(57)【要約】【課題】  インバータの出力電流が閾値を越えて過電流となったとき、半導体スイッチング素子に印加されるサージ電圧を抑制して過電流を遮断することができ、かつ、その過電流の遮断を安価に達成することができるインバータおよびその過電流保護方法を提供する。【解決手段】  インバータ１は、過電流と判定したとき、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全てＯＦＦし、所定時間経過後、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６を全てＯＦＦする制御を行う。【選択図】図１
2014217151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を含む上アームとスイッチング素子を含む下アームとが直流電力を供給する電源線間に直列に介挿され、前記上アームと前記下アームの接続点を出力端とし、前記電源線間の直流電力を交流電力に変換して前記出力端から負荷に供給する逆変換手段と、
前記上アームのスイッチング素子および前記下アームのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行う制御手段とを具備し、
前記制御手段は、前記出力端から前記負荷に過電流が流れた場合、前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子のうちどちらか一方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとし、所定時間経過後に他方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとすることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記出力端から前記負荷に過電流が流れ、前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子のうちどちらか一方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとし、他方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとするまでの間、通常の駆動信号を与えて前記他方のアームのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記出力端から前記負荷に過電流が流れ、前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子のうちどちらか一方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとし、他方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとするまでの間、前記一方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとした時点における前記他方のアームのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を維持させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記上アームのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行うための駆動信号と前記下アームのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行うための駆動信号とを発生し、前記過電流が発生したとき、前記上アームまたは前記下アームの一方のアームの各スイッチング素子に対する駆動信号をスイッチング素子をＯＦＦする非アクティブレベルに固定するとともに、他方のアームの各スイッチング素子に対する駆動信号を保持させ、所定時間経過後に、前記他方のアームの各スイッチング素子に対する駆動信号をスイッチング素子をＯＦＦさせる非アクティブレベルとすることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
スイッチング素子を含む上アームとスイッチング素子を含む下アームとが直流電力を供給する電源線間に直列に介挿され、前記上アームと前記下アームの接続点を出力端とし、前記電源線間の直流電力を交流電力に変換して前記出力端から負荷に供給する逆変換手段を含む電力変換装置の過電流保護方法において、
