランジスタ３３ｂ側は、低電圧電源Ｌ
（２４Ｖ）とアース間に、抵抗３４’とフォトトランジ
スタ３３ｂとから成る直列接続回路がその抵抗３４’を
アース側にして接続されている。また、そのフォトトラ
ンジスタ３３ｂと抵抗３４’との接続点に故障検出出力
端子３５’が設けられている。そして、フォトトランジ
スタ３３ｂ（コレクタＣ側）が低電圧電源Ｌ（２４Ｖ）
に接続されている。そこでフォトトランジスタ３３ｂが
受光するとフォトトランジスタ３３ｂは導通し、したが
って低電圧電源からフォトトランジスタ３３ｂおよび抵
抗３４を介してアースに電流が流れるので、出力端子３
５’の出力信号Ｓ１はそれまでのローレベル（０）から
ハイレベル（１）となる。したがって、真理値表は、制
動トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号
無し。すなわち、制動トランジスタ２２は非導通。）の
ときは発光ダイオード３３ａは発光せず、よってフォト
トランジスタ３３ｂも受光しないので、出力端子３５’
の出力信号Ｓ１はローレベル（０）で、これが正常であ
る。もし制動トランジスタ２２が短絡故障を起こしてい
るとすると、高耐圧ダイオード３１は導通となり、した
がって発光ダイオード３３ａは発光し、よってフォトト
ランジスタ３３ｂは受光して導通し、出力端子３５’の
出力信号Ｓ１はハイレベル（１）となる。したがって、
真理値表はＳ０＝０でＳ１＝０が正常、Ｓ０＝０でＳ１
＝１が異常となる。次に、制動トランジスタ２２のゲー
ト信号Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわち、制動トラ
ンジスタ２２は導通。）のときは高耐圧ダイオード３１
は導通となり、したがって発光ダイオード３３ａは発光
し、よってフォトトランジスタ３３ｂは受光して導通
し、出力端子３５’の出力信号Ｓ１はハイレベル（１）
となる。これが正常である。もし制動トランジスタ２２
がオープン（開放）故障を起こしているとすると、制動
トランジスタ２２のゲート信号Ｓ０が１であっても、高
耐圧ダイオード３１に逆方向電圧がかかるので高耐圧ダ
イオード３１は非導通となり、したがってフォトトラン
ジスタ３３ｂは受光しないので、出力端子３５’の出力
信号Ｓ１はローレベル（０）のままである。これが異常
である。したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ２＝１が
正常、Ｓ０＝１でＳ２＝０が異常となる。このような真
理値表を図１の論理回路５に記憶させておき、信号Ｓ０
とＳ１の組み合わせが異常となるときに故障検出信号Ａ
０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で主回路中
に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３をただち
にオフにする。その他、警報ランプを点滅させたり、警
報ブザーを鳴動させるようにするとよい。
【００１３】図４は本発明の第３の実施の形態に係る故
障検出装置である。図４において、１１が正極側母線１
１と、１２が負極側母線、２が正極側母線１１と負極側
母線１２との間に挿入された制動回路で制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。
３”が制動トランジスタ２２の故障を検出する本発明の
故障検出回路であり、この故障検出回路３”は制動抵抗
２１と制動トランジスタ２２の接続点Ｐに接続されてい
る。故障検出回路３”の構成は、２４Ｖの低電圧電源Ｌ
に接続される抵抗３２と順方向に接続される高耐圧ダイ
オード３１とから成る直列接続回路が制動抵抗２１と制
動トランジスタ２２の接続点に接続され、この直列接続
回路に流れる電流をカーレントトランス（ＣＴ）４８が
検知し、ＣＴの一端はアース側に、他端は検出端子３５
となっている。
障検出装置である。図４において、１１が正極側母線１
１と、１２が負極側母線、２が正極側母線１１と負極側
母線１２との間に挿入された制動回路で制動抵抗２１と
制動トランジスタ２２との直列回路から成っている。
３”が制動トランジスタ２２の故障を検出する本発明の
故障検出回路であり、この故障検出回路３”は制動抵抗
２１と制動トランジスタ２２の接続点Ｐに接続されてい
る。故障検出回路３”の構成は、２４Ｖの低電圧電源Ｌ
に接続される抵抗３２と順方向に接続される高耐圧ダイ
オード３１とから成る直列接続回路が制動抵抗２１と制
動トランジスタ２２の接続点に接続され、この直列接続
回路に流れる電流をカーレントトランス（ＣＴ）４８が
検知し、ＣＴの一端はアース側に、他端は検出端子３５
となっている。
【００１４】次に、図４の故障検出回路の動作について
説明する。制動トランジスタ２２が非導通の時、制動ト
ランジスタ２２のコレクタＣには抵抗２１を通してＤＣ
母線電圧がそのまま印加されるが、高耐圧ダイオード３
１には逆方向電圧となるのでＤＣ母線電圧が高耐圧ダイ
オード３１によりブロックされ、ＣＴ４８には電流は流
れない。したがって、出力端子３５の出力信号Ｓ１はロ
ーレベル（０）のままである。また、制動トランジスタ
２２が導通の時、制動トランジスタ２２のコレクタＣが
約２Ｖ程度となり、高耐圧ダイオード３１が導通し、Ｃ
Ｔ４８には電流が流れるため、その２次側には矢印方向
の誘起電圧が発生し、出力端子３５の出力信号Ｓ１はハ
イレベル（１）となる。このように、制動トランジスタ
２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号無し。すなわ
ち、制動トランジスタ２２は非導通。）のときはＣＴ４
８には電流が流れず、ローレベル（０）のままであり、
これが正常である。もし制動トランジスタ２２が短絡故
障を起こしているとすると、高耐圧ダイオード３１には
順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導通と
なり、ＣＴ４８には電流が流れ、出力端子３５の出力信
号Ｓ１はハイレベル（１）となる。したがって、真理値
表はＳ０＝０でＳ１＝０が正常、Ｓ０＝０でＳ１＝１が
異常となる。次に、制動トランジスタ２２のゲート信号
Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわち、制動トランジス
タ２２は導通。）のときは、高耐圧ダイオード３１には
順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導通と
なり、ＣＴ４８には電流が流れ、出力端子３５の出力信
号Ｓ１はハイレベル（１）となる。これが正常である。
もし制動トランジスタ２２がオープン（開放）故障を起
こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信
号Ｓ０が１であっても、高耐圧ダイオード３１に逆方向
電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は非導通とな
り、したがってＣＴ４８には電流が流れず、出力端子３
５の出力信号Ｓ１はローレベル（０）である。これが異
常である。したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ１＝１
が正常、Ｓ０＝１でＳ１＝０が異常となる。このような
真理値表を同じく図１の論理回路５に記憶させておき、
信号Ｓ０とＳ１の組み合わせが異常となるときに故障検
出信号Ａ０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で
主回路中に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３
をオフにしたり、警報ランプを点滅させたり、警報ブザ
ーを鳴動させるようにするとよい。
説明する。制動トランジスタ２２が非導通の時、制動ト
ランジスタ２２のコレクタＣには抵抗２１を通してＤＣ
母線電圧がそのまま印加されるが、高耐圧ダイオード３
１には逆方向電圧となるのでＤＣ母線電圧が高耐圧ダイ
オード３１によりブロックされ、ＣＴ４８には電流は流
れない。したがって、出力端子３５の出力信号Ｓ１はロ
ーレベル（０）のままである。また、制動トランジスタ
２２が導通の時、制動トランジスタ２２のコレクタＣが
約２Ｖ程度となり、高耐圧ダイオード３１が導通し、Ｃ
Ｔ４８には電流が流れるため、その２次側には矢印方向
の誘起電圧が発生し、出力端子３５の出力信号Ｓ１はハ
イレベル（１）となる。このように、制動トランジスタ
２２のゲート信号Ｓ０が０（ゲート信号無し。すなわ
ち、制動トランジスタ２２は非導通。）のときはＣＴ４
８には電流が流れず、ローレベル（０）のままであり、
これが正常である。もし制動トランジスタ２２が短絡故
障を起こしているとすると、高耐圧ダイオード３１には
順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導通と
なり、ＣＴ４８には電流が流れ、出力端子３５の出力信
号Ｓ１はハイレベル（１）となる。したがって、真理値
表はＳ０＝０でＳ１＝０が正常、Ｓ０＝０でＳ１＝１が
異常となる。次に、制動トランジスタ２２のゲート信号
Ｓ０が１（ゲート信号有り。すなわち、制動トランジス
タ２２は導通。）のときは、高耐圧ダイオード３１には
順方向電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は導通と
なり、ＣＴ４８には電流が流れ、出力端子３５の出力信
号Ｓ１はハイレベル（１）となる。これが正常である。
もし制動トランジスタ２２がオープン（開放）故障を起
こしているとすると、制動トランジスタ２２のゲート信
号Ｓ０が１であっても、高耐圧ダイオード３１に逆方向
電圧がかかるので高耐圧ダイオード３１は非導通とな
り、したがってＣＴ４８には電流が流れず、出力端子３
５の出力信号Ｓ１はローレベル（０）である。これが異
常である。したがって、真理値表はＳ０＝１でＳ１＝１
が正常、Ｓ０＝１でＳ１＝０が異常となる。このような
真理値表を同じく図１の論理回路５に記憶させておき、
信号Ｓ０とＳ１の組み合わせが異常となるときに故障検
出信号Ａ０を論理回路５から出力させ、この信号Ａ０で
主回路中に挿入してあるスイッチＡ１，Ａ２、又はＡ３
をオフにしたり、警報ランプを点滅させたり、警報ブザ
ーを鳴動させるようにするとよい。
【００１５】
【発明の効果】以上、本発明の第１〜第３の実施の形態
によれば、制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点
に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつアノード
側を低電圧電源のプラス側に接続した検出回路としたの
で、従来のような大きな電力容量の抵抗４２と４３から
成る直列接続回路を用いなくてすみ、インバータの低コ
スト化、小スペース化が可能となり、また、電流制限用
の抵抗も小容量のもので足り、実装面積も小さくてすむ
こととなる。また、このような検出回路を用いてインバ
ータを構成することにより、インバータ内の制動スイッ
チング素子に故障が発生したとき、制動抵抗に流れ込む
電流をただちに遮断して制動抵抗の過熱を防止でき、し
かもそれが低コスト、小スペース化でインバータが実現
できる。
によれば、制動スイッチング素子と制動抵抗との接続点
に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつアノード
側を低電圧電源のプラス側に接続した検出回路としたの
で、従来のような大きな電力容量の抵抗４２と４３から
成る直列接続回路を用いなくてすみ、インバータの低コ
スト化、小スペース化が可能となり、また、電流制限用
の抵抗も小容量のもので足り、実装面積も小さくてすむ
こととなる。また、このような検出回路を用いてインバ
ータを構成することにより、インバータ内の制動スイッ
チング素子に故障が発生したとき、制動抵抗に流れ込む
電流をただちに遮断して制動抵抗の過熱を防止でき、し
かもそれが低コスト、小スペース化でインバータが実現
できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る故障検出装置
が適用される主回路のブロック図である。
が適用される主回路のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る故障検出装置
