(57)【要約】【課題】本発明の課題は、瞬間的な過大電圧から機器を保護する小型・低コストの過電圧保護回路、及びそれを備えた電力変換装置を提供することにある。【解決手段】過電圧保護回路５０では、通常時はスイッチ１１をオンにしてバイパス回路３５を閉じているので、インピーダンス回路２０で電力が消費されることはなく、機器３０への印加電圧がインピーダンス回路２０での電圧降下分だけ低くなることを回避することができる。また、過電圧時には、スイッチ１１がオフすることによって、インピーダンス回路２０のインピーダンスＺの電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。さらに、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによってインピーダンス回路２０での電力消費を止める。この結果、インピーダンス回路２０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と前記電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、
前記電源と前記機器とを結ぶ電源ライン上に前記機器と直列に接続されるインピーダンス回路（２０，７０）と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出器（３３，８３）と、
前記インピーダンス回路（２０，７０）を迂回するバイパス回路（３５，８５）と、
を備え、
前記バイパス回路（３５，８５）は、前記バイパス回路（３５，８５）を開閉するスイッチ（１１，６１）を有し、
前記スイッチ（１１，６１）は、通常時は前記バイパス回路（３５，８５）を閉じ、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたときに前記バイパス回路（３５，８５）を遮断する、
過電圧保護回路（５０，１００）。
【請求項２】
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）をさらに備え、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の第２閾値を超えたとき、前記スイッチ（１１，６１）の動作後に前記電源ラインを遮断する、
請求項１に記載の過電圧保護回路（５０，１００）。
【請求項３】
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）をさらに備え、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えている時間が、所定の継続時間判定値よりも長くなったとき、前記スイッチ（１１，６１）の動作後に前記電源ラインを遮断する、
請求項１に記載の過電圧保護回路（５０，１００）。
【請求項４】
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）と、前記機器に印加される電圧を検出する機器電圧検出器（３７）をさらに備え、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記機器電圧検出器（３７）による検出値が所定の第３閾値を超えたとき、前記スイッチ（１１，６１）の動作後に前記電源ラインを遮断する、
請求項１に記載の過電圧保護回路（５０，１００）。
【請求項５】
電源と前記電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、
前記電源と前記機器とを結ぶ電源ライン上に前記機器と直列に接続される可変インピーダンス回路（１２０，１７０）と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出器（３３，８３）と、
を備え、
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたとき、インピーダンス値を通常時の値よりも大きくする、
過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項６】
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、前記インピーダンス値を前記電圧検出器（３３，８３）による検出値の変化に応じて連続的に変化させる、
請求項５に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項７】
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、前記インピーダンス値を前記電圧検出器（３３，８３）による検出値の変化に応じて段階的に変化させる、
請求項５に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項８】
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、複数のインピーダンス要素を選択的に使用し、
複数の前記インピーダンス要素は、
第１インピーダンス値を有する第１インピーダンス要素（１２１，１７１）と、
前記第１インピーダンス値よりも大きい第２インピーダンス値を有する第２インピーダンス要素（１２２，１７２）と、
を含み、
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、前記第１インピーダンス要素（１２１，１７１）の使用時に前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたとき、使用する前記インピーダンス要素を前記第１インピーダンス要素（１２１，１７１）から前記第２インピーダンス要素（１２２，１７２）へ切り換える、
請求項５に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項９】
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）をさらに備え、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の第２閾値を超えたとき、前記電源ラインを遮断する、
請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項１０】
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）をさらに備え、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えている時間が、所定の継続時間判定値よりも長くなったとき、前記電源ラインを遮断する、
請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項１１】
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）と、
前記機器に印加される電圧を検出する機器電圧検出器（３７）と、
をさらに備え、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記機器電圧検出器（３７）による検出値が所定の第３閾値を超えたとき、前記電源ラインを遮断する、
請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項１２】
前記電源は、ＡＣ電源である、
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（５０，１５０）。
【請求項１３】
前記電源は、ＤＣ電源である、
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（１００，２００）。
【請求項１４】
交流電源に接続され、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路（８０）と、
前記直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路（９５）と、
請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の過電圧保護回路と、
を備える、
電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電圧保護回路、及びそれを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源電圧の変動が起こり易い地域で使用される機器は、電圧上昇時の対策如何によっては、機器の故障を招く虞がある。それゆえ、特許文献１（特開２００９−２０７３２９号公報）に開示されているような過電圧保護回路が設けられる。この過電圧保護回路は、所定電圧以上のときにリレーで電源を遮断する構成である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電源電圧が過大となるのに要する時間は極めて短く、上記リレーによる遮断では反応が遅く確実に保護することは困難である。特に半導体素子のような、過電圧に耐えうる時間が短いものについては、リレーによる遮断では保護ができない。また、瞬間的な過大電圧のためだけに半導体素子などの耐圧を高くすることは高コスト化、大型化を招来する。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、瞬間的な過大電圧から機器を保護する小型・低コストの過電圧保護回路、及びそれを備えた電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る過電圧保護回路は、電源とその電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、インピーダンス回路と、電圧検出器と、バイパス回路とを備えている。インピーダンス回路は、電源と機器とを結ぶ電源ライン上に機器と直列に接続される。電圧検出器は、電源の電圧を検出する。バイパス回路は、インピーダンス回路を迂回する回路である。また、バイパス回路は、バイパス回路を開閉するスイッチを有している。スイッチは、通常時はバイパス回路を閉じ、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたときにバイパス回路を遮断する。
【０００６】
この過電圧保護回路では、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンス回路で電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンスでの電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。他方、過電圧時には、インピーダンス回路のインピーダンスの電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【０００７】
本発明の第２観点に係る過電圧保護回路は、第１観点に係る過電圧保護回路であって、電源ラインを開閉する第２スイッチをさらに備えている。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたとき、スイッチの動作後に電源ラインを遮断する。
【０００８】
この過電圧保護回路では、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンス回路で電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【０００９】
そして、過電圧時にスイッチが動作することによって、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００１０】
さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００１１】
本発明の第３観点に係る過電圧保護回路は、第１観点に係る過電圧保護回路であって、電源ラインを開閉する第２スイッチをさらに備えている。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えている時間が、所定の継続時間判定値よりも長くなったとき、スイッチの動作後に電源ラインを遮断する。
【００１２】
この過電圧保護回路では、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００１３】
さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００１４】
本発明の第４観点に係る過電圧保護回路は、第１観点に係る過電圧保護回路であって、電源ラインを開閉する第２スイッチと、機器に印加される電圧を検出する機器電圧検出器をさらに備えている。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、機器電圧検出器による検出値が所定の第３閾値を超えたとき、スイッチの動作後に電源ラインを遮断する。
【００１５】
この過電圧保護回路では、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００１６】
さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００１７】
本発明の第５観点に係る過電圧保護回路は、電源とその電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、可変インピーダンス回路と電圧検出器とを備えている。可変インピーダンス回路は、電源と機器とを結ぶ電源ライン上に機器と直列に接続されている。電圧検出器は、電源の電圧を検出する。また、可変インピーダンス回路は、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたとき、インピーダンス値を通常時の値よりも大きくする。
【００１８】
この過電圧保護回路では、通常時はインピーダンス値が小さい値（０を含む）に設定されるので、可変インピーダンス回路での電力消費が抑制され、可変インピーダンス回路での電圧降下も小さく、機器への印加電圧が可変インピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【００１９】
他方、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、可変インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００２０】
本発明の第６観点に係る過電圧保護回路は、第５観点に係る過電圧保護回路であって、可変インピーダンス回路が、インピーダンス値を電圧検出器による検出値の変化に応じて連続的に変化させる。
【００２１】
この過電圧保護回路では、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、可変インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００２２】
本発明の第７観点に係る過電圧保護回路は、第５観点に係る過電圧保護回路であって、可変インピーダンス回路が、インピーダンス値を電圧検出器による検出値の変化に応じて段階的に変化させる。
【００２３】
この過電圧保護回路では、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、可変インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００２４】
本発明の第８観点に係る過電圧保護回路は、第５観点に係る過電圧保護回路であって、可変インピーダンス回路が、複数のインピーダンス要素を選択的に使用している。複数のインピーダンス要素は、第１インピーダンス要素と第２インピーダンス要素とを含んでいる。第１インピーダンス要素は、第１インピーダンス値を有している。第２インピーダンス要素は、第１インピーダンス値よりも大きい第２インピーダンス値を有している。可変インピーダンス回路は、第１インピーダンス要素の使用時に電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたとき、使用するインピーダンス要素を第１インピーダンス要素から第２インピーダンス要素へ切り換える。
【００２５】
この過電圧保護回路では、通常時はインピーダンス値が小さい方の第１インピーダンス要素に接続されるので、インピーダンス回路での電力消費が抑制され、インピーダンス回路での電圧降下も小さく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【００２６】
他方、過電圧時には、インピーダンス値が大きい方の第２インピーダンス要素に接続されるので、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００２７】
本発明の第９観点に係る過電圧保護回路は、第５観点から第８観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路であって、電源ラインを開閉する第２スイッチをさらに備えている。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の第２閾値を超えたとき、電源ラインを遮断する。
【００２８】
この過電圧保護回路では、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００２９】
本発明の第１０観点に係る過電圧保護回路は、第５観点から第８観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路であって、電源ラインを開閉する第２スイッチをさらに備えている。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えている時間が、所定の継続時間判定値よりも長くなったとき、電源ラインを遮断する。
【００３０】
この過電圧保護回路では、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００３１】
本発明の第１１観点に係る過電圧保護回路は、第５観点から第８観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路であって、電源ラインを開閉する第２スイッチと、機器に印加される電圧を検出する機器電圧検出器とをさらに備えている。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、機器電圧検出器による検出値が所定の第３閾値を超えたとき、電源ラインを遮断する。
【００３２】
この過電圧保護回路では、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００３３】
本発明の第１２観点に係る過電圧保護回路は、第１観点から第１１観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路であって、電源がＡＣ電源である。
【００３４】
この過電圧保護回路では、ＡＣ電源からの供給電圧が過大電圧であっても、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減される。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器の整流部の定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【００３５】
本発明の第１３観点に係る過電圧保護回路は、第１観点から第１１観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路であって、電源がＤＣ電源である。
【００３６】
この過電圧保護回路では、交流を入り切りするスイッチは双方向性を必要とするが、ＤＣ電源の下流側に配置されるスイッチは片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。
【００３７】
本発明の第１４観点に係る電力変換装置は、コンバータ回路と、インバータ回路と、第１観点から第１０観点のいずれか一つの過電圧保護回路とを備えている。コンバータ回路は、交流電源に接続され、交流電圧を直流電圧に変換する。インバータ回路は、直流電圧を交流電圧に変換する。
【００３８】
この電力変換装置では、過電圧保護回路が、コンバータ回路を過渡的に印加される過大交流電圧から保護し、又はインバータ回路を過渡的に印加される過大直流電圧から保護することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の第１観点に係る過電圧保護回路では、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンス回路で電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンスでの電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。他方、過電圧時には、インピーダンス回路のインピーダンスの電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４０】
本発明の第２観点に係る過電圧保護回路では、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンス回路で電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【００４１】
そして、過電圧時にスイッチが動作することによって、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４２】
さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００４３】
本発明の第３観点、及び第４観点に係る過電圧保護回路では、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの電力定格を小さくすることができる。
【００４４】
本発明の第５観点に係る過電圧保護回路では、通常時はインピーダンス値が小さい値（０を含む）に設定されるので、インピーダンス回路での電力消費が抑制され、インピーダンス回路での電圧降下も小さく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【００４５】
他方、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４６】
本発明の第６観点、及び第７観点に係る過電圧保護回路では、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４７】
本発明の第８観点に係る過電圧保護回路では、通常時はインピーダンス値が小さい方の第１インピーダンス要素に接続されるので、インピーダンス回路での電力消費が抑制され、インピーダンス回路での電圧降下も小さく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【００４８】
他方、過電圧時には、インピーダンス値が大きい方の第２インピーダンス要素に接続されるので、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４９】
本発明の第９観点から第１１観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路では、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００５０】
本発明の第１２観点に係る過電圧保護回路では、ＡＣ電源からの供給電圧が過大電圧であっても、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減される。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【００５１】
本発明の第１３観点に係る過電圧保護回路では、交流を入り切りするスイッチは双方向性を必要とするが、ＤＣ電源の下流側に配置されるスイッチは片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。
【００５２】
本発明の第１４観点に係る電力変換装置では、過電圧保護回路が、コンバータ回路を過渡的に印加される過大交流電圧から保護し、又はインバータ回路を過渡的に印加される過大直流電圧から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図２】電圧検出器の回路図。
【図３】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図４】インピーダンスがインダクタンス成分を含む場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図６】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図７】本発明の第３実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図８】本発明の第４実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図９】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１０】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１１】その他の変形例に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図１３】インピーダンスが可変抵抗のみで且つインピーダンスが連続的に増加する場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１４】インピーダンスが可変抵抗のみで且つインピーダンスが段階的に増加する場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図１６】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図１８】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１９】本発明の第８実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図２０】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図２１】本発明の第９実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図２２】本発明の第１０実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図２３】他の変形例に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図２４】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００５５】
