JP2003333860A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助接点付ヒューズを設置することなくヒュ
ーズの溶断を検出することが可能で、装置の低コスト
化、機器配置設計の容易化、ヒューズ交換作業性の向上
を図ることができる電力変換装置を提供する。 【解決手段】 主回路ヒューズ３に並列に主回路ヒュー
ズ溶断検出用抵抗１０を接続し、この抵抗１０の両端間
電圧の変化を示す信号を、制御用マイコン部７におい
て、フォトカプラ等により構成された絶縁回路部１５を
介して主回路ヒューズ溶断検出信号１１として制御用マ
イコン１６に取り入れ、主回路ヒューズ３の溶断を検出
する。これにより、主回路ヒューズを補助接点付にする
こと無しに、安価な抵抗設置で主回路ヒューズの溶断を
検出することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力変換装置に関
し、特に、主回路ラインに機器保護用主回路ヒューズを
有し、そのヒューズ溶断後即制御停止する必要のあるシ
ステムに適用される電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電力変換装置の構成を図７に示
す。同図において、１は買電交流電源を電力変換装置に
供給・遮断する主回路電磁接触器（コンタクタ）、２は
供給された交流電源を直流電源に変換する為にダイオー
ドブリッジ等で構成された整流器部、３は電力変換装置
の主回路が短絡または地絡した時に各機器を保護する為
に主回路ラインに挿入された主回路ヒューズ、４は電力
変換部（インバーター部）の電力源となるアルミ電解コ
ンデンサ等で構成された平滑コンデンサ、５は直流電圧
を電動機制御用交流電源に変換する為の電力変換素子
（トランジスタ等）で構成された電力変換部（インバー
ター部）、７は電動機６を駆動する為に電力変換部５を
制御する制御用マイコン部、８は主回路ヒューズ３の溶
断を検出する為に主回路ヒューズ本体に取り付けられた
主回路ヒューズ溶断検出補助接点である。

【０００３】次にその動作について説明する。主回路ヒ
ューズ溶断検出補助接点８の出力信号は、制御用マイコ
ン部７に供給されている。直流主回路負荷側に接続され
た電力変換部５内のトランジスタの異常により直流主回
路が短絡したり、また直流主回路の地絡が発生したりし
た場合、直流主回路内に過度の電流が流れ装置内機器が
破損するのを保護する為に主回路ラインに挿入された主
回路ヒューズ３の溶断が発生する。主回路異常発生時、
システム稼動継続により危険な状態になる可能性があり
即制御停止する必要がある場合、主回路ヒューズ溶断検
出補助接点８のヒューズ溶断信号により制御用マイコン
部７は制御を停止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た電力変換装置では、負荷側短絡等が発生し主回路ヒュ
ーズが溶断した場合の検出をヒューズの補助接点動作に
より検出し、稼動停止制御しており、確実にヒューズ溶
断を検出出来る利点はあった。しかしヒューズ補助接点
追加分のコストアップが発生し、かつヒューズ本体が大
きくなる為設置の上でもある程度の制約が発生したり、
主回路内に補助接点信号を配線する為ノイズによる不具
合が発生したりするという心配もあった。

【０００５】また、従来、主回路ヒューズに並列にコン
デンサと抵抗との直列接続体を接続し、主回路ヒューズ
が溶断してコンデンサに電荷がチャージされ、コンデン
サ両端の電圧が所定の値以上になったことを検出して主
回路ヒューズ溶断を検出するものもあるが、このものに
おいては、コンデンサに電荷をチャージするための時間
遅れがあるため、ヒューズ溶断を直ちに検出することが
できないという問題点があった。