である。
である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る故障検出装置
である。
である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る故障検出装置
である。
である。
【図５】従来の故障検出装置が適用される主回路のブロ
ック図である。
ック図である。
【図６】従来の故障検出装置である。
【図７】スイッチング素子の制御信号と故障検出回路の
出力信号との真理値表である。
出力信号との真理値表である。
１１ 直流電圧正極側母線 １２ 直流電圧負極側母線 ２ 制動回路 ３、３’、３” 故障検出回路 ５ 論理回路 ２１ 制動抵抗 ２２ 制動トランジスタ ２１ 制動抵抗 ２２ 制動トランジスタ ３１ 高耐圧ダイオード ３２、３４ 抵抗 ３３ フォトカプラー ３３ａ 発光ダイオード ３３ｂ フォトトランジスタ ３４、３４’ 抵抗 ３５、３５’、３５” 検出出力端子 ５１ ３相電源 ５２ コンバータ ５２ａ ブリッジ接続されたダイオード ５２ｂ 平滑コンデンサ ５３ インバータ ５４ モータ Ｓ０ 制御スイッチング素子のゲート（制御）信号 Ｓ１ 検出出力信号 Ａ０ 故障信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H007 AA05 AA17 BB01 BB06 CA01 CC12 DB01 DC02 FA03 FA12 FA19 5H530 AA05 CC23 CC27 CD32 CE15 CE16 DD03 DD13 EF01
Claims (6)
- 【請求項１】 制動抵抗と制動スイッチング素子の直列
接続回路がインバータの入力側直流母線間に接続されて
成る制動回路の該スイッチング素子の故障検出に用いら
れる故障検出回路において、 前記制動回路中の制動スイッチング素子と制動抵抗との
接続点に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつそ
のアノード側を低電圧電源プラス側に接続し、前記高耐
圧ダイオードに流れる電流の有無を利用してインバータ
の制動スイッチング素子の検出を行うことを特徴とする
検出回路。 - 【請求項２】 前記制動スイッチング素子の制御信号の
有無と前記検出回路の検出信号の有無との論理組み合わ
せにより、前記制動スイッチング素子の故障を判断する
ことを特徴とする請求項１記載のインバータの制動スイ
ッチング素子の故障検出回路。 - 【請求項３】 前記検出回路が発光ダイオードと該発光
ダイオードの発光を検知して導通するフォトトランジス
タとから構成されるフォトカプラを備え、該発光ダイオ
ードが前記高耐圧ダイオードのアノード側と前記プラス
側電源との間に順方向に接続され、前記高耐圧ダイオー
ドに流れる電流の有無をフォトカプラを介して出力する
ことを特徴とする請求項２記載の故障検出回路。 - 【請求項４】 前記フォトトランジスタがプラス電源側
とアース間に抵抗を介して接続され、前記検出回路の検
出出力端子が該フォトトランジスタに対して、Ａ）抵抗
を介してプラス電源側、またはＢ）抵抗を介してアース
側に設けられ、 Ａ）プラス電源側に設けられた場合、 １．前記制動スイッチング素子の制御信号が「有」でか
つ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、 ２．前記制動スイッチング素子の制御信号が「無」でか
つ前記検出回路の検出信号が「有」のとき、 Ｂ）プラス電源側に設けられた場合、 １．前記制動スイッチング素子の制御信号が「有」でか
つ前記検出回路の検出信号が「無」のとき、 ２．前記制動スイッチング素子の制御信号が「無」でか
つ前記検出回路の検出信号が「有」のとき 前記制動スイッチング素子が故障であると判断すること
を特徴とする請求項３記載の故障検出回路。 - 【請求項５】 制動抵抗と制動スイッチング素子の直列
接続回路がインバータの入力側直流母線間に接続されて
成る制動回路の該スイッチング素子の故障検出に用いら
れる故障検出回路において、 前記制動回路中の制動スイッチング素子と制動抵抗との
接続点に高耐圧ダイオードのカソード側を接続しかつそ
のアノード側を低電圧電源プラス側に接続し、前記高耐
圧ダイオードに流れる電流の有無をカーレントトランス
を利用して検出し、該検出回路の検出信号の有無と前記
制動スイッチング素子の制御信号の有無との論理組み合
わせにより、前記制動スイッチング素子の故障を判断す
ることを特徴とするインバータの制動スイッチング素子
の故障検出回路。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項記載の故障
検出回路を備えたインバータにおいて、前記検出回路の
検出結果が制動スイッチング素子の故障であると判断さ
れたとき、前記制動抵抗に流れ込む電流をただちに遮断
する手段を備えたことを特徴とするインバータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000387232A JP3663506B2 (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | インバータの制動スイッチング素子の故障検出回路、およびインバータ |
| TW90131528A TW546909B (en) | 2000-12-20 | 2001-12-19 | Fault detecting circuit for brake switching element of frequency transformer and frequency transformer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000387232A JP3663506B2 (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | インバータの制動スイッチング素子の故障検出回路、およびインバータ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002191178A true JP2002191178A (ja) | 2002-07-05 |
