JP2010045946A - 電流形インバータの電力供給回路 - Google Patents

Abstract

【課題】電流形インバータにて交流負荷側への電力供給を行う電力供給回路であって、過電流保護を効果的に図ることが可能な電力供給回路を提供する。
【解決手段】逆阻止形のスイチング素子Ｓ１〜Ｓ６を直列接続する上下アーム対Ｂ１〜Ｂ３より成る電流形インバータＡと直流電源ＧとをインダクタＬ_Dを介して接続し、インバータＡと交流負荷Ｅ側との間の各相それぞれに解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを設ける電流形インバータＡの電力供給回路１０において、インダクタＬ_Dに対して、スイッチＳ_Dと直流電源Ｇの負極から正極へ向かう方向を導通方向としたダイオードＤ_Lとを直列接続した直列回路１１ａ’を並列接続し、スイッチＳ_Dを閉じた後で解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを開く構成としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流形インバータの電力供給回路に関し、特に、電流形インバータの過電流保護を実現できる電力供給回路に関する。

インバータの過電圧保護を図る従来の電力供給回路として、例えば、下記特許文献１に記載のものが提案されている。

図１０は、インバータの過電圧保護を図る従来の電力供給回路を示す図である。図１０に示す従来の電力供給回路１００は、インバータＩＶと並列に抵抗回路１１４を接続してインバータＩＶの入力電圧に応じてこの抵抗回路１１４への導通を制御することで、過電圧の保護を図っている。

詳しくは、図１０に示す電力供給回路１００では、入力部における端子間にバイパス抵抗回路１１４を挿入したインバータＩＶの入力電圧を電圧検出器１１１にて検出し、電圧検出器１１１により得られる入力電圧と過電圧保護のために予め設定される基準電圧とを比較器１１３にて比較し、電圧検出器１１１により検出されたインバータＩＶの入力電圧が基準電圧以上のとき、比較器１１３の出力により、バイパス抵抗回路１１４に直列に挿入されたリレー１１５の開閉を制御手段にて制御してバイパス抵抗回路１１４を有効としている。
特開２００１−３５２６６４号公報

しかしながら、電流形インバータにて交流負荷側へ電力を供給する構成（例えば系統連系を行う構成）での過電流対策は、上記の従来構成では対応することができない。例えば、系統からの解列時には過電圧対策よりも過電流対策を行う必要があり、十分な対策がなされていないのが実情である。

そこで、本発明は、電流形インバータにて交流負荷側への電力供給を行う電力供給回路であって、過電流保護（例えば、交流負荷からの解列等の負荷遮断時での過電流保護）を効果的に図ることが可能な電力供給回路を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するため、次の第１から第３態様の電流形インバータの電力供給回路を提供する。

（１）第１態様の電流形インバータの電力供給回路
逆阻止形のスイチング素子を直列接続する上下アーム対より成る電流形インバータと直流電源とをインダクタを介して接続し、前記インバータと交流負荷側との間の各相それぞれに解列リレーを設ける電流形インバータの電力供給回路において、前記インダクタに対して、スイッチと前記直流電源の負極から正極へ向かう方向を導通方向としたダイオードとを直列接続した直列回路を並列接続し、前記スイッチを閉じた後で前記解列リレーを開く構成としたことを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。

（２）第２態様の電流形インバータの電力供給回路
逆阻止形のスイチング素子を直列接続する上下アーム対より成る電流形インバータと直流電源とをインダクタを介して接続し、前記インバータと交流負荷側との間の各相それぞれに解列リレーを設ける電流形インバータの電力供給回路において、前記インダクタに対して、スイッチと前記直流電源の負極から正極へ向かう方向を導通方向としたダイオードとを直列接続した直列回路を並列接続し、前記インダクタに流れるインダクタ電流が予め設定した電流値を超えた時に前記スイッチを閉じて前記電流形インバータの上アーム又は下アームの少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開くことを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。

（３）第３態様の電流形インバータの電力供給回路
逆阻止形のスイチング素子を直列接続する上下アーム対より成る電流形インバータと直流電源とをインダクタを介して接続し、前記インバータと交流負荷側との間の各相それぞれに解列リレーを設ける電流形インバータの電力供給回路において、前記インダクタに対して、スイッチと前記直流電源の負極から正極へ向かう方向を導通方向としたダイオードとを直列接続した直列回路を並列接続し、前記インバータのスイッチング素子に流れるスイッチング素子電流が予め設定した電流値を超えた時に前記スイッチを閉じて前記電流形インバータの上アーム又は下アームの少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開くことを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。