【０００６】本発明は、従来のこのような点に鑑みて為
されたもので、直流主回路の異常によるヒューズ溶断を
検出する為に、補助接点付ヒューズを設置することなく
ヒューズの溶断を検出することが可能で、装置の低コス
ト化、機器配置設計の容易化、ヒューズ交換作業性の向
上を図ることができる電力変換装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成する為
に、請求項１に記載の本発明に係る電力変換装置は、交
流を整流し直流に変換して直流主回路に供給する整流器
部と、直流主回路の直流を負荷に供給する交流に変換す
るインバーター部と、直流主回路が短絡または地絡した
場合に各機器が破損するのを保護する為に主回路ライン
に挿入された主回路ヒューズと、負荷を制御する制御部
と、主回路ヒューズが溶断した場合に電流が流れ込むよ
うに主回路ヒューズと並列に接続された抵抗と、この抵
抗の両端間電圧を制御部に取り入れる入力回路とを備
え、主回路ヒューズ溶断後の抵抗の両端間電圧の変化を
示す信号により、主回路ヒューズ溶断を検出することを
特徴とする。

【０００８】これにより、主回路ヒューズを補助接点付
にすること無しに、安価な抵抗設置で主回路ヒューズの
溶断を検出し、制御を停止することが出来る。

【０００９】請求項２に記載の本発明に係る電力変換装
置は、交流を整流し直流に変換して直流主回路に供給す
る整流器部と、直流主回路の直流を負荷に供給する交流
に変換するインバーター部と、直流主回路が短絡または
地絡した場合に各機器が破損するのを保護する為に主回
路ラインに挿入された主回路ヒューズと、負荷を制御す
る制御部と、直流主回路の正負間に接続された抵抗と、
この抵抗の両端間電圧を前記制御部に取り入れる入力回
路とを備え、主回路ヒューズ溶断後の抵抗の両端間電圧
の変化を示す信号により、主回路ヒューズ溶断を検出す
ることを特徴とする。

【００１０】これにより、請求項１に記載の発明と同
様、補助接点付ヒューズの適用無しに主回路ヒューズの
溶断を検出し、低コスト化を達成することが出来る。

【００１１】請求項３に記載の本発明に係る電力変換装
置は、交流を整流し直流に変換して直流主回路に供給す
る整流器部と、直流主回路の直流を負荷に供給する交流
に変換するインバーター部と、直流主回路が短絡または
地絡した場合に各機器が破損するのを保護する為に主回
路ラインに挿入された主回路ヒューズと、負荷を制御す
る制御部と、直流主回路の電圧を検出する電圧検出手段
と、この電圧検出手段により検出された電圧を制御部に
取り入れる手段とを備え、電圧検出手段により検出され
た電圧の変化を示す信号により、主回路ヒューズ溶断を
含む直流主回路の異常を検出することを特徴とする。

【００１２】これにより、電圧検出手段として既存の直
流電圧検出装置を用いれば、主回路部に特別な検出装置
を追加することなく、直流主回路の異常を検出し、制御
を停止することが出来る。

【００１３】請求項４に記載の本発明に係る電力変換装
置は、交流を整流し直流に変換して直流主回路に供給す
る整流器部と、直流主回路の直流を負荷に供給する交流
に変換するインバーター部と、直流主回路が短絡または
地絡した場合に各機器が破損するのを保護する為に主回
路ラインに挿入された主回路ヒューズと、前記負荷を制
御する制御部と、直流主回路の正側と整流器部の交流側
との間に接続された交流リレーと、この交流リレーの接
点を制御部に接続する手段とを備え、接点の信号によ
り、主回路ヒューズ溶断を検出することを特徴とする。

【００１４】これにより、汎用安価な交流リレーを適用
することができるので、ヒューズ補助接点追加よりコス
トを抑えることが可能となる。

【００１５】請求項５に記載の本発明に係る電力変換装
置は、交流を整流し直流に変換して直流主回路に供給す
る整流器部と、直流主回路の直流を負荷に供給する交流
に変換するインバーター部と、直流主回路が短絡または
地絡した場合に各機器が破損するのを保護する為に主回
路ラインに挿入された主回路ヒューズと、負荷を制御す
る制御部と、直流主回路内の同一極性のライン上の離れ
た２点間の電位差を検出する電圧検出手段と、この電圧
検出手段により検出された電位差を前記制御部に取り入
れる手段とを備え、電圧検出手段により検出された電位
差の変化を示す信号により、主回路ヒューズ溶断を含む
直流主回路の異常を検出することを特徴とする。

【００１６】これにより、電圧検出手段として既存の直
流電圧検出装置を用いれば、追加用品無く、直流主回路
の異常を検出することが出来る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。なお、以下の図におい
て、同符号は同一部分または対応部分を示す。

