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JPH09172782A - インバータの主回路保護装置 - Google Patents

インバータの主回路保護装置

Info

Publication number
JPH09172782A
JPH09172782A JP7331294A JP33129495A JPH09172782A JP H09172782 A JPH09172782 A JP H09172782A JP 7331294 A JP7331294 A JP 7331294A JP 33129495 A JP33129495 A JP 33129495A JP H09172782 A JPH09172782 A JP H09172782A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
main circuit
circuit
gate
inverter
protection device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7331294A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidekazu Suda
秀和 須田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP7331294A priority Critical patent/JPH09172782A/ja
Publication of JPH09172782A publication Critical patent/JPH09172782A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータ直流電源1と、自己消弧型半導体
素子をブリッジ接続して成り、前記直流電源1の直流電
力を交流電力に変換する主回路2(逆変換部)と、制御
部14の運転指令に基づいて、前記主回路2の各自己消
弧型半導体素子にオン、オフ信号を供給するゲートドラ
イブ回路3とを備えたインバータの主回路保護装置にお
いて、ゲートドライブ回路3の故障に対して主回路2を
保護することができるようにする。 【解決手段】 前記直流電源1と主回路2を結ぶ電路に
電磁接触器MCを介挿するとともに、ゲートドライブ回
路3のゲート信号の異常の有無を監視するゲートチェッ
ク部11を設け、前記電磁接触器MCをオフにするとと
もに、ゲートチェック部11を動作させて異常の有無を
監視し、異常有りのときはゲートドライブ回路3の動作
を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自励式インバータ
の主回路保護および動作確認方法に係り、インバータの
主回路保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自励式インバータ(以降、インバータと
呼ぶ)の主回路は主に自己消弧型半導体素子を使用して
構成されている。主回路をインバータの機能として動作
させるために、自己消弧型半導体素子に適切なオン、オ
フ信号(以降、ゲート信号と呼ぶ)を与えるために駆動
回路(以降、ゲートドライブ回路と呼ぶ)がある。
【0003】ゲートドライブ回路からゲート信号を出力
することにより自己消弧型半導体素子がオン、オフ動作
(以降、スイッチングと呼ぶ)を行い、主回路はインバ
ータ動作を行う。
【0004】図5は自励式インバータの一例を示してお
り、1はインバータ直流電源である。2は自己消弧型半
導体素子、例えばIGBT(絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ)を3相ブリッジ接続するとともに、各IG
BTに還流ダイオードを並列接続して成るインバータの
主回路(逆変換部)である。3は制御部4からの運転指
令に基づいて主回路2へゲート信号を出力するゲートド
ライブ回路である。前記ゲート信号により主回路2がス
イッチングを行うと、主回路2はインバータ動作して負
荷、例えばモータ(図示省略)の運転を開始する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
たインバータにおいて、ゲートドライブ回路3が故障し
ているインバータでモータの運転を開始すると、主回路
2が破壊する場合がある。その原因は、ゲートドライブ
回路3のゲート信号誤出力により図6に示すように主回
路2のいずれかの相の上下アームが同時にオン状態にな
ることで、インバータ直流電源1が短絡するためであ
る。これにより、主回路2の自己消弧型半導体素子(I
GBT)に流れる電流が過電流になり破壊してしまう。
【0006】前記ゲートドライブ回路3の故障によるゲ
ート信号誤出力パターンとしては、次のことが考えられ
る。 (1)図7に示すように主回路の、いずれかの相がいつ
までもオン状態にあり、それに対をなす相がオン状態に
なることによって上下アームが同時にオン状態となって
しまう場合。
【0007】(2)図8(b)に示すように、上下アー
ムのうちいずれか一方のアームがオフになるときからい
ずれか他方のアームがオンになるまでのデッドタイムが
1−t2′期間のように不足したことによって、上下ア
ームが同時にオン状態となってしまう場合。尚、正常な
デッドタイムは図8(a)のとおり、t1−t2期間であ
る。
【0008】このような事態について従来は、ゲートド
ライブ回路によほどの外見の違いが見られない限り、ゲ
ートドライブ回路が故障しているか否かを判断すること
ができなかった。また従来のゲートドライブ回路の動作
