(57)【要約】【課題】経時劣化の影響が緩和されたスイッチング素子およびフォトカプラ４５の異常を検出できる光学的伝達素を提供する。【解決手段】スイッチング素子の異常を検出する異常検出回路と、複数の発光素子４３と、複数の受光素子４４と、スイッチング素子の異常を判定する異常判定回路とを有する電力変換装置において、異常検出回路は、スイッチング素子の状態に応じて、電流を流すオン期間と発光素子４３に電流を流さないオフ期間が交互に切り替わる第一状態信号と、発光素子４３に電流を流さないオフ期間のみからなる第二状態信号を発光素子４３に出力し、第一状態信号は、オフ期間の和がオフ期間及びオン期間の和よりも小さく設定され、異常判定回路は、前記受光素子４４からの信号波形と判定条件とを比較することでスイッチング素子の異常を判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子のオンオフにより電力変換を行う電力変換装置に設けられ、前記スイッチング素子の状態を光学的に信号伝達する電力変換装置の信号伝達装置であって、前記スイッチング素子の異常を検出する異常検出回路と、前記異常検出回路からの電気信号を光信号に変換し発光する複数の発光素子と、前記発光素子からの光信号を受光して電気信号に変換して出力する複数の受光素子と、複数の前記受光素子を直列接続した一端からの出力信号により前記スイッチング素子の異常を判定する異常判定回路とを有し、前記異常検出回路は、前記スイッチング素子の状態に応じて、電流を流すオン期間と前記発光素子に電流を流さないオフ期間が交互に切り替わる第一状態信号と、前記発光素子に電流を流さないオフ期間のみからなる第二状態信号を前記発光素子に出力するものであって、前記第一状態信号は、直列接続された前記受光素子に対応する前記発光素子の前記オフ期間の和が、各発光素子における前記オフ期間及び前記オン期間の和よりも小さく設定され、前記異常判定回路は、前記受光素子からの信号波形とあらかじめ設定された判定条件とを比較することで前記スイッチング素子と前記発光素子と前記受光素子のいずれかが異常であると判定することを特徴とする電力変換装置の信号伝達装置。
【請求項２】
直列接続された前記受光素子に対応する前記発光素子の前記オフ期間はすべて等しいことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置の信号伝達装置。
【請求項３】
前記異常判定回路は、前記受光素子からの出力信号の電圧値が所定範囲内に存在する時間に基づいて異常を判定することを特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置の信号伝達装置。
【請求項４】
前記受光素子からの出力信号の電圧値が所定範囲内に存在する時間を、前記異常判定回路内に設けた発振器からの信号波形の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジの少なくても一方をカウントすることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置の信号伝達装置。
【請求項５】
前記異常判定回路は、前記受光素子からの出力信号の立ち上がりを遅くする遅延回路と、前記遅延回路からの出力信号の電圧値と所定の基準値とを比較する比較回路とを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電力変換装置の信号伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置の高電圧回路と低電圧回路の間を絶縁する信号伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インバータ回路内のスイッチング素子に短絡、過電流、電圧異常、過熱といった異常が生じたときは、ドライブ基板内の電流・電圧・温度等の各種センサがスイッチング素子の上記異常を検出し制御回路側に出力する。異常検出信号を受け取った制御回路は、スイッチング素子を停止・保護する（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
このスイッチング素子とドライブ基板は高電圧である一方、制御回路は低電圧で駆動するため、これらはフォトカプラ等の光学的伝達素子を用いて絶縁される。
【特許文献１】特開２００７−１７４７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フォトカプラに代表される光学的伝達素子は、使用し続けると、内蔵されている発光素子の輝度が低下し、信号の伝達ができなくなる経時劣化の問題がある。この結果、フォトカプラの寿命がボトルネックとなり、フォトカプラの寿命がインバータの寿命を左右してしまう。
【０００５】