前記出力端から前記負荷に過電流が流れた場合、前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子のうちどちらか一方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとし、所定時間経過後に他方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとすることを特徴とする過電流保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置の過電流保護技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置（インバータ）に接続されたモータなどに異常負荷がかかった場合やインバータの出力端が短絡した場合、インバータに過電流が流れる。この過電流によりインバータに接続されたモータやインバータ内の半導体スイッチング素子が破損することを防止するために、インバータは、過電流を検出した場合に過電流が継続して流れないように半導体スイッチング素子を全てＯＦＦして過電流を遮断する過電流保護を行う。
【０００３】
図７は、一般的なインバータの構成を示す回路図である。図７に示すように、インバータ１´の逆変換部１０は、半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）１１、１２、１３、１４、１５および１６と還流ダイオード２１、２２、２３、２４、２５および２６を含んでいる。ここで、ＩＧＢＴ１１、１３、１５は、上アームのスイッチング素子であり、各々のコレクタは正極の電源線Ｐに接続されている。また、ＩＧＢＴ１２、１４、１６は、下アームのスイッチング素子であり、各々のエミッタは負極の電源線Ｎに接続されている。また、ＩＧＢＴ１１、１３、１５の各ゲートには、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の上アーム駆動信号が供給され、ＩＧＢＴ１２、１４、１６の各ゲートには、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の下アーム駆動信号が供給される。そして、ＩＧＢＴ１１、１３、１５の各エミッタは、ＩＧＢＴ１２、１４、１６の各コレクタに各々接続されている。ここで、ＩＧＢＴ１１のエミッタとＩＧＢＴ１２のコレクタとの接続点はＵ相の出力端として機能し、ＩＧＢＴ１３のエミッタとＩＧＢＴ１４のコレクタとの接続点はＶ相の出力端として機能し、ＩＧＢＴ１５のエミッタとＩＧＢＴ１６のコレクタとの接続点はＷ相の出力端として機能する。還流ダイオード２１、２３、２５、２２、２４、２６は、ＩＧＢＴ１１、１３、１５、１２、１４、１６に対して各々逆並列に接続されている。また、逆変換部１０の正極の電源線Ｐおよび負極の電源線Ｎの間にはコンデンサ４０が接続されており、逆変換部１０のＵＶＷの各相の出力端には負荷を担うモータ５０が接続されている。
【０００４】
上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５は、各々がＯＮとなることによりモータ５０のＵ、Ｖ、Ｗの各相の巻線へ電流を吐き出し、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６は、各々がＯＮとなることによりモータ５０のＵ、Ｖ、Ｗの各相の巻線から逆変換部１０へ電流を吸い込む。また、還流ダイオード２１、２３、２５は、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５が各々ＯＦＦとなり、モータ５０のＵ、Ｖ、Ｗの各相の巻線が電流を吐き出すとき、各巻線からの電流を吸い込んで正極の電源線Ｐに逃がし、還流ダイオード２２、２４、２６は、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６が各々ＯＦＦとなり、電流をモータ５０のＵ、Ｖ、Ｗの各相の巻線が電流を吸い込むとき、負極の電源線Ｎからの電流を各巻線に供給する。
【０００５】
次に、図７に示すインバータ１´の動作例を図８のタイムチャートを参照して説明する。インバータ１´では、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の駆動電圧指令値に基づき、パルス幅変調されたＵ、Ｖ、Ｗ各相の上アーム駆動信号および下アーム駆動信号が逆変換部１０の各ＩＧＢＴに供給される。これにより駆動電圧指令値が示す電圧波形を持ったＵ、Ｖ、Ｗの各相の交流電圧が逆変換部１０からモータ５０に供給される。図７（ａ）には、図８においてＵ相上アーム駆動信号がＨレベル、Ｕ相下アーム駆動信号がＬレベル、Ｗ相上アーム駆動信号がＬレベル、Ｗ相下アーム駆動信号がＨレベル、Ｖ相上アーム駆動信号およびＶ相下アーム駆動信号（図８では図示省略）がＬレベルであるときに逆変換部１０に流れる電流の経路が示されている。この場合、ＩＧＢＴ１１および１６がＯＮ、他のＩＧＢＴがＯＦＦであるので、図７（ａ）に示すように、正極の電源線Ｐ→ＩＧＢＴ１１→モータ５０→ＩＧＢＴ１６→負極の電源線Ｎ→コンデンサ４０→正極の電源線Ｐという電流経路を電流が流れる。この電流経路を流れる電流が所定の閾値を越え、過電流の発生が検知されると、インバータ１´では、ＩＧＢＴ１１〜１６の全てを同時にＯＦＦにする制御が行われる。
【０００６】
