JPH07107751A - インバータ回路 - Google Patents

インバータ回路

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JPH07107751A
JPH07107751A JP5244134A JP24413493A JPH07107751A JP H07107751 A JPH07107751 A JP H07107751A JP 5244134 A JP5244134 A JP 5244134A JP 24413493 A JP24413493 A JP 24413493A JP H07107751 A JPH07107751 A JP H07107751A
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JP
Japan
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current
switching elements
circuit
flowing
inverter circuit
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Pending
Application number
JP5244134A
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English (en)
Inventor
Nobuhiro Kurio
信広 栗尾
Hitoshi Nakagaki
仁志 中垣
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 還流モード中にアーム短絡が発生した場合で
も、その短絡電流を正確に検出し、スイッチング素子を
最大能力で利用することにある。 【構成】 第1〜第4のスイッチング素子SW1 〜SW
4 をブリッジ構成し、第1及び第2のスイッチング素子
SW1 ,SW2 の中間接続点aと、第3及び第4のスイ
ッチング素子SW3 ,SW4 の中間接続点bとの間に負
荷2を接続し、第1及び第4のスイッチング素子SW
1 ,SW4 と、第3及び第2のスイッチング素子SW
3 ,SW2 とが交互にON・OFFを繰り返すことによ
り直流電源1からの直流電圧を交流電圧に変換するイン
バータ回路において、負荷2に流れる電流ia を検出す
る一つの変流器CTa を負荷2に接続すると共に、スイ
ッチング素子SW1 〜SW4 に流れる電流I1 〜I4
検出する二つの変流器CTb ,CTc を第2及び第4の
スイッチング素子SW2 ,SW4 にそれぞれ接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインバータ回路に関し、
詳しくは、GTO、IGBT、トランジスタ等の電力半
導体スイッチをブリッジ構成した単相又は多相の電圧型
インバータ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、インバータ回路は直流電圧をス
イッチング素子のON・OFFにより交流電圧に変換す
るためのもので、その具体的な回路構成を図2に示す。
【0003】同図に示すように直流電源1に対して、第
1〜第4のスイッチング素子SW1〜SW4 及び還流ダ
イオードD1 〜D4 をブリッジ構成し、その直列接続さ
れた第1と第2のスイッチング素子SW1 ,SW2 の中
間接続点aと、第3と第4のスイッチング素子SW3
SW4 の中間接続点bとの間に負荷2を接続する。この
回路構成により、第1及び第4のスイッチング素子SW
1 ,SW4 と、第3及び第2のスイッチング素子SW
3 ,SW2 とが交互にON・OFFを繰り返すことによ
り直流電源1からの直流電圧を交流電圧に変換するよう
にしている。
【0004】このようなインバータ回路では、何等かの
原因により、第1と第2のスイッチング素子SW1 ,S
2 、又は第3と第4のスイッチング素子SW3 ,SW
4 が同時にONする短絡〔アーム短絡〕状態が発生する
ことがある。このアーム短絡の発生による回路素子の破
壊を未然に防止するため、通常、インバータ回路の直流
側に変流器CTを設け、更に、この変流器CTにより可
制御電流値内でその短絡電流を検出することができるよ
うに、スイッチング素子SW1 〜SW4 に流れ込む電流
を制限する限流リアクトル3及び還流ダイオード4を接
続している。尚、図中、5はヒューズである。
【0005】従って、このインバータ回路において、ア
ーム短絡が発生すると、その短絡電流を変流器CTによ
り検出し、スイッチング素子SW1 〜SW4 をその可制
御電流値内で遮断するようにして、回路素子の破壊を未
然に防止することによりインバータ保護が行なわれてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したイ
ンバータ回路の負荷2が、リアクトルやコンデンサ等の
無効電力を発生する負荷の場合、インバータ回路の出力
電圧Vout と出力電流Iout は、例として図3にような
波形特性を示す。この波形特性において、例えば、出力