本発明に係る第１から第３態様の電力供給回路では、前記インダクタに対して、前記スイッチと前記ダイオードとを直列接続した前記直列回路を並列接続している。そして、過電流保護すべき時に（即ち、第１態様の電力供給回路では前記解列リレーを開く前に、第２態様の電力供給回路では前記インダクタ電流が予め設定した電流値を超えた時に、また第３態様の電力供給回路では前記スイッチング素子電流が予め設定した電流値を超えた時に）前記スイッチを閉じる。こうすることで、前記インダクタ、前記ダイオード及び前記スイッチを含む循環回路が形成され、この循環回路で電流を消費することができる。これにより、前記電流形インバータを含む構成素子の過電流保護を効果的に実現することができる。例えば、第１態様の電力供給回路において、前記電流形インバータにて系統連系への電力供給を行う場合でも、系統からの解列時での過電流保護を効果的に図ることができる。

本発明に係る第１態様の電力供給回路において、遅くとも前記解列リレーを開くまでに前記電流形インバータの上アーム又は下アームの少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開くことが好ましい。

この特定事項では、遅くとも前記解列リレーを開くまでに前記解列リレーへの入力電流を遮断して前記解列リレーに電流が流れないようにしてから前記解列リレーを開くため、前記解列リレーの開放時に発生することがある放電を回避でき、前記解列リレーの劣化を有効に防止することができる。

本発明に係る第１態様の電力供給回路において、次の具体的態様を例示できる。即ち、
（ａ）前記解列リレーを開いた後、前記インダクタ、前記ダイオード及び前記スイッチを含む循環回路の電流が所定の第１電流値以下となったときに前記スイッチを開く態様、
（ｂ）前記解列リレーを開いた後、前記電流形インバータの少なくともいずれか１相の上下アーム対をスイッチングして、前記インダクタ、前記ダイオード及び前記スイッチを含む循環回路の電流を所定の第２電流値に収束させる態様である。

前記（ａ）の態様において、前記スイッチを開く時に前記循環回路に流れる電流の電流値は、前記電流形インバータを含む構成素子が壊れない程度の微弱な電流値或いはゼロ電流値であることが好ましい。従って、前記第１電流値としては、ゼロ近傍の値を挙げることができる。こうすることで、前記スイッチを開いたとしても前記電流形インバータを含む構成素子に影響を及ぼさない状態になったときに、前記循環回路の使用を停止するので、このとき、例えば、前記電流形インバータの少なくともいずれか１相の上下アーム対を短絡したとしても、過電流に関し安全な状態で直流側電流の流路を確実に確保することができる。

前記（ｂ）の態様において、前記循環回路で収束する電流の電流値は、前記解列リレーを解列した後、再び復帰する場合に備えて保持しておくべき電流値とすることができる。こうすることで、前記交流負荷への電力供給の再開を速やかに行うことができる。

また，前記（ｂ）の態様において、前記電流形インバータ側のスイッチングを行う上下アーム対の相を順番に変更することが好ましい。この特記事項おいては、該インバータに電流を流す際に各相の上下アーム対に電流責務を分散でき、各アーム対を構成するスイッチング素子の温度上昇を防ぐと共に損失の増大を防ぐことができる。

本発明に係る第１態様の電力供給回路において、前記スイッチと直列に抵抗器を接続することが好ましい。

この特定事項において、例えば、前記（ａ）の態様では、前記循環回路に流れる電流の電流値を早期に前記第１電流値以下に低減させることができ、また、前記（ｂ）の態様では、前記循環回路に流れる電流の電流値を早期に前記第２電流値に収束させることができる。

本発明に係る第１態様の電力供給回路において、前記スイッチと前記インダクタとの接続点よりも前記インダクタよりに電流センサを設けることが好ましい。

この特定事項では、前記電流センサを前記スイッチと前記インダクタとの接続点よりも前記インダクタ側に設けるので、前記スイッチの開閉に関わらず常時前記インダクタに流れる電流を検知することができる。