このフォトカプラはその通電時間を短くすることで、寿命を確保できる。しかし、オン状態をオンとオフが繰り返されるように変更すると、その状態を検出するために直列に繋いだフォトカプラ間のオンとオフの同期を取ることが必要となり、制御が複雑になってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、フォトカプラの寿命を延ばしつつも、フォトカプラの同期を不要である環境下において、スイッチング素子およびフォトカプラの異常を検出できる光学的伝達素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、複数のスイッチング素子のオンオフにより電力変換を行う電力変換装置に設けられ、スイッチング素子の状態を光学的に信号伝達する電力変換装置の信号伝達装置であって、スイッチング素子の異常を検出する異常検出回路と、異常検出回路からの電気信号を光信号に変換し発光する複数の発光素子と、発光素子からの光信号を受光して電気信号に変換して出力する複数の受光素子と、複数の受光素子を直列接続した一端からの出力信号によりスイッチング素子の異常を判定する異常判定回路とを有し、異常検出回路は、スイッチング素子の状態に応じて、電流を流すオン期間と発光素子に電流を流さないオフ期間が交互に切り替わる第一状態信号と、発光素子に電流を流さないオフ期間のみからなる第二状態信号を発光素子に出力するものであって、第一状態信号は、直列接続された受光素子に対応する発光素子のオフ期間の和が、各発光素子におけるオフ期間及びオン期間の和よりも小さく設定され、異常判定回路は、受光素子からの信号波形とあらかじめ設定された判定条件とを比較することでスイッチング素子と発光素子と受光素子のいずれかが異常であると判定することを特徴とする電力変換装置の信号伝達装置。
【０００８】
請求項２記載の発明では、直列接続された受光素子に対応する発光素子のオフ期間はすべて等しいことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明では、異常判定回路は、受光素子からの出力信号の電圧値が所定範囲内に存在する時間に基づいて異常を判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明では、受光素子からの出力信号の電圧値が所定範囲内に存在する時間を、異常判定回路内に設けた発振器からの信号波形の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジの少なくても一方をカウントすることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明では、異常判定回路は、受光素子からの出力信号の立ち上がりを遅くする遅延回路と、遅延回路からの出力信号の電圧値と所定の基準値とを比較する比較回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、各フォトカプラ間において信号伝達の同期が取れていない環境下であっても、受光素子がある二次側において、オン期間とオフ期間を繰り返す第一状態のみからなる論理積であるか、オフ期間のみからなる第二状態が含まれる論理積であるかを区別することができる。
【００１３】
フォトカプラへの通電時間を減らすことができ、フォトカプラの寿命を延ばすことができる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、各フォトカプラのオフ期間を等しくしていることから、簡易な構成で電力損失を低減でき、かつ、フォトカプラの寿命を延ばすことができる。
【００１５】
請求項３及び請求項４記載の発明によれば、オン期間とオフ期間を切り替える第一状態とオフ期間のみかななる第二状態を容易かつ適切に区別することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、第一状態のＨＶを比較回路の基準値未満とすることができ、簡易かつ低コストな構成で第一状態及び第二状態を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に本発明の一実施形態におけるインバータの全体構成のブロック図を示す。
【００１８】
実施例における電力変換装置１はモータ・ジェネレーター３６の駆動を制御する三相インバータであり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に対応したスイッチング素子Ｑ１１、Ｑ２１、Ｑ１２、Ｑ２２、Ｑ１３、Ｑ２３がＵ相、Ｖ相、Ｗ相と各相毎に上下一組として構成されており、各組が並列に接続されている。本実施例では、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を使用しているが、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ等を用いても良い。