(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭコンバータの出力を平滑するための平滑コンデンサの充電電圧を検出する検出器と、この検出器の検出値に応じて前記ＰＷＭコンバータを構成するスイッチング素子の駆動信号を出力するための駆動信号出力回路と、この駆動信号出力回路からの駆動信号の最大パルス幅を所定の期間だけ特定の値に制限するとともに、この制限期間内で前記検出器の検出値が予め定めた目標値に到達しない場合を前記検出器の異常と判定し、異常であると判定した場合には前記駆動信号出力回路からの駆動信号の出力を停止させる異常検出回路とを具備することを特徴とするＰＷＭコンバータの制御装置。
【請求項２】
前記異常検出回路には、前記所定の期間を決定するタイマーと、前記駆動信号の最大パルス幅を制限するパルス幅リミッタ回路とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭコンバータの制御装置。
【請求項３】
前記異常検出回路には、前記検出器の動作状態を、この検出器の検出値と目標値との偏差で判定するコンパレータが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＷＭコンバータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＷＭコンバータを構成する回路素子の破壊を防止するためのＰＷＭコンバータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＷＭコンバータの回路構成の一例として、図２に示すものがある。
【０００３】
同図のＰＷＭコンバータは、三相交流電源１からの高調波電流を吸収するリアクトル２ａ及びコンデンサ２ｂからなるフィルタ回路２と、ダイオード７ａ及びスナバコンデンサ７ｂからなる回路７と、複数のスイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12からなる電力変換器３と、トランス８と、整流ダイオードＤ1 〜Ｄ4 と、ＤＣリアクトル９と、平滑コンデンサ４とを備えて構成されている。ここで、トランス８は、複数のスイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12からの高周波の交流電圧を昇圧するものである。また、三相交流電源１からの交流の入力電圧は、例えばＡＣ２００Ｖであり、平滑コンデンサ４の耐圧は、例えば４５０Ｖである。
【０００４】
そして、駆動制御回路６からの駆動信号（s1〜s12）によって各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12がスイッチング動作を行い、その出力がトランス８によって昇圧された後、ＤＣリアクトル９及び平滑コンデンサ４によって平滑化されることで、所望の直流電圧が得られる。このとき、トランス８の出力が目標値（例えばＤＣ４３０Ｖ）となるように、検出器５によって平滑コンデンサ４の充電電圧が検出され、フィードバック制御により駆動制御回路６からの駆動信号（s1〜s12）が設定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のＰＷＭコンバータでは、ダイオード７ａと各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12のコレクタ−エミッタ間のダイオード３ａとが逆向きとされているため、各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12を、制御装置６からの駆動信号（s1〜s12）によってオン／オフしない限り電力変換器３からの出力が得られないので、平滑コンデンサ４には充電電圧が印加されないことになる。
【０００６】
この場合、検出器５による平滑コンデンサ４の直流電圧の検出値は、各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12がスイッチング動作を行った時点で初めて得られることになる。このため、検出器５が破損しているとき、各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12がスイッチング動作を行うと、検出器５からの検出結果が得られないため、フィードバック制御によって設定される駆動制御回路６からの駆動信号（s1〜s12）が電力変換器３からの出力を最大とする方向に移行してしまう。よって、電力変換器３からの出力が最大となり、トランス８の出力が平滑コンデンサ４の耐圧を超えてしまうと、平滑コンデンサ４の破壊を招くおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような事情に対処してなされたもので、ＰＷＭコンバータを構成する回路素子の破壊を防止することができるＰＷＭコンバータの制御装置を提供することを自的とする。
【０００８】
【課題を達成するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るＰＷＭコンバータの制御装置は、ＰＷＭコンバータの出力を平滑するための平滑コンデンサの充電電圧を検出する検出器と、この検出器の検出値に応じて前記ＰＷＭコンバータを構成するスイッチング素子の駆動信号を出力するための駆動信号出力回路と、この駆動信号出力回路からの駆動信号の最大パルス幅を所定の期間だけ特定の値に制限するとともに、この制限期間内で前記検出器の検出値が予め定めた目標値に到達しない場合を前記検出器の異常と判定し、異常であると判定した場合には前記駆動信号出力回路からの駆動信号の出力を停止させる異常検出回路とを具備することを特徴としている。
【０００９】
ここで、所定の期間だけ制限される最大パルス幅は、平滑コンデンサの耐圧を下回るパルス幅である。
【００１０】
このような構成では、スイッチング素子が平滑コンデンサの耐圧を下回るパルス幅で駆動されている期間内で、異常検出回路により検出器の動作状態が判定され、異常であると判定された場合には、駆動信号出力回路からの駆動信号の出力が停止されるので、ＰＷＭコンバータを構成する回路素子である平滑コンデンサの破壊が防止される。
【００１１】
好適には、ＰＷＭコンバータの制御装置は、前記異常検出回路には、前記所定の期間を決定するタイマーと、前記駆動信号の最大パルス幅を制限するパルス幅リミッタ回路とを設けて構成し得る。
【００１２】
このような構成では、タイマーの動作期間中に、パルス幅リミッタ回路によってスイッチング素子を駆動する駆動信号の最大パルス幅が制限されるため、平滑コンデンサの耐圧を上回る充電が抑制される。
【００１３】
さらに、ＰＷＭコンバータの制御装置は、前記異常検出回路には、前記検出器の動作状態を、この検出器の検出値と目標値との偏差で判定するコンパレータを設けてもよい。
【００１４】
ここで、コンパレータの目標値は、平滑コンデンサの耐圧を下回る値である。
【００１５】
このような構成では、コンパレータにより検出器の検出値と目標値との偏差で検出器の動作状態を判定することができる。また、コンパレータの目標値を小さくすることで、耐圧の小さい平滑コンデンサの使用が可能となることから、部品コストの削滅も可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の詳細を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する図において、図２と共通する部分には同一符号を付すものとする。
【００１７】
図１は、本発明のＰＷＭコンバータの制御装置の一実施の形態を示す回路図である。
【００１８】
同図に示すＰＷＭコンバータは、三相交流電