ところで、前記電流センサを前記スイッチと前記インダクタとの接続点よりも前記インダクタ側に設ける場合、前記電流形インバータの上アーム又は下アームの少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開いた状態でも前記スイッチを閉じている間は、前記循環路に電流が流れるため、このとき前記電流センサのゼロ点補正を行うことができない。かかる観点から、本発明に係る第１態様の電力供給回路において、前記スイッチと前記インダクタとの接続点よりも前記直流電源若しくは前記インバータよりに、又は前記直流電源の負極側と前記インバータの下アームとの間に電流センサを設けることが好ましい。

この特定事項では、前記電流センサを前記スイッチと前記インダクタとの接続点よりも前記直流電源側若しくは前記インバータ側に、又は前記直流電源の負極側と前記インバータの下アームとの間に設けるので、前記電流形インバータの上アーム又は下アームの少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開いた状態において前記スイッチを閉じている間に前記循環路に電流が流れていても前記電流センサのゼロ点補正を行うことが可能となる。

本発明に係る第１から第３態様の電力供給回路において、前記スイッチ及び前記ダイオードに前記電流形インバータを構成するスイッチング素子よりも電流容量の大きい素子を使用することもできる。

この特定事項では、前記電流形インバータのスイッチング素子の過電流時においても前記スイッチ及び前記ダイオードに継続して電流を流すことが可能となる。

本発明に係る第１から第３態様の電力供給回路において、前記直流電源としては、エンジンで駆動される発電機の交流電力を整流回路で直流変換するものを例示でき、前記交流負荷としては、系統電力供給網を例示できる。

この特定事項では、系統連系を行うエンジン駆動式発電機において、本発明に係る第１から第３態様の電力供給回路を適用することができる。

以上説明したように、本発明によると、過電流保護すべき時に、前記循環回路を形成するために前記スイッチを閉じるので、該循環回路で電流を消費することができ、これにより、過電流の保護を効果的に図ることができる。

以下、本発明の実施形態について電流形インバータの電力供給回路の一例として商用電力系統に接続される三相電流形インバータを取り挙げ添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路の一例を示す回路図である。

図１に示す電力供給回路１０は、電流形インバータＡと、該電流形インバータＡの直流側回路１１と、該電流形インバータＡの交流側回路１２と、該電力供給回路１０の制御を司る制御部１３とを備えている。

電流形インバータＡは、アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が三対並列に接続されている。アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、それぞれ、上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４が直列に接続されている。上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４は、いずれも、逆阻止形のスイッチング素子より成っている。逆阻止形のスイッチング素子は、電流を一方向にしか流さないようにしたスイッチング素子であり、例えば、ダイオードとＩＧＢＴなどのスイッチング素子を直列接続したものである。

電流形インバータＡの交流側回路１２には、各アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３と下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４との間において、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相ラインＵ，Ｖ，Ｗを介して交流負荷（ここでは三相系統電力供給網）Ｅが接続されている。ここで、上アームとは直流側から電流形インバータＡに電流が流入する方のアーム群（図１ではＳ１，Ｓ２，Ｓ３）を指し、下アームとは電流形インバータＡから直流側に電流が流出する方のアーム群（図１ではＳ６，Ｓ５，Ｓ４）を指す。

Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ラインＵ，Ｖ，Ｗには、それぞれ、該各ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して並列接続されたキャパシタＣ_SU，Ｃ_SV，Ｃ_SWと該各ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して直列接続されたインダクタＬ_SU，Ｌ_SV，Ｌ_SWとから成るフィルタＦ_U，Ｆ_V，Ｆ_Wが設けられている。そして、キャパシタＣ_SU，Ｃ_SV，Ｃ_SWと電流形インバータＡとの間に各ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して直列接続された解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wが設けられている。

この解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wは、ここでは、制御部１３によって、系統Ｅからの解列を行うか否かの制御が行われるようになっており、制御部１３の出力系に接続されている。

電流形インバータＡの上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４は、ここでは、制御部１３によって、通電状態（オン状態）と、非通電状態（オフ状態）との切替制御（スイッチング制御）が行われるようになっており、制御部１３の出力系に接続されている。

直流側回路１１は、入力側に直流電源Ｇが接続され且つ出力側に電流形インバータＡが接続されている。直流電源Ｇは、ここでは、エンジンＥｎ、発電機Ｇｅ及び整流回路Ｒｅを備え、エンジンＥｎで駆動される発電機Ｇｅの交流電力を整流回路Ｒｅで直流変換するものである。