そして、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相という各相の上下スイッチング素子の間には、接続点が設けられており、接続点とモータ・ジェネレーター３６の対応する相の巻き線とが接続されている。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３にはそれぞれその素子を駆動する駆動回路（図示せず）が接続されており、駆動回路から印加されるゲート信号（電圧信号）によって、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３がオンオフされる。駆動回路は光学的伝達素子を介して、制御部３０と異常信号などの信号のやり取りを行う。ここで、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３と駆動回路を含むアーム部は高電圧回路であるのに対し、制御部３０は低電圧回路である。光学的伝達素子は電圧差が大きい両者を絶縁するために用いられ、本実施例では光学的伝達素子として、フォトカプラを用いる。
【００１９】
また、１４はバッテリであり、コンデンサ１５、リアクトル１６、スイッチング素子１７、１８が昇圧コンバータを形成し、バッテリ電圧の昇圧と降圧を行う。昇圧コンバータからの出力は平滑コンデンサ１９によって、平滑される。
【００２０】
図２にフォトカプラを用いた信号伝達装置２の構成図を示す。信号伝達装置２はスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３の異常検出結果に関する信号をフォトカプラ４５を介して、制御部がある低圧側の異常判定回路側に送り、異常判定回路において、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３とフォトカプラ４５において異常があるか否かを判定する装置である。ここで、異常判定回路において、フォトカプラ４５の異常も検出できるのは、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３の正常時にはフォトカプラをオンにし、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３の異常時には、フォトカプラ４５の導通をオフにする逆論理の信号を送るからである。
【００２１】
フォトカプラ４５は光電変換を用いて電気信号を伝達する光学的伝達素子の一つであり、入力された電気信号を発光素子４３により光信号に光電変換し、その光を受光素子４４において、再び電気信号に変換し、受光素子４４を導通させることで、信号の伝達を実現する。光信号を用いているため、１次側と２次側は絶縁することができる。本実施例では、発光素子４３として発光ダイオード、受光素子４４にはフォトトランジスタ４４を用いる。
【００２２】
各相の上下アームでは、ＬＶＩＣ４１と各種センサ４２を有する異常検出回路４６が設けられている。電流センサ、温度センサ等の各種センス４２は、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３の温度、電流、電圧等を検出し、その検出結果と所定の基準値と比較して、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３に異常があるか否かを判断する。比較の結果、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３に異常が生じていると判断した場合には、ＬＶＩＣがＦＡＩＬ信号をフォトカプラ４５の１次側に送信し、制御部３０に異常信号を出力する。
【００２３】
フォトカプラ４５の二次側では、図２に示すように各アームの受光素子（フォトトランジスタ）４４が直列に接続され、一端のコレクタ側が電源に接続される一方で、他端のエミッタ側は接地されている。ここで、フォトトランジスタ４４を並列ではなく直列に接続する利点として、論理回路を必要とせず、簡易かつ低コストで異常検出回路を構成できることがあげられる。
【００２４】
スイッチング素子が正常の場合（第一状態）には、フォトカプラ４５の発光素子４３側（１次側）にオン期間とオフ期間からなる電気信号を入力し続ける。オンの信号が入力されている時には発光素子４３により光電変換された光がフォトカプラ４５の受光素子４４側（２次側）に伝達され、二次側が受光することによって、二次側のフォトトランジスタ４４が導通される。このように、フォトカプラ４５は、光を媒体とすることによって、入力側と出力側との絶縁を実現することができる。スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３とフォトカプラ４５が正常の場合には、制御部３０は、駆動信号を駆動回路に出力することで、モータ・ジェネレーター３６の制御を行う。
【００２５】