＜第１実施形態＞
（１）過電圧保護回路５０の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る過電圧保護回路５０を備えた装置の回路図である。図１において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【００５６】
過電圧保護回路５０は、インピーダンス回路２０と、電圧検出器３３と、バイパス回路３５を含んでいる。
【００５７】
（２）過電圧保護回路５０の詳細構成
（２−１）インピーダンス回路２０
インピーダンス回路２０は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺとなるように構成された回路である。
【００５８】
インピーダンス回路２０は、電源ライン９０２上で、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【００５９】
（２−２）電圧検出器３３
電圧検出器３３は、交流電圧検出回路によって構成されている。交流電圧検出回路は、多様であり、使用条件によって適宜採用される。例えば、図２は一般的な電圧検出器３３の回路図である。図２において、電圧検出器３３は、変圧回路３３１、コンバータ回路３３２とで構成されている。
【００６０】
変圧回路３３１は、入力側に位置し、一次側巻線３３１ａと二次側巻線３３１ｂとからなる。
【００６１】
コンバータ回路３３２は、整流ダイオードで構成される整流部３３２ａと、平滑コンデンサ３３２ｂとが並列接続された回路である。
【００６２】
電圧検出器３３では、変圧回路３３１に交流電圧が印加されると、交流電圧は変圧回路３３１によって変圧される。そして、二次側巻線３３１ｂの両端電圧がコンバータ回路３３２に入力される。
【００６３】
コンバータ回路３３２に入力された変圧後の交流電圧は、整流部３３２ａで直流電圧に変換され、平滑コンデンサ３３２ｂで平滑化される。この平滑化された直流電圧が制御部４０に入力される。すなわち、一次側巻線３３１ａに印加される電圧に応じた直流電圧が、制御部４０に入力されることになる。
【００６４】
（２−３）バイパス回路３５
バイパス回路３５は、インピーダンス回路２０に並列接続されており、インピーダンス回路２０を迂回する回路である。バイパス回路３５は、スイッチ１１を有している。スイッチ１１は、バイパス回路３５を開閉する。ここで、バイパス回路３５を開閉するとは、バイパス回路３５を導通又は遮断して非導通にすることである。
【００６５】
（２−４）スイッチ１１
スイッチ１１は、通常時はバイパス回路３５を閉、つまり導通状態にしておく。なぜなら、通常時にバイパス回路３５を開（非導通状態）にしておくと、インピーダンス回路２０が常に接続された状態となって常に電力消費される上に、機器３０への印加電圧がインピーダンス回路２０のインピーダンスＺの電圧降下分だけ低くなるからである。
【００６６】
他方、過電圧時は機器３０を保護するためにバイパス回路３５を素早く開にしてインピーダンス回路２０を接続し、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路を構成する必要がある。そのため、スイッチ１１には、高速動作が求められる。
【００６７】
スイッチ１１としては、トライアック、双方向に導通させるように接続したＭＯＳＦＥＴなどが採用される。本実施形態では、フォトトライアックカプラが採用されている。
【００６８】
図１に示すように、スイッチ１１は、入力側（Ａ１−Ａ２間）に発光ダイオード１１ａが設けられ、出力側（Ｂ１−Ｂ２間）にフォトトライアック１１ｂが設けられている。フォトトライアック１１ｂの等価回路は、２つのフォトサイリスタ１１１，１１２を互いに逆方向に並列接続した構成である。
【００６９】
発光ダイオード１１ａのアノードＡ１は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃに接続されている。また、発光ダイオード１１ａのカソードＡ２は信号線を介して制御部４０に接続されている。
【００７０】
フォトトライアック１１ｂの第１アノードＢ１は、電源ライン９０２のうちのインピーダンス回路２０と機器３０との間に接続されている。また、フォトトライアック１１ｂの第２アノードＢ２は電源ライン９０２にうちのインピーダンス回路２０と商用電源９０との間に接続されている。
【００７１】
発光ダイオード１１ａは電流が流れると発光する。フォトトライアック１１ｂは、第１アノードＢ１の電位が第２アノードＢ２の電位より大きい状態で発光ダイオード１１ａからの光を受けるとフォトサイリスタ１１１がオン状態になる。他方、第１アノードＢ１の電位が第２アノードＢ２の電位より小さい状態で発光ダイオード１１ａからの光を受けるとフォトサイリスタ１１２がオン状態になる。
【００７２】
このように、フォトトライアック１１ｂは双方向の印加電圧に対して動作する双方向素子であり、しかも高速で動作するので、双方向の高速スイッチとして利用される。
【００７３】
なお、双方向の高速スイッチとしては、フォトトライアックだけに限定されるものではなく、通常のトライアックや、双方向に導通させるように接続したＭＯＳＦＥＴなどを採用してもよい。別の形態の高速スイッチを用いる場合には、そのスイッチの形態に応じた駆動回路が適宜使用される。
【００７４】
また、スイッチ１１の動作制御、つまり発光ダイオード１１ａへの通電制御は制御部４０が行う。
【００７５】
（３）過電圧保護回路５０の動作
図３は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１及び図３において、通常時、バイパス回路３５はスイッチ１１が閉じて導通状態であるので、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。
【００７６】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへの通電を停止し、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。なお、機器３０を保護するため、スイッチ１１には高速動作が求められる。
【００７７】
その結果、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。なお、スイッチ１１のオフ後も電圧Ｖａｃが上昇している場合は、その上昇に伴って電圧Ｖも上昇する。
【００７８】
図４は、インピーダンスＺがインダクタンス成分を含む場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図４において、通常時、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。商用電源９０の電圧Ｖａｃが、例えば、図３の最大過電圧値と同じ値まで瞬間的に変動し、制御部４０がスイッチ１１をオフさせたとき、スイッチ１１のオフ後の電圧Ｖの上昇は、インピーダンスＺが抵抗だけの場合に比べて、緩やかに上昇する。
【００７９】
したがって、電源電圧の変動が起こり易く、過電圧が長く続く地域には、インピーダンスＺがインダクタンス成分を含むものを採用するのが好ましい。
【００８０】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへ通電し、フォトトライアック１１ｂをオンさせる。これにより、通常の動作に復帰する。
【００８１】
（４）第１実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路５０では、通常時はスイッチ１１をオンにしてバイパス回路３５を閉じているので、インピーダンス回路２０で電力が消費されることはなく、機器３０への印加電圧がインピーダンス回路２０での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【００８２】
（４−２）
また、過電圧時には、スイッチ１１がオフすることによって、インピーダンス回路２０のインピーダンスＺの電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【００８３】
（４−３）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、インピーダンス回路２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減される。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【００８４】
＜第２実施形態＞
（１）過電圧保護回路５０の構成
図５は、本発明の第２実施形態に係る過電圧保護回路５０を備えた装置の回路図である。図５において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【００８５】
過電圧保護回路５０は、インピーダンス回路２０と、電圧検出器３３と、バイパス回路３５と、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【００８６】
（２）過電圧保護回路５０の詳細構成
第２実施形態は、第１実施形態に第２スイッチ１２が追加された形態であり、インピーダンス回路２０、電圧検出器３３、及びバイパス回路３５については同様のものを採用している。したがって、ここでは第２スイッチ１２についてのみを説明する。
【００８７】
（２−１）第２スイッチ１２
第２スイッチ１２は、電源ライン９０１を開閉する。ここで、電源ライン９０１を開閉するとは、電源ライン９０１を導通又は遮断して非導通にすることである。
【００８８】
第２スイッチ１２は、通常時は電源ライン９０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、スイッチ１１がオフして、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成され、機器３０の保護動作が行われた後に、第２スイッチ１２がオフして電源ライン９０１を遮断する。
【００８９】
電源ライン９０１を遮断する目的は、インピーダンス回路２０での電力消費を止めるためであり、インピーダンス回路２０の電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。
【００９０】
第２スイッチ１２は、スイッチ１１のような高速性は求められないので、本実施形態ではリレー回路が採用されている。
【００９１】
図５に示すように、第２スイッチ１２は、電源ライン９０１を開閉するリレー接点１２ａと、リレー接点１２ａを動作させるリレーコイル１２ｂと、リレーコイル１２ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ１２ｃとを含んでいる。リレーコイル１２ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ１２ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ１２ｃのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル１２ｂへの通電と非通電を行う。
【００９２】
（３）過電圧保護回路５０の動作
図６は、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図５及び図６において、通常時、バイパス回路３５はスイッチ１１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしているので、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。
【００９３】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへの通電を停止し、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。
【００９４】
その結果、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。
【００９５】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、電圧Ｖａｃが第２閾値に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つインピーダンス回路２０での電力消費を止める。
【００９６】
インピーダンスＺがインダクタンス成分を含む場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃが増加して制御部４０がスイッチ１１をオフさせたとき、スイッチ１１のオフ後の電圧Ｖの上昇は、インピーダンスＺが抵抗だけの場合に比べて、緩やかに上昇する。
【００９７】
したがって、第２スイッチ１２で電源ライン９０１を遮断が遅くなっても、そのダメージはインピーダンスＺが抵抗だけの場合に比べて小さい。つまり、インピーダンスＺの電力定格が小さいままでも、機器３０を短時間の過電圧から保護することができる。
【００９８】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は、スイッチ１１の発光ダイオード１１ａへ通電し、フォトトライアック１１ｂをオンさせる。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【００９９】
（４）第２実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路５０では、通常時はスイッチ１１をオンにしてバイパス回路３５を閉じているので、インピーダンス回路２０で電力が消費されることはなく、機器３０への印加電圧がインピーダンス回路２０での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【０１００】
（４−２）
また、過電圧時には、スイッチ１１がオフすることによって、インピーダンス回路２０のインピーダンスＺの電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０１０１】
（４−３）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによってインピーダンス回路２０での電力消費を止める。この結果、インピーダンス回路２０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０１０２】
（４−４）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、インピーダンス回路２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減される。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【０１０３】
＜第３実施形態＞
（１）電力変換装置３００の構成
図７は、本発明の第３実施形態に係る過電圧保護回路１００を備えた電力変換装置３００の回路図である。図７において、電力変換装置３００は、直流電源部８０、インバータ９５、過電圧保護回路１００で構成されている。
【０１０４】
インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１００は、直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０１０５】
（１−１）直流電源部８０
直流電源部８０は、整流部８１と、整流部８１と並列接続される平滑コンデンサ８２とで構成されている。
【０１０６】
整流部８１は、４つのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１ａ，Ｄ２ａの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ８２のプラス側端子に接続されており、整流部８１の正側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ｂの各ダイオードの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ８２のマイナス側端子に接続されており、整流部８１の負側出力端子として機能する。
【０１０７】
ダイオードＤ１ａ及びダイオードＤ１ｂの接続点は、商用電源９０の一方の極に接続されている。ダイオードＤ２ａ及びダイオードＤ２ｂの接続点は、商用電源９０の他方の極に接続されている。整流部８１は、商用電源９０から出力される交流電圧を整流して直流電圧を生成し、これを平滑コンデンサ８２へ供給する。
【０１０８】
平滑コンデンサ８２は、整流部８１によって整流された電圧を平滑する。平滑後の電圧Ｖｄｃは、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されるインバータ９５へ印加される。
【０１０９】
なお、コンデンサの種類としては、電解コンデンサやフィルムコンデンサ、タンタルコンデンサ等が挙げられるが、本実施形態においては、平滑コンデンサ８２として電解コンデンサが採用される。
【０１１０】
この直流電源部８０は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と言い換えることもできる。
【０１１１】
（１−２）インバータ９５
インバータ９５は、複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下、単にトランジスタという）及び複数の還流用ダイオードを含んでいる。インバータ９５は、平滑コンデンサ８２からの電圧Ｖｄｃが印加され、かつゲート駆動回路９６により指示されたタイミングで各トランジスタがオン及びオフを行うことによって、モータ５００を駆動する駆動電圧を生成する。モータ５００は、例えばヒートポンプ式空気調和機の圧縮機モータ、ファンモータである。
【０１１２】
なお、本実施形態のインバータ９５は、電圧形インバータであるが、それに限定されるものではなく、電流形インバータでもよい。
【０１１３】
（１−３）ゲート駆動回路９６
ゲート駆動回路９６は、制御部４０からの指令に基づき、インバータ９５の各トランジスタのオン及びオフの状態を変化させる。
【０１１４】
（１−４）過電圧保護回路１００
過電圧保護回路１００は、インピーダンス回路７０と、電圧検出器８３、バイパス回路８５と、第２スイッチ６２とを含んでいる。
【０１１５】
（２）過電圧保護回路１００の詳細構成
第３実施形態と、既に説明した第１実施形態及び第２実施形態と大きく異なる点は、過電圧保護回路１００が直流部に設けられていることである。したがって、各構成要素も交流仕様から直流仕様に置き換えられることに鑑みて、同一名称であっても符号を換えて、再度説明する。
【０１１６】
（２−１）インピーダンス回路７０
インピーダンス回路７０は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺとなるように構成された回路である。一般に抵抗素子が採用される。
【０１１７】
インピーダンス回路７０は、電源ライン８０２上で、直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０１１８】
（２−２）電圧検出器８３
電圧検出器８３は、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されており、平滑コンデンサ８２の両端電圧、即ち平滑後の電圧Ｖｄｃの値を検出する。電圧検出器８３は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が平滑コンデンサ８２に並列接続され、電圧Ｖｄｃが分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、制御部４０に入力される。
【０１１９】
（２−３）バイパス回路８５
バイパス回路８５は、インピーダンス回路７０に並列接続されており、インピーダンス回路７０を迂回する回路である。バイパス回路８５は、スイッチ６１を有している。スイッチ６１は、バイパス回路８５を開閉する。ここで、バイパス回路８５を開閉するとは、バイパス回路８５を導通又は遮断して非導通にすることである。
【０１２０】
（２−４）スイッチ６１
スイッチ６１は、通常時はバイパス回路８５を閉、つまり導通状態にしておく。なぜなら、通常時にバイパス回路８５を開（非導通状態）にしておくと、インピーダンス回路７０で常に電力消費される上に、インバータ９５への印加電圧がインピーダンス回路７０のインピーダンスＺの電圧降下分だけ低くなるからである。
【０１２１】
他方、過電圧時はインバータ９５を保護するためにバイパス回路８５を素早く開にして、直流電源部８０―インバータ９５―インピーダンス回路７０―直流電源部８０という閉回路が構成する必要がある。そのため、スイッチ６１には、高速動作が求められる。本実施形態では、トランジスタが採用されているが、スイッチ６１の形態は本実施形態に限定されるものではない。
【０１２２】
図７に示すように、スイッチ６１は、フォトカプラ６１ａと、駆動回路６１ｂと、トランジスタ６１ｃとで構成されている。フォトカプラ６１ａは、発光ダイオード６１１とフォトトランジスタ６１２を内蔵している。
【０１２３】
スイッチ６１の入力側（Ｃ１−Ｃ２間）にはフォトカプラ６１ａの発光ダイオード６１１が接続されている。発光ダイオード６１１のアノードＣ１は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃに接続されている。発光ダイオード６１１のカソードＣ２は信号線を介して制御部４０に接続されている。また、フォトトランジスタ６１２は駆動回路６１ｂとＧＮＤとの間に接続されている。
【０１２４】
スイッチ６１の出力側（Ｄ１−Ｄ２間）にトランジスタ６１ｃが設けられている。トランジスタ６１ｃのコレクタＤ１はインピーダンス回路７０とインバータ９５との間に接続されている。また、トランジスタ６１ｃのエミッタＤ２はインピーダンス回路７０と直流電源部８０との間に接続されている。
【０１２５】
制御部４０の制御信号は、フォトカプラ６１ａを介して駆動回路６１ｂに入力される。駆動回路６１ｂには、駆動用電源（図示せず）が接続されており、制御部４０が発光ダイオード６１１の信号ラインをオンさせると、発光ダイオード６１１が発光しフォトトランジスタ６１２が導通する。このフォトトランジスタ６１２が導通している間、駆動回路６１ｂからトランジスタ６１ｃのベースに駆動信号が出力され、トランジスタ６１ｃのコレクタＤ１−エミッタＤ２間が導通する。
【０１２６】
逆に、制御部４０が発光ダイオード６１１の信号ラインをオフさせると、発光ダイオード６１１が発光しないので、フォトトランジスタ６１２は導通しない。このフォトトランジスタ６１２が導通していない間、トランジスタ６１ｃのコレクタＤ１−エミッタＤ２間も導通しない。
【０１２７】
（２−５）第２スイッチ６２
第２スイッチ６２は、電源ライン８０１を開閉する。ここで、電源ライン８０１を開閉するとは、電源ライン８０１を導通又は遮断して非導通にすることである。
【０１２８】
第２スイッチ６２は、通常時は電源ライン８０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、スイッチ６１がオフして、直流電源部８０―インバータ９５―インピーダンス回路７０―直流電源部８０という閉回路が構成され、インバータ９５の保護動作が行われた後に、第２スイッチ６２がオフして電源ライン８０１を遮断する。
【０１２９】
電源ライン８０１を遮断する目的は、インピーダンス回路７０での電力消費を止めるためであり、インピーダンス回路７０の電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。
【０１３０】
第２スイッチ６２は、スイッチ６１のような高速性は求められないので、本実施形態ではリレー回路が採用されている。
【０１３１】
図７に示すように、第２スイッチ６２は、電源ライン８０１を開閉するリレー接点６２ａと、リレー接点６２ａを動作させるリレーコイル６２ｂと、リレーコイル６２ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ６２ｃとを含んでいる。リレーコイル６２ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ６２ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ６２ｃのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル６２ｂへの通電と非通電を行う。
【０１３２】
（３）過電圧保護回路１００の動作
図７において、通常時、バイパス回路８５はスイッチ６１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ６２は電源ライン８０１を導通状態にしているので、インバータ９５には電圧Ｖ＝Ｖｄｃが印加されている。
【０１３３】
直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器８３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ６１の発光ダイオード６１１への通電を停止し、フォトトランジスタ６１２をオフさせる。
【０１３４】
その結果、直流電源部８０―インバータ９５―インピーダンス回路７０―直流電源部８０という閉回路が構成される。このとき、インバータ９５には電圧Ｖ＝Ｖｄｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、インバータ９５が過電圧から保護される。
【０１３５】
その後、過電圧状態が続いている場合には、第２スイッチ６２が電源ライン８０１を遮断して、インピーダンス回路７０での電力消費を止める。