直流側回路１１は、制御部１３の指示命令に従い、直流側の電流ｉ_Lが過電流になることを防止する循環回路１１ａを備えている。この循環回路１１ａは、直流電源Ｇと電流形インバータＡとの間の接続ラインに直列に接続されるインダクタＬ_Dと、インダクタＬ_Dに対して並列接続される直列回路１１ａ’とを備えている。そして、直列回路１１ａ’は、スイッチＳ_D（ここではスイッチング素子）と、直流電源Ｇの負極から正極へ向かう方向を導通方向としたダイオードＤ_Lとを直列接続したものとされている。

スイッチＳ_Dは、ここでは、制御部１３によって、通電状態（オン状態）と、非通電状態（オフ状態）との切替制御（スイッチング制御）が行われるようになっており、制御部１３の出力系に接続されている。なお、スイッチＳ_DとダイオードＤ_Lとで構成した直列回路１１ａ’を逆阻止形のスイッチング素子で構成した回路としてもよい。

詳しくは、制御部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、記憶部１５とを備えている。記憶部１５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５１及びＲＡＭ（Random Access Memory）１５２を含み、各種制御プログラムや必要な関数及びテーブルを記憶するようになっている。

制御部１３は、ＣＰＵ１４によって、制御プログラムを記憶部１５から読み出し、該読み出した制御プログラムを実行することで、電流形インバータＡの上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４のスイッチング（オン／オフ）制御並びに解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wによる系統Ｅからの解列制御に加えてスイッチＳ_Dのスイッチング制御を行う構成とされている。

図２は、第１実施形態に係る電力供給回路１０の制御部１３によるタイミングチャートの一例を示す図である。

図２に示すように、制御部１３は、制御プログラムによって、スイッチＳ_Dを閉じた（オンした）後で解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを開く（オフする）構成とされている。

この第１実施形態の電力供給回路１０では、解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを開く前にスイッチＳ_Dを閉じるので、このとき、インダクタＬ_D、ダイオードＤ_L及びスイッチＳ_Dよりなる循環回路１１ａが形成され、この循環回路１１ａでそこに流れる電流ｉ_L’が消費され、これにより電流形インバータＡへの過電流を確実に防止することが可能となる。

（変形例１）
図３は、第１実施形態に係る電力供給回路１０の制御部１３によるタイミングチャートの他の例を示す図である。なお、図３において、※印のタイミングでは、電流形インバータＡの上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４の開閉状態は問わない。後述する図５についても同様である。

第１実施形態の電力供給回路１０において、図３に示すように、制御部１３は、制御プログラムによって、スイッチＳ_Dを閉じた後で解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを開くまでの間Ｔに電流形インバータＡの上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３又は下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４の少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開く構成とされていてもよい。

かかる構成を備えた電力供給回路１０では、解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを開くまでに電流形インバータＡのスイッチング素子を開くことで、解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wへの入力電流を遮断して解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wに電流が流れないようにしてから解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを開くことができる。このため、解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wの開いた時に発生し得る放電を回避でき、それだけ解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wの劣化防止を図ることができる。

（変形例２）
図４は、第１実施形態に係る電力供給回路１０の制御部１３によるタイミングチャートのさらに他の例を示す図である。なお、図１において、循環回路１１ａの電流ｉ_L’を検出する電流センサは図示を省略している。後述する変形例３も同様である。

第１実施形態の電力供給回路１０において、図４に示すように、制御部１３は、制御プログラムによって、解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを開いた後、インダクタＬ_D、ダイオードＤ_L及びスイッチＳ_Dよりなる循環回路１１ａの電流ｉ_L’が所定の第１電流値以下（例えば、ゼロ近傍の値或いは実質的にゼロ電流）となったときにスイッチＳ_Dを開く構成とされていてもよい。

かかる構成を備えた電力供給回路１０では、循環回路１１ａの電流ｉ_L’が第１電流値以下となったときには、電流形インバータＡに影響を及ぼさない状態（過電流に関し安全な状態）になっている。このとき、スイッチＳ_Dを開いて循環回路１１ａの使用を停止し、電流形インバータＡの少なくともいずれか１相の上下アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を短絡したとしても、安全な状態で直流電源Ｇ、インダクタＬ_D及び電流形インバータＡよりなる直流側電流の流路を確実に確保できる。