このようにＩＧＢＴ１１〜１６の全てを同時にＯＦＦにすると、モータ５０のＵ相巻線およびＷ相巻線にそれまで流れていた電流を維持するための逆起電力が発生し、図７（ｂ）に示すように、負極の電源線Ｎ→還流ダイオード２２→モータ５０→還流ダイオード２５→正極の電源線Ｐ→コンデンサ４０→負極の電源線Ｎという電流経路を電流が流れる。このとき、正極の電源線Ｐに流れる電流は、コンデンサ４０から逆変換部１０に向かう方向から逆変換部１０からコンデンサ４０に向かう方向に切り替わり、負極の電源線Ｎに流れる電流は、逆変換部１０からコンデンサ４０に向かう方向からコンデンサ４０から逆変換部１０に向かう方向に切り替わる。
【０００７】
ここで、ＩＧＢＴ１１〜１６をＯＮからＯＦＦにターンオフするときのＩＧＢＴ１１〜１６の電流の時間変化の値をｄｉ／ｄｔとすると、ＩＧＢＴ１１〜１６を全て同時にＯＦＦしたとき、正極の電源線Ｐに流れる電流方向が反転するため、正極の電源線Ｐの電流の時間変化率はｄｉ／ｄｔの２倍になる。
【０００８】
また、正極の電源線Ｐにおける電流の時間変化率が２ｄｉ／ｄｔであるため、コンデンサ４０側から見た逆変換部１０およびモータ５０の実効的なインダクタンスをＬａとすると、Ｕ相上アームのＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間には、２Ｌａｄｉ／ｄｔ相当の電圧が誘起される。これにより、図８に示すように、Ｕ相上アームのＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間には、正極の電源線Ｐと負極の電源線Ｎ間の直流電圧Ｅに誘起電圧２Ｌａｄｉ／ｄｔを加算したサージ電圧が印加されることになる。このように、上述した従来の過電流保護技術では、過電流を遮断したときにｄｉ／ｄｔの２倍の時間変化に比例した電圧が誘起されることにより過大なサージ電圧がＩＧＢＴ１１〜１６に印加され、ＩＧＢＴ１１〜１６が破損する可能性がある。
【０００９】
そこで、一般的にサージ電圧を抑制する技術として、個別のＩＧＢＴ１１〜１６に並列にまたは正極の電源線Ｐと負極の電源線Ｎ間に並列にスナバ回路を設ける場合がある。
【００１０】
また、サージ電圧を抑制する他の技術として、特許文献１が開示されている。この特許文献１に開示された技術では、異常負荷による過電流を検出すると、時間をかけてインバータの出力電流を緩やかに減少（ソフト遮断）させることでスイッチング素子に印加されるサージ電圧を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４７１８２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、スナバ回路を設けると部品点数が増加するためコスト高になるという問題がある。このため、図７に示すように、インバータをスナバ回路を設けない構成（スナバレス）とすることも考えられるが、その場合、過電流保護時に過大なサージ電圧がＩＧＢＴ１１〜１６に印加される可能性がある。
【００１３】
インバータをスナバレスの構成にして、過電流保護時に過大なサージ電圧がＩＧＢＴ１１〜１６に印加されないようにするために、特許文献１に開示された技術を採用することが考えられる。しかし、特許文献１の技術を採用した場合、ソフト遮断を行うための回路が必要になり、コスト高になるという問題がある。
【００１４】
この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、過電流保護時に半導体スイッチング素子に印加されるサージ電圧を抑制して過電流を遮断することができ、かつ、その過電流の遮断を安価に達成することができる電力変換装置およびその過電流保護方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、スイッチング素子を含む上アームとスイッチング素子を含む下アームとが直流電力を供給する電源線間に直列に介挿され、前記上アームと前記下アームの接続点を出力端とし、前記電源線間の直流電力を交流電力に変換して前記出力端から負荷に供給する逆変換手段と、前記上アームのスイッチング素子および前記下アームのスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行う制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記出力端から前記負荷に過電流が流れた場合、前記上アームのスイッチング素子と前記下アームのスイッチング素子のうちどちらか一方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとし、所定時間経過後に他方のアームのスイッチング素子を全てＯＦＦとすることを特徴とする電力変換装置を提供する。
【００１６】