【００１８】（第１の実施形態）図１に、本発明の第１
の実施形態に係る電力変換装置の構成図を示す。

【００１９】この実施形態の構成で、図６の従来の技術
による電力変換装置の構成と異なる点は、主回路ライン
に挿入された主回路ヒューズの溶断検出用としてヒュー
ズに補助接点を追加するのではなく、ヒューズに並列に
接続された抵抗を有することを特徴としている。

【００２０】即ち、図１に示すように、主回路ヒューズ
３に並列に主回路ヒューズ溶断検出用抵抗１０を接続
し、この抵抗１０の両端を、制御用マイコン１６を有す
る制御用マイコン部７に設けられた、例えばフォトカプ
ラ等により構成された絶縁回路部１５に接続している。
なお、１７は電流制限用抵抗、１８は抵抗である。

【００２１】通常時は、主回路ヒューズ３に電流が流
れ、主回路ヒューズ３に並列接続された抵抗１０側には
電流が流れない為、抵抗１０両端間の電位差はほぼ０で
あるが、直流主回路負荷側の短絡または地絡により過電
流が流れ主回路ヒューズ３が溶断した場合、電流は主回
路ヒューズ３に並列接続された抵抗１０に流れ込むため
抵抗１０両端間に電圧が発生する。その電圧変化を絶縁
回路部１５のトランジスタにより検出し、検出結果を制
御用マイコン１６に主回路ヒューズ溶断検出信号１１と
して出力することにより、主回路ヒューズ補助接点動作
時と同等の保護を実現することが出来る。

【００２２】以上によりヒューズの補助接点無しに、安
価な抵抗追加で同等の保護を達成することが出来る。ま
た、従来の主回路ヒューズに並列にコンデンサと抵抗と
の直列接続体を接続して検出するもののように検出に時
間遅れが生じることもなく、ヒューズ溶断を直ちに検出
することが出来る。

【００２３】（第２の実施形態）図２に、本発明の第２
の実施形態に係る電力変換装置の構成図を示す。

【００２４】図２に示すこの第２の実施形態は、第１の
実施形態のように主回路ヒューズに並列に接続した抵抗
を用いるのではなく、主回路ヒューズ２次側の直流主回
路＋−間に抵抗を接続することを特徴としている。

【００２５】即ち、図２に示すように、主回路ヒューズ
３の２次側の直流主回路＋−間に主回路電圧検出用抵抗
１２を接続し、この抵抗１２の両端を、制御用マイコン
部７に設けられた、例えばフォトカプラ等により構成さ
れた絶縁回路部１５に接続している。

【００２６】通常時は、直流主回路に電圧が印加されて
いる為、挿入した抵抗１２間の電位差により絶縁回路部
１５内のトランジスタはオンとなるが、主回路ヒューズ
３の溶断時は電力の供給が無くなり直流主回路電圧が低
下するので、直流主回路＋−間に設置した抵抗１２の両
端電圧も低下し、絶縁回路部１５内のトランジスタもオ
フとなることにより、主回路ヒューズ３の溶断を検出
し、その主回路ヒューズ溶断検出信号１１を制御用マイ
コン１６に取り込むことにより、主回路ヒューズ補助接
点動作時と同様の制御停止を行うことが出来る。

【００２７】以上により、第１の実施形態と同様、補助
接点付ヒューズの適用無しに、主回路ヒューズの溶断を
検出し、低コスト化を達成することが出来る。

【００２８】（第３の実施形態）図３に、本発明の第３
の実施形態に係る電力変換装置の構成図を示す。

【００２９】図３に示すこの第３の実施形態は、電動機
制御の為に直流電圧検出装置を元々設置しているシステ
ムにおいて、主回路ヒューズ補助接点を削除するもので
ある。

【００３０】即ち、図３に示すように、既存の直流電圧
検出装置９、例えば、電圧をそれに応じたパルス幅の信
号とし、これをコンデンサでアナログ信号に直すことに
より直流電圧を検出するように構成した直流電圧検出装
置から、制御で使用する為に検出している直流主回路電
圧を、主回路ヒューズ溶断検出信号１１として制御用マ
イコン部７に入力して確認し、主回コンダクタ投入時に
もかかわらず直流電圧低下を検出した場合、主回路ヒュ
ーズ溶断を含む直流回路異常と判断し、制御用マイコン
に制御を停止するように動作させる。

