JP3740937B2 - コンデンサの過電圧抑制回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、抵抗と開閉器の直列接続でなる放電回路によりコンデンサの過電圧を抑制する際に、前記開閉器の異常を検出できるコンデンサの過電圧抑制回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は整流器とインバータと、これら両者を結合している直流中間回路に接続した平滑コンデンサとでなる電力変換装置の従来例を示した接続図である。この図３において、交流電源１からの単相交流電力はダイオードのブリッジ接続でなる整流器２により直流電力に変換されて直流中間回路へ出力するが、この直流中間回路に接続されている平滑コンデンサ３はこの直流電力の脈動分を除去する。平滑された直流電力は、トランジスタとダイオードでなるＶＶＶＦインバータ４により所望の電圧と周波数の交流電力に変換する。誘導電動機５はＶＶＶＦインバータ４が出力する可変電圧・可変周波数の交流電力により、負荷６を所望の回転速度で駆動する。
【０００３】
負荷６が例えば荷役機械の場合は、貨物を上昇させるときはＶＶＶＦインバータ４の出力電力により誘導電動機５を回転させるのであるが、貨物を下降させる場合は貨物の質量が誘導電動機５を回転させるので、誘導電動機５は誘導発電機となって交流電力を発生し、これをＶＶＶＦインバータ４が直流電力に変換して直流中間回路へ送り込んで、直流中間回路に接続している平滑コンデンサ３を充電する。充電により平滑コンデンサ３の電圧が過大になれば、該平滑コンデンサ３ばかりではなく、直流中間回路に接続している各機器，特に半導体素子を破壊する恐れがある。
【０００４】
そこで放電抵抗１１と回路開閉器としての放電トランジスタ１２との直列回路を平滑コンデンサ３に並列に接続すると共に、平滑コンデンサ３にはその端子電圧を検出するためのコンデンサ電圧検出器１４を接続し、コンデンサ電圧が過大になったことを検出すれば、コンデンサ電圧検出器１４が開閉器駆動器としてのベース駆動回路１３へ動作信号を送って、放電トランジスタ１２をオンにする。これにより平滑コンデンサ３に蓄積された電荷は放電抵抗１１で消費されて平滑コンデンサ３の電圧を低下させる。コンデンサ電圧が別途に定めた下限値まで低下すれば、コンデンサ電圧検出器１４はベース駆動回路１３を介して放電トランジスタ１２へオフ信号を与えて放電を停止させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、放電抵抗１１と放電トランジスタ１２の直列接続でなる放電回路が正常に動作しないような故障，例えばコンデンサ電圧検出器１４が過電圧を検出してベース駆動回路１３へオン指令を発令しても、ベース駆動回路１３が不動作であるような異常を生じると、前述した荷役機械が貨物を下降させる運転の際に発生する電力が平滑コンデンサ３を過剰に充電することになっても放電回路が動作しないから、平滑コンデンサ３の電圧が異常に上昇して当該平滑コンデンサ３や直流中間回路に接続している機器を破損させる。そこで、放電回路の動作が正常であるか否かを検出できるようにすることが必要になってくる。
【０００６】
図４はコンデンサに並列に接続した放電回路が正常に動作するか否かを検出する第１従来例を示した回路図であるが、回路図が複雑になるのを避けるために、直流中間回路部分のみを図示している。また、平滑コンデンサ３，放電抵抗１１，回路開閉器としての放電トランジスタ１２，開閉器駆動器としてのベース駆動回路１３およびコンデンサ電圧検出器１４の名称・用途・機能は、図３で既述の電力変換装置の従来例回路と同じであるから、これらの説明は省略する。この図４ては、分圧抵抗１５と直流電圧検出器１６との直列回路を放電トランジスタ１２に並列に接続し、放電トランジスタ１２のコレクタ・エミッタ間電圧の有無を直流電圧検出器１６で検出し、この検出結果をベース駆動回路１３へ与えることにより、放電回路の異常をベース駆動回路１３で判別する構成である。
【０００７】
