JPH10127062A - 電気車用インバータの保護回路 - Google Patents
電気車用インバータの保護回路Info
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- JPH10127062A JPH10127062A JP8273267A JP27326796A JPH10127062A JP H10127062 A JPH10127062 A JP H10127062A JP 8273267 A JP8273267 A JP 8273267A JP 27326796 A JP27326796 A JP 27326796A JP H10127062 A JPH10127062 A JP H10127062A
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- Japan
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- voltage
- inverter
- circuit
- capacitor
- power supply
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Protection Of Static Devices (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】スイッチング素子の順方向電圧降下を検出しな
いで、アーム短絡による素子破損を防止する。 【解決手段】電源コンデンサ１０のピーク電圧を検出し
保持する手段，放電し続けた後の電源コンデンサ１０の
電圧の比較回路２３，この電圧がある規定時間以内にあ
る規定電圧を越えたかどうか検出する回路，検出回路か
らの信号でインバータのゲート信号を遮断する回路２０
よりなる。
いで、アーム短絡による素子破損を防止する。 【解決手段】電源コンデンサ１０のピーク電圧を検出し
保持する手段，放電し続けた後の電源コンデンサ１０の
電圧の比較回路２３，この電圧がある規定時間以内にあ
る規定電圧を越えたかどうか検出する回路，検出回路か
らの信号でインバータのゲート信号を遮断する回路２０
よりなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気車用インバータ
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】スイッチング素子の過電流保護として、
特開昭59−165961号公報がある。またインバータに用い
たものとして、特願平7−99218号明細書がある。
特開昭59−165961号公報がある。またインバータに用い
たものとして、特願平7−99218号明細書がある。
【０００３】これらは、過大電流が流れたときスイッチ
ング素子の順方向電圧降下の値が大きくなることを利用
している。
ング素子の順方向電圧降下の値が大きくなることを利用
している。
【０００４】一方、スイッチング素子の順方向電圧降下
による損失を小さくするため、スイッチング素子を並列
に接続するとか、素子の順方向電圧降下を小さくするな
どの改良が行われる。それで従来技術では、正常電流と
過大電流で検出した電圧降下の値は、区別できにくくな
ってきた。そのため、温度変化による順方向電圧降下の
変動と、正常電流値との区別がつかなくなるという問題
がある。
による損失を小さくするため、スイッチング素子を並列
に接続するとか、素子の順方向電圧降下を小さくするな
どの改良が行われる。それで従来技術では、正常電流と
過大電流で検出した電圧降下の値は、区別できにくくな
ってきた。そのため、温度変化による順方向電圧降下の
変動と、正常電流値との区別がつかなくなるという問題
がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スイ
ッチング素子の過電流保護が順方向電圧降下の温度変動
で誤検出するとか、特殊な電流センサを用いないで過電
流による素子の破損を防止することにある。
ッチング素子の過電流保護が順方向電圧降下の温度変動
で誤検出するとか、特殊な電流センサを用いないで過電
流による素子の破損を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】一般的にインバータに用
いている素子のスイッチオフ時のサージ電圧を小さくす
るため、インバータの電源にコンデンサを接続する。
いている素子のスイッチオフ時のサージ電圧を小さくす
るため、インバータの電源にコンデンサを接続する。
【０００７】本発明は、この電源コンデンサの放電電圧
変化量を検出する手段，この電圧変化量が、ある規定時
間以内にある規定電圧を越えたかどうかを検出する手