この発明によれば、負荷に過電流が流れた場合、上アームまたは下アームの一方のスイッチング素子をＯＦＦさせる動作と他方のアームのスイッチング素子をＯＦＦさせる動作を段階的に行うので、スイッチング素子に印加されるサージ電圧を抑制して過電流を遮断することができ、かつ、その過電流の遮断を安価に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の第１実施形態であるインバータ１の構成を示す回路図である。
【図２】同実施形態であるインバータ１の制御部３０の構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態であるインバータ１の動作を説明する回路図である。
【図４】同実施形態であるインバータ１の動作を説明するタイムチャートである。
【図５】この発明の第２実施形態であるインバータ１Ａの制御部３０Ａの構成を示すブロック図である。
【図６】同実施形態であるインバータ１Ａの動作を説明するタイムチャートである。
【図７】一般的なインバータの構成を示す回路図である。
【図８】一般的なインバータの動作例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態による電力変換装置（インバータ）の構成を示す回路図である。図１に示すように、本実施形態による電力変換装置１は、直流電力を交流電力に変換する逆変換部１０と、逆変換部１０の出力電流を検出する電流検出部２０と、逆変換部１０を制御する制御部３０と、コンデンサ４０とを含んでいる。また、インバータ１の逆変換部１０の出力端には、負荷であるモータ５０が接続されている。ここで、逆変換部１０、コンデンサ４０およびモータ５０については、図７に示された一般的なインバータの構成と同様であるため、同様の符号を用い、説明を省略する。
【００１９】
電流検出部２０は、逆変換部１０の出力電流を検出し、検出結果を制御部３０に送る手段である。電流検出部２０は、逆変換部１０のＵ相の出力電流を検出する電流検出部２０Ａ、Ｖ相の出力電流を検出する電流検出部２０Ｂ、Ｗ相の出力電流を検出する電流検出部２０Ｃを有する。
【００２０】
制御部３０は、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の電圧指令値に基づいてパルス幅変調されたＵ、Ｖ、Ｗの各相の上アーム駆動信号および下アーム駆動信号を発生し、ＩＧＢＴ１１〜１６の各ゲートに供給する手段である。また、制御部３０は、電流検出部２０の検出結果を受け取り、逆変換部１０の出力電流が閾値を越えたか否か（すなわち、過電流が発生したか否か）を判定し、過電流と判定した場合にＩＧＢＴ１１〜１６をＯＦＦするための遮断信号をＩＧＢＴ１１〜１６に送る手段でもある。本実施形態によるインバータ１の特徴は、この制御部３０にあり、制御部３０は過電流と判定したとき、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全てＯＦＦにする上アーム駆動信号を発生し、所定時間（数〜数十マイクロ秒）経過後に下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６を全てＯＦＦにする下アーム駆動信号を発生する制御を行う。
【００２１】
図２は、制御部３０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御部３０は、過電流判定部４１、上アーム遮断信号生成部４２、下アーム遮断信号生成部４５、タイマ４４、駆動信号供給停止部４３および４６、駆動信号発生部４７を含んでいる。
【００２２】
過電流判定部４１は、電流検出部２０から逆変換部１０の出力電流の検出結果を受け取り、出力電流が閾値である過電流レベルを越えたか否かを判定し、出力電流が過電流レベルを越えた場合に過電流と判定する手段である。過電流判定部４１は、過電流と判定した場合、過電流と判定したという信号である過電流検出信号を上アーム遮断信号生成部４２に送る。
【００２３】
上アーム遮断信号生成部４２は、過電流検出信号を受け取ったとき、逆変換部１０の上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全てＯＦＦにするための指令信号である上アーム遮断信号を生成し、この上アーム遮断信号を駆動信号供給停止部４３に供給する手段である。また、上アーム遮断信号生成部４２は、上アーム遮断信号を生成するとき、タイマ４４の計時の開始を指示する信号である計時開始信号をタイマ４４に送る。タイマ４４は、上アーム遮断信号生成部４２から計時開始信号を受け取ってから所定時間を計時し、計時終了後に計時が終了したことを示す計時終了信号を下アーム遮断信号生成部４５に出力する手段である。下アーム遮断信号生成部４５は、タイマ４４から計時終了信号を受け取ったとき、逆変換部１０の下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６を全てＯＦＦにするための指令信号である下アーム遮断信号を生成し、この下アーム遮断信号を駆動信号供給停止部４６に供給する手段である。
【００２４】
駆動信号発生部４７は、電圧指令値に基づいてパルス幅変調されたＵ、Ｖ、Ｗの各相の上アーム駆動信号および下アーム駆動信号を発生する回路である。