確認は、主回路をインバータ直流電源から切り離してデ
ッドタイム等を測定する等の煩わしい方法であった。
【0009】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、モータ等の負荷運転の開始直前に簡単な手
段によりゲートドライブ回路の異常を検出することがで
きるインバータの主回路保護装置を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、直流電源と、自己消弧型半導体素子を
ブリッジ接続して成り、前記直流電源の直流電力を交流
電力に変換する主回路と、制御部の運転指令に基づい
て、前記主回路の各自己消弧型半導体素子にオン、オフ
信号を供給するゲートドライブ回路とを備えたインバー
タの主回路保護装置において、(1)前記直流電源と主
回路を結ぶ電路に介挿された開閉手段と、ゲートドライ
ブ回路のゲート信号の異常の有無を監視するゲートチェ
ック部を設け、前記開閉手段をオフにするとともに、ゲ
ートチェック部を動作させて異常の有無を監視し、異常
有りのときはゲートドライブ回路の動作を停止させるこ
とを特徴とし、(2)前記ゲートチェック部は、インバ
ータの主回路の上下アーム短絡を監視する回路で構成さ
れていることを特徴とし、(3)前記ゲートチェック部
は、インバータの主回路の上下アームのうち、いずれか
一方のアームがオフになるときからいずれか他方のアー
ムがオンになるときまでのデッドタイムを監視し、該デ
ッドタイムが設定時間よりも短いときに異常出力信号を
発する回路で構成されていることを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施の形態を説明する。本発明では、インバータでモー
タ等の負荷の運転を開始するとき、直前にゲートドライ
ブ回路の動作の監視を行い、異常が無ければ通常にモー
タの運転を開始し、異常があればインバータの動作の停
止を行う。これにより、誤ってゲートドライブ回路が故
障しているインバータでモータの運転を開始しようとし
ても、運転する直前でゲートドライブ回路の異常を検出
してインバータの動作を停止するので、主回路の保護が
可能となる。
【0012】図1は本発明の一実施例を示すブロック図
であり、図5と同一部分は同一符号をもって示してい
る。インバータ直流電源1と主回路2を結ぶ電路には電
磁接触器MCが介挿されている。11は、制御部14か
らの動作信号により動作が制御され、ゲートドライブ回
路3のゲート信号の異常の有無を監視し、異常有りのと
き故障検出信号をゲートドライブ回路3および制御部1
4に送出するゲートチェック部である。
【0013】前記ゲートチェック部11の詳細と、各回
路の信号の接続関係は図2のとおりである。図2(c)
において11U,11V,11WはU,V,W各相のゲー
トドライブチェック回路、12は各ゲートドライブチェ
ック回路11U,11V,11Wの出力の論理和をとるオ
ア回路である。尚図2(b)において、主回路2の交流
出力線は図示省略している。
【0014】次に上記のように構成された装置の動作を
述べる。まず電磁接触器MCをオフさせて、インバータ
直流電源1から主回路2を切り離した状態で、制御部1
4から運転指令を出力しゲートドライブ回路3を動作さ
せる。このときにゲートチェック部11を動作させてゲ
ート信号の異常の有無を監視する。異常が無ければ、ゲ
ートチェック部11の動作を停止して、電磁接触器MC
をオンしてインバータ直流電源1を主回路2に接続し運
転を開始する。また異常が有れば、ゲートチェック部1
1から故障検出信号を出力して、ゲートドライブ回路3
の動作を停止するとともに、制御部14に異常を知らせ
てインバータの動作を停止する。
【0015】
【実施例】前記ゲートドライブチェック回路11U、1
V、11Wは、例えば図3のようにインバータの主回路
2の上下アーム短絡を監視する回路で各々構成する。図
3において、PC1、PC2は上アーム用ゲート信号G
1,E1、下アーム用ゲート信号G2,E2が各々入力
され、オン時にその出力がローレベルとなるフォトカプ
ラである。このフォトカプラPC1、PC2の出力信号は
NOTゲート21,22で反転された後アンド回路23
に入力される。このアンド回路23には前記制御部14
からの動作信号(動作でハイレベルとなる信号)も入力
されている。24〜29は各々抵抗である。
【0016】図3の回路において、上下アームのうち少
なくともいずれか一方のアームがオフであれば、フォト
カプラPC1、PC2のうち少なくともいずれかの一方の
フォトカプラの出力がハイレベルとなるため、アンド回
路23の少なくともいずれかの一方の入力信号がローレ
ベルとなる。このためアンド回路23の出力はローレベ
ルである。
【0017】またインバータの主回路2で上下アーム短
絡が発生すると、フォトカプラPC1、PC2がともにオ
ンとなってその出力がローレベルとなるので、アンド回
路23の入力信号がすべてハイレベルとなる。このため
アンド回路23の出力がハイレベルとなって故障検出信
号が送出される。
【0018】また図2のゲートドライブチェック回路1
U,11V,11Wは、図4のようにデッドタイム不足
を監視する回路で各々構成しても良い。図4において、
図3と同一部分は同一符号をもって示している。P
1、PC2は上アーム用ゲート信号G1,E1、下アー
ム用ゲート信号G2,E2が各々入力され、オン時にそ
の出力がローレベルとなるフォトカプラである。
【0019】このフォトカプラPC1、PC2の出力信号
はNOTゲート21,22で反転された後アンド回路3
3〜36の各一方の入力端子に入力される。37はアン