段、そしてインバータの駆動信号を遮断する回路を用い
る。
変化量を検出する手段，この電圧変化量が、ある規定時
間以内にある規定電圧を越えたかどうかを検出する手
段、そしてインバータの駆動信号を遮断する回路を用い
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図により説明す
る。
る。
【０００９】図２は一般的に用いられる主回路図であ
る。
る。
【００１０】バッテリ１の（＋）電源線２からコンタク
タ５の主接点６を介し（＋）線８でインバータ１１に
（＋）電圧を供給する。キースイッチ９，コンタクタ５
のコイル７，トランジスタＴＲ１を直列にして（−）電
源線３に接続する。
タ５の主接点６を介し（＋）線８でインバータ１１に
（＋）電圧を供給する。キースイッチ９，コンタクタ５
のコイル７，トランジスタＴＲ１を直列にして（−）電
源線３に接続する。
【００１１】（＋）線８と（−）電源線３に電源コンデ
ンサＣ１を接続する。
ンサＣ１を接続する。
【００１２】スイッチング素子Ｑ１とＱ２（Ｑ３とＱ
４、およびＱ５とＱ６）はアーム１２を構成し、中間点
より交流モータ１３に接続する。
４、およびＱ５とＱ６）はアーム１２を構成し、中間点
より交流モータ１３に接続する。
【００１３】バッテリ１に流れる電流を検出するため電
流センサ１４を、交流モータ１３に流れる電流を検出す
るため電流センサ１５，１６を接続する。
流センサ１４を、交流モータ１３に流れる電流を検出す
るため電流センサ１５，１６を接続する。
【００１４】バッテリ１，（＋）電源線２や（−）電源
線３の配線にはインダクタンス成分があり、これらの合
成インダクタンス４をＬとする。そのためインバータ１
１がオンオフのスイッチング周期に対応して、バッテリ
１からの電流も断続する。
線３の配線にはインダクタンス成分があり、これらの合
成インダクタンス４をＬとする。そのためインバータ１
１がオンオフのスイッチング周期に対応して、バッテリ
１からの電流も断続する。
【００１５】もし電源コンデンサ１０がないとインダク
タンス４の通電によるエネルギが高電圧サージとなっ
て、インバータ１１に印加される。このサージ電圧が大
きいとスイッチング素子の故障にいたる場合がある。
タンス４の通電によるエネルギが高電圧サージとなっ
て、インバータ１１に印加される。このサージ電圧が大
きいとスイッチング素子の故障にいたる場合がある。
【００１６】それで電源コンデンサ１０は、インダクタ
ンス４のエネルギを吸収し、サージ電圧を低減する。
ンス４のエネルギを吸収し、サージ電圧を低減する。
【００１７】電源コンデンサ１０の容量が大きければ大
きいほど、電源コンデンサ１０の電圧増加が小さくな
る。そして、インバータ１１のスイッチング素子の印加
電圧も小さくなる。
きいほど、電源コンデンサ１０の電圧増加が小さくな
る。そして、インバータ１１のスイッチング素子の印加
電圧も小さくなる。
【００１８】バッテリフォーク車でのインダクタンスＬ
１の値を数マイクロヘンリーとすると、電源コンデンサ
Ｃ１の値は数百マイクロファラッド程度以上であれば良
い。図３は一般に用いられるインバータ制御回路を示
す。
１の値を数マイクロヘンリーとすると、電源コンデンサ
Ｃ１の値は数百マイクロファラッド程度以上であれば良
い。図３は一般に用いられるインバータ制御回路を示
す。
【００１９】制御回路１７はキースイッチ９から電源電
圧を、アクセル１８より速度指令信号を、前後進スイッ
チ９より回転方向を、電流センサ１４，１５，１６など
より制御電流を検知して、ゲート信号を発生し、信号遮
断回路２０を経由して、ゲートドライブ回路２１でゲー
トパルス波形に成形し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，
Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のゲートに与えられる。
圧を、アクセル１８より速度指令信号を、前後進スイッ
チ９より回転方向を、電流センサ１４，１５，１６など
より制御電流を検知して、ゲート信号を発生し、信号遮
断回路２０を経由して、ゲートドライブ回路２１でゲー
トパルス波形に成形し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，
Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のゲートに与えられる。
【００２０】キースイッチ９から抵抗Ｒ１を介してトラ
ンジスタＴＲ１のベースに接続する。
ンジスタＴＲ１のベースに接続する。
【００２１】アーム短絡保護回路２２からダイオードＤ
２を介して抵抗Ｒ２に接続し、アーム短絡保護回路２２
から抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴＲ２のベースに接
続する。トランジスタＴＲ２のコレクタはトランジスタ
ＴＲ１のベースに、トランジスタＴＲ２のエミッタは
（−）電源線３に接続する。
２を介して抵抗Ｒ２に接続し、アーム短絡保護回路２２
から抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴＲ２のベースに接
続する。トランジスタＴＲ２のコレクタはトランジスタ
ＴＲ１のベースに、トランジスタＴＲ２のエミッタは
（−）電源線３に接続する。
【００２２】アーム短絡保護回路２２が動作し出力がハ
イレベルになると信号遮断回路２０の出力信号が遮断さ
れ、またトランジスタＴＲ１のベース電流が遮断され、
図１のコンタクタ５のコイル７通電電流が遮断され、主
接点６が開放する。
イレベルになると信号遮断回路２０の出力信号が遮断さ
れ、またトランジスタＴＲ１のベース電流が遮断され、
図１のコンタクタ５のコイル７通電電流が遮断され、主
接点６が開放する。
【００２３】図には書いてないが、制御回路１７には電
流センサ１４，１５，１６からの信号により、電流値が
過大になるとコンタクタ５の主接点６を開放する保護回
路がある。
流センサ１４，１５，１６からの信号により、電流値が
過大になるとコンタクタ５の主接点６を開放する保護回
路がある。
【００２４】図１は、本発明からなるアーム短絡保護回
路である。
路である。
【００２５】キースイッチ９から抵抗Ｒ４，ツェナーダ
イオードＺＤ１を直列にし、（−）電源線３に接続する
と共にツェナーダイオードＺＤ１と並列にコンデンサＣ
２を接続する。これは定電圧回路を構成し、制御回路の
電源に用いられる。
イオードＺＤ１を直列にし、（−）電源線３に接続する
と共にツェナーダイオードＺＤ１と並列にコンデンサＣ
２を接続する。これは定電圧回路を構成し、制御回路の
電源に用いられる。
【００２６】（＋）線８からツェナーダイオードＺＤ
２，抵抗Ｒ５，Ｒ６を直列にして(−)電源線３に接続す
る。
２，抵抗Ｒ５，Ｒ６を直列にして(−)電源線３に接続す
る。
【００２７】抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点ａから抵抗Ｒ１０
を介して演算増幅器ＯＰＡＭＰの反転入力端子に接続
し、抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点からダイオードＤ３，コン
デンサＣ３を直列にして（−）電源線３に接続する。コ
ンデンサＣ３と並列に抵抗Ｒ７を接続する。
を介して演算増幅器ＯＰＡＭＰの反転入力端子に接続
し、抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点からダイオードＤ３，コン
デンサＣ３を直列にして（−）電源線３に接続する。コ
ンデンサＣ３と並列に抵抗Ｒ７を接続する。
【００２８】コンデンサＣ３から抵抗Ｒ８を介して演算
増幅器ＯＰＡＭＰの非反転入力端子に接続し非反転入力
端子と出力端子を抵抗Ｒ９で接続する。
増幅器ＯＰＡＭＰの非反転入力端子に接続し非反転入力
端子と出力端子を抵抗Ｒ９で接続する。
【００２９】ツェナーダイオードＺＤ２は電源コンデン
サＣ１の電圧変化を大きく検知するためのものであり、
抵抗Ｒ５，Ｒ６は検出する電圧レベルを決める分割抵抗
である。
サＣ１の電圧変化を大きく検知するためのものであり、
抵抗Ｒ５，Ｒ６は検出する電圧レベルを決める分割抵抗
である。
【００３０】ダイオードＤ３，コンデンサＣ３はピーク
電圧を保持するためのものである。演算増幅器ＯＰＡＭ
ＰにＦＥＴ入力タイプを用いることにより、コンデンサ
Ｃ３の放電が少なくなる。
電圧を保持するためのものである。演算増幅器ＯＰＡＭ
ＰにＦＥＴ入力タイプを用いることにより、コンデンサ
Ｃ３の放電が少なくなる。
【００３１】抵抗Ｒ８，Ｒ９は、検出レベルにヒステリ
シスを持たせ、動作点に差を持たせ安定化するものであ
る。
シスを持たせ、動作点に差を持たせ安定化するものであ
る。
【００３２】演算増幅器ＯＰＡＭＰ，抵抗Ｒ８，Ｒ９，
Ｒ１０は比較回路２３を構成している。
Ｒ１０は比較回路２３を構成している。
【００３３】図４の（ａ)，(ｂ)，(ｃ）は図３に示した
ａ点の電圧波形を示す。
ａ点の電圧波形を示す。
【００３４】（ａ）は一般の動作時、（ｂ）は過変調さ
せた時で時間ｔ１，ｔ２の間スイッチング素子が全導通
していることを示す。（ｃ）はアーム短絡のときを示
す。時間ｔ３で短絡し時間ｔ４以内に、電源コンデンサ
Ｃ１の電圧がＶＣ３低下していることを示す。
せた時で時間ｔ１，ｔ２の間スイッチング素子が全導通
していることを示す。（ｃ）はアーム短絡のときを示
す。時間ｔ３で短絡し時間ｔ４以内に、電源コンデンサ