【００２５】
駆動信号供給停止部４３は、過電流の発生していない通常時には、駆動信号発生部４７が発生するＵ、Ｖ、Ｗの各相の上アーム駆動信号をそのまま通過させ、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５の各ゲートに供給し、上アーム遮断信号生成部４２から上アーム遮断信号が供給された場合には、駆動信号発生部４７からの各相の上アーム駆動信号の代わりに、Ｌレベルの駆動信号を上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５の各ゲートに供給し、上アームのＩＧＢＴ１１、１３、１５を全てＯＦＦにする手段である。
【００２６】
駆動信号供給停止部４６は、過電流の発生していない通常時には、駆動信号発生部４７が発生するＵ、Ｖ、Ｗの各相の下アーム駆動信号をそのまま通過させ、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６の各ゲートに供給し、下アーム遮断信号生成部４５から下アーム遮断信号が供給された場合には、駆動信号発生部４７からの各相の下アーム駆動信号の代わりに、Ｌレベルの駆動信号を下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６の各ゲートに供給し、下アームのＩＧＢＴ１２、１４、１６を全てＯＦＦにする手段である。
以上が本実施形態によるインバータ１の構成である。
【００２７】
次に、本実施形態によるインバータ１の動作について図３および図４を参照して説明する。図３は、過電流と判定したときのインバータ１に流れる電流を説明する回路図である。また、図４は、過電流と判定したときのタイムチャートである。
【００２８】
図３（ａ）には、図４においてＵ相上アーム駆動信号がＨレベル、Ｕ相下アーム駆動信号がＬレベル、Ｗ相上アーム駆動信号がＬレベル、Ｗ相下アーム駆動信号がＨレベル、Ｖ相上アーム駆動信号およびＶ相下アーム駆動信号（図４では図示省略）がＬレベルであるときに逆変換部１０に流れる電流の経路が示されている。この場合、ＩＧＢＴ１１および１６がＯＮ、ＩＧＢＴ１２〜１５がＯＦＦとなるので、図３（ａ）に示すように、正極の電源線Ｐ→ＩＧＢＴ１１（Ｕ相上アーム）→モータ５０→ＩＧＢＴ１６（Ｗ相下アーム）→負極の電源線Ｎ→コンデンサ４０→正極の電源線Ｐの電流経路を電流が流れる。
【００２９】
このときＵ相の出力電流を検出する電流検出部２０Ａは、図４に示すようなＵ相出力電流を検出し、制御部３０の過電流判定部４１は、Ｕ相出力電流が過電流レベルを越えて過電流となったことを判定する。過電流判定部４１は過電流が発生した旨を判定すると、上アーム遮断信号生成部４２に過電流検出信号を送る。上アーム遮断信号生成部４２は、過電流検出信号を受け取ると、上アーム遮断信号を生成し、駆動信号供給停止部４３に供給する。駆動信号供給停止部４３は、上アーム遮断信号を受け取ると、駆動信号発生部４７からの駆動信号の代わりに、Ｌレベルの上アーム遮断信号を上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５に供給する。この上アーム遮断信号により上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５はすべてＯＦＦとなり、その後、ＯＦＦ状態を維持する。このようにインバータ１の制御部３０は、過電流と判定した場合、まず上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５に供給する駆動信号をＩＧＢＴ１１、１３および１５をＯＦＦさせる非アクティブレベルに強制的に固定して上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５をすべて遮断する。
【００３０】
上アーム遮断信号が上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５に供給されると、逆変換部１０の状態は図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態に変わる。すなわち、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５は全てＯＦＦになるが、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６には駆動信号発生部４７からのＵ、Ｖ、Ｗの各相の下アーム駆動信号が供給されるため、この例ではＩＧＢＴ１２、１４がＯＦＦ、ＩＧＢＴ１６はＯＮとなる。このため、図３（ｂ）に示すように、還流ダイオード２２→モータ５０→ＩＧＢＴ１６（Ｗ相下アーム）→還流ダイオード２２という電流経路を電流が流れる。
【００３１】