ド回路33,36の出力の論理和をとるオア回路、38
はアンド回路34,35の論理和をとるオア回路であ
る。39はオア回路37の出力信号が入力されるフリッ
プフロップ、40は時定数回路41を介してフリップフ
ロップ39のQ出力が入力されるフリップフロップであ
る。
【0020】42は、反転入力端子にフリップフロップ
40のQ出力が、非反転入力端子にオア回路38の出力
が各々入力されるアンド回路である。43はフリップフ
ロップ40のQ出力およびオア回路38の出力が入力さ
れるナンド回路である。44は時定数回路45を介して
ナンド回路43の出力が入力されるフリップフロップで
ある。フリップフロップ44のQ出力は前記各アンド回
路33〜36の他方の入力端子に入力される。50,5
1は抵抗である。
【0021】図4の回路は、インバータ主回路の上アー
ム(下アーム)がオフ状態になる時から下アーム(上ア
ーム)がオン状態になる時までの時間を監視し、その時
間が設定した時定数より短い場合にフリップフロップ4
0のQ出力がローレベル、オア回路38の出力がハイレ
ベルとなって、アンド回路42から故障検出信号が出力
される。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
インバータの直流電源と主回路を結ぶ電路に介挿された
開閉手段と、ゲートドライブ回路のゲート信号の異常の
有無を監視するゲートチェック部を設け、前記開閉手段
をオフにするとともに、ゲートチェック部を動作させて
異常の有無を監視し、異常有りのときはゲートドライブ
回路の動作を停止させるようにしたので、次のような優
れた効果が得られる。
【0023】(1)モータ(又はその他の負荷)運転の
開始直前にゲートチェック部がゲートドライブ回路の異
常を検出してインバータの動作を停止させるので、ゲー
トドライブ回路の故障に対してインバータの主回路を保
護することができる。
【0024】(2)ゲートドライブ回路の故障時におい
て、ゲートチェック部のゲートドライブチェック回路の
種類により故障判別が可能となる。すなわち、ゲートチ
ェック部を、インバータ主回路の上下アーム短絡を監視
する回路で構成した場合は、上下アーム両方がオン状態
になる異常が判明できる。またゲートチェック部を、デ
ッドタイム不足を監視する回路で構成した場合は、デッ
ドタイム不足の異常が判明できる。
【0025】(3)モータ運転の開始直前にゲートドラ
イブ回路の異常の有無を監視するので、ゲートドライブ
回路の検査での確認時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】本発明のゲートチェック部とその接続の詳細を
示す回路図。
【図3】本発明のゲートドライブチェック回路の一例を
示す回路図。
【図4】本発明のゲートドライブチェック回路の他の例
を示す回路図。
【図5】インバータの構成を示すブロック図。
【図6】ゲート回路故障時の主回路破壊の様子を示す要
部回路図。
【図7】ゲート信号誤出力の様子の一例を示す信号波形
図。
【図8】ゲート信号誤出力の様子の他の例を示す信号波
形図。
【符号の説明】
1…インバータ直流電源 2…主回路 3…ゲートドライブ回路 11…ゲートチェック部 11U,11V,11W…ゲートドライブチェック回路 12,37,38…オア回路 14…制御部 23,33〜36,42…アンド回路 39,40,44…フリップフロップ 41,45…時定数回路 PC1,PC2…フォトカプラ MC…電磁接触器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、自己消弧型半導体素子をブ
    リッジ接続して成り、前記直流電源の直流電力を交流電
    力に変換する主回路と、制御部の運転指令に基づいて、
    前記主回路の各自己消弧型半導体素子にオン、オフ信号
    を供給するゲートドライブ回路とを備えたインバータの
    主回路保護装置において、 前記直流電源と主回路を結ぶ電路に介挿された開閉手段
    と、ゲートドライブ回路のゲート信号の異常の有無を監
    視するゲートチェック部を設け、前記開閉手段をオフに
    するとともに、ゲートチェック部を動作させて異常の有
    無を監視し、異常有りのときはゲートドライブ回路の動
    作を停止させることを特徴とするインバータの主回路保
    護装置。
  2. 【請求項2】 前記ゲートチェック部は、インバータの
    主回路の上下アーム短絡を監視する回路で構成されてい
    ることを特徴とする請求項1に記載のインバータの主回
    路保護装置。
  3. 【請求項3】 前記ゲートチェック部は、インバータの
    主回路の上下アームのうち、いずれか一方のアームがオ
    フになるときからいずれか他方のアームがオンになると
    きまでのデッドタイムを監視し、該デッドタイムが設定
    時間よりも短いときに異常出力信号を発する回路で構成
    されていることを特徴とする請求項1に記載のインバー
    タの主回路保護装置。
JP7331294A 1995-12-20 1995-12-20 インバータの主回路保護装置 Pending JPH09172782A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102019107508A1 (de) 2018-04-09 2019-10-10 Hitachi, Ltd. Leistungswandler und diagnosesystem für diesen

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