電圧Vout が正で出力電流Iout が負の状態では、図4
(a)に示すように第1と第4のスイッチング素子SW
1 ,SW4 がONし、その還流ダイオードD1 ,D4
通電して図示矢印の電流が流れる回生モードとなり、出
力電圧Vout と出力電流Iout がとも正の状態では、同
図(b)に示すように第1と第4のスイッチング素子S
1 ,SW4 がONして図示矢印の電流が流れる力行モ
ードとなり、出力電圧Vout が0で出力電流Iout が正
の状態では、同図(c)に示すように第2と第4のスイ
ッチング素子SW2 ,SW4 がONし、還流ダイオード
2 が通電して図示矢印の電流が流れる還流モードとな
る。
【0007】また、出力電圧Vout が負で出力電流Iou
t が正、及び出力電圧Vout と出力電流Iout がともに
負の状態となる回生及び力行モードでは、第2と第3の
スイッチング素子SW2 ,SW3 がONし、出力電圧V
out が0で出力電流Iout が負の状態となる還流モード
では、第1と第3のスイッチング素子SW1 ,SW3
ONし、負荷2には上述の場合と逆方向に電流が流れ
る。このようにして、インバータ回路では、回生モー
ド、力行モード及び還流モードを繰り返すようになって
いる。
【0008】ここで、従来のインバータ回路では、第1
〜第4のスイッチング素子SW1 〜SW4 に流れる電流
を、直流側に設けた変流器CTで検出するようにしてい
るため、上述した回生モード及び力行モードの場合に
は、第1〜第4の各スイッチング素子SW1 〜SW4
流れる電流を変流器CTで検出できるので問題はない。
しかしながら、還流モードの場合、図4(c)に示すよ
うに第2と第4のスイッチング素子SW2 ,SW4 〔又
は第1及び第3のスイッチング素子SW1 ,SW 3 〕に
流れる電流iが閉ループ状に流れるので、その電流iを
変流器CTで検出することができない。
【0009】その結果、還流モード中に事故又は誤パル
ス等でアーム短絡が発生すると、変流器CTにはその短
絡電流i0 しか流れないが、還流モード中にONしてい
た第2及び第4のスイッチング素子SW2 ,SW4 〔又
は第1及び第3のスイッチング素子SW1 ,SW3 〕に
は、上述した短絡電流i0 に加えて還流モード中の電流
iが流れることになる。そのため、変流器CTにより短
絡電流i0 を検出した時点では、還流モード中にONし
ていたスイッチング素子SW1 〜SW4 には、そのスイ
ッチング素子SW1 〜SW4 を遮断できる可制御電流値
の限度を超える電流が流れることになり、これを遮断す
ることによってスイッチング素子SW1〜SW4 を破壊
することになる。
【0010】このスイッチング素子SW1 〜SW4 の破
壊を未然に防止するためには、還流モード中にスイッチ
ング素子SW1 〜SW4 に流れる電流を予め考慮してお
いて、変流器CTでの短絡検出レベルをその分だけ下げ
ておくか、或いは、限流リアクトル3を大きくすること
により、短絡電流i0 の立ち上がりを小さくしてスイッ
チング素子SW1 〜SW4 に流れ込む短絡電流i0 を制
限する必要があった。しかしながら、前者の場合、短絡
電流i0 を正確に検出することが困難となり、スイッチ
ング素子SW1 〜SW4 の遮断電流を可制御電流値の限
度内に設定することが難しく、スイッチング素子SW1
〜SW4 を最大能力で利用できず、また、後者の場合、
限流リアクトル3が大型化し、その損失も大きく、高コ
ストを招来する。
【0011】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、還流モード中
にアーム短絡が発生した場合でも、その短絡電流を正確
に検出でき、スイッチング素子を最大能力で利用し得る
インバータ回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、第1〜第4のスイッチ
ング素子をブリッジ構成し、直列接続された第1と第2
のスイッチング素子の中間接続点と、第3と第4のスイ
ッチング素子の中間接続点との間に負荷を接続したイン
バータ回路において、負荷に流れる電流を検出する一つ
の変流器を負荷に接続すると共に、スイッチング素子に
流れる電流を検出する二つの変流器を第1及び第3又は
第2及び第4のスイッチング素子にそれぞれ接続したこ
とを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明に係るインバータ回路では、第1〜第4
のスイッチング素子に流れる電流を三つの変流器により
正確に検出することができるので、スイッチング素子の
遮断電流を可制御電流値内で最大限に設定することが容
易となり、還流モード中にアーム短絡が発生しても、還
流モード中にONしていたスイッチング素子を可制御電
流値内で確実に遮断できる。
【0014】
【実施例】本発明に係るインバータ回路の一実施例を図
1に示して説明する。尚、図2乃至図4と同一又は相当
部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【0015】本発明の特徴は、図1に示すように負荷2
に流れる電流を検出する一つの変流器CTa を負荷2に