一方、スイッチング素子に異常が発生した場合（第二状態）には、その異常を検出したＬＶＩＣ４１は異常が発生した相のフォトカプラ４５にＦＡＩＬ信号を伝達し、フォトカプラ４５に流される電流が遮断される。この結果、ＦＡＩＬ信号が伝達されたフォトカプラ４５の二次側では、フォトトランジスタ４４が導通せず、Ａ点の電圧値がＨｉｇｈ（ＨＶ）となることで、制御部３０にスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３の異常が伝達される。また、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３が正常でも、フォトカプラ４５に導通不良等の異常が生じた場合には、同じようにＡ点の電圧値がＨＶになるため、制御部３０に異常が伝達される。
【００２６】
異常信号を受け取った制御部３０は、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３の動作を停止させるために、ゲート遮断を指示する駆動信号を駆動回路へ出力して、素子を保護する。
【００２７】
図３に全てのスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３およびフォトカプラ４５が正常であるときの出力信号の様子を示す。
【００２８】
すべてのスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３が正常に動作している場合には、オン、オフが繰り返される周期Ｔの間では、図の期間Ｔｏｎ１〜Ｔｏｎ６のようにすべてのアームにおいて、常にオン期間である時刻が最低一回は現れる。期間Ｔｏｎ１〜Ｔｏｎ６では、フォトトランジスタ４４がすべて導通し、Ａ点の電圧値がＬｏｗ（ＬＶ）となり、制御部３０側でスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３はすべて正常と判断される。ここで、Ｕ相上下、Ｖ相上下、Ｗ相上下の各アームのオフ期間をｔｏｏｆ１〜ｔｏｆｆ６とすると、Ｔ＞ｔｏｏｆ１＋ｔｏｆｆ２＋ｔｏｆｆ３＋ｔｏｆｆ４＋ｔｏｆｆ５＋ｔｏｆｆ６が成立する。Ｕ相上下、Ｖ相上下、Ｗ相上下の各アームのオン期間をｔｏｎ１〜ｔｏｎ６とすると、ＴはＴ＝ｔｏｎｉ＋ｔｏｆｆｉ（ｉ＝１，２，３，４，５，６）で表される。
【００２９】
図４に、Ｕ相上段のスイッチング素子に異常が生じた場合の出力信号の様子を示す。
【００３０】
この場合、Ｕ相上段のフォトカプラ４５にＦＡＩＬ信号が伝達され、フォトカプラ４５の１次側と２次側の信号伝達が遮断される。この結果、Ｕ相上段のフォトカプラ４５の二次側では、フォトトランジスタ４４が導通せず、Ａ点の電圧値が常にＨＶとなり、制御回路側にスイッチング素子又はフォトカプラ４５に異常が生じたことが伝達される。異常時にフォトカプラをオフにするという逆論理にしている結果、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３だけでなく、フォトカプラ４５に導通不良が生じた場合も異常が制御部３０に伝達される。
【００３１】
図５にマイコン５１による異常判定処理の説明図を示す。図２のＡ点からの信号はマイコン５１に入力され、入力信号に基づくカウンタ数と所定の閾値の大小関係を比較することで、異常か否かが判断される。
【００３２】
図５に示す実施例では、フォトカプラ４５からの出力信号がＨＶである場合に、マイコンカウンタの立ち上がり数をカウントする。マイコンカウンタは、マイコンカウンタの立ち上がり若しくは立ち下がりのいずれか少なくても一方が起きた際に、カウンタ数ｃｎｔの値を増加してゆく。この結果、カウント数ｃｎｔが所定の閾値ｔｈ＿ｎより大きければ、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３又はフォトカプラ４５の少なくても一方に異常があり、閾値より小さければ、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３とフォトカプラ４５が正常であると判定できる。
【００３３】
ここで、各アーム間のフォトカプラ４５は同期が取れておらず、各アームにおいてオン期間とオフ期間が現れる時期にはばらつきが生じるため、オフ期間が互いに全く重なり合わないケースやオフ期間がすべて重なりあうようなケースのどちらにおいても、正常状態と判定できるようにする必要がある。そのため、所定の閾値ｔｈ＿ｎは正常時において最もカウント数が多い状況でも、正しく正常と検出できる値にする必要がある。最もカウント数が多い状況は、すべてのオフ期間が重なる場合である。よって、オン期間とオフ期間が繰り返される周期をＴ、期間Ｔの間のオフ期間の長さの最大値をＴｏｆｆ、異常時のカウント数をＣｆａｉｌとすると、正常時のカウント数の最大値Ｃｎｏｒは、Ｃｎｏｒ＝Ｔｏｆｆ／Ｔ×Ｃｆａｉｌで表される。したがって、所定の閾値ｔｈ＿ｎは、Ｔｏｆｆ／Ｔ×Ｃｆａｉｌ＜ｔｈ＿ｎ≦Ｃｆａｉｌを満たすようにすればよい。
【００３４】