【００３１】これにより、余分な部品追加無しに、元々
のシステムで、主回路ヒューズ溶断を含めた直流主回路
の異常を検出することが出来る。

【００３２】（第４の実施形態）図４に、本発明の第４
の実施形態に係る電力変換装置の構成図を示す。また、
図５にその主要部の更に詳細な構成を示す。

【００３３】図４に示すこの第４の実施形態では、主回
路ヒューズ２次側の直流主回路＋側と整流器１次側（交
流電源側）間に交流リレーを設置することを特徴として
いる。

【００３４】即ち、図４および図５に示すように、主回
路ヒューズ３の２次側と、整流器２の１次側（交流側）
との間に交流リレーのコイル１３を接続し、そのリレー
接点１４を制御用マイコン部７に接続している。

【００３５】通常時は、電力の供給がある為、交流リレ
ーはオンとなっているが、主回路ヒューズ３が溶断した
場合は電力の供給がなくなりリレーがオフとなる。その
リレー接点１４の信号を、主回路ヒューズ溶断信号とし
て制御用マイコン部７に取り込むことによりヒューズ補
助接点付の場合と同等の制御が可能になり、かつ安価な
汎用交流リレーを適用することによりコストダウンを図
ることが出来る。

【００３６】（第５の実施形態）図６に、本発明の第５
の実施形態に係る電力変換装置の構成図を示す。

【００３７】図６に示すこの第５の実施形態では、直流
主回路内の同一極性のライン上の離れた２点間（例えば
整流器部側と電力変換部側）の電位差を測定することに
より、主回路ヒューズの溶断を検出するものである。

【００３８】即ち、図６に示すように、電動機制御の為
に直流主回路＋−間すなわち点Ａ、Ｂ間の直流電圧を検
出する既存の直流電圧検出装置９を、時間的に切り換え
て、直流主回路内の同一極性のライン上の離れた２点
間、例えば−側ライン上の整流器部２に近い点Ｃと電力
変換部５に近い点Ｄとの間の直流電圧を検出し、主回路
ヒューズ溶断検出信号１１として制御用マイコン部７に
入力する。

【００３９】通常時は電流が流れる為、回路内のインピ
ーダンス分により点Ｃ、Ｄ間には電位差が発生する。そ
の電位差を電圧検出装置９により検出することにより直
流主回路が正常なことを制御用マイコン部７は検出す
る。ヒューズの溶断等直流主回路の異常が発生した場合
には電流出力制御しても電流が流れず、主回路内の電位
差が生じないので、その変化を検出することにより主回
路ヒューズの溶断検出が可能となる。

【００４０】（他の実施形態）以上、主回路に挿入した
主回路ヒューズの溶断または直流主回路異常を、ヒュー
ズに追加するヒューズ溶断検出補助接点無しに検出する
方法について述べたが、第１、第２、第３、および第５
の実施形態については、上述のように直流主回路側の主
回路ラインに主回路ヒューズ３を挿入した場合に限ら
ず、整流器部２の１次側（買電交流側）の主回路ライン
に主回路ヒューズを挿入した場合のヒューズ溶断検出に
も適用可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒューズ溶断後即制御停止する必要のあるシステムなど
に適用される電力変換装置において、溶断検出用のヒュ
ーズ補助接点を追加することなくヒューズ溶断を検出出
来、部品コスト低減や部品点数削減、組立工数低減によ
る低コスト化が期待出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置
の構成図。