このとき、正極の電源線Ｐの電流はコンデンサ４０から逆変換部１０に向かって流れていた状態から流れない状態に変化するため、正極の電源線Ｐの電流の時間変化の値はｄｉ／ｄｔとなる。既に述べたように、従来の過電流保護技術では、過電流検知時に一度に全てのＩＧＢＴ１１〜１６をＯＦＦにしたため、正極の電源線Ｐの電流はコンデンサ４０から逆変換部１０に向かって流れていた状態から逆変換部１０からコンデンサ４０に向かって流れる状態に変化した。このように、一度に全てのＩＧＢＴ１１〜１６をＯＦＦしたときの正極の電源線Ｐの電流の時間変化の値に対して、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５のみをＯＦＦにしたときの正極の電源線Ｐの電流の時間変化率は半分となる。このため、Ｕ相上アームのＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間に誘起される電圧は、コンデンサ４０側から見た逆変換部１０およびモータ５０の実効的なインダクタンスをＬａとすると、Ｌａｄｉ／ｄｔとなり従来の半分となる。これにより、図４に示すように、Ｕ相上アームのＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは、正極の電源線Ｐと負極の電源線Ｎ間の直流電圧Ｅに誘起電圧Ｌａｄｉ／ｄｔを加算した電圧となり、一度に全てのＩＧＢＴ１１〜１６をＯＦＦしたときと比べ小さくなる。
【００３２】
次に、上アーム遮断信号生成部４２は、上アーム遮断信号を生成すると共に、計時開始信号をタイマ４４に送る。タイマ４４は、計時開始信号を受け取ると所定時間の計時を行う。タイマ４４が計時する所定時間は、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５の全てをＯＮからＯＦＦしたときに発生する電流の時間変化率が十分に小さくなるような時間に設定されている。このため、図４に示すように、タイマ４４の計時する所定時間が経過する前に、Ｕ相上アームのＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは、正極の電源線Ｐと負極の電源線Ｎ間の直流電圧Ｅに近い電圧値まで減衰する。
【００３３】
タイマ４４は、所定時間の計時を終えると、計時終了信号を下アーム遮断信号生成部４５に送る。下アーム遮断信号生成部４５は、計時終了信号を受け取ると、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６を全て遮断する下アーム遮断信号を生成し、駆動信号供給停止部４６に供給する。駆動信号供給停止部４６は、下アーム遮断信号を受け取ると、駆動信号発生部４７からの駆動信号の供給を停止し、下アーム遮断信号を下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６に供給する。この下アーム遮断信号により下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６は、すべてＯＦＦとなり、その後、ＯＦＦ状態を維持する。このようにインバータ１の制御部３０は、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全て遮断してから所定時間経過した後に、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６の全てをＯＦＦにする。
【００３４】
下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６が全てＯＦＦになると、逆変換部１０の状態は図３（ｂ）に示す状態から図３（ｃ）に示す全相遮断状態に変わる。そして、図３（ｃ）に示すように、還流ダイオード２２→モータ５０→還流ダイオード２５→正極の電源線Ｐ→コンデンサ４０→負極の電源線Ｎ→還流ダイオード２２という電流経路を電流が流れる。
【００３５】
このとき、正極の電源線Ｐの電流は流れていなかった状態から逆変換部１０からコンデンサ４０に向かって流れる状態に変化するため、正極の電源線Ｐの電流の時間変化の値はｄｉ／ｄｔとなる。これは、過電流を判定してから上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全てＯＦＦしたときと同様に、一度に全てのＩＧＢＴ１１〜１６をＯＦＦしたときの正極の電源線Ｐの電流の時間変化の値の半分である。このため、Ｕ相上アームのＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間に誘起される電圧は、モータ５０のインダクタンスをＬａとすると、Ｌａｄｉ／ｄｔとなり従来の半分となる。これにより、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６を全てＯＦＦしたとき、図４に示すように、Ｕ相上アームのＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは、正極の電源線Ｐと負極の電源線Ｎ間の直流電圧Ｅに誘起電圧Ｌａｄｉ／ｄｔを加算した電圧となり、一度に全てのＩＧＢＴ１１〜１６をＯＦＦしたときと比べ小さくなる。