（変形例３）
図５は、第１実施形態に係る電力供給回路１０の制御部１３によるタイミングチャートのさらに他の例を示す図である。

第１実施形態の電力供給回路１０において、図５に示すように、制御部１３は、制御プログラムによって、解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを開いた後、電流形インバータＡの少なくともいずれか１相の上下アーム対Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の双方が短絡するように電流形インバータＡをスイッチング制御して、インダクタＬ_D、ダイオードＤ_L及びスイッチＳ_Dよりなる循環回路１１ａの電流ｉ_L’を所定の第２電流値（例えば、解列リレーＲ_U，Ｒ_V，Ｒ_Wを系統Ｅから開放した後で再び系統連系する場合に備えて保持しておくべき電流値）に収束させ、その後、第２電流値を保持するように電流形インバータＡをスイッチング制御する構成とされていてもよい。

かかる構成を備えた電力供給回路１０では、循環回路１１ａの電流ｉ_L’が第２電流値に保持されるので、系統Ｅへの電力供給を速やかに再開することができる。

（変形例３’）
変形例３において、スイッチングを行う上下アーム対（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の相を順番に変更する構成としても良い。これらの相を順番に変更する構成としては、例えば、Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ１→…とする構成を例示できる。また、変更タイミングとしては、例えば、所定ＯＮ時間あるいは所定スイッチング回数を選択することができる。かかる構成を備えた電力供給回路１０では、各相の上下アーム対（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に電流責務を分散させることで、スイッチング素子（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）の温度上昇を防ぐと共に損失の増大を防ぐことができる。

（変形例４）
図６は、図１に示す電力供給回路１０の他の例を示す回路図である。なお、図１に示す要素と同じ要素には同一符号を付し、その説明を省略する。後述する図７から図９についても同様である。

図１に示す電力供給回路１０においては、図６に示すように、スイッチＳ_Dと直列に抵抗器Ｒ_Dを接続してもよい。この場合、例えば、前記した変形例２及び変形例３に好適に用いることができる。

即ち、かかる構成を備えた電力供給回路１０において、前記変形例２の場合には、循環回路１１ａに流れる電流ｉ_L’の電流値を抵抗器Ｒ_Dの分だけ早期に第１電流値以下に低減させることができる。一方、前記変形例３の場合には、循環回路１１ａに流れる電流ｉ_L’の電流値を抵抗器Ｒ_Dの分だけ早期に第２電流値に収束させることができる。

（変形例５）
図７は、図１に示す電力供給回路１０のさらに他の例を示す回路図である。図１に示す電力供給回路１０においては、図７に示すように、スイッチＳ_DとインダクタＬ_Dとの接続点ＱよりもインダクタＬ_D側に電流センサＨを設けてもよい。

かかる構成を備えた電力供給回路１０では、電流センサＨがスイッチＳ_DとインダクタＬ_Dとの接続点Ｑよりもインダクタ側でインダクタＬ_Dに流れるインダクタ電流ｉ_L”を検知するので、インダクタ電流ｉ_L”の検知をスイッチＳ_Dの開閉に関わらず常時行うことが可能となる。

（変形例６）
図８は、図１に示す電力供給回路１０のさらに他の例を示す回路図である。図１に示す電力供給回路１０においては、図８に示すように、スイッチＳ_DとインダクタＬ_Dとの接続点Ｑよりも直流電源Ｇ側（図示のαの位置）若しくはインバータＡ側（図示のβの位置）、又は直流電源Ｇの負極側とインバータＡの下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４との間（図示のγの位置）に電流センサＨを設けてもよい。

かかる構成を備えた電力供給回路１０では、電流センサＨがスイッチＳ_DとインダクタＬ_Dとの接続点Ｑよりも直流電源Ｇ側若しくはインバータＡ側、又は直流電源Ｇの負極側とインバータＡの下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４との間で直流側電流の流路に流れる電流ｉ_Lを検知するので、電流形インバータＡの上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３又は下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４の少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開いた状態においてスイッチＳ_Dを閉じている間でも直流電源Ｇ、インダクタＬ_D及び電流形インバータＡよりなる直流側電流の流路での電流値をゼロとすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路について以下に説明する。ここで、第２実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路については、図７に示す電力供給回路で代用して説明できる。従って、第２実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路は、ここでは、図示を省略する。

この第２実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路では、図７に示すように、電流センサＨによってインダクタＬ_Dに流れるインダクタ電流ｉ_L”を検知可能となっている。