図６に本実施形態にかかる信号伝達装置２におけるスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３およびフォトカプラ４５の異常判定処理の手順を示す。この例では立ち上がりの数をカウントするが、立ち下がりをカウントしてもよく、又両方をカウントしても良い。この処理は所定の周期で繰り返し実行される。
【００３５】
最初に、ステップＳ１０において、異常判定処理が開始されると、ステップＳ１１及びステップＳ１２において、カウンタの立ち上がりのカウント数を格納する変数ｃｎｔがゼロに初期化され、タイマが初期化される。その後、ステップＳ１３において、タイマによる時間計測が開始される。ステップＳ１４において、フォトカプラ４５からの入力信号がＨＶかＬＶか否か判断する。ステップ１４において、入力信号がＨＶであると判断されると、ステップ１５に移行し、カウンタの立ち上がり時に変数ｃｎｔがインクリメントされ、ステップ１６に移行する。一方、入力信号がＬＶであると判断されると、ステップ１５の処理は行われず、ステップ１６に移行する。ステップＳ１６において、タイマが所定の時間に達してるか否かが判断され、もし所定の時間が経過してなければ、処理がステップＳ１４に移行し、所定の時間になるまで、ステップＳ１４〜１６の処理が繰り返される。タイマが所定の時間に達した後、ステップＳ１６において、インクリメントされた変数ｃｎｔと所定の閾値ｔｈ＿ｎとの大小関係が判断される。ｃｎｔが閾値ｔｈ＿ｎより小さい場合、ステップＳ１８に移行し、スイッチング素子Ｑ１１〜２３には異常が発生していないとみなし、処理はステップＳ１１に戻り、再び上記のＳ１１〜Ｓ１７の処理を繰り返す。一方、ｃｎｔが閾値ｔｈ＿ｎを超える場合、ステップＳ１９に移行し、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３又はフォトカプラ４５に異常があると判定され、ステップ２０において、これに対処するための処理を実行する。処理の例として、制御回路は非常停止信号を送信し、各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３を強制的にオフにすることがあげられる。この結果、インバータを介した主電源からモータ・ジェネレーター３６への電力供給が絶たれることとなる。そして、ステップＳ２１において異常判定処理は終了する。
【００３６】
また、上記実施例では、立ち上がりをカウントアップしていったが、所定の値からカウントダウンしていってもよい。また、マイコン５１のカウンタの立ち上がりだけでなく、立ち下がりのときにカウントしてもよい。更には、本実施例では、フォトカプラ４５からマイコン５１への入力信号がＨＶのときにカウントしているが、入力信号がＬＶのときにカウントアップしても良い。閾値との比較もこれら条件に合わせて、大小関係を変えることができ、図６のフローチャートの例に限定されるものではない。
【００３７】
また、上記実施例では、マイコンカウンタの立ち上がり若しくは立ち下がりの少なくても一方が起きる回数をカウントしていったが、マイコンカウンタではなく、フォトカプラ４５二次側の出力信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジの少なくても一方をカウントしてゆく方法でも良い。この場合、異常状態のカウント数が正常状態よりも大きくなり、カウント数が閾値を超えたときは正常、閾値を下回ったときは異常と判断される。
【００３８】
図７に遅延回路を用いた異常判定回路を示す。上記異常判定回路はフォトカプラ４５側に遅延回路６１（ＣＲ回路）を有し、ＣＲ回路を介したフォトカプラ４５からの出力信号の電圧値と、所定の基準値ｔｈ＿ｖを比較する比較回路６２（コンパレータ）を有する。
【００３９】
Ａ点の出力信号はＣＲ回路を介して、コンパレータのマイナス端子に入力される。一方、コンパレータのプラス端子には電源電圧と分圧抵抗によって形成される所定の基準電圧値ｔｈ＿ｖが入力される。プラス端子の電圧が基準電圧ｔｈ＿ｖよりも大きい場合は、正常と判断され、プラス端子の電圧が基準電圧よりも小さい場合は、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３およびフォトカプラ４５に異常があると判断され、制御部３０から駆動回路に対してゲート遮断を指示する駆動信号が送信される。
【００４０】
図８に同異常判定回路において、ＨＶとＬＶが繰り返される信号の立ち上がりのタイムチャート、図９にＨＶの信号の立ち上がりのタイムチャートを示す。図８（ａ）にスイッチング素子が正常である場合のフォトカプラ４５からの出力信号の推移を示し、図８（ｂ）にスイッチング素子が正常である場合の同異常判定回路への入力電圧の推移を示し、図９（ａ）にスイッチング素子に異常が発生した場合のフォトカプラ４５からの出力信号の推移を示し、図９（ｂ）にスイッチング素子に異常が発生した場合の同異常判定回路への入力電圧の推移を示す。