【０１３６】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器８３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０はスイッチ６１の発光ダイオード６１１へ通電し、トランジスタ６１ｃをオンさせる。さらに、第２スイッチ６２をオンさせて電源ライン８０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０１３７】
（４）第３実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路１００では、通常時はスイッチ６１をオンにしてバイパス回路８５を閉じているので、インピーダンス回路７０で電力が消費されることはなく、インバータ９５への印加電圧がインピーダンス回路７０での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【０１３８】
（４−２）
また、過電圧時には、スイッチ６１がオフすることによって、インピーダンス回路７０のインピーダンスＺの電圧降下分だけインバータ９５に印加される電圧が低減され、インバータ９５を過電圧から保護することができる。
【０１３９】
（４−３）
また、第２スイッチ６２が電源ライン８０１を遮断することによってインピーダンス回路７０での電力消費を止める。この結果、インピーダンス回路７０の電力定格を小さくすることができる。
【０１４０】
（４−４）
さらに、直流電源部８０の下流側に配置されるスイッチ６１は片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。
【０１４１】
＜第４実施形態＞
（１）過電圧保護回路１００の構成
図８は、本発明の第４実施形態に係る過電圧保護回路１００を備えた電力変換装置３００の回路図である。図８において、インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１００の一部は商用電源９０と直流電源部８０との間に接続され、他の部分は直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０１４２】
過電圧保護回路１００は、インピーダンス回路７０と、電圧検出器３３、バイパス回路８５と、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【０１４３】
第４実施形態と、既に説明した第３実施形態と異なる点は、過電圧保護回路１００の構成要素である電圧検出器と第２スイッチとが商用電源９０と直流電源部８０との間に設けられていることである。つまり、電圧検出器及び第２スイッチの配置が、第２実施形態における電圧検出器３３及び第２スイッチ１２の配置と同じである。したがって、電圧検出器及び第２スイッチが直流仕様から交流仕様に置き換えられることに鑑みて、第２実施形態の電圧検出器３３及び第２スイッチ１２が採用されている。
【０１４４】
したがって、各構成要素の内容は、第２実施形態の電圧検出器３３及び第２スイッチ１２、第３実施形態のインピーダンス回路７０、及びバイパス回路８５と同様であるので、ここでは説明を省略し、動作説明のみ行う。
【０１４５】
（２）過電圧保護回路１００の動作
図８において、通常時、バイパス回路８５はスイッチ６１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしているので、インバータ９５には電圧Ｖ＝Ｖｄｃが印加されている。
【０１４６】
商用電源９０の電圧Ｖａｃの変動により、直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが急激に変動し過電圧となったとき、制御部４０は電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定し、スイッチ６１の発光ダイオード６１１への通電を停止し、トランジスタ６１ｃをオフさせる。
【０１４７】
その結果、直流電源部８０―インバータ９５―インピーダンス回路７０―直流電源部８０という閉回路が構成される。このとき、インバータ９５には電圧Ｖ＝Ｖｄｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、インバータ９５が過電圧から保護される。
【０１４８】
その後、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断して、インピーダンス回路７０での電力消費を止める。
【０１４９】
（３）第４実施形態の特徴
（３−１）
過電圧保護回路１００では、通常時はスイッチ６１をオンにしてバイパス回路８５を閉じているので、インピーダンス回路７０で電力が消費されることはなく、インバータ９５への印加電圧がインピーダンス回路７０での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【０１５０】
（３−２）
また、過電圧時には、スイッチ６１がオフすることによって、インピーダンス回路７０のインピーダンスＺの電圧降下分だけインバータ９５に印加される電圧が低減され、インバータ９５を過電圧から保護することができる。
【０１５１】
（３−３）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによってインピーダンス回路７０での電力消費を止める。この結果、インピーダンス回路７０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０１５２】
（３−４）
さらに、直流電源部８０の下流側に配置されるスイッチ６１は片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。
【０１５３】
＜変形例＞
（Ａ）
図１に示す第１実施形態に係る過電圧保護回路５０は、交流電圧に対する過電圧保護回路を実施形態としているが、電源が直流電源である場合、あるいは機器内に交流電源を整流する直流電源部を持つ場合には、各構成要素を交流仕様から直流仕様へ置き換えて直流電源部の下流側に設けてもよい。
【０１５４】
（Ｂ）
第２実施形態では、電圧Ｖａｃが所定の第２閾値に達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断したが、過電圧状態が所定の継続時間を経過したときに遮断するようにしてもよい。
【０１５５】
図９は、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図５及び図９において、通常時、バイパス回路３５はスイッチ１１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしているので、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。
【０１５６】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへの通電を停止し、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。
【０１５７】
その結果、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。
【０１５８】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇するが、電圧Ｖａｃが閾値を越えてから過電圧状態が所定の継続時間判定値に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つインピーダンス回路２０での電力消費を止める。
【０１５９】
（Ｃ）
第２実施形態では、電圧Ｖａｃが所定の第２閾値に達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断したが、機器に印加される電圧Ｖを検出する機器電圧検出器３７を更に設け、電圧Ｖが所定の第３閾値に達したときに遮断するようにしてもよい（このときの回路図を図１１に示す）。
【０１６０】
図１０は、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図５及び図１０において、通常時、バイパス回路３５はスイッチ１１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしているので、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。
【０１６１】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへの通電を停止し、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。
【０１６２】
その結果、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。
【０１６３】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇するが、電圧Ｖが第３閾値に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つインピーダンス回路２０での電力消費を止める。
【０１６４】
（Ｄ）
第４実施形態は、第３実施形態から、電圧検出器と第２スイッチとを、商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるように変更したものであるが、電圧検出器のみを商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるようにしてもよい。
【０１６５】
（Ｅ）
第３実施形態、第４実施形態では、機器の内部に過電圧保護回路を持つ例を示したが、機器はコンバータ回路とインバータ回路を持つものに限定されない。
【０１６６】
＜第５実施形態＞
（１）過電圧保護回路１５０の構成
図１２は、本発明の第５実施形態に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。図１２において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０１６７】
過電圧保護回路１５０は、可変インピーダンス回路１２０と、電圧検出器３３とを含んでいる。
【０１６８】
（２）過電圧保護回路１５０の詳細構成
（２−１）可変インピーダンス回路１２０
可変インピーダンス回路１２０は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺとなるように構成された回路である。また、インピーダンスＺは可変である。
【０１６９】
可変インピーダンス回路１２０は、電源ライン９０２上で、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０１７０】
（２−２）電圧検出器３３
電圧検出器３３は、交流電圧検出回路によって構成されている。交流電圧検出回路は、多様であり、使用条件によって適宜採用される。具体的には、例えば第１実施形態及び第２実施形態で採用されている電圧検出器（図２参照）と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【０１７１】
（３）過電圧保護回路１５０の動作
図１３は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが可変抵抗のみで且つインピーダンスＺが連続的に増加する場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１２及び図１３において、通常時、インピーダンスＺは０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０１７２】
通常時の商用電源９０の電圧Ｖａｃ＝Ｖ0以下であるとすると、商用電源９０の電圧Ｖａｃが増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧がＶ0を超えたと判定したとき、制御部４０はインピーダンスＺを電圧検出器３３の検出値の増加に応じて連続的に増加させる。
【０１７３】
その結果、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚを減じた電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになり、機器３０は過電圧から保護される。
【０１７４】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンスＺを０若しくは０に近い値に戻す。これにより、通常の動作に復帰する。
【０１７５】
（４）変形例
なお、インピーダンスＺの変化は、必ずしも図１３に示すように連続的な増加である必要はなく、断続的な増加であってもよい。
【０１７６】
例えば、図１４は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが可変抵抗のみで且つインピーダンスＺが段階的に増加する場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。
【０１７７】
図１２及び図１４において、制御部４０は、商用電源９０の電圧Ｖａｃが通常時の値Ｖ0を超えてもインピーダンスＺは０若しくは０に近い値に維持する。その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値がＶ1を超えたとき、制御部４０はインピーダンスＺをＺaへ増大させる。その結果、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになり、機器３０に印加される電圧ＶがＶ1からＶ0へ減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０１７８】
その後も時間の経過に伴って電圧Ｖａｃが上昇するが、制御部４０はインピーダンスＺをＺaに維持する。その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値がＶ2を超えたとき、制御部４０はインピーダンスＺをＺbへ増大させる。その結果、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚがさらに増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになり、機器３０に印加される電圧ＶがＶ1からＶ0へ減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０１７９】
（５）第５実施形態の特徴
（５−１）
過電圧保護回路１５０では、通常時はインピーダンスＺが小さい値（０を含む）に設定されるので、可変インピーダンス回路１２０での電力消費が抑制され、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下も小さく、機器３０への印加電圧が可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【０１８０】
他方、過電圧時には、インピーダンスＺが大きい値に設定されるので、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下Ｖｚ分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０１８１】
（５−２）
また、可変インピーダンス回路１２０は、インピーダンスＺを電圧検出器３３による検出値の変化に応じて連続的に変化させることができる。
【０１８２】
（５−３）
さらに、可変インピーダンス回路１２０は、インピーダンスＺを電圧検出器３３による検出値の変化に応じて段階的に変化させることもできる。
【０１８３】
＜第６実施形態＞
（１）過電圧保護回路１５０の構成
図１５は、本発明の第６実施形態に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。図１５において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０１８４】
過電圧保護回路１５０は、可変インピーダンス回路１２０と、電圧検出器３３とを含んでいる。
【０１８５】
（２）過電圧保護回路１５０の詳細構成
第６実施形態は、可変インピーダンス回路１２０が複数のインピーダンス要素によって構成されている点で上記第５実施形態と相違するが、その他の構成は第５実施形態と同じである。したがって、ここでは可変インピーダンス回路１２０についてのみ説明する。
【０１８６】
（２−１）可変インピーダンス回路１２０
可変インピーダンス回路１２０は、低インピーダンス要素１２１、高インピーダンス要素１２２及び切換スイッチ１２３を含んでいる。
【０１８７】
可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３によって低インピーダンス要素１２１と高インピーダンス要素１２２とを選択的に使用することができる。低インピーダンス要素１２１はインピーダンスＺ1を有している。また、高インピーダンス要素１２２はインピーダンスＺ1よりも大きいインピーダンスＺ2を有している。
【０１８８】
可変インピーダンス回路１２０は、低インピーダンス要素１２１の使用時に電圧検出器３３の検出値が所定の閾値を超えたとき、使用するインピーダンス要素を低インピーダンス要素１２１から高インピーダンス要素１２２へ切り換えることができる。
【０１８９】
（３）過電圧保護回路１５０の動作
図１６は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１５及び図１６において、通常時、可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３の接点が低インピーダンス要素１２１に接続されている。低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０１９０】
通常時の商用電源９０の電圧Ｖａｃ＝Ｖ0とする。制御部４０は、商用電源９０の電圧Ｖａｃが通常時の値Ｖ0を超えても可変インピーダンス回路１２０の低インピーダンス要素１２１の使用し、インピーダンスＺ1を維持する。
【０１９１】
その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値が第１閾値Ｖ1を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１２３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１２２に接続する。
【０１９２】
高インピーダンス要素１２２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになる。
【０１９３】
その結果、機器３０に印加される電圧ＶがＶ1からＶ0へ減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０１９４】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１２２から低インピーダンス要素１２１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。これにより、通常の動作に復帰する。
【０１９５】
（４）第６実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路１５０では、過電圧時には、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０１９６】
（４−２）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減されるので、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【０１９７】
＜第７実施形態＞
（１）過電圧保護回路１５０の構成
図１７は、本発明の第７実施形態に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。図１７において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０１９８】
過電圧保護回路１５０は、可変インピーダンス回路１２０と、電圧検出器３３と、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【０１９９】
（２）過電圧保護回路１５０の詳細構成
第７実施形態は、第５実施形態に第２スイッチ１２が追加された形態であり、可変インピーダンス回路１２０、及び電圧検出器３３については同様のものを採用している。したがって、ここでは第２スイッチ１２についてのみを説明する。
【０２００】
（２−１）第２スイッチ１２
第２スイッチ１２は、電源ライン９０１を開閉する。ここで、電源ライン９０１を開閉するとは、電源ライン９０１を導通又は遮断して非導通にすることである。
【０２０１】
第２スイッチ１２は、通常時は電源ライン９０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、可変インピーダンス回路１２０のインピーダンスＺが変化することによって機器３０の保護動作が行われた後に、第２スイッチ１２がオフして電源ライン９０１を遮断する。
【０２０２】
電源ライン９０１を遮断する目的は、電源の過電圧が、可変インピーダンス回路を設計した際の想定電圧以上となった場合や、過電圧状態の継続時間が想定時間以上となった場合に、可変インピーダンス回路１２０での電力消費及び温度上昇を止めるためであり、可変インピーダンス回路１２０の電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。第２スイッチ１２は、リレー回路が採用されている。
【０２０３】
図１７に示すように、第２スイッチ１２は、電源ライン９０１を開閉するリレー接点１２ａと、リレー接点１２ａを動作させるリレーコイル１２ｂと、リレーコイル１２ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ１２ｃとを含んでいる。リレーコイル１２ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ１２ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ１２ｃのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル１２ｂへの通電と非通電を行う。
【０２０４】
（３）過電圧保護回路１５０の動作
図１８は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１７及び図１８において、通常時、第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしている。また、可変インピーダンス回路１２０のインピーダンスＺは０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０２０５】
通常時の商用電源９０の電圧ＶａｃがＶ0以下であるとすると、商用電源９０の電圧Ｖａｃが増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧がＶ0を超えたと判定したとき、制御部４０はインピーダンスＺを電圧検出器３３の検出値の増加に応じて連続的に増加させる。
【０２０６】
その結果、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚを減じた電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになり、機器３０は過電圧から保護される。
【０２０７】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、電圧Ｖａｃが第１閾値Ｖ1に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つ可変インピーダンス回路１２０での電力消費を止める。
【０２０８】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンスＺを０若しくは０に近い値に戻す。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２０９】
（４）第７実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路１５０では、過電圧時には、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０２１０】
（４−２）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによって可変インピーダンス回路１２０での電力消費を止める。この結果、可変インピーダンス回路１２０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０２１１】
（４−３）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減されるので、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【０２１２】
＜第８実施形態＞
（１）過電圧保護回路１５０の構成
図１９は、本発明の第８実施形態に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。図１９において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０２１３】
過電圧保護回路１５０は、可変インピーダンス回路１２０と、電圧検出器３３と、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【０２１４】
（２）過電圧保護回路１５０の詳細構成
第８実施形態は、可変インピーダンス回路１２０が複数のインピーダンス要素によって構成されている点で上記第７実施形態と相違するが、その他の構成は第７実施形態と同じである。したがって、ここでは可変インピーダンス回路１２０についてのみ説明する。
【０２１５】
（２−１）可変インピーダンス回路１２０
可変インピーダンス回路１２０は、低インピーダンス要素１２１、高インピーダンス要素１２２及び切換スイッチ１２３を含んでいる。
【０２１６】
可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３によって低インピーダンス要素１２１と高インピーダンス要素１２２とを選択的に使用することができる。低インピーダンス要素１２１はインピーダンスＺ1を有している。また、高インピーダンス要素１２２はインピーダンスＺ1よりも大きいインピーダンスＺ2を有している。