| JP3663506B2 JP3663506B2 (ja) | 2005-06-22 |
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ID=18854209
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|---|---|---|---|
| JP2000387232A Expired - Lifetime JP3663506B2 (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | インバータの制動スイッチング素子の故障検出回路、およびインバータ |
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| JP (1) | JP3663506B2 (ja) |
| TW (1) | TW546909B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007135363A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Yaskawa Electric Corp | 電力変換装置 |
| JP2009183124A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | インバータ装置及び電動巻上機 |
| JP2010063338A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-18 | Sanken Electric Co Ltd | 並列運転インバータ装置の状態判別回路 |
| JP2010063337A (ja) * | 2008-09-08 | 2010-03-18 | Sanken Electric Co Ltd | 並列運転インバータ装置の位相同期回路 |
| JP2010207010A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Yaskawa Electric Corp | 三相交流電動機駆動システムの巻線切替装置 |
| JP2010233414A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Panasonic Corp | モータ制御装置 |
| US7882937B2 (en) | 2005-04-11 | 2011-02-08 | Fujitec Co., Ltd. | Elevating machine control apparatus |
| JP2011217474A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | モータ制御装置とその故障検出方法 |
| CN104914361A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-16 | 国家电网公司 | 一种鉴别变压器降容设计产品的方法 |
| JP2016127737A (ja) * | 2015-01-06 | 2016-07-11 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置の保護装置 |
| CN107037288A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-08-11 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种阻尼模块测试***及测试方法 |
| CN108152639A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-06-12 | 悦利电气(江苏)有限公司 | 一种列车牵引箱内部元器件检测装置 |
| CN110098781A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-08-06 | 深圳市雷赛智能控制股份有限公司 | 电机驱动器及自动化设备 |
| EP3490128B1 (de) | 2017-11-28 | 2019-11-20 | KEB Automation KG | Elektronische schutzschaltung |
| DE102022118849A1 (de) | 2021-09-22 | 2023-03-23 | Fuji Electric Co., Ltd. | Leistungswandlervorrichtung und anomalieerfassungsverfahren für eine leistungswandlervorrichtung |
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-
2000
- 2000-12-20 JP JP2000387232A patent/JP3663506B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-12-19 TW TW90131528A patent/TW546909B/zh not_active IP Right Cessation
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| CN108152639A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-06-12 | 悦利电气(江苏)有限公司 | 一种列车牵引箱内部元器件检测装置 |
| CN108152639B (zh) * | 2018-01-11 | 2024-02-06 | 悦利电气(江苏)有限公司 | 一种列车牵引箱内部元器件检测装置 |
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