Ｃ１の電圧がＶＣ３低下していることを示す。
【００３５】(ｔ４−ｔ３)は、インバータ１１のスイッ
チング周期であり、ＶＣ３はＶＣ２より大きく、短絡検
出の規定値である。
チング周期であり、ＶＣ３はＶＣ２より大きく、短絡検
出の規定値である。
【００３６】図５は図１のａ点電圧とｂ点電圧の関係を
示している。
示している。
【００３７】実線と点線はａ点電圧を示す。実線は交流
モータを回転しないようにしたときの特性を示し、点線
はアーム短絡のときを示す。
モータを回転しないようにしたときの特性を示し、点線
はアーム短絡のときを示す。
【００３８】ｂ点電圧は、ダイオードＤ３の電圧降下に
より、最初の時点でｄ１低くなる。ｂ点電圧の一点鎖線
傾斜は、実線の傾斜より大きくしておく。これは図１の
抵抗Ｒ７の値を変えて設定する。コンデンサＣ３と抵抗
Ｒ７により規定の時定数を決め電圧を低下させるのが放
電回路２４である。
より、最初の時点でｄ１低くなる。ｂ点電圧の一点鎖線
傾斜は、実線の傾斜より大きくしておく。これは図１の
抵抗Ｒ７の値を変えて設定する。コンデンサＣ３と抵抗
Ｒ７により規定の時定数を決め電圧を低下させるのが放
電回路２４である。
【００３９】図１の抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ９の値
は、動作の影響を少なくするため次のようにする。抵抗
Ｒ９は抵抗Ｒ７の数十倍、抵抗Ｒ５，抵抗Ｒ６の合成抵
抗は抵抗Ｒ７の数十分の一とする。
は、動作の影響を少なくするため次のようにする。抵抗
Ｒ９は抵抗Ｒ７の数十倍、抵抗Ｒ５，抵抗Ｒ６の合成抵
抗は抵抗Ｒ７の数十分の一とする。
【００４０】図６は本発明からなる別の保護回路を示
す。
す。
【００４１】この図で用いている図１，図２，図３と同
じ記号は、上記の機能を有するものとする。
じ記号は、上記の機能を有するものとする。
【００４２】制御回路１７からの出力信号として、図４
の（ｄ）で示したようにインバータに電流が流れ始める
時に同期してパルスを出す。この信号を単安定マルチバ
イブレータ２６に印加し、一定パルス幅をアナログスイ
ッチ２７に加える。
の（ｄ）で示したようにインバータに電流が流れ始める
時に同期してパルスを出す。この信号を単安定マルチバ
イブレータ２６に印加し、一定パルス幅をアナログスイ
ッチ２７に加える。
【００４３】コンデンサＣ３に電源コンデンサＣ１のピ
ーク電圧に対応した電圧が充電され、次のパルスまで電
圧を保持する。
ーク電圧に対応した電圧が充電され、次のパルスまで電
圧を保持する。
【００４４】抵抗器Ｒ８，Ｒ９により検出した電圧が、
演算増幅器ＯＰＡＭＰの入力電圧に、規定値以上の差に
なると、演算増幅器ＯＰＡＭＰの出力電圧がハイレベル
となり、図３に示した信号遮断回路を動作させる。
演算増幅器ＯＰＡＭＰの入力電圧に、規定値以上の差に
なると、演算増幅器ＯＰＡＭＰの出力電圧がハイレベル
となり、図３に示した信号遮断回路を動作させる。
【００４５】規定時間は、インバータ１１のスイッチン
グ周期（ｔ４−ｔ３）である。
グ周期（ｔ４−ｔ３）である。
【００４６】以上述べた保護は、インバータのアーム短
絡についてのみであるが、モータ１３の地絡や短絡にも
同じ効果を持つ。またチョッパ回路に、電源コンデンサ
を接続した装置にも同じ効果を持つ。
絡についてのみであるが、モータ１３の地絡や短絡にも
同じ効果を持つ。またチョッパ回路に、電源コンデンサ
を接続した装置にも同じ効果を持つ。
【００４７】
【発明の効果】スイッチング素子の順方向電圧降下に関
係なく、アーム短絡による素子破損を防止できる。
係なく、アーム短絡による素子破損を防止できる。
【図１】本発明の一実施例の保護回路図。
【図２】インバータ主回路図。
【図３】インバータ制御回路図。
【図４】図１の動作波形図。
【図５】図１の動作説明図。
【図６】本発明の第二実施例の保護回路図。
３…（−）電源線、８…（＋）線、９…キースイッチ、
１０…電源コンデンサ、２２…アーム短絡保護回路、２
３…比較回路、２４…放電回路。
１０…電源コンデンサ、２２…アーム短絡保護回路、２
３…比較回路、２４…放電回路。
Claims (2)
- 【請求項１】バッテリ，電源コンデンサ，複数のアーム
から構成されたインバータ，交流モータ，電流センサな
どから構成される電気車用インバータの保護回路におい
て、上記電源コンデンサのピーク電圧を検出し保持する
手段，放電し続けた後の上記電源コンデンサの電圧の比
較手段，この電圧がある規定時間以内にある規定電圧よ
り降下したかの検出手段，上記検出手段を含む保護回
路、上記保護回路の出力信号で上記インバータのゲート
信号の遮断回路より構成したことを特徴とする電気車用
インバータの保護回路。 - 【請求項２】請求項１において、上記電源コンデンサの
ピーク電圧で充電し、ある規定の時定数で放電する放電