図５はコンデンサに並列に接続した放電回路が正常に動作するか否かを検出する第２従来例を示した回路図であるが、回路図が複雑になるのを避けるために、直流中間回路部分のみを図示している。また、平滑コンデンサ３，放電抵抗１１，回路開閉器としての放電トランジスタ１２，開閉器駆動器としてのベース駆動回路１３およびコンデンサ電圧検出器１４の名称・用途・機能は、図３で既述の電力変換装置の従来例回路と同じであるから、これらの説明は省略する。この図５では、放電回路に直流変流器１７を挿入し、放電トランジスタ１２に流れるコレクタ電流の有無を直流変流器１７で検出し、この検出結果をベース駆動回路１３へ与えることにより、放電回路の異常をベース駆動回路１３で判別する構成である。
【０００８】
しかしながら、これら図４の第１従来例回路や図５の第２従来例回路は、直流電圧検出器１６あるいは直流変流器１７が別途に必要である。これらの機器は高価であるし、装置の部品点数が増えるなどの欠点を有する。
そこでこの発明の目的は、コンデンサの放電回路に異常を生じたことを高価な直流電圧検出器や直流変流器を使用せずに、簡単に検出できるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、この発明のコンデンサの過電圧抑制回路は、
放電抵抗と回路開閉器との直列回路をコンデンサに並列に接続し、このコンデンサ電圧が第１設定電圧を上回れば前記回路開閉器駆動用の開閉器駆動器へ閉路信号を与え、前記コンデンサ電圧が前記第１設定電圧よりも低い第２設定電圧を下回れば前記開閉器駆動器へ開路信号を与える従来の回路に、
前記回路開閉器の両端電圧の有無を検出する開閉器電圧検出器と、この開閉器両端電圧の有無と前記開閉器駆動器への開閉信号とを入力して、前記回路開閉器の動作が正常か否かを判定する論理回路と、を備えるものとする。
【００１０】
前記開閉器電圧検出器は、前記開閉器の両端に抵抗を接続した構成とする。
前記論理回路は、前記開閉器駆動器へ閉路信号が与えられているときに開閉器両端電圧が有りならば異常で開閉器両端電圧が無しならば正常と判定し、前記開閉器駆動器へ開路信号が与えられているときに開閉器両端電圧が有りならば正常で開閉器両端電圧が無しならば異常と判定する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を表した回路図である。この図１において、放電抵抗１１と回路開閉器としての放電トランジスタ１２とを直列に接続して形成された放電回路と，平滑コンデンサ３およびコンデンサ電圧検出器１４が直流中間回路の正極側と負極側との間に接続されるのは、図４の第１従来例回路と図５の第２従来例の場合と同じである。
【００１２】
本発明では分圧抵抗２２と分圧抵抗２３との直列回路が放電トランジスタ１２のコレクタとエミッタとの間に接続されており、分圧抵抗２３の両端を論理回路２１に接続する。すなわち放電トランジスタ１２がオンのときは分圧抵抗２３の両端に現れる零電圧が論理回路２１へ入力し、放電トランジスタ１２がオフのときは放電抵抗１１と分圧抵抗２２と分圧抵抗２３とにより分圧された直流中間回路電圧が論理回路２１へ入力する。一方、前述した第１設定電圧を上回ったことをコンデンサ電圧検出器１４が検出したときに発令されるオン指令，あるいは第２設定電圧を下回ったことを検出したときに発令されるオフ指令も論理回路２１へ入力する。
【００１３】
論理回路２１を含んでいるベース駆動回路２０は、前述のオン指令またはオフ指令に対応して放電トランジスタ１２をターンオンあるいはターンオフさせるのであるが、放電トランジスタ１２がこの指令通りに動作しているか否かを論理回路２１がチェックしており、指令通りの動作がなされていない場合は異常を警報する。
【００１４】
図２は本発明の第２実施例を表したフローチャートである。このフローチャートにおいて、コンデンサ電圧検出器１４で検出する平滑コンデンサ３の電圧から放電トランジスタ１２へオン指令またはオフ指令のいずれを出力するかを決め（処理３１）、その指令がオンであるかオフであるかを判断する（判断４１）。一方、分圧抵抗２３から放電トランジスタ１２の両端電圧を検出し（処理３２）、その電圧の有無を判断する（判断４２）。判断４１の２つの結果と判断４２の２つの結果から４つの組み合わせが得られる。