【００３６】
なお、以上では、Ｕ相の上アームのＩＧＢＴ１１およびＷ相の下アームのＩＧＢＴ１６がそれぞれＯＮしているタイミングにおいて過電流検知が行われた場合を例に本実施形態の動作を説明したが、過電流検知が行われるときには、通常、上アームの中の１相のＩＧＢＴと下アームの中の１相のＩＧＢＴとがＯＮになっているので、他の各種のタイミングに過電流検知が行われた場合も上記動作例と同様な動作が行われる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によるインバータ１は、過電流検知時に、まず上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全てＯＦＦし、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５のＯＮからＯＦＦへの変化によって発生するサージ電圧が減少した後に、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６を全てＯＦＦするというように段階的にＩＧＢＴ１１〜１６をＯＦＦする。これにより、ＩＧＢＴ１１〜１６に印加されるサージ電圧を抑制して過電流を遮断することができ、過電流の遮断を安価に達成することができる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、過電流検知時、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全てＯＦＦするための上アーム遮断信号を生成した後、下アーム遮断信号を生成するまでの間、駆動信号発生部４７が発生するＵ、Ｖ、Ｗの各相の下アーム駆動信号を下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６に供給した。この態様では、過電流が検知され、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５が全てＯＦＦとなるタイミングによっては、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５のＯＦＦと下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６のＯＦＦとが重なる可能性がある。そこで、本実施形態によるインバータ１Ａでは、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５と下のアームのＩＧＢＴ１２、１４および１６のＯＦＦとが重ならないように、上アーム遮断信号を生成してから所定時間（数〜数十マイクロ秒）が経過するまでの間、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６に対する下アーム駆動信号の値を上アーム遮断信号が生成された時点の値に保持する。
【００３９】
本実施形態によるインバータ１Ａは、図１に示す第１実施形態によるインバータ１の制御部３０を図５に示す制御部３０Ａに置き換えたものである。
【００４０】
図５に示すように、制御部３０Ａは、ラッチ部４８を追加し、上アーム遮断信号生成部４２を上アーム遮断信号生成部４２Ａに置き換えた点が第１実施形態によるインバータ１の制御部３０と異なる。
【００４１】
上アーム遮断信号生成部４２Ａは、過電流判定部４１からの過電流検出信号を受け取った時に、上アーム遮断信号を生成して駆動信号供給停止部４３に供給し、計時開始信号をタイマ４４に送る点は第１実施形態による上アーム遮断信号生成部４２と同様である。それに加えて、上アーム遮断信号生成部４２Ａは、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６に供給される駆動信号の値を保持するための指令である下アーム保持信号をラッチ部４８に送る。
【００４２】
ラッチ部４８は、通常時、駆動信号発生部４７が発生したＵ、Ｖ、Ｗの各相の下アーム駆動信号をそのまま駆動信号供給停止部４６を介して下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６に供給するが、上アーム遮断信号生成部４２Ａから下アーム保持信号を受け取ったとき、その時点において駆動信号発生部４７から供給されたＵ、Ｖ、Ｗの各相の下アーム駆動信号を保持し、この保持した各駆動信号を出力する手段である。
【００４３】
次に、本実施形態によるインバータ１Ａの動作について図６のタイムチャートを参照して説明する。なお、第１実施形態と同様に、ＩＧＢＴ１１および１６をＯＮ、ＩＧＢＴ１２〜１５をＯＦＦとするような駆動信号を制御部３０ＡがＩＧＢＴ１１〜１６に供給している時点で、インバータ１の出力電流が閾値を越えて過電流となった場合を示す。
【００４４】