【０２１７】
可変インピーダンス回路１２０は、低インピーダンス要素１２１の使用時に電圧検出器３３の検出値が所定の閾値を超えたとき、使用するインピーダンス要素を低インピーダンス要素１２１から高インピーダンス要素１２２へ切り換えることができる。
【０２１８】
（３）過電圧保護回路１５０の動作
図２０は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１９及び図２０において、通常時、可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３の接点が低インピーダンス要素１２１に接続されている。低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０２１９】
通常時の商用電源９０の電圧Ｖａｃは、Ｖ0以下である。制御部４０は、商用電源９０の電圧Ｖａｃが通常時の値Ｖ0を超えても可変インピーダンス回路１２０の低インピーダンス要素１２１を使用し、インピーダンスＺ1を維持する。
【０２２０】
その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値が第１閾値Ｖ1を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１２３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１２２に接続する。
【０２２１】
高インピーダンス要素１２２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになる。
【０２２２】
その結果、機器３０に印加される電圧ＶがＶ1からＶ0へ減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０２２３】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、電圧Ｖａｃが第２閾値Ｖ2（Ｖ2＝Ｖ1でもよい）に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つ可変インピーダンス回路１２０での電力消費を止める。
【０２２４】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１２２から低インピーダンス要素１２１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２２５】
（４）第８実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路１５０では、過電圧時に、可変インピーダンス回路１２０のインピーダンス要素を低インピーダンス要素１２１から高インピーダンス要素１２２へ切り換えるので、インピーダンスＺ2での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０２２６】
（４−２）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによって可変インピーダンス回路１２０での電力消費を止める。この結果、可変インピーダンス回路１２０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０２２７】
（４−３）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減されるので、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【０２２８】
＜第９実施形態＞
（１）電力変換装置３００の構成
図２１は、本発明の第９実施形態に係る過電圧保護回路２００を備えた電力変換装置３００の回路図である。図２１において、電力変換装置３００は、直流電源部８０、インバータ９５、過電圧保護回路２００で構成されている。
【０２２９】
インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路２００は、直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０２３０】
（１−１）直流電源部８０
直流電源部８０は、整流部８１と、整流部８１と並列接続される平滑コンデンサ８２とで構成されている。
【０２３１】
整流部８１は、４つのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１ａ，Ｄ２ａの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ８２のプラス側端子に接続されており、整流部８１の正側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ｂの各ダイオードの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ８２のマイナス側端子に接続されており、整流部８１の負側出力端子として機能する。
【０２３２】
ダイオードＤ１ａ及びダイオードＤ１ｂの接続点は、商用電源９０の一方の極に接続されている。ダイオードＤ２ａ及びダイオードＤ２ｂの接続点は、商用電源９０の他方の極に接続されている。整流部８１は、商用電源９０から出力される交流電圧を整流して直流電圧を生成し、これを平滑コンデンサ８２へ供給する。
【０２３３】
平滑コンデンサ８２は、整流部８１によって整流された電圧を平滑する。平滑後の電圧Ｖｄｃは、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されるインバータ９５へ印加される。
【０２３４】
なお、コンデンサの種類としては、電解コンデンサやフィルムコンデンサ等が挙げられるが、本実施形態においては、平滑コンデンサ８２として電解コンデンサが採用される。
【０２３５】
この直流電源部８０は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と言い換えることもできる。
【０２３６】
（１−２）インバータ９５
インバータ９５は、複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下、単にトランジスタという）及び複数の還流用ダイオードを含んでいる。インバータ９５は、平滑コンデンサ８２からの電圧Ｖｄｃが印加され、かつゲート駆動回路９６により指示されたタイミングで各トランジスタがオン及びオフを行うことによって、モータ５００を駆動する駆動電圧を生成する。モータ５００は、例えばヒートポンプ式空気調和機の圧縮機モータ、ファンモータである。
【０２３７】
なお、本実施形態のインバータ９５は、電圧形インバータであるが、それに限定されるものではなく、電流形インバータでもよい。
【０２３８】
（１−３）ゲート駆動回路９６
ゲート駆動回路９６は、制御部４０からの指令に基づき、インバータ９５の各トランジスタのオン及びオフの状態を変化させる。
【０２３９】
（１−４）過電圧保護回路２００
過電圧保護回路２００は、可変インピーダンス回路１７０と、電圧検出器８３と、第２スイッチ６２とを含んでいる。
【０２４０】
（２）過電圧保護回路２００の詳細構成
第９実施形態と、既に説明した第７実施形態及び第８実施形態と大きく異なる点は、過電圧保護回路２００が直流部に設けられていることである。したがって、各構成要素も交流仕様から直流仕様に置き換えられることに鑑みて、同一名称であっても符号を換えて、再度説明する。
【０２４１】
（２−１）可変インピーダンス回路１７０
可変インピーダンス回路１７０は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺとなるように構成された回路である。一般に抵抗素子が採用される。
【０２４２】
可変インピーダンス回路１７０は、電源ライン８０２上で、直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０２４３】
可変インピーダンス回路１７０は、低インピーダンス要素１７１、高インピーダンス要素１７２及び切換スイッチ１７３を含んでいる。
【０２４４】
可変インピーダンス回路１７０は、切換スイッチ１７３によって低インピーダンス要素１７１と高インピーダンス要素１７２とを選択的に使用することができる。低インピーダンス要素１７１はインピーダンスＺ1を有している。また、高インピーダンス要素１７２はインピーダンスＺ1よりも大きいインピーダンスＺ2を有している。
【０２４５】
可変インピーダンス回路１７０は、低インピーダンス要素１７１の使用時に電圧検出器８３の検出値が所定の閾値を超えたとき、使用するインピーダンス要素を低インピーダンス要素１７１から高インピーダンス要素１７２へ切り換えることができる。
【０２４６】
（２−２）電圧検出器８３
電圧検出器８３は、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されており、平滑コンデンサ８２の両端電圧、即ち平滑後の電圧Ｖｄｃの値を検出する。電圧検出器８３は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が平滑コンデンサ８２に並列接続され、電圧Ｖｄｃが分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、制御部４０に入力される。
【０２４７】
（２−３）第２スイッチ６２
第２スイッチ６２は、電源ライン８０１を開閉する。ここで、電源ライン８０１を開閉するとは、電源ライン８０１を導通又は遮断して非導通にすることである。
【０２４８】
第２スイッチ６２は、通常時は電源ライン８０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、可変インピーダンス回路１７０のインピーダンスＺが変化することによってインバータ９５の保護動作が行われた後に、第２スイッチ６２がオフして電源ライン８０１を遮断する。
【０２４９】
電源ライン８０１を遮断する目的は、可変インピーダンス回路１７０での電力消費を止めるためであり、可変インピーダンス回路１７０の電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。第２スイッチ６２は、リレー回路が採用されている。
【０２５０】
図２１に示すように、第２スイッチ６２は、電源ライン８０１を開閉するリレー接点６２ａと、リレー接点６２ａを動作させるリレーコイル６２ｂと、リレーコイル６２ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ６２ｃとを含んでいる。リレーコイル６２ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ６２ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ６２ｃのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル６２ｂへの通電と非通電を行う。
【０２５１】
（３）過電圧保護回路２００の動作
図２１において、通常時、第２スイッチ６２は電源ライン８０１を導通状態にしている。また、通常時、可変インピーダンス回路１７０は、切換スイッチ１７３の接点が低インピーダンス要素１７１に接続されている。低インピーダンス要素１７１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、インバータ９５には電圧Ｖ≒Ｖｄｃが印加されている。
【０２５２】
直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが増加し、電圧検出器８３の検出値が第１閾値を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１７３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１７２に接続する。
【０２５３】
高インピーダンス要素１７２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１７１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１７０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖｄｃ−Ｖｚがインバータ９５に印加されることになる。その結果、インバータ９５に印加される電圧Ｖが減少し、インバータ９５が過電圧から保護される。
【０２５４】
その後、過電圧状態が続いている場合には、インバータ９５に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが第２閾値（＝第１閾値でもよい）に到達したときに第２スイッチ６２が電源ライン８０１を遮断する。その結果、インバータ９５が過電圧から保護され、且つ可変インピーダンス回路１７０での電力消費が止まる。
【０２５５】
直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが下がり、電圧検出器８３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１７０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１７２から低インピーダンス要素１７１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。さらに、第２スイッチ６２をオンさせて電源ライン８０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２５６】
（４）第９実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路２００では、過電圧時に、可変インピーダンス回路１７０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１７２へ切り換えることによって、インピーダンスＺ2での電圧降下分だけインバータ９５に印加される電圧が低減され、インバータ９５を過電圧から保護することができる。
【０２５７】
（４−２）
また、第２スイッチ６２が電源ライン８０１を遮断することによって可変インピーダンス回路１７０での電力消費を止める。この結果、可変インピーダンス回路１７０の電力定格を小さくすることができる。
【０２５８】
＜第１０実施形態＞
（１）過電圧保護回路２００の構成
図２２は、本発明の第１０実施形態に係る過電圧保護回路２００を備えた電力変換装置３００の回路図である。図２２において、インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路２００の一部は商用電源９０と直流電源部８０との間に接続され、他の部分は直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０２５９】
過電圧保護回路２００は、可変インピーダンス回路１７０と、電圧検出器３３、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【０２６０】
第１０実施形態と、既に説明した第９実施形態と異なる点は、過電圧保護回路２００の構成要素である電圧検出器と第２スイッチとが商用電源９０と直流電源部８０との間に設けられていることである。つまり、電圧検出器及び第２スイッチの配置が、第８実施形態における電圧検出器３３及び第２スイッチ１２の配置と同じである。したがって、電圧検出器及び第２スイッチが直流仕様から交流仕様に置き換えられることに鑑みて、第８実施形態の電圧検出器３３及び第２スイッチ１２が採用されている。
【０２６１】
したがって、各構成要素の内容は、第８実施形態の電圧検出器３３及び第２スイッチ１２、第９実施形態の可変インピーダンス回路１７０と同様であるので、ここでは説明を省略し、動作説明のみ行う。
【０２６２】
（２）過電圧保護回路２００の動作
図２２において、通常時、第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしている。また、通常時、可変インピーダンス回路１７０は、切換スイッチ１７３の接点が低インピーダンス要素１７１に接続されている。低インピーダンス要素１７１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、インバータ９５には電圧Ｖ≒Ｖｄｃが印加されている。
【０２６３】
商用電源９０の電圧Ｖａｃの変動により、直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが増加し、電圧検出器３３の検出値が第１閾値を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１７３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１７２に接続する。
【０２６４】
高インピーダンス要素１７２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１７１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１７０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖｄｃ−Ｖｚがインバータ９５に印加されることになる。その結果、インバータ９５に印加される電圧Ｖが減少し、インバータ９５が過電圧から保護される。
【０２６５】
その後、過電圧状態が続いている場合には、インバータ９５に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、電圧検出器３３の検出値が第２閾値（＝第１閾値でもよい）に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。その結果、インバータ９５が過電圧から保護され、且つ可変インピーダンス回路１７０での電力消費が止まる。
【０２６６】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが安定し、直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１７０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１７２から低インピーダンス要素１７１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２６７】
（３）第１０実施形態の特徴
（３−１）
過電圧保護回路２００では、過電圧時に、可変インピーダンス回路１７０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１７２へ切り換えることによって、インピーダンスＺ2での電圧降下分だけインバータ９５に印加される電圧が低減され、インバータ９５を過電圧から保護することができる。
【０２６８】
（３−２）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによって可変インピーダンス回路１７０での電力消費を止める。この結果、可変インピーダンス回路１７０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０２６９】
＜その他の変形例＞
（Ａ）
図１に示す第５実施形態に係る過電圧保護回路１５０は、交流電圧に対する過電圧保護回路を実施形態としているが、電源が直流電源である場合、あるいは機器内に交流電源を整流する直流電源部を持つ場合には、各構成要素を交流仕様から直流仕様へ置き換えて直流電源部の下流側に設けてもよい。
【０２７０】
（Ｂ）
第８実施形態では、電圧Ｖａｃが所定の第２閾値に達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断したが、過電圧状態が所定の継続時間を経過したときに遮断するようにしてもよい。
【０２７１】
（Ｃ）
第８実施形態では、電圧Ｖａｃが所定の第２閾値に達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断したが、機器に印加される電圧Ｖを検出する機器電圧検出器３７を更に設け、電圧Ｖが所定の第３閾値に達したときに遮断するようにしてもよい。
【０２７２】
図２３は、他の変形例に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。また、図２４は、インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図２３及び図２４において、通常時、可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３の接点が低インピーダンス要素１２１に接続されている。低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０２７３】
制御部４０は、商用電源９０の電圧Ｖａｃが通常時の値Ｖ0を超えても可変インピーダンス回路１２０の低インピーダンス要素１２１を使用し、インピーダンスＺ1を維持する。
【０２７４】
その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値が第１閾値Ｖ1を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１２３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１２２に接続する。
【０２７５】
高インピーダンス要素１２２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになる。その結果、機器３０に印加される電圧Ｖが減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０２７６】
その後、制御部４０は切換スイッチ１２３の接点を高インピーダンス要素１２２に接続した状態を維持するが、過電圧状態が続いている場合には、図２４に示すように商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇する。
【０２７７】
そして、機器電圧検出器３７の検出値が閾値Ｖmに到達したとき、制御部４０は第２スイッチ１２を介して電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つ可変インピーダンス回路１２０での電力消費及び温度上昇を止めることができる。
【０２７８】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１２２から低インピーダンス要素１２１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２７９】
（Ｄ）
第１０実施形態は、第９実施形態の電圧検出器と第２スイッチとを、商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるように変更したものであるが、電圧検出器のみを商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるようにしてもよい。
【０２８０】
（Ｅ）
第９実施形態、第１０実施形態では、機器の内部に過電圧保護回路を持つ例を示したが、機器はコンバータ回路とインバータ回路を持つものに限定されない。
【０２８１】
（Ｆ）
第６実施形態及び第８実施形態において、切換スイッチ１２３を用いる構成に替えて、第１実施形態におけるスイッチ１１を低インピーダンス要素１２１及び高インピーダンス要素１２２それぞれに直列接続して、電圧検出器３３の検出電圧に応じてオンさせるスイッチを切り換えてもよい。
【０２８２】
（Ｇ）
第９実施形態及び第１０実施形態において、切換スイッチ１７３を用いる構成に替えて、第３実施形態におけるスイッチ７１を低インピーダンス要素１７１及び高インピーダンス要素１７２それぞれに直列接続して、電圧検出器８３の検出電圧に応じてオンさせるスイッチを切り換えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２８３】
本発明は、電源電圧の変動が起こり易い地域で使用される機器、例えば、冷凍装置に有用である。
【符号の説明】
【０２８４】
１１，６１      スイッチ
１２，６２      第２スイッチ
２０，７０      インピーダンス回路
３３，８３      電圧検出器
３５，８５      バイパス回路
３７            機器電圧検出器
５０，１００    過電圧保護回路
８０            直流電源部（ＤＣ電源、コンバータ回路）
９０            商用電源（ＡＣ電源）
９５            インバータ（インバータ回路）
１２０，１７０  可変インピーダンス回路
１２１，１７１  低インピーダンス要素
１２２，１７２  高インピーダンス要素
１５０，２００  過電圧保護回路
３００          電力変換装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２８５】
【特許文献１】特開２００９−２０７３２９号公報
【図１】
2015144542.tif 000003
【図２】
2015144542.tif 000004
【図３】
2015144542.tif 000005
【図４】
2015144542.tif 000006
【図５】
2015144542.tif 000007
【図６】
2015144542.tif 000008
【図７】
2015144542.tif 000009
【図８】
2015144542.tif 000010
【図９】
2015144542.tif 000011
【図１０】
2015144542.tif 000012
【図１１】
2015144542.tif 000013
【図１２】
2015144542.tif 000014
【図１３】
2015144542.tif 000015
【図１４】
2015144542.tif 000016
【図１５】
2015144542.tif 000017
【図１６】
2015144542.tif 000018
【図１７】
2015144542.tif 000019
【図１８】
2015144542.tif 000020
【図１９】
2015144542.tif 000021
【図２０】
2015144542.tif 000022
【図２１】