そして、制御部１３は、制御プログラムによって、インダクタＬ_Dに流れるインダクタ電流ｉ_L”が予め設定した電流値（例えば、電流形インバータＡ等の構成素子に影響を及ぼさない程度の電流値）を超えた時にスイッチＳ_Dを閉じて電流形インバータＡの上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３又は下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４の少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開く構成とされている。

この第２実施形態の電力供給回路では、インダクタ電流ｉ_L”が予め設定した電流値を超えた時にスイッチＳ_Dを閉じるので、インダクタＬ_D、ダイオードＤ_L及びスイッチＳ_Dよりなる循環回路１１ａが形成され、この循環回路１１ａでそこに流れる電流ｉ_L’が消費されて低減される。そうすると、電流形インバータＡへは低減された電流ｉ_L’が供給されることになり、これにより電流形インバータＡへの過電流を確実に防止することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路について以下に説明する。図９は、本発明の第３実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路の一例を示す回路図である。

この第３実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路１０’では、図９に示すように、図１に示す第１実施形態の電流形インバータ１０において、インバータＡの各スイッチング素子（Ｓ１，Ｓ６）、（Ｓ２，Ｓ５）、（Ｓ３，Ｓ４）に設けられた電流センサＨ_U，Ｈ_V，Ｈ_Wによって該スイッチング素子（Ｓ１，Ｓ６）、（Ｓ２，Ｓ５）、（Ｓ３，Ｓ４）に流れるスイッチング素子電流ｉ_SU，ｉ_SV，ｉ_SWを検知可能となっている。

そして、制御部１３は、制御プログラムによって、インバータＡのスイッチング素子（Ｓ１，Ｓ６）、（Ｓ２，Ｓ５）、（Ｓ３，Ｓ４）に流れるスイッチング素子電流ｉ_SU，ｉ_SV，ｉ_SWが予め設定した電流値（例えば、電流形インバータＡ等の構成素子に影響を及ぼさない程度の電流値）を超えた時にスイッチＳ_Dを閉じて電流形インバータＡの上アームＳ１，Ｓ２，Ｓ３又は下アームＳ６，Ｓ５，Ｓ４の少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開く構成とされている。

この第３実施形態の電力供給回路では、スイッチング素子電流ｉ_SU，ｉ_SV，ｉ_SWが予め設定した電流値を超えた時にスイッチＳ_Dを閉じるので、インダクタＬ_D、ダイオードＤ_L及びスイッチＳ_Dよりなる循環回路１１ａが形成され、この循環回路１１ａでそこに流れる電流ｉ_L’が消費されて低減される。そうすると、電流形インバータＡへは低減された電流ｉ_L’が供給されることになり、これにより電流形インバータＡへの過電流を確実に防止することができる。

以上で説明した第１実施形態及びその変形例並びに第２及び第３実施形態の電力供給回路においては、スイッチＳ_D及びダイオードＤ_Lに電流形インバータＡを構成するスイッチング素子（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）よりも電流容量の大きい素子を使用することもできる。これにより、スイッチング素子（Ｓ１〜Ｓ６）の過電流時においてもスイッチＳ_D及びダイオードＤ_Lに継続して電流を流すことが可能となる。

なお、以上説明した第１実施形態及びその変形例並びに第２及び第３実施形態では、三相について説明したが、本発明は、相の数を問わず適用できることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路の一例を示す回路図である。 第１実施形態に係る電力供給回路の制御部によるタイミングチャートの一例を示す図である。 第１実施形態に係る電力供給回路の制御部によるタイミングチャートの他の例を示す図である。 第１実施形態に係る電力供給回路の制御部によるタイミングチャートのさらに他の例を示す図である。 第１実施形態に係る電力供給回路の制御部によるタイミングチャートのさらに他の例を示す図である。 図１に示す電力供給回路の他の例を示す回路図である。 図１に示す電力供給回路のさらに他の例を示す回路図である。 図１に示す電力供給回路のさらに他の例を示す回路図である。 本発明の第３実施形態に係る電流形インバータの電力供給回路の一例を示す回路図である。 インバータの過電圧保護を図る従来の電力供給回路を示す図である。