制御部３０Ａの過電流判定部４１は、図６に示すようなＵ相出力電流が過電流レベルを越えて過電流と判定すると過電流検出信号を上アーム遮断信号４２Ａに送る。上アーム遮断信号生成部４２Ａは、過電流検出信号を受け取ると、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全てＯＦＦする上アーム遮断信号を生成する。そして、第１実施形態と同様に、上アーム遮断信号が上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５に供給され、ＩＧＢＴ１１、１３および１５は全てＯＦＦとなる。このとき、インバータ１Ａでは、第１実施形態の図３（ｂ）と同様な電流経路を電流が流れ、図６に示すように、Ｕ相上アームのＩＧＢＴ１１のコレクタ−エミッタ間電圧Ｖｃｅは、正極の電源線Ｐと負極の電源線Ｎ間の直流電圧Ｅに誘起電圧Ｌａｄｉ／ｄｔを加算した電圧となり、一度に全てのＩＧＢＴ１１〜１６をＯＦＦしたときと比べ小さくなる。
【００４５】
一方、上アーム遮断信号生成部４２Ａは、上アーム遮断信号を生成すると共に、計時開始信号をタイマ４４に送り所定時間の計時を開始させ、下アーム保持信号をラッチ部４８に送る。
【００４６】
ラッチ部４８は、下アーム保持信号を受け取ったとき（換言すると上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５が全てＯＦＦしたとき）、その時点において駆動信号発生部４７から供給された駆動信号を保持する。具体的には、図６に示すように、Ｗ相下アーム駆動信号は上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５が全てＯＦＦしたときの値であるＨレベルを保持し、Ｕ相下アーム駆動信号は上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５が全てＯＦＦしたときの値であるＬレベルを保持する。図示は省略したが、Ｖ相下アーム駆動信号も同様である。ラッチ部４８は、この保持した各駆動信号を駆動信号供給停止部４６を介して下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６に供給する。これにより、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６は、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５が全てＯＦＦした時点におけるＯＮ／ＯＦＦ状態を維持する。図６においては、保持されたＨレベルのＷ相下アーム駆動信号によりＷ相下アームのＩＧＢＴ１６はＯＮを維持し、保持されたＬレベルのＵ相下アーム駆動信号によりＵ相下アームのＩＧＢＴ１２はＯＦＦを維持する。このように、本実施形態では、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５が全てＯＦＦしたとき、その時点での下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６のＯＮ／ＯＦＦ状態が維持されるため（図６においては、Ｗ相下アームのＩＧＢＴ１６がＯＮからＯＦＦに変化しないため）、全てのＩＧＢＴ１１〜１６が重なってＯＦＦすることを防ぐことができる。これにより、ＩＧＢＴ１１〜１６のコレクタ−エミッタ間に過大なサージ電圧が印加されることを防止することができる。
【００４７】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の第１および第２実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
【００４８】
（１）第１および第２実施形態では、過電流と判定したとき、上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全てＯＦＦし、所定時間経過後下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６を全てＯＦＦする構成であった。しかし、過電流と判定したとき、下アームのＩＧＢＴ１２、１４および１６を全てＯＦＦし、所定時間経過後上アームのＩＧＢＴ１１、１３および１５を全てＯＦＦする構成としても良い。このような構成とすることにより、第１および第２実施形態によるインバータと同様な効果が得られる。
【符号の説明】
【００４９】
１，１Ａ…インバータ、１０…逆変換部、１１，１２，１３，１４，１５，１６…ＩＧＢＴ、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ…電流検出部、２１，２２，２３，２４，２５，２６…還流ダイオード、３０，３０Ａ…制御部、４０…コンデンサ、４１…過電流判別部、４２，４２Ａ…上アーム遮断信号生成部、４３，４６…駆動信号供給停止部、４４…タイマ、４５…下アーム遮断信号生成部、４７…駆動信号発生部、４８…ラッチ部、５０…モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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