2015144542.tif 000023
【図２２】
2015144542.tif 000024
【図２３】
2015144542.tif 000025
【図２４】
2015144542.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月10日(2015.4.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と前記電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、
前記電源と前記機器とを結ぶ電源ライン上に前記機器と直列に接続されるインピーダンス回路（２０，７０）と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出器（３３，８３）と、
前記インピーダンス回路（２０，７０）を迂回するバイパス回路（３５，８５）と、
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）と、
を備え、
前記バイパス回路（３５，８５）は、前記バイパス回路（３５，８５）を開閉するスイッチ（１１，６１）を有し、
前記スイッチ（１１，６１）は、通常時は前記バイパス回路（３５，８５）を閉じ、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたときに前記バイパス回路（３５，８５）を遮断し、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の第２閾値を超えたとき、前記スイッチ（１１，６１）の動作後に前記電源ラインを遮断する、
過電圧保護回路（５０，１００）。
【請求項２】
電源と前記電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、
前記電源と前記機器とを結ぶ電源ライン上に前記機器と直列に接続されるインピーダンス回路（２０，７０）と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出器（３３，８３）と、
前記インピーダンス回路（２０，７０）を迂回するバイパス回路（３５，８５）と、
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）と、
を備え、
前記バイパス回路（３５，８５）は、前記バイパス回路（３５，８５）を開閉するスイッチ（１１，６１）を有し、
前記スイッチ（１１，６１）は、通常時は前記バイパス回路（３５，８５）を閉じ、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたときに前記バイパス回路（３５，８５）を遮断し、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えている時間が、所定の継続時間判定値よりも長くなったとき、前記スイッチ（１１，６１）の動作後に前記電源ラインを遮断する、
過電圧保護回路（５０，１００）。
【請求項３】
電源と前記電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、
前記電源と前記機器とを結ぶ電源ライン上に前記機器と直列に接続されるインピーダンス回路（２０，７０）と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出器（３３，８３）と、
前記インピーダンス回路（２０，７０）を迂回するバイパス回路（３５，８５）と、
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）と、
前記機器に印加される電圧を検出する機器電圧検出器（３７）と、
を備え、
前記バイパス回路（３５，８５）は、前記バイパス回路（３５，８５）を開閉するスイッチ（１１，６１）を有し、
前記スイッチ（１１，６１）は、通常時は前記バイパス回路（３５，８５）を閉じ、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたときに前記バイパス回路（３５，８５）を遮断し、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記機器電圧検出器（３７）による検出値が所定の第３閾値を超えたとき、前記スイッチ（１１，６１）の動作後に前記電源ラインを遮断する、
過電圧保護回路（５０，１００）。
【請求項４】
電源と前記電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、
前記電源と前記機器とを結ぶ電源ライン上に前記機器と直列に接続される可変インピーダンス回路（１２０，１７０）と、
前記電源の電圧を検出する電圧検出器（３３，８３）と、
前記電源ラインを開閉する第２スイッチ（１２，６２）と、
を備え、
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたとき、インピーダンス値を通常時の値よりも大きくし、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えている時間が、所定の継続時間判定値よりも長くなったとき、前記電源ラインを遮断する、
過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項５】
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、前記インピーダンス値を前記電圧検出器（３３，８３）による検出値の変化に応じて連続的に変化させる、
請求項４に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項６】
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、前記インピーダンス値を前記電圧検出器（３３，８３）による検出値の変化に応じて段階的に変化させる、
請求項４に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項７】
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、複数のインピーダンス要素を選択的に使用し、
複数の前記インピーダンス要素は、
第１インピーダンス値を有する第１インピーダンス要素（１２１，１７１）と、
前記第１インピーダンス値よりも大きい第２インピーダンス値を有する第２インピーダンス要素（１２２，１７２）と、
を含み、
前記可変インピーダンス回路（１２０，１７０）は、前記第１インピーダンス要素（１２１，１７１）の使用時に前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の閾値を超えたとき、使用する前記インピーダンス要素を前記第１インピーダンス要素（１２１，１７１）から前記第２インピーダンス要素（１２２，１７２）へ切り換える、
請求項４に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項８】
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記電圧検出器（３３，８３）による検出値が所定の第２閾値を超えたとき、前記電源ラインを遮断する、
請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項９】
前記機器に印加される電圧を検出する機器電圧検出器（３７）と、
をさらに備え、
前記第２スイッチ（１２，６２）は、通常時は前記電源ラインを導通状態にし、前記機器電圧検出器（３７）による検出値が所定の第３閾値を超えたとき、前記電源ラインを遮断する、
請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（１５０，２００）。
【請求項１０】
前記電源は、ＡＣ電源である、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（５０，１５０）。
【請求項１１】
前記電源は、ＤＣ電源である、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の過電圧保護回路（１００，２００）。
【請求項１２】
前記ＡＣ電源の電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路（８０）と、
前記直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路（９５）と、
請求項１０に記載の過電圧保護回路と、
を備える、
電力変換装置。
【請求項１３】
前記ＤＣ電源の電圧を交流電圧に変換するインバータ回路（９５）と、
請求項１１に記載の過電圧保護回路と、
を備える、
電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電圧保護回路、及びそれを備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源電圧の変動が起こり易い地域で使用される機器は、電圧上昇時の対策如何によっては、機器の故障を招く虞がある。それゆえ、特許文献１（特開２００９−２０７３２９号公報）に開示されているような過電圧保護回路が設けられる。この過電圧保護回路は、所定電圧以上のときにリレーで電源を遮断する構成である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電源電圧が過大となるのに要する時間は極めて短く、上記リレーによる遮断では反応が遅く確実に保護することは困難である。特に半導体素子のような、過電圧に耐えうる時間が短いものについては、リレーによる遮断では保護ができない。また、瞬間的な過大電圧のためだけに半導体素子などの耐圧を高くすることは高コスト化、大型化を招来する。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、瞬間的な過大電圧から機器を保護する小型・低コストの過電圧保護回路、及びそれを備えた電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る過電圧保護回路は、電源とその電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、インピーダンス回路と、電圧検出器と、バイパス回路と、第２スイッチとを備えている。インピーダンス回路は、電源と機器とを結ぶ電源ライン上に機器と直列に接続される。電圧検出器は、電源の電圧を検出する。バイパス回路は、インピーダンス回路を迂回する回路である。第２スイッチは、電源ラインを開閉する。また、バイパス回路は、バイパス回路を開閉するスイッチを有している。スイッチは、通常時はバイパス回路を閉じ、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたときにバイパス回路を遮断する。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたとき、スイッチの動作後に電源ラインを遮断する。
【０００６】
この過電圧保護回路では、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンス回路で電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンスでの電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。他方、過電圧時には、インピーダンス回路のインピーダンスの電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【０００７】
また、この過電圧保護回路では、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンス回路で電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【０００８】
そして、過電圧時にスイッチが動作することによって、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【０００９】
さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００１０】
本発明の第２観点に係る過電圧保護回路は、電源とその電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、インピーダンス回路と、電圧検出器と、バイパス回路と、第２スイッチとを備えている。インピーダンス回路は、電源と機器とを結ぶ電源ライン上に機器と直列に接続される。電圧検出器は、電源の電圧を検出する。バイパス回路は、インピーダンス回路を迂回する回路である。第２スイッチは、電源ラインを開閉する。また、バイパス回路は、バイパス回路を開閉するスイッチを有している。スイッチは、通常時はバイパス回路を閉じ、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたときにバイパス回路を遮断する。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えている時間が、所定の継続時間判定値よりも長くなったとき、スイッチの動作後に電源ラインを遮断する。
【００１１】
この過電圧保護回路では、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００１２】
さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００１３】
本発明の第３観点に係る過電圧保護回路は、電源とその電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、インピーダンス回路と、電圧検出器と、バイパス回路と、第２スイッチと、機器電圧検出器とを備えている。インピーダンス回路は、電源と機器とを結ぶ電源ライン上に機器と直列に接続される。電圧検出器は、電源の電圧を検出する。バイパス回路は、インピーダンス回路を迂回する回路である。第２スイッチは、電源ラインを開閉する。機器電圧検出器は、機器に印加される電圧を検出する。また、バイパス回路は、バイパス回路を開閉するスイッチを有している。スイッチは、通常時はバイパス回路を閉じ、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたときにバイパス回路を遮断する。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、機器電圧検出器による検出値が所定の第３閾値を超えたとき、スイッチの動作後に電源ラインを遮断する。
【００１４】
この過電圧保護回路では、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００１５】
さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００１６】
本発明の第４観点に係る過電圧保護回路は、電源とその電源から電力を供給される機器との間に接続される過電圧保護回路であって、可変インピーダンス回路と、電圧検出器と、第２スイッチとを備えている。可変インピーダンス回路は、電源と機器とを結ぶ電源ライン上に機器と直列に接続されている。電圧検出器は、電源の電圧を検出する。第２スイッチは、電源ラインを開閉する。また、可変インピーダンス回路は、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたとき、インピーダンス値を通常時の値よりも大きくする。さらに、第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えている時間が、所定の継続時間判定値よりも長くなったとき、電源ラインを遮断する。
【００１７】
この過電圧保護回路では、通常時はインピーダンス値が小さい値（０を含む）に設定されるので、可変インピーダンス回路での電力消費が抑制され、可変インピーダンス回路での電圧降下も小さく、機器への印加電圧が可変インピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【００１８】
他方、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、可変インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００１９】
また、過電圧保護回路では、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００２０】
本発明の第５観点に係る過電圧保護回路は、第４観点に係る過電圧保護回路であって、可変インピーダンス回路が、インピーダンス値を電圧検出器による検出値の変化に応じて連続的に変化させる。
【００２１】
この過電圧保護回路では、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、可変インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００２２】
本発明の第６観点に係る過電圧保護回路は、第４観点に係る過電圧保護回路であって、可変インピーダンス回路が、インピーダンス値を電圧検出器による検出値の変化に応じて段階的に変化させる。
【００２３】
この過電圧保護回路では、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、可変インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００２４】
本発明の第７観点に係る過電圧保護回路は、第４観点に係る過電圧保護回路であって、可変インピーダンス回路が、複数のインピーダンス要素を選択的に使用している。複数のインピーダンス要素は、第１インピーダンス要素と第２インピーダンス要素とを含んでいる。第１インピーダンス要素は、第１インピーダンス値を有している。第２インピーダンス要素は、第１インピーダンス値よりも大きい第２インピーダンス値を有している。可変インピーダンス回路は、第１インピーダンス要素の使用時に電圧検出器による検出値が所定の閾値を超えたとき、使用するインピーダンス要素を第１インピーダンス要素から第２インピーダンス要素へ切り換える。
【００２５】
この過電圧保護回路では、通常時はインピーダンス値が小さい方の第１インピーダンス要素に接続されるので、インピーダンス回路での電力消費が抑制され、インピーダンス回路での電圧降下も小さく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【００２６】
他方、過電圧時には、インピーダンス値が大きい方の第２インピーダンス要素に接続されるので、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００２７】
本発明の第８観点に係る過電圧保護回路は、第４観点から第７観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路であって、電源ラインを開閉する第２スイッチをさらに備えている。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、電圧検出器による検出値が所定の第２閾値を超えたとき、電源ラインを遮断する。
【００２８】
この過電圧保護回路では、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００２９】
本発明の第９観点に係る過電圧保護回路は、第４観点から第７観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路であって、電源ラインを開閉する第２スイッチと、機器に印加される電圧を検出する機器電圧検出器とをさらに備えている。第２スイッチは、通常時は電源ラインを導通状態にし、機器電圧検出器による検出値が所定の第３閾値を超えたとき、電源ラインを遮断する。
【００３０】
この過電圧保護回路では、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００３１】
本発明の第１０観点に係る過電圧保護回路は、第１観点から第９観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路であって、電源がＡＣ電源である。
【００３２】
この過電圧保護回路では、ＡＣ電源からの供給電圧が過大電圧であっても、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減される。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器の整流部の定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【００３３】
本発明の第１１観点に係る過電圧保護回路は、第１観点から第９観点のいずれか１つに係る過電圧保護回路であって、電源がＤＣ電源である。
【００３４】
この過電圧保護回路では、交流を入り切りするスイッチは双方向性を必要とするが、ＤＣ電源の下流側に配置されるスイッチは片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。
【００３５】
本発明の第１２観点に係る電力変換装置は、コンバータ回路と、インバータ回路と、第１０観点の過電圧保護回路とを備えている。コンバータ回路は、ＡＣ電源の電圧を直流電圧に変換する。インバータ回路は、直流電圧を交流電圧に変換する。
【００３６】
この電力変換装置では、過電圧保護回路が、コンバータ回路を過渡的に印加される過大交流電圧から保護し、又はインバータ回路を過渡的に印加される過大直流電圧から保護することができる。
【００３７】
本発明の第１３観点に係る電力変換装置は、インバータ回路と、第１１観点の過電圧保護回路とを備えている。インバータ回路は、ＤＣ電源の電圧を交流電圧に変換する。
【００３８】
この電力変換装置では、過電圧保護回路が、インバータ回路を過渡的に印加される過大直流電圧から保護することができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の第１観点に係る過電圧保護回路では、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンス回路で電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンスでの電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。他方、過電圧時には、インピーダンス回路のインピーダンスの電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４０】
また、通常時はバイパス回路を閉じているので、インピーダンス回路で電力が消費されることはなく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【００４１】
そして、過電圧時にスイッチが動作することによって、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４２】
さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００４３】
本発明の第２観点、及び第３観点に係る過電圧保護回路では、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。さらに、スイッチの動作後、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの電力定格を小さくすることができる。
【００４４】
本発明の第４観点に係る過電圧保護回路では、通常時はインピーダンス値が小さい値（０を含む）に設定されるので、インピーダンス回路での電力消費が抑制され、インピーダンス回路での電圧降下も小さく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【００４５】
他方、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４６】
本発明の第５観点、及び第６観点に係る過電圧保護回路では、過電圧時には、インピーダンス値が大きい値に設定されるので、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４７】
本発明の第７観点に係る過電圧保護回路では、通常時はインピーダンス値が小さい方の第１インピーダンス要素に接続されるので、インピーダンス回路での電力消費が抑制され、インピーダンス回路での電圧降下も小さく、機器への印加電圧がインピーダンス回路での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【００４８】
他方、過電圧時には、インピーダンス値が大きい方の第２インピーダンス要素に接続されるので、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減され、機器を過電圧から保護することができる。
【００４９】
本発明の第８観点又は第９観点の過電圧保護回路では、第２スイッチが動作して電源ラインを遮断することによってインピーダンス回路での電力消費を止める。この結果、インピーダンスの過熱を抑制することができ、電力定格を小さくすることができる。
【００５０】
本発明の第１０観点に係る過電圧保護回路では、ＡＣ電源からの供給電圧が過大電圧であっても、インピーダンス回路での電圧降下分だけ機器に印加される電圧が低減される。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【００５１】
本発明の第１１観点に係る過電圧保護回路では、交流を入り切りするスイッチは双方向性を必要とするが、ＤＣ電源の下流側に配置されるスイッチは片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。
【００５２】
本発明の第１２観点に係る電力変換装置では、過電圧保護回路が、コンバータ回路を過渡的に印加される過大交流電圧から保護し、又はインバータ回路を過渡的に印加される過大直流電圧から保護することができる。
【００５３】
本発明の第１３観点に係る電力変換装置では、過電圧保護回路が、インバータ回路を過渡的に印加される過大直流電圧から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図２】電圧検出器の回路図。