接続すると共に、スイッチング素子SW1 〜SW4 に流
れる電流を検出する二つの変流器CTb ,CTc を第2
及び第4のスイッチング素子SW2 ,SW4 〔又は第1
及び第3のスイッチング素子SW1 ,SW3 〕にそれぞ
れ接続したことにある。
【0016】このインバータ回路では、変流器CTa 〜
CTc により、第1〜第4のスイッチング素子SW1
SW4 に流れる電流を正確に検出することができる。即
ち、各変流器CTa 〜CTc に流れる電流の向きと値を
図示の如くia ,ib ,icとすると、各スイッチング
素子SW1 〜SW4 に流れる電流I1 〜I4 は以下のよ
うになる。
【0017】 第1のスイッチング素子SW1 の電流I1 =ia +ib 第2のスイッチング素子SW2 の電流I2 =ib 第3のスイッチング素子SW3 の電流I3 =ic −ia 第4のスイッチング素子SW4 の電流I4 =ic このように第2と第4のスイッチング素子SW2 ,SW
4 に流れる電流I2 ,I4 については、変流器CTb ,
CTc により直接的に検出することができ、第1と第3
のスイッチング素子SW1 ,SW3 に流れる電流I1
3 については、変流器CTa 〜CTc に流れる電流i
a 〜ic に基づく演算処理により求められ、最終的に、
第1〜第4のスイッチング素子SW1 〜SW4 に流れる
電流I1〜I4 を各変流器CTa 〜CTc により正確に
検出することができる。
【0018】ここで、還流モード中にアーム短絡が発生
した場合、第1及び第3のスイッチング素子SW1 ,S
3 又は第2及び第4のスイッチング素子SW2 ,SW
4 には、短絡電流i0 に加えて還流モード中の電流iも
流れることになるが、変流器CTa 〜CTc により第1
及び第3のスイッチング素子SW1 ,SW3 又は第2及
び第4のスイッチング素子SW2 ,SW4 に流れる電流
1 ,I3 又はI2 ,I4 〔短絡電流i0 と還流モード
中の電流iとの合計値〕を検出することができることか
ら、還流モード中にアーム短絡が発生しても、第1〜第
4のスイッチング素子SW1 〜SW4 の遮断電流を可制
御電流値内で最大限に設定することができ、還流モード
中にONしていたスイッチング素子SW1 〜SW4 を可
制御電流値内で確実に遮断できる。
【0019】尚、上記実施例では、第2と第4のスイッ
チング素子SW2 ,SW4 に変流器CTb ,CTc を接
続した場合について説明したが、本発明はこれに限定さ
れることなく、第1と第3のスイッチング素子SW1
SW3 に変流器CTb ,CTc を接続してもよい。その
場合、第2と第4のスイッチング素子SW2 ,SW4
流れる電流I2 ,I4 は、変流器CTa 〜CTc に流れ
る電流ia 〜ic に基づく演算処理により求められる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、インバータ回路が回
生、力行及び還流のいずれのモードであっても、各スイ
ッチング素子に流れる電流を正確に検出することができ
るので、還流モード中にアーム短絡が発生しても、スイ
ッチング素子を可制御電流値内で確実に遮断することが
でき、回路保護の信頼性が大幅に向上する。
【0021】また、スイッチング素子を可制御電流値内
の最大限で遮断できるので、スイッチング素子を最大能
力で使用でき、スイッチング素子に流れ込む電流を制限
する限流リアクトルを小さくすることができて、損失の
低減化、コンパクト化並びにコストダウンを図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインバータ回路の実施例を示す回
路図
【図2】従来のインバータ回路を示す回路図
【図3】インバータ回路での出力電圧及び出力電流の関
係を示す波形図
【図4】インバータ回路の動作状態を示し、(a)は回
生モード、(b)は力行モード、(c)は還流モードを
それぞれ示す部分回路図
【符号の説明】
SW1〜SW4 第1〜第4のスイッチング素子 CTa〜CTc 変流器 a,b 中間接続点 2 負荷

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1〜第4のスイッチング素子をブリッ
    ジ構成し、直列接続された第1及と第2のスイッチング
    素子の中間接続点と、第3と第4のスイッチング素子の
    中間接続点との間に負荷を接続したインバータ回路にお
    いて、負荷に流れる電流を検出する一つの変流器を負荷
    に接続すると共に、スイッチング素子に流れる電流を検
    出する二つの変流器を第1及び第3又は第2及び第4の
    スイッチング素子にそれぞれ接続したことを特徴とする
    インバータ回路。
JP5244134A 1993-09-30 1993-09-30 インバータ回路 Pending JPH07107751A (ja)

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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020129