回路の電圧と、放電し続ける上記電源コンデンサの電圧
を比較する回路からなる保護回路、上記保護回路の出力
信号で上記インバータのゲート信号を遮断する回路より
構成した電気車用インバータの保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8273267A JPH10127062A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 電気車用インバータの保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8273267A JPH10127062A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 電気車用インバータの保護回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10127062A true JPH10127062A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17525462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8273267A Pending JPH10127062A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 電気車用インバータの保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10127062A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007184999A (ja) * | 2005-12-29 | 2007-07-19 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
| JP2013038903A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Denso Corp | コンデンサの放電回路 |
| US8446116B2 (en) | 2010-03-11 | 2013-05-21 | Denso Corporation | Discharge control device for power conversion system |
| CN105359396A (zh) * | 2013-07-15 | 2016-02-24 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于有源整流器在甩负荷情况下的过压保护 |
-
1996
- 1996-10-16 JP JP8273267A patent/JPH10127062A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007184999A (ja) * | 2005-12-29 | 2007-07-19 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
| US8446116B2 (en) | 2010-03-11 | 2013-05-21 | Denso Corporation | Discharge control device for power conversion system |
| JP2013038903A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Denso Corp | コンデンサの放電回路 |
| CN105359396A (zh) * | 2013-07-15 | 2016-02-24 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于有源整流器在甩负荷情况下的过压保护 |
| JP2016521963A (ja) * | 2013-07-15 | 2016-07-25 | ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 負荷遮断のときのアクティブ整流器のための過電圧保護 |
| US9950626B2 (en) | 2013-07-15 | 2018-04-24 | Seg Automotive Germany Gmbh | Overvoltage protection for active rectifiers in the event to load shedding |
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