【図３】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図４】インピーダンスがインダクタンス成分を含む場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図６】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図７】本発明の第３実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図８】本発明の第４実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図９】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１０】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１１】その他の変形例に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図１３】インピーダンスが可変抵抗のみで且つインピーダンスが連続的に増加する場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１４】インピーダンスが可変抵抗のみで且つインピーダンスが段階的に増加する場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１５】本発明の第６実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図１６】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図１８】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図１９】本発明の第８実施形態に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図２０】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【図２１】本発明の第９実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図２２】本発明の第１０実施形態に係る過電圧保護回路を備えた電力変換装置の回路図。
【図２３】他の変形例に係る過電圧保護回路を備えた装置の回路図。
【図２４】インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００５６】
＜第１実施形態＞
（１）過電圧保護回路５０の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る過電圧保護回路５０を備えた装置の回路図である。図１において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【００５７】
過電圧保護回路５０は、インピーダンス回路２０と、電圧検出器３３と、バイパス回路３５を含んでいる。
【００５８】
（２）過電圧保護回路５０の詳細構成
（２−１）インピーダンス回路２０
インピーダンス回路２０は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺとなるように構成された回路である。
【００５９】
インピーダンス回路２０は、電源ライン９０２上で、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【００６０】
（２−２）電圧検出器３３
電圧検出器３３は、交流電圧検出回路によって構成されている。交流電圧検出回路は、多様であり、使用条件によって適宜採用される。例えば、図２は一般的な電圧検出器３３の回路図である。図２において、電圧検出器３３は、変圧回路３３１、コンバータ回路３３２とで構成されている。
【００６１】
変圧回路３３１は、入力側に位置し、一次側巻線３３１ａと二次側巻線３３１ｂとからなる。
【００６２】
コンバータ回路３３２は、整流ダイオードで構成される整流部３３２ａと、平滑コンデンサ３３２ｂとが並列接続された回路である。
【００６３】
電圧検出器３３では、変圧回路３３１に交流電圧が印加されると、交流電圧は変圧回路３３１によって変圧される。そして、二次側巻線３３１ｂの両端電圧がコンバータ回路３３２に入力される。
【００６４】
コンバータ回路３３２に入力された変圧後の交流電圧は、整流部３３２ａで直流電圧に変換され、平滑コンデンサ３３２ｂで平滑化される。この平滑化された直流電圧が制御部４０に入力される。すなわち、一次側巻線３３１ａに印加される電圧に応じた直流電圧が、制御部４０に入力されることになる。
【００６５】
（２−３）バイパス回路３５
バイパス回路３５は、インピーダンス回路２０に並列接続されており、インピーダンス回路２０を迂回する回路である。バイパス回路３５は、スイッチ１１を有している。スイッチ１１は、バイパス回路３５を開閉する。ここで、バイパス回路３５を開閉するとは、バイパス回路３５を導通又は遮断して非導通にすることである。
【００６６】
（２−４）スイッチ１１
スイッチ１１は、通常時はバイパス回路３５を閉、つまり導通状態にしておく。なぜなら、通常時にバイパス回路３５を開（非導通状態）にしておくと、インピーダンス回路２０が常に接続された状態となって常に電力消費される上に、機器３０への印加電圧がインピーダンス回路２０のインピーダンスＺの電圧降下分だけ低くなるからである。
【００６７】
他方、過電圧時は機器３０を保護するためにバイパス回路３５を素早く開にしてインピーダンス回路２０を接続し、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路を構成する必要がある。そのため、スイッチ１１には、高速動作が求められる。
【００６８】
スイッチ１１としては、トライアック、双方向に導通させるように接続したＭＯＳＦＥＴなどが採用される。本実施形態では、フォトトライアックカプラが採用されている。
【００６９】
図１に示すように、スイッチ１１は、入力側（Ａ１−Ａ２間）に発光ダイオード１１ａが設けられ、出力側（Ｂ１−Ｂ２間）にフォトトライアック１１ｂが設けられている。フォトトライアック１１ｂの等価回路は、２つのフォトサイリスタ１１１，１１２を互いに逆方向に並列接続した構成である。
【００７０】
発光ダイオード１１ａのアノードＡ１は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃに接続されている。また、発光ダイオード１１ａのカソードＡ２は信号線を介して制御部４０に接続されている。
【００７１】
フォトトライアック１１ｂの第１アノードＢ１は、電源ライン９０２のうちのインピーダンス回路２０と機器３０との間に接続されている。また、フォトトライアック１１ｂの第２アノードＢ２は電源ライン９０２にうちのインピーダンス回路２０と商用電源９０との間に接続されている。
【００７２】
発光ダイオード１１ａは電流が流れると発光する。フォトトライアック１１ｂは、第１アノードＢ１の電位が第２アノードＢ２の電位より大きい状態で発光ダイオード１１ａからの光を受けるとフォトサイリスタ１１１がオン状態になる。他方、第１アノードＢ１の電位が第２アノードＢ２の電位より小さい状態で発光ダイオード１１ａからの光を受けるとフォトサイリスタ１１２がオン状態になる。
【００７３】
このように、フォトトライアック１１ｂは双方向の印加電圧に対して動作する双方向素子であり、しかも高速で動作するので、双方向の高速スイッチとして利用される。
【００７４】
なお、双方向の高速スイッチとしては、フォトトライアックだけに限定されるものではなく、通常のトライアックや、双方向に導通させるように接続したＭＯＳＦＥＴなどを採用してもよい。別の形態の高速スイッチを用いる場合には、そのスイッチの形態に応じた駆動回路が適宜使用される。
【００７５】
また、スイッチ１１の動作制御、つまり発光ダイオード１１ａへの通電制御は制御部４０が行う。
【００７６】
（３）過電圧保護回路５０の動作
図３は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１及び図３において、通常時、バイパス回路３５はスイッチ１１が閉じて導通状態であるので、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。
【００７７】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへの通電を停止し、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。なお、機器３０を保護するため、スイッチ１１には高速動作が求められる。
【００７８】
その結果、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。なお、スイッチ１１のオフ後も電圧Ｖａｃが上昇している場合は、その上昇に伴って電圧Ｖも上昇する。
【００７９】
図４は、インピーダンスＺがインダクタンス成分を含む場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図４において、通常時、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。商用電源９０の電圧Ｖａｃが、例えば、図３の最大過電圧値と同じ値まで瞬間的に変動し、制御部４０がスイッチ１１をオフさせたとき、スイッチ１１のオフ後の電圧Ｖの上昇は、インピーダンスＺが抵抗だけの場合に比べて、緩やかに上昇する。
【００８０】
したがって、電源電圧の変動が起こり易く、過電圧が長く続く地域には、インピーダンスＺがインダクタンス成分を含むものを採用するのが好ましい。
【００８１】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへ通電し、フォトトライアック１１ｂをオンさせる。これにより、通常の動作に復帰する。
【００８２】
（４）第１実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路５０では、通常時はスイッチ１１をオンにしてバイパス回路３５を閉じているので、インピーダンス回路２０で電力が消費されることはなく、機器３０への印加電圧がインピーダンス回路２０での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【００８３】
（４−２）
また、過電圧時には、スイッチ１１がオフすることによって、インピーダンス回路２０のインピーダンスＺの電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【００８４】
（４−３）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、インピーダンス回路２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減される。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【００８５】
＜第２実施形態＞
（１）過電圧保護回路５０の構成
図５は、本発明の第２実施形態に係る過電圧保護回路５０を備えた装置の回路図である。図５において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【００８６】
過電圧保護回路５０は、インピーダンス回路２０と、電圧検出器３３と、バイパス回路３５と、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【００８７】
（２）過電圧保護回路５０の詳細構成
第２実施形態は、第１実施形態に第２スイッチ１２が追加された形態であり、インピーダンス回路２０、電圧検出器３３、及びバイパス回路３５については同様のものを採用している。したがって、ここでは第２スイッチ１２についてのみを説明する。
【００８８】
（２−１）第２スイッチ１２
第２スイッチ１２は、電源ライン９０１を開閉する。ここで、電源ライン９０１を開閉するとは、電源ライン９０１を導通又は遮断して非導通にすることである。
【００８９】
第２スイッチ１２は、通常時は電源ライン９０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、スイッチ１１がオフして、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成され、機器３０の保護動作が行われた後に、第２スイッチ１２がオフして電源ライン９０１を遮断する。
【００９０】
電源ライン９０１を遮断する目的は、インピーダンス回路２０での電力消費を止めるためであり、インピーダンス回路２０の電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。
【００９１】
第２スイッチ１２は、スイッチ１１のような高速性は求められないので、本実施形態ではリレー回路が採用されている。
【００９２】
図５に示すように、第２スイッチ１２は、電源ライン９０１を開閉するリレー接点１２ａと、リレー接点１２ａを動作させるリレーコイル１２ｂと、リレーコイル１２ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ１２ｃとを含んでいる。リレーコイル１２ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ１２ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ１２ｃのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル１２ｂへの通電と非通電を行う。
【００９３】
（３）過電圧保護回路５０の動作
図６は、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図５及び図６において、通常時、バイパス回路３５はスイッチ１１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしているので、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。
【００９４】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへの通電を停止し、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。
【００９５】
その結果、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。
【００９６】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、電圧Ｖａｃが第２閾値に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つインピーダンス回路２０での電力消費を止める。
【００９７】
インピーダンスＺがインダクタンス成分を含む場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃが増加して制御部４０がスイッチ１１をオフさせたとき、スイッチ１１のオフ後の電圧Ｖの上昇は、インピーダンスＺが抵抗だけの場合に比べて、緩やかに上昇する。
【００９８】
したがって、第２スイッチ１２で電源ライン９０１を遮断が遅くなっても、そのダメージはインピーダンスＺが抵抗だけの場合に比べて小さい。つまり、インピーダンスＺの電力定格が小さいままでも、機器３０を短時間の過電圧から保護することができる。
【００９９】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は、スイッチ１１の発光ダイオード１１ａへ通電し、フォトトライアック１１ｂをオンさせる。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０１００】
（４）第２実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路５０では、通常時はスイッチ１１をオンにしてバイパス回路３５を閉じているので、インピーダンス回路２０で電力が消費されることはなく、機器３０への印加電圧がインピーダンス回路２０での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【０１０１】
（４−２）
また、過電圧時には、スイッチ１１がオフすることによって、インピーダンス回路２０のインピーダンスＺの電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０１０２】
（４−３）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによってインピーダンス回路２０での電力消費を止める。この結果、インピーダンス回路２０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０１０３】
（４−４）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、インピーダンス回路２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減される。それゆえ、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【０１０４】
＜第３実施形態＞
（１）電力変換装置３００の構成
図７は、本発明の第３実施形態に係る過電圧保護回路１００を備えた電力変換装置３００の回路図である。図７において、電力変換装置３００は、直流電源部８０、インバータ９５、過電圧保護回路１００で構成されている。
【０１０５】
インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１００は、直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０１０６】
（１−１）直流電源部８０
直流電源部８０は、整流部８１と、整流部８１と並列接続される平滑コンデンサ８２とで構成されている。
【０１０７】
整流部８１は、４つのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１ａ，Ｄ２ａの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ８２のプラス側端子に接続されており、整流部８１の正側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ｂの各ダイオードの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ８２のマイナス側端子に接続されており、整流部８１の負側出力端子として機能する。
【０１０８】
ダイオードＤ１ａ及びダイオードＤ１ｂの接続点は、商用電源９０の一方の極に接続されている。ダイオードＤ２ａ及びダイオードＤ２ｂの接続点は、商用電源９０の他方の極に接続されている。整流部８１は、商用電源９０から出力される交流電圧を整流して直流電圧を生成し、これを平滑コンデンサ８２へ供給する。
【０１０９】
平滑コンデンサ８２は、整流部８１によって整流された電圧を平滑する。平滑後の電圧Ｖｄｃは、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されるインバータ９５へ印加される。
【０１１０】
なお、コンデンサの種類としては、電解コンデンサやフィルムコンデンサ、タンタルコンデンサ等が挙げられるが、本実施形態においては、平滑コンデンサ８２として電解コンデンサが採用される。
【０１１１】
この直流電源部８０は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と言い換えることもできる。
【０１１２】
（１−２）インバータ９５
インバータ９５は、複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下、単にトランジスタという）及び複数の還流用ダイオードを含んでいる。インバータ９５は、平滑コンデンサ８２からの電圧Ｖｄｃが印加され、かつゲート駆動回路９６により指示されたタイミングで各トランジスタがオン及びオフを行うことによって、モータ５００を駆動する駆動電圧を生成する。モータ５００は、例えばヒートポンプ式空気調和機の圧縮機モータ、ファンモータである。
【０１１３】
なお、本実施形態のインバータ９５は、電圧形インバータであるが、それに限定されるものではなく、電流形インバータでもよい。
【０１１４】
（１−３）ゲート駆動回路９６
ゲート駆動回路９６は、制御部４０からの指令に基づき、インバータ９５の各トランジスタのオン及びオフの状態を変化させる。
【０１１５】
（１−４）過電圧保護回路１００
過電圧保護回路１００は、インピーダンス回路７０と、電圧検出器８３、バイパス回路８５と、第２スイッチ６２とを含んでいる。
【０１１６】
（２）過電圧保護回路１００の詳細構成
第３実施形態と、既に説明した第１実施形態及び第２実施形態と大きく異なる点は、過電圧保護回路１００が直流部に設けられていることである。したがって、各構成要素も交流仕様から直流仕様に置き換えられることに鑑みて、同一名称であっても符号を換えて、再度説明する。
【０１１７】
（２−１）インピーダンス回路７０
インピーダンス回路７０は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺとなるように構成された回路である。一般に抵抗素子が採用される。
【０１１８】
インピーダンス回路７０は、電源ライン８０２上で、直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０１１９】
（２−２）電圧検出器８３
電圧検出器８３は、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されており、平滑コンデンサ８２の両端電圧、即ち平滑後の電圧Ｖｄｃの値を検出する。電圧検出器８３は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が平滑コンデンサ８２に並列接続され、電圧Ｖｄｃが分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、制御部４０に入力される。
【０１２０】
（２−３）バイパス回路８５
バイパス回路８５は、インピーダンス回路７０に並列接続されており、インピーダンス回路７０を迂回する回路である。バイパス回路８５は、スイッチ６１を有している。スイッチ６１は、バイパス回路８５を開閉する。ここで、バイパス回路８５を開閉するとは、バイパス回路８５を導通又は遮断して非導通にすることである。
【０１２１】
（２−４）スイッチ６１
スイッチ６１は、通常時はバイパス回路８５を閉、つまり導通状態にしておく。なぜなら、通常時にバイパス回路８５を開（非導通状態）にしておくと、インピーダンス回路７０で常に電力消費される上に、インバータ９５への印加電圧がインピーダンス回路７０のインピーダンスＺの電圧降下分だけ低くなるからである。
【０１２２】
他方、過電圧時はインバータ９５を保護するためにバイパス回路８５を素早く開にして、直流電源部８０―インバータ９５―インピーダンス回路７０―直流電源部８０という閉回路が構成する必要がある。そのため、スイッチ６１には、高速動作が求められる。本実施形態では、トランジスタが採用されているが、スイッチ６１の形態は本実施形態に限定されるものではない。
【０１２３】
図７に示すように、スイッチ６１は、フォトカプラ６１ａと、駆動回路６１ｂと、トランジスタ６１ｃとで構成されている。フォトカプラ６１ａは、発光ダイオード６１１とフォトトランジスタ６１２を内蔵している。
【０１２４】
スイッチ６１の入力側（Ｃ１−Ｃ２間）にはフォトカプラ６１ａの発光ダイオード６１１が接続されている。発光ダイオード６１１のアノードＣ１は抵抗Ｒ１を介して電源Ｖｃに接続されている。発光ダイオード６１１のカソードＣ２は信号線を介して制御部４０に接続されている。また、フォトトランジスタ６１２は駆動回路６１ｂとＧＮＤとの間に接続されている。
【０１２５】
スイッチ６１の出力側（Ｄ１−Ｄ２間）にトランジスタ６１ｃが設けられている。トランジスタ６１ｃのコレクタＤ１はインピーダンス回路７０とインバータ９５との間に接続されている。また、トランジスタ６１ｃのエミッタＤ２はインピーダンス回路７０と直流電源部８０との間に接続されている。
【０１２６】
制御部４０の制御信号は、フォトカプラ６１ａを介して駆動回路６１ｂに入力される。駆動回路６１ｂには、駆動用電源（図示せず）が接続されており、制御部４０が発光ダイオード６１１の信号ラインをオンさせると、発光ダイオード６１１が発光しフォトトランジスタ６１２が導通する。このフォトトランジスタ６１２が導通している間、駆動回路６１ｂからトランジスタ６１ｃのベースに駆動信号が出力され、トランジスタ６１ｃのコレクタＤ１−エミッタＤ２間が導通する。
【０１２７】
逆に、制御部４０が発光ダイオード６１１の信号ラインをオフさせると、発光ダイオード６１１が発光しないので、フォトトランジスタ６１２は導通しない。このフォトトランジスタ６１２が導通していない間、トランジスタ６１ｃのコレクタＤ１−エミッタＤ２間も導通しない。
【０１２８】
（２−５）第２スイッチ６２
第２スイッチ６２は、電源ライン８０１を開閉する。ここで、電源ライン８０１を開閉するとは、電源ライン８０１を導通又は遮断して非導通にすることである。
【０１２９】
第２スイッチ６２は、通常時は電源ライン８０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、スイッチ６１がオフして、直流電源部８０―インバータ９５―インピーダンス回路７０―直流電源部８０という閉回路が構成され、インバータ９５の保護動作が行われた後に、第２スイッチ６２がオフして電源ライン８０１を遮断する。
【０１３０】
電源ライン８０１を遮断する目的は、インピーダンス回路７０での電力消費を止めるためであり、インピーダンス回路７０の電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。
【０１３１】
第２スイッチ６２は、スイッチ６１のような高速性は求められないので、本実施形態ではリレー回路が採用されている。
【０１３２】