【図２】 本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置
の構成図。

【図３】 本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置
の構成図。

【図４】 本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置
の構成図。

【図５】 図４に示す電力変換装置の主要部の詳細構成
図。

【図６】 本発明の第５の実施形態に係る電力変換装置
の構成図。

【図７】 従来例の構成図。

【符号の説明】

１…主回路電磁接触器（コンタクタ） ２…整流器部 ３…主回路ヒューズ ４…平滑コンデンサ ５…電力変換部（インバーター部） ６…電動機 ７…制御用マイコン部 ８…主回路ヒューズ溶断検出補助接点 ９…直流電圧検出装置 １０…主回路ヒューズ溶断検出用抵抗 １１…溶断検出信号 １２…主回路電圧検出用抵抗 １３…交流電磁リレーコイル １４…リレー接点 １５…絶縁回路部 １６…制御用マイコン １７…電流制限用抵抗 １８…抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H007 BB06 CA01 CB02 CB05 CC01 CC07 DB01 DC05 FA03 FA12 FA19

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流を整流し直流に変換して直流主回路に
   供給する整流器部と、前記直流主回路の直流を負荷に供
   給する交流に変換するインバーター部と、前記直流主回
   路が短絡または地絡した場合に各機器が破損するのを保
   護する為に主回路ラインに挿入された主回路ヒューズ
   と、前記負荷を制御する制御部と、前記主回路ヒューズ
   が溶断した場合に電流が流れ込むように主回路ヒューズ
   と並列に接続された抵抗と、この抵抗の両端間電圧を前
   記制御部に取り入れる入力回路とを備え、前記主回路ヒ
   ューズ溶断後の前記抵抗の両端間電圧の変化を示す信号
   により、前記主回路ヒューズ溶断を検出することを特徴
   とする電力変換装置。
2. 【請求項２】交流を整流し直流に変換して直流主回路に
   供給する整流器部と、前記直流主回路の直流を負荷に供
   給する交流に変換するインバーター部と、前記直流主回
   路が短絡または地絡した場合に各機器が破損するのを保
   護する為に主回路ラインに挿入された主回路ヒューズ
   と、前記負荷を制御する制御部と、前記直流主回路の正
   負間に接続された抵抗と、この抵抗の両端間電圧を前記
   制御部に取り入れる入力回路とを備え、前記主回路ヒュ
   ーズ溶断後の前記抵抗の両端間電圧の変化を示す信号に
   より、前記主回路ヒューズ溶断を検出することを特徴と
   する電力変換装置。
3. 【請求項３】交流を整流し直流に変換して直流主回路に
   供給する整流器部と、前記直流主回路の直流を負荷に供
   給する交流に変換するインバーター部と、前記直流主回
   路が短絡または地絡した場合に各機器が破損するのを保
   護する為に主回路ラインに挿入された主回路ヒューズ
   と、前記負荷を制御する制御部と、前記直流主回路の電
   圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段により
   検出された電圧を前記制御部に取り入れる手段とを備
   え、前記電圧検出手段により検出された電圧の変化を示
   す信号により、前記主回路ヒューズ溶断を含む直流主回
   路の異常を検出することを特徴とする電力変換装置。
4. 【請求項４】交流を整流し直流に変換して直流主回路に
   供給する整流器部と、前記直流主回路の直流を負荷に供
   給する交流に変換するインバーター部と、前記直流主回
   路が短絡または地絡した場合に各機器が破損するのを保
   護する為に主回路ラインに挿入された主回路ヒューズ
   と、前記負荷を制御する制御部と、前記直流主回路の正
   側と前記整流器部の交流側との間に接続された交流リレ
   ーと、この交流リレーの接点を前記制御部に接続する手
   段とを備え、前記接点の信号により、主回路ヒューズ溶
   断を検出することを特徴とする電力変換装置。
5. 【請求項５】交流を整流し直流に変換して直流主回路に
   供給する整流器部と、前記直流主回路の直流を負荷に供
   給する交流に変換するインバーター部と、前記直流主回
   路が短絡または地絡した場合に各機器が破損するのを保
   護する為に主回路ラインに挿入された主回路ヒューズ
   と、前記負荷を制御する制御部と、前記直流主回路内の
   同一極性のライン上の離れた２点間の電位差を検出する
   電圧検出手段と、この電圧検出手段により検出された電
   位差を前記制御部に取り入れる手段とを備え、前記電圧
   検出手段により検出された電位差の変化を示す信号によ
   り、前記主回路ヒューズ溶断を含む直流主回路の異常を
   検出することを特徴とする電力変換装置。