符号の説明

１０ 電力供給回路
１１ａ’ 直列回路
Ａ 電流形インバータ
Ｂ１〜Ｂ３ 上下アーム対
Ｄ_L ダイオード
Ｅ 交流負荷
Ｅｎ エンジン
Ｇ 直流電源
Ｇｅ 発電機
Ｌ_D インダクタ
Ｑ 接続点
Ｒ_D 抵抗器
Ｒｅ 整流回路
Ｒ_U，Ｒ_V，Ｒ_W 解列リレー
Ｓ１〜Ｓ６ 逆阻止形のスイチング素子
Ｓ_D スイッチ

Claims (12)

1. 逆阻止形のスイチング素子を直列接続する上下アーム対より成る電流形インバータと直流電源とをインダクタを介して接続し、前記インバータと交流負荷側との間の各相それぞれに解列リレーを設ける電流形インバータの電力供給回路において、
   前記インダクタに対して、スイッチと前記直流電源の負極から正極へ向かう方向を導通方向としたダイオードとを直列接続した直列回路を並列接続し、前記スイッチを閉じた後で前記解列リレーを開く構成としたことを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
2. 請求項１記載の電流形インバータの電力供給回路において、
   遅くとも前記解列リレーを開くまでに前記電流形インバータの上アーム又は下アームの少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開くことを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
3. 請求項２記載の電流形インバータの電力供給回路において、
   前記解列リレーを開いた後、前記インダクタ、前記ダイオード及び前記スイッチを含む循環回路の電流が所定の第１電流値以下となったときに前記スイッチを開くことを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
4. 請求項２記載の電流形インバータの電力供給回路において、
   前記解列リレーを開いた後、前記電流形インバータの少なくともいずれか１相の上下アーム対をスイッチングして、前記インダクタ、前記ダイオード及び前記スイッチを含む循環回路の電流を所定の第２電流値に収束させることを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
5. 請求項４記載の電流形インバータの電力供給回路において、
   前記電流形インバータ側のスイッチングを行う上下アーム対の相を順番に変更することを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
6. 請求項１から４の何れか一つに記載の電流形インバータの電力供給回路において、
   前記スイッチと直列に抵抗器を接続することを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
7. 請求項１から６の何れか一つに記載の電流形インバータの電力供給回路において、
   前記スイッチと前記インダクタとの接続点よりも前記インダクタよりに電流センサを設けることを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
8. 請求項１から７の何れか一つに記載の電流形インバータの電力供給回路において、
   前記スイッチと前記インダクタとの接続点よりも前記直流電源若しくは前記インバータよりに、又は前記直流電源の負極側と前記インバータの下アームとの間に電流センサを設けることを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
9. 逆阻止形のスイチング素子を直列接続する上下アーム対より成る電流形インバータと直流電源とをインダクタを介して接続し、前記インバータと交流負荷側との間の各相それぞれに解列リレーを設ける電流形インバータの電力供給回路において、
   前記インダクタに対して、スイッチと前記直流電源の負極から正極へ向かう方向を導通方向としたダイオードとを直列接続した直列回路を並列接続し、前記インダクタに流れるインダクタ電流が予め設定した電流値を超えた時に前記スイッチを閉じて前記電流形インバータの上アーム又は下アームの少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開くことを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
10. 逆阻止形のスイチング素子を直列接続する上下アーム対より成る電流形インバータと直流電源とをインダクタを介して接続し、前記インバータと交流負荷側との間の各相それぞれに解列リレーを設ける電流形インバータの電力供給回路において、
    前記インダクタに対して、スイッチと前記直流電源の負極から正極へ向かう方向を導通方向としたダイオードとを直列接続した直列回路を並列接続し、前記インバータのスイッチング素子に流れるスイッチング素子電流が予め設定した電流値を超えた時に前記スイッチを閉じて前記電流形インバータの上アーム又は下アームの少なくともいずれか一方のアームのスイッチング素子を開くことを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
11. 請求項１から１０のいずれか一つに記載の電流形インバータの電力供給回路において、
    前記スイッチ及び前記ダイオードは、前記電流形インバータを構成するスイッチング素子よりも電流容量の大きい素子で構成されていることを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。
12. 請求項１から１１いずれか一つに記載の電流形インバータの電力供給回路において、
    前記直流電源は、エンジンで駆動される発電機の交流電力を整流回路で直流変換するものであり、前記交流負荷は、系統電力供給網であることを特徴とする電流形インバータの電力供給回路。

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