図７に示すように、第２スイッチ６２は、電源ライン８０１を開閉するリレー接点６２ａと、リレー接点６２ａを動作させるリレーコイル６２ｂと、リレーコイル６２ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ６２ｃとを含んでいる。リレーコイル６２ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ６２ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ６２ｃのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル６２ｂへの通電と非通電を行う。
【０１３３】
（３）過電圧保護回路１００の動作
図７において、通常時、バイパス回路８５はスイッチ６１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ６２は電源ライン８０１を導通状態にしているので、インバータ９５には電圧Ｖ＝Ｖｄｃが印加されている。
【０１３４】
直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器８３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ６１の発光ダイオード６１１への通電を停止し、フォトトランジスタ６１２をオフさせる。
【０１３５】
その結果、直流電源部８０―インバータ９５―インピーダンス回路７０―直流電源部８０という閉回路が構成される。このとき、インバータ９５には電圧Ｖ＝Ｖｄｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、インバータ９５が過電圧から保護される。
【０１３６】
その後、過電圧状態が続いている場合には、第２スイッチ６２が電源ライン８０１を遮断して、インピーダンス回路７０での電力消費を止める。
【０１３７】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器８３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０はスイッチ６１の発光ダイオード６１１へ通電し、トランジスタ６１ｃをオンさせる。さらに、第２スイッチ６２をオンさせて電源ライン８０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０１３８】
（４）第３実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路１００では、通常時はスイッチ６１をオンにしてバイパス回路８５を閉じているので、インピーダンス回路７０で電力が消費されることはなく、インバータ９５への印加電圧がインピーダンス回路７０での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【０１３９】
（４−２）
また、過電圧時には、スイッチ６１がオフすることによって、インピーダンス回路７０のインピーダンスＺの電圧降下分だけインバータ９５に印加される電圧が低減され、インバータ９５を過電圧から保護することができる。
【０１４０】
（４−３）
また、第２スイッチ６２が電源ライン８０１を遮断することによってインピーダンス回路７０での電力消費を止める。この結果、インピーダンス回路７０の電力定格を小さくすることができる。
【０１４１】
（４−４）
さらに、直流電源部８０の下流側に配置されるスイッチ６１は片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。
【０１４２】
＜第４実施形態＞
（１）過電圧保護回路１００の構成
図８は、本発明の第４実施形態に係る過電圧保護回路１００を備えた電力変換装置３００の回路図である。図８において、インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１００の一部は商用電源９０と直流電源部８０との間に接続され、他の部分は直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０１４３】
過電圧保護回路１００は、インピーダンス回路７０と、電圧検出器３３、バイパス回路８５と、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【０１４４】
第４実施形態と、既に説明した第３実施形態と異なる点は、過電圧保護回路１００の構成要素である電圧検出器と第２スイッチとが商用電源９０と直流電源部８０との間に設けられていることである。つまり、電圧検出器及び第２スイッチの配置が、第２実施形態における電圧検出器３３及び第２スイッチ１２の配置と同じである。したがって、電圧検出器及び第２スイッチが直流仕様から交流仕様に置き換えられることに鑑みて、第２実施形態の電圧検出器３３及び第２スイッチ１２が採用されている。
【０１４５】
したがって、各構成要素の内容は、第２実施形態の電圧検出器３３及び第２スイッチ１２、第３実施形態のインピーダンス回路７０、及びバイパス回路８５と同様であるので、ここでは説明を省略し、動作説明のみ行う。
【０１４６】
（２）過電圧保護回路１００の動作
図８において、通常時、バイパス回路８５はスイッチ６１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしているので、インバータ９５には電圧Ｖ＝Ｖｄｃが印加されている。
【０１４７】
商用電源９０の電圧Ｖａｃの変動により、直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが急激に変動し過電圧となったとき、制御部４０は電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定し、スイッチ６１の発光ダイオード６１１への通電を停止し、トランジスタ６１ｃをオフさせる。
【０１４８】
その結果、直流電源部８０―インバータ９５―インピーダンス回路７０―直流電源部８０という閉回路が構成される。このとき、インバータ９５には電圧Ｖ＝Ｖｄｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、インバータ９５が過電圧から保護される。
【０１４９】
その後、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断して、インピーダンス回路７０での電力消費を止める。
【０１５０】
（３）第４実施形態の特徴
（３−１）
過電圧保護回路１００では、通常時はスイッチ６１をオンにしてバイパス回路８５を閉じているので、インピーダンス回路７０で電力が消費されることはなく、インバータ９５への印加電圧がインピーダンス回路７０での電圧降下分だけ低くなることも回避することができる。
【０１５１】
（３−２）
また、過電圧時には、スイッチ６１がオフすることによって、インピーダンス回路７０のインピーダンスＺの電圧降下分だけインバータ９５に印加される電圧が低減され、インバータ９５を過電圧から保護することができる。
【０１５２】
（３−３）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによってインピーダンス回路７０での電力消費を止める。この結果、インピーダンス回路７０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０１５３】
（３−４）
さらに、直流電源部８０の下流側に配置されるスイッチ６１は片方向スイッチでよいので、スイッチの低コスト化を図ることができる。
【０１５４】
＜変形例＞
（Ａ）
図１に示す第１実施形態に係る過電圧保護回路５０は、交流電圧に対する過電圧保護回路を実施形態としているが、電源が直流電源である場合、あるいは機器内に交流電源を整流する直流電源部を持つ場合には、各構成要素を交流仕様から直流仕様へ置き換えて直流電源部の下流側に設けてもよい。
【０１５５】
（Ｂ）
第２実施形態では、電圧Ｖａｃが所定の第２閾値に達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断したが、過電圧状態が所定の継続時間を経過したときに遮断するようにしてもよい。
【０１５６】
図９は、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図５及び図９において、通常時、バイパス回路３５はスイッチ１１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしているので、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。
【０１５７】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへの通電を停止し、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。
【０１５８】
その結果、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。
【０１５９】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇するが、電圧Ｖａｃが閾値を越えてから過電圧状態が所定の継続時間判定値に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つインピーダンス回路２０での電力消費を止める。
【０１６０】
（Ｃ）
第２実施形態では、電圧Ｖａｃが所定の第２閾値に達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断したが、機器に印加される電圧Ｖを検出する機器電圧検出器３７を更に設け、電圧Ｖが所定の第３閾値に達したときに遮断するようにしてもよい（このときの回路図を図１１に示す）。
【０１６１】
図１０は、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図５及び図１０において、通常時、バイパス回路３５はスイッチ１１が閉じて導通状態であり、且つ第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしているので、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃが印加されている。
【０１６２】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが急激に増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧が閾値を超えたと判定したとき、制御部４０はスイッチ１１の発光ダイオード１１ａへの通電を停止し、フォトトライアック１１ｂをオフさせる。
【０１６３】
その結果、商用電源９０―機器３０―インピーダンス回路２０―商用電源９０という閉回路が構成される。このとき、機器３０には電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚしか印加されない。その結果、機器３０が過電圧から保護される。
【０１６４】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇するが、電圧Ｖが第３閾値に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つインピーダンス回路２０での電力消費を止める。
【０１６５】
（Ｄ）
第４実施形態は、第３実施形態から、電圧検出器と第２スイッチとを、商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるように変更したものであるが、電圧検出器のみを商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるようにしてもよい。
【０１６６】
（Ｅ）
第３実施形態、第４実施形態では、機器の内部に過電圧保護回路を持つ例を示したが、機器はコンバータ回路とインバータ回路を持つものに限定されない。
【０１６７】
＜第５実施形態＞
（１）過電圧保護回路１５０の構成
図１２は、本発明の第５実施形態に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。図１２において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０１６８】
過電圧保護回路１５０は、可変インピーダンス回路１２０と、電圧検出器３３とを含んでいる。
【０１６９】
（２）過電圧保護回路１５０の詳細構成
（２−１）可変インピーダンス回路１２０
可変インピーダンス回路１２０は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺとなるように構成された回路である。また、インピーダンスＺは可変である。
【０１７０】
可変インピーダンス回路１２０は、電源ライン９０２上で、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０１７１】
（２−２）電圧検出器３３
電圧検出器３３は、交流電圧検出回路によって構成されている。交流電圧検出回路は、多様であり、使用条件によって適宜採用される。具体的には、例えば第１実施形態及び第２実施形態で採用されている電圧検出器（図２参照）と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【０１７２】
（３）過電圧保護回路１５０の動作
図１３は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが可変抵抗のみで且つインピーダンスＺが連続的に増加する場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１２及び図１３において、通常時、インピーダンスＺは０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０１７３】
通常時の商用電源９０の電圧Ｖａｃ＝Ｖ0以下であるとすると、商用電源９０の電圧Ｖａｃが増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧がＶ0を超えたと判定したとき、制御部４０はインピーダンスＺを電圧検出器３３の検出値の増加に応じて連続的に増加させる。
【０１７４】
その結果、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚを減じた電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになり、機器３０は過電圧から保護される。
【０１７５】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンスＺを０若しくは０に近い値に戻す。これにより、通常の動作に復帰する。
【０１７６】
（４）変形例
なお、インピーダンスＺの変化は、必ずしも図１３に示すように連続的な増加である必要はなく、断続的な増加であってもよい。
【０１７７】
例えば、図１４は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが可変抵抗のみで且つインピーダンスＺが段階的に増加する場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。
【０１７８】
図１２及び図１４において、制御部４０は、商用電源９０の電圧Ｖａｃが通常時の値Ｖ0を超えてもインピーダンスＺは０若しくは０に近い値に維持する。その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値がＶ1を超えたとき、制御部４０はインピーダンスＺをＺaへ増大させる。その結果、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになり、機器３０に印加される電圧ＶがＶ1からＶ0へ減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０１７９】
その後も時間の経過に伴って電圧Ｖａｃが上昇するが、制御部４０はインピーダンスＺをＺaに維持する。その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値がＶ2を超えたとき、制御部４０はインピーダンスＺをＺbへ増大させる。その結果、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚがさらに増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになり、機器３０に印加される電圧ＶがＶ1からＶ0へ減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０１８０】
（５）第５実施形態の特徴
（５−１）
過電圧保護回路１５０では、通常時はインピーダンスＺが小さい値（０を含む）に設定されるので、可変インピーダンス回路１２０での電力消費が抑制され、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下も小さく、機器３０への印加電圧が可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ低くなることも抑制することができる。
【０１８１】
他方、過電圧時には、インピーダンスＺが大きい値に設定されるので、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下Ｖｚ分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０１８２】
（５−２）
また、可変インピーダンス回路１２０は、インピーダンスＺを電圧検出器３３による検出値の変化に応じて連続的に変化させることができる。
【０１８３】
（５−３）
さらに、可変インピーダンス回路１２０は、インピーダンスＺを電圧検出器３３による検出値の変化に応じて段階的に変化させることもできる。
【０１８４】
＜第６実施形態＞
（１）過電圧保護回路１５０の構成
図１５は、本発明の第６実施形態に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。図１５において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０１８５】
過電圧保護回路１５０は、可変インピーダンス回路１２０と、電圧検出器３３とを含んでいる。
【０１８６】
（２）過電圧保護回路１５０の詳細構成
第６実施形態は、可変インピーダンス回路１２０が複数のインピーダンス要素によって構成されている点で上記第５実施形態と相違するが、その他の構成は第５実施形態と同じである。したがって、ここでは可変インピーダンス回路１２０についてのみ説明する。
【０１８７】
（２−１）可変インピーダンス回路１２０
可変インピーダンス回路１２０は、低インピーダンス要素１２１、高インピーダンス要素１２２及び切換スイッチ１２３を含んでいる。
【０１８８】
可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３によって低インピーダンス要素１２１と高インピーダンス要素１２２とを選択的に使用することができる。低インピーダンス要素１２１はインピーダンスＺ1を有している。また、高インピーダンス要素１２２はインピーダンスＺ1よりも大きいインピーダンスＺ2を有している。
【０１８９】
可変インピーダンス回路１２０は、低インピーダンス要素１２１の使用時に電圧検出器３３の検出値が所定の閾値を超えたとき、使用するインピーダンス要素を低インピーダンス要素１２１から高インピーダンス要素１２２へ切り換えることができる。
【０１９０】
（３）過電圧保護回路１５０の動作
図１６は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１５及び図１６において、通常時、可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３の接点が低インピーダンス要素１２１に接続されている。低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０１９１】
通常時の商用電源９０の電圧Ｖａｃ＝Ｖ0とする。制御部４０は、商用電源９０の電圧Ｖａｃが通常時の値Ｖ0を超えても可変インピーダンス回路１２０の低インピーダンス要素１２１の使用し、インピーダンスＺ1を維持する。
【０１９２】
その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値が第１閾値Ｖ1を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１２３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１２２に接続する。
【０１９３】
高インピーダンス要素１２２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになる。
【０１９４】
その結果、機器３０に印加される電圧ＶがＶ1からＶ0へ減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０１９５】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１２２から低インピーダンス要素１２１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。これにより、通常の動作に復帰する。
【０１９６】
（４）第６実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路１５０では、過電圧時には、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０１９７】
（４−２）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減されるので、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【０１９８】
＜第７実施形態＞
（１）過電圧保護回路１５０の構成
図１７は、本発明の第７実施形態に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。図１７において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０１９９】
過電圧保護回路１５０は、可変インピーダンス回路１２０と、電圧検出器３３と、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【０２００】
（２）過電圧保護回路１５０の詳細構成
第７実施形態は、第５実施形態に第２スイッチ１２が追加された形態であり、可変インピーダンス回路１２０、及び電圧検出器３３については同様のものを採用している。したがって、ここでは第２スイッチ１２についてのみを説明する。
【０２０１】
（２−１）第２スイッチ１２
第２スイッチ１２は、電源ライン９０１を開閉する。ここで、電源ライン９０１を開閉するとは、電源ライン９０１を導通又は遮断して非導通にすることである。
【０２０２】
第２スイッチ１２は、通常時は電源ライン９０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、可変インピーダンス回路１２０のインピーダンスＺが変化することによって機器３０の保護動作が行われた後に、第２スイッチ１２がオフして電源ライン９０１を遮断する。
【０２０３】
電源ライン９０１を遮断する目的は、電源の過電圧が、可変インピーダンス回路を設計した際の想定電圧以上となった場合や、過電圧状態の継続時間が想定時間以上となった場合に、可変インピーダンス回路１２０での電力消費及び温度上昇を止めるためであり、可変インピーダンス回路１２０の電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。第２スイッチ１２は、リレー回路が採用されている。
【０２０４】
図１７に示すように、第２スイッチ１２は、電源ライン９０１を開閉するリレー接点１２ａと、リレー接点１２ａを動作させるリレーコイル１２ｂと、リレーコイル１２ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ１２ｃとを含んでいる。リレーコイル１２ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ１２ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ１２ｃのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル１２ｂへの通電と非通電を行う。
【０２０５】
（３）過電圧保護回路１５０の動作
図１８は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１７及び図１８において、通常時、第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしている。また、可変インピーダンス回路１２０のインピーダンスＺは０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０２０６】
通常時の商用電源９０の電圧ＶａｃがＶ0以下であるとすると、商用電源９０の電圧Ｖａｃが増加し、制御部４０が電圧検出器３３から出力される電圧がＶ0を超えたと判定したとき、制御部４０はインピーダンスＺを電圧検出器３３の検出値の増加に応じて連続的に増加させる。
【０２０７】
その結果、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚを減じた電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになり、機器３０は過電圧から保護される。
【０２０８】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、電圧Ｖａｃが第１閾値Ｖ1に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つ可変インピーダンス回路１２０での電力消費を止める。
【０２０９】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンスＺを０若しくは０に近い値に戻す。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２１０】
（４）第７実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路１５０では、過電圧時には、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０２１１】