【００４１】
上記回路においては、所定の基準値ｔｈ＿ｖを越えるか越えないかで正常異常の判定を行う。上記回路においては、コンデンサの容量を大きくすることで、立ち上がりの時定数を大きくしている。図８（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３が正常の場合では、フォトカプラ４５からの出力信号はＬＶとＨＶが繰り返されたものとなる。ここで、時刻ｔ１において、フォトカプラ４５からの出力信号がＨＶになったとしても、時定数が大きいために異常判定回路からの出力電圧の立ち上がりが所定の基準値ｔｈ＿ｖに達する前に、時刻ｔ２において、フォトカプラ４５からの出力信号がＨＶからＬＶに切り替わり、異常判定回路からの出力電圧は立ち下がりの状態になる。つまり、異常判定回路内にＣＲ回路を設け、コンデンサの容量を十分大きくしたことで、ＨＶとＬＶが繰り返される正常時には、基準値ｔｈ＿ｖよりも低い領域で、立ち上がりと立ち下がりの繰り返しが起こるのみで、フォトカプラ４５からの出力信号が入力されたとしても基準値ｔｈ＿ｖを超えることはない。
【００４２】
所定の基準値ｔｈ＿ｖは正常時の電圧の立ち上がりの最大値よりも大きく、異常時の電圧以下である必要がある。
【００４３】
次に、図９を用いて、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３に異常が発生した場合について説明する。図９（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３又はフォトカプラ４５に異常が発生したことにより、時刻ｔ４において、フォトカプラ４５の出力信号がＨＶになる。ＣＲ回路を設けたことにより電圧の立ち上がりが鈍くても、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３およびフォトカプラ４５に異常が生じている状況では、出力電圧の立ち下がりがないため、時刻ｔ５に基準値ｔｈ＿ｖを超え、最終的には一定の電圧値に収束することになる。この結果、遅延回路６１（ＣＲ回路）を用いた異常判定回路では、コンパレータへの入力電圧が基準値ｔｈ＿ｖを越えるか否かでスイッチング素子およびフォトカプラ４５の異常と正常を識別できるため、マイコン５１も必要とせず、簡易な回路構成で正常／異常を判定できるという利点がある。
【００４４】
また、遅延回路６１を用いた異常判定回路とマイコン５１による異常判定処理を組み合わせることも可能である。この場合、遅延回路６１により、ＨＶレベルの状態が減る結果、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ２３およびフォトカプラ４５が正常時のカウント数が減り、異常時と正常時のカウント数の差が大きくなり、より信頼性の高い検出が可能となる。特に、各アームの異常時のオフ期間が互いに全く重ならず、正常時において、異常判定回路への出力電圧に占めるＨＶの割合が大きくなる場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態におけるインバータの全体構成のブロック図である。
【図２】フォトカプラを用いた信号伝達装置の構成図である。
【図３】全てのスイッチング素子が正常である場合の信号伝達の様子を示す図である。
【図４】Ｕ相上段のスイッチング素子が異常である場合の信号伝達の様子を示す図である。
【図５】マイコンによる異常判定処理の説明図である。
【図６】本実施形態にかかるマイコンを用いた異常判定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】遅延回路を用いた異常判定回路を示す図である。
【図８】同異常判定回路において、ＨＶとＬＶが繰り返される信号の立ち上がりのタイムチャートを示す図である。
【図９】同異常判定回路において、スイッチング素子に異常が発生した場合のＨＶの信号の立ち上がりのタイムチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  電力変換装置
２  信号伝達装置
Ｑ１１〜Ｑ２３  スイッチング素子
４３  発光素子
４４  受光素子（フォトトランジスタ）
４５  フォトカプラ
６１  遅延回路
６２  比較回路
【図１】
2009177883.tif 000003
【図２】
2009177883.tif 000004
【図３】
2009177883.tif 000005
【図４】
2009177883.tif 000006
【図５】
2009177883.tif 000007
【図６】
2009177883.tif 000008
【図７】
2009177883.tif 000009
【図８】
2009177883.tif 000010
【図９】
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