【００１５】
すなわちオン指令が発令されて放電トランジスタ１２の両端電圧が零（オン状態を示す）の場合はＡＮＤ素子５１→ＯＲ素子６１→処理３３の経路で正常と判定する。またオフ指令が発令されて放電トランジスタ１２の両端電圧が有り（オフ状態を示す）の場合はＡＮＤ素子５２→ＯＲ素子６１→処理３３の経路でこれも正常と判定する。しかし、オン指令が発令されて放電トランジスタ１２の両端電圧が有り（オフ状態を示す）の場合はＡＮＤ素子５３→ＯＲ素子６２→処理３４の経路で異常と判定され、警報が発令（処理３５）される。またオフ指令が発令されて放電トランジスタ１２の両端電圧が零（オン状態を示す）の場合はＡＮＤ素子５４→ＯＲ素子６２→処理３４の経路でこれも異常と判定され、警報が発令（処理３５）される。
【００１６】
【発明の効果】
コンデンサ電圧が過大になると各種の不具合を生じることは明白であるから、過電圧を防ぐために放電抵抗と回路開閉器との直列接続でなる放電回路を当該コンデンサに並列に接続し、必要に応じてこの放電回路を作動させるのであるが、放電回路に異常があって適切な動作が得られない場合に備えて、従来は直流電圧検出器あるいは直流変流器を設置していた。しかしこれらは高価であるし回路も複雑になる欠点を有する。これに対して本発明では、放電回路を形成する回路開閉器のオン・オフ動作を分圧抵抗の電圧の有無で検出し、放電回路のオン・オフ動作指令が確実に実行されているか否かを論理回路により検出する。このときのオン・オフ状態の検出は抵抗のみであり、論理回路も簡単な構成であることから、放電回路の異常の有無を簡単に且つ確実に検出できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を表した回路図
【図２】本発明の第２実施例を表したフローチャート
【図３】整流器とインバータと、これら両者を結合している直流中間回路に接続した平滑コンデンサとでなる電力変換装置の従来例を示した接続図
【図４】コンデンサに並列に接続した放電回路が正常に動作するか否かを検出する第１従来例を示した回路図
【図５】コンデンサに並列に接続した放電回路が正常に動作するか否かを検出する第２従来例を示した回路図
【符号の説明】
１ 交流電源
２ 整流器
３ 平滑コンデンサ
４ ＶＶＶＦインバータ
５ 誘導電動機
６ 負荷
１１ 放電抵抗
１２ 回路開閉器としての放電トランジスタ
１３，２０ 開閉器駆動器としてのベース駆動回路
１４ コンデンサ電圧検出器
１５，２２，２３ 分圧抵抗
１６ 直流電圧検出器
１７ 直流変流器
２１ 論理回路
３１〜３５ 処理
４１，４２ 判断
５１〜５４ ＡＮＤ素子
６１，６２ ＯＲ素子

Claims (2)

1. 放電抵抗と回路開閉器との直列回路をコンデンサに並列に接続し、このコンデンサの両端にコンデンサ電圧検出器を接続し、前記コンデンサの電圧が第１設定電圧を上回ったことを検出すれば前記回路開閉器を駆動する開閉器駆動器へ閉路信号を与え、前記コンデンサ電圧が前記第１設定電圧よりも低く設定した第２設定電圧を下回ったことを検出すれば前記開閉器駆動器へ開路信号を与えるコンデンサの過電圧抑制回路において、
   前記回路開閉器の両端電圧の有無を検出する開閉器電圧検出器と、前記開閉器駆動器へ閉路信号が与えられているときに開閉器両端電圧が有りならば異常で無しならば正常と判定し、前記開閉器駆動器へ開路信号が与えられているときに開閉器両端電圧が有りならば正常で無しならば異常と判定する論理回路と、を備えることを特徴とするコンデンサの過電圧抑制回路。
2. 請求項１に記載のコンデンサの過電圧抑制回路において、
   前記開閉器電圧検出器は、前記開閉器の両端に抵抗を接続して構成することを特徴とするコンデンサの過電圧抑制回路。

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