（４−２）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによって可変インピーダンス回路１２０での電力消費を止める。この結果、可変インピーダンス回路１２０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０２１２】
（４−３）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減されるので、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【０２１３】
＜第８実施形態＞
（１）過電圧保護回路１５０の構成
図１９は、本発明の第８実施形態に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。図１９において、機器３０は、商用電源９０から一対の電源ライン９０１，９０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路１５０は、商用電源９０と機器３０との間に接続されている。
【０２１４】
過電圧保護回路１５０は、可変インピーダンス回路１２０と、電圧検出器３３と、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【０２１５】
（２）過電圧保護回路１５０の詳細構成
第８実施形態は、可変インピーダンス回路１２０が複数のインピーダンス要素によって構成されている点で上記第７実施形態と相違するが、その他の構成は第７実施形態と同じである。したがって、ここでは可変インピーダンス回路１２０についてのみ説明する。
【０２１６】
（２−１）可変インピーダンス回路１２０
可変インピーダンス回路１２０は、低インピーダンス要素１２１、高インピーダンス要素１２２及び切換スイッチ１２３を含んでいる。
【０２１７】
可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３によって低インピーダンス要素１２１と高インピーダンス要素１２２とを選択的に使用することができる。低インピーダンス要素１２１はインピーダンスＺ1を有している。また、高インピーダンス要素１２２はインピーダンスＺ1よりも大きいインピーダンスＺ2を有している。
【０２１８】
可変インピーダンス回路１２０は、低インピーダンス要素１２１の使用時に電圧検出器３３の検出値が所定の閾値を超えたとき、使用するインピーダンス要素を低インピーダンス要素１２１から高インピーダンス要素１２２へ切り換えることができる。
【０２１９】
（３）過電圧保護回路１５０の動作
図２０は、機器３０のインピーダンスが抵抗成分のみであり、インピーダンスＺが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図１９及び図２０において、通常時、可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３の接点が低インピーダンス要素１２１に接続されている。低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０２２０】
通常時の商用電源９０の電圧Ｖａｃは、Ｖ0以下である。制御部４０は、商用電源９０の電圧Ｖａｃが通常時の値Ｖ0を超えても可変インピーダンス回路１２０の低インピーダンス要素１２１を使用し、インピーダンスＺ1を維持する。
【０２２１】
その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値が第１閾値Ｖ1を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１２３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１２２に接続する。
【０２２２】
高インピーダンス要素１２２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになる。
【０２２３】
その結果、機器３０に印加される電圧ＶがＶ1からＶ0へ減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０２２４】
その後、過電圧状態が続いている場合には、商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、電圧Ｖａｃが第２閾値Ｖ2（Ｖ2＝Ｖ1でもよい）に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つ可変インピーダンス回路１２０での電力消費を止める。
【０２２５】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１２２から低インピーダンス要素１２１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２２６】
（４）第８実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路１５０では、過電圧時に、可変インピーダンス回路１２０のインピーダンス要素を低インピーダンス要素１２１から高インピーダンス要素１２２へ切り換えるので、インピーダンスＺ2での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減され、機器３０を過電圧から保護することができる。
【０２２７】
（４−２）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによって可変インピーダンス回路１２０での電力消費を止める。この結果、可変インピーダンス回路１２０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０２２８】
（４−３）
商用電源９０からの供給電圧が過大電圧であっても、可変インピーダンス回路１２０での電圧降下分だけ機器３０に印加される電圧が低減されるので、短時間の過大電圧からの保護だけのために機器３０の電圧定格を高く設計する必要がなく、合理的である。
【０２２９】
＜第９実施形態＞
（１）電力変換装置３００の構成
図２１は、本発明の第９実施形態に係る過電圧保護回路２００を備えた電力変換装置３００の回路図である。図２１において、電力変換装置３００は、直流電源部８０、インバータ９５、過電圧保護回路２００で構成されている。
【０２３０】
インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路２００は、直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０２３１】
（１−１）直流電源部８０
直流電源部８０は、整流部８１と、整流部８１と並列接続される平滑コンデンサ８２とで構成されている。
【０２３２】
整流部８１は、４つのダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂによってブリッジ状に構成されている。具体的には、ダイオードＤ１ａとＤ１ｂ、Ｄ２ａとＤ２ｂは、それぞれ互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１ａ，Ｄ２ａの各カソード端子は、共に平滑コンデンサ８２のプラス側端子に接続されており、整流部８１の正側出力端子として機能する。ダイオードＤ１ｂ，Ｄ２ｂの各ダイオードの各アノード端子は、共に平滑コンデンサ８２のマイナス側端子に接続されており、整流部８１の負側出力端子として機能する。
【０２３３】
ダイオードＤ１ａ及びダイオードＤ１ｂの接続点は、商用電源９０の一方の極に接続されている。ダイオードＤ２ａ及びダイオードＤ２ｂの接続点は、商用電源９０の他方の極に接続されている。整流部８１は、商用電源９０から出力される交流電圧を整流して直流電圧を生成し、これを平滑コンデンサ８２へ供給する。
【０２３４】
平滑コンデンサ８２は、整流部８１によって整流された電圧を平滑する。平滑後の電圧Ｖｄｃは、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されるインバータ９５へ印加される。
【０２３５】
なお、コンデンサの種類としては、電解コンデンサやフィルムコンデンサ等が挙げられるが、本実施形態においては、平滑コンデンサ８２として電解コンデンサが採用される。
【０２３６】
この直流電源部８０は、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路と言い換えることもできる。
【０２３７】
（１−２）インバータ９５
インバータ９５は、複数のＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下、単にトランジスタという）及び複数の還流用ダイオードを含んでいる。インバータ９５は、平滑コンデンサ８２からの電圧Ｖｄｃが印加され、かつゲート駆動回路９６により指示されたタイミングで各トランジスタがオン及びオフを行うことによって、モータ５００を駆動する駆動電圧を生成する。モータ５００は、例えばヒートポンプ式空気調和機の圧縮機モータ、ファンモータである。
【０２３８】
なお、本実施形態のインバータ９５は、電圧形インバータであるが、それに限定されるものではなく、電流形インバータでもよい。
【０２３９】
（１−３）ゲート駆動回路９６
ゲート駆動回路９６は、制御部４０からの指令に基づき、インバータ９５の各トランジスタのオン及びオフの状態を変化させる。
【０２４０】
（１−４）過電圧保護回路２００
過電圧保護回路２００は、可変インピーダンス回路１７０と、電圧検出器８３と、第２スイッチ６２とを含んでいる。
【０２４１】
（２）過電圧保護回路２００の詳細構成
第９実施形態と、既に説明した第７実施形態及び第８実施形態と大きく異なる点は、過電圧保護回路２００が直流部に設けられていることである。したがって、各構成要素も交流仕様から直流仕様に置き換えられることに鑑みて、同一名称であっても符号を換えて、再度説明する。
【０２４２】
（２−１）可変インピーダンス回路１７０
可変インピーダンス回路１７０は、当該回路における電圧と電流との比であるインピーダンスがＺとなるように構成された回路である。一般に抵抗素子が採用される。
【０２４３】
可変インピーダンス回路１７０は、電源ライン８０２上で、直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０２４４】
可変インピーダンス回路１７０は、低インピーダンス要素１７１、高インピーダンス要素１７２及び切換スイッチ１７３を含んでいる。
【０２４５】
可変インピーダンス回路１７０は、切換スイッチ１７３によって低インピーダンス要素１７１と高インピーダンス要素１７２とを選択的に使用することができる。低インピーダンス要素１７１はインピーダンスＺ1を有している。また、高インピーダンス要素１７２はインピーダンスＺ1よりも大きいインピーダンスＺ2を有している。
【０２４６】
可変インピーダンス回路１７０は、低インピーダンス要素１７１の使用時に電圧検出器８３の検出値が所定の閾値を超えたとき、使用するインピーダンス要素を低インピーダンス要素１７１から高インピーダンス要素１７２へ切り換えることができる。
【０２４７】
（２−２）電圧検出器８３
電圧検出器８３は、平滑コンデンサ８２の出力側に接続されており、平滑コンデンサ８２の両端電圧、即ち平滑後の電圧Ｖｄｃの値を検出する。電圧検出器８３は、例えば、互いに直列に接続された２つの抵抗が平滑コンデンサ８２に並列接続され、電圧Ｖｄｃが分圧されるように構成される。それら２つの抵抗同士の接続点の電圧値は、制御部４０に入力される。
【０２４８】
（２−３）第２スイッチ６２
第２スイッチ６２は、電源ライン８０１を開閉する。ここで、電源ライン８０１を開閉するとは、電源ライン８０１を導通又は遮断して非導通にすることである。
【０２４９】
第２スイッチ６２は、通常時は電源ライン８０１を閉、つまり導通状態にしておく。他方、過電圧時には、可変インピーダンス回路１７０のインピーダンスＺが変化することによってインバータ９５の保護動作が行われた後に、第２スイッチ６２がオフして電源ライン８０１を遮断する。
【０２５０】
電源ライン８０１を遮断する目的は、可変インピーダンス回路１７０での電力消費を止めるためであり、可変インピーダンス回路１７０の電力定格を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。第２スイッチ６２は、リレー回路が採用されている。
【０２５１】
図２１に示すように、第２スイッチ６２は、電源ライン８０１を開閉するリレー接点６２ａと、リレー接点６２ａを動作させるリレーコイル６２ｂと、リレーコイル６２ｂへの通電と非通電とを行うトランジスタ６２ｃとを含んでいる。リレーコイル６２ｂの一端は、電源Ｖｂの正極に接続され、他端はトランジスタ６２ｃのコレクタ側に接続されている。制御部４０は、トランジスタ６２ｃのベース電流の有無を切り換えて、コレクタとエミッタ間をオンオフし、リレーコイル６２ｂへの通電と非通電を行う。
【０２５２】
（３）過電圧保護回路２００の動作
図２１において、通常時、第２スイッチ６２は電源ライン８０１を導通状態にしている。また、通常時、可変インピーダンス回路１７０は、切換スイッチ１７３の接点が低インピーダンス要素１７１に接続されている。低インピーダンス要素１７１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、インバータ９５には電圧Ｖ≒Ｖｄｃが印加されている。
【０２５３】
直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが増加し、電圧検出器８３の検出値が第１閾値を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１７３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１７２に接続する。
【０２５４】
高インピーダンス要素１７２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１７１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１７０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖｄｃ−Ｖｚがインバータ９５に印加されることになる。その結果、インバータ９５に印加される電圧Ｖが減少し、インバータ９５が過電圧から保護される。
【０２５５】
その後、過電圧状態が続いている場合には、インバータ９５に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが第２閾値（＝第１閾値でもよい）に到達したときに第２スイッチ６２が電源ライン８０１を遮断する。その結果、インバータ９５が過電圧から保護され、且つ可変インピーダンス回路１７０での電力消費が止まる。
【０２５６】
直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが下がり、電圧検出器８３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１７０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１７２から低インピーダンス要素１７１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。さらに、第２スイッチ６２をオンさせて電源ライン８０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２５７】
（４）第９実施形態の特徴
（４−１）
過電圧保護回路２００では、過電圧時に、可変インピーダンス回路１７０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１７２へ切り換えることによって、インピーダンスＺ2での電圧降下分だけインバータ９５に印加される電圧が低減され、インバータ９５を過電圧から保護することができる。
【０２５８】
（４−２）
また、第２スイッチ６２が電源ライン８０１を遮断することによって可変インピーダンス回路１７０での電力消費を止める。この結果、可変インピーダンス回路１７０の電力定格を小さくすることができる。
【０２５９】
＜第１０実施形態＞
（１）過電圧保護回路２００の構成
図２２は、本発明の第１０実施形態に係る過電圧保護回路２００を備えた電力変換装置３００の回路図である。図２２において、インバータ９５は、直流電源部８０から一対の電源ライン８０１，８０２を介して電力供給されている。過電圧保護回路２００の一部は商用電源９０と直流電源部８０との間に接続され、他の部分は直流電源部８０とインバータ９５との間に接続されている。
【０２６０】
過電圧保護回路２００は、可変インピーダンス回路１７０と、電圧検出器３３、第２スイッチ１２とを含んでいる。
【０２６１】
第１０実施形態と、既に説明した第９実施形態と異なる点は、過電圧保護回路２００の構成要素である電圧検出器と第２スイッチとが商用電源９０と直流電源部８０との間に設けられていることである。つまり、電圧検出器及び第２スイッチの配置が、第８実施形態における電圧検出器３３及び第２スイッチ１２の配置と同じである。したがって、電圧検出器及び第２スイッチが直流仕様から交流仕様に置き換えられることに鑑みて、第８実施形態の電圧検出器３３及び第２スイッチ１２が採用されている。
【０２６２】
したがって、各構成要素の内容は、第８実施形態の電圧検出器３３及び第２スイッチ１２、第９実施形態の可変インピーダンス回路１７０と同様であるので、ここでは説明を省略し、動作説明のみ行う。
【０２６３】
（２）過電圧保護回路２００の動作
図２２において、通常時、第２スイッチ１２は電源ライン９０１を導通状態にしている。また、通常時、可変インピーダンス回路１７０は、切換スイッチ１７３の接点が低インピーダンス要素１７１に接続されている。低インピーダンス要素１７１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、インバータ９５には電圧Ｖ≒Ｖｄｃが印加されている。
【０２６４】
商用電源９０の電圧Ｖａｃの変動により、直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが増加し、電圧検出器３３の検出値が第１閾値を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１７３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１７２に接続する。
【０２６５】
高インピーダンス要素１７２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１７１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１７０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖｄｃ−Ｖｚがインバータ９５に印加されることになる。その結果、インバータ９５に印加される電圧Ｖが減少し、インバータ９５が過電圧から保護される。
【０２６６】
その後、過電圧状態が続いている場合には、インバータ９５に印加される電圧Ｖも上昇する。しかし、電圧検出器３３の検出値が第２閾値（＝第１閾値でもよい）に到達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断する。その結果、インバータ９５が過電圧から保護され、且つ可変インピーダンス回路１７０での電力消費が止まる。
【０２６７】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが安定し、直流電源部８０の電圧Ｖｄｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１７０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１７２から低インピーダンス要素１７１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２６８】
（３）第１０実施形態の特徴
（３−１）
過電圧保護回路２００では、過電圧時に、可変インピーダンス回路１７０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１７２へ切り換えることによって、インピーダンスＺ2での電圧降下分だけインバータ９５に印加される電圧が低減され、インバータ９５を過電圧から保護することができる。
【０２６９】
（３−２）
また、第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断することによって可変インピーダンス回路１７０での電力消費を止める。この結果、可変インピーダンス回路１７０の過熱を抑制し、電力定格を小さくすることができる。
【０２７０】
＜その他の変形例＞
（Ａ）
図１に示す第５実施形態に係る過電圧保護回路１５０は、交流電圧に対する過電圧保護回路を実施形態としているが、電源が直流電源である場合、あるいは機器内に交流電源を整流する直流電源部を持つ場合には、各構成要素を交流仕様から直流仕様へ置き換えて直流電源部の下流側に設けてもよい。
【０２７１】
（Ｂ）
第８実施形態では、電圧Ｖａｃが所定の第２閾値に達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断したが、過電圧状態が所定の継続時間を経過したときに遮断するようにしてもよい。
【０２７２】
（Ｃ）
第８実施形態では、電圧Ｖａｃが所定の第２閾値に達したときに第２スイッチ１２が電源ライン９０１を遮断したが、機器に印加される電圧Ｖを検出する機器電圧検出器３７を更に設け、電圧Ｖが所定の第３閾値に達したときに遮断するようにしてもよい。
【０２７３】
図２３は、他の変形例に係る過電圧保護回路１５０を備えた装置の回路図である。また、図２４は、インピーダンスが抵抗のみの場合の電圧Ｖの変化を示すグラフである。図２３及び図２４において、通常時、可変インピーダンス回路１２０は、切換スイッチ１２３の接点が低インピーダンス要素１２１に接続されている。低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1は０若しくは０に近い値であるので、機器３０には電圧Ｖ≒Ｖａｃが印加されている。
【０２７４】
制御部４０は、商用電源９０の電圧Ｖａｃが通常時の値Ｖ0を超えても可変インピーダンス回路１２０の低インピーダンス要素１２１を使用し、インピーダンスＺ1を維持する。
【０２７５】
その後、電圧Ｖａｃがさらに上昇し、電圧検出器３３の検出値が第１閾値Ｖ1を超えたとき、制御部４０は切換スイッチ１２３を動作させ、接点を高インピーダンス要素１２２に接続する。
【０２７６】
高インピーダンス要素１２２のインピーダンスＺ2は低インピーダンス要素１２１のインピーダンスＺ1より大きいので、可変インピーダンス回路１２０の両端における電圧降下分Ｖｚが増加し、電圧Ｖ＝Ｖａｃ−Ｖｚが機器３０に印加されることになる。その結果、機器３０に印加される電圧Ｖが減少し、機器３０は過電圧から保護される。
【０２７７】
その後、制御部４０は切換スイッチ１２３の接点を高インピーダンス要素１２２に接続した状態を維持するが、過電圧状態が続いている場合には、図２４に示すように商用電源９０の電圧Ｖａｃの上昇に伴って機器３０に印加される電圧Ｖも上昇する。
【０２７８】
そして、機器電圧検出器３７の検出値が閾値Ｖmに到達したとき、制御部４０は第２スイッチ１２を介して電源ライン９０１を遮断する。この結果、機器３０を保護し、且つ可変インピーダンス回路１２０での電力消費及び温度上昇を止めることができる。
【０２７９】
商用電源９０の電圧Ｖａｃが下がり、電圧検出器３３から出力される電圧が復帰のための閾値よりも下がったと制御部４０が判定したとき、制御部４０は可変インピーダンス回路１２０のインピーダンス要素を高インピーダンス要素１２２から低インピーダンス要素１２１へ切り換えて、インピーダンスＺ2をインピーダンスＺ1に戻す。さらに、第２スイッチ１２をオンさせて電源ライン９０１を接続することで、通常の動作に復帰する。
【０２８０】
（Ｄ）
第１０実施形態は、第９実施形態の電圧検出器と第２スイッチとを、商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるように変更したものであるが、電圧検出器のみを商用電源９０と直流電源部８０との間に設けるようにしてもよい。
【０２８１】
（Ｅ）
第９実施形態、第１０実施形態では、機器の内部に過電圧保護回路を持つ例を示したが、機器はコンバータ回路とインバータ回路を持つものに限定されない。
【０２８２】
（Ｆ）
第６実施形態及び第８実施形態において、切換スイッチ１２３を用いる構成に替えて、第１実施形態におけるスイッチ１１を低インピーダンス要素１２１及び高インピーダンス要素１２２それぞれに直列接続して、電圧検出器３３の検出電圧に応じてオンさせるスイッチを切り換えてもよい。
【０２８３】
（Ｇ）
第９実施形態及び第１０実施形態において、切換スイッチ１７３を用いる構成に替えて、第３実施形態におけるスイッチ７１を低インピーダンス要素１７１及び高インピーダンス要素１７２それぞれに直列接続して、電圧検出器８３の検出電圧に応じてオンさせるスイッチを切り換えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２８４】
本発明は、電源電圧の変動が起こり易い地域で使用される機器、例えば、冷凍装置に有用である。
【符号の説明】
【０２８５】
１１，６１      スイッチ
１２，６２      第２スイッチ
２０，７０      インピーダンス回路
３３，８３      電圧検出器
３５，８５      バイパス回路
３７            機器電圧検出器
５０，１００    過電圧保護回路
８０            直流電源部（ＤＣ電源、コンバータ回路）
９０            商用電源（ＡＣ電源）
９５            インバータ（インバータ回路）
１２０，１７０  可変インピーダンス回路
１２１，１７１  低インピーダンス要素
１２２，１７２  高インピーダンス要素
１５０，２００  過電圧保護回路
３００          電力変換装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２８６】
【特許文献１】特開２００９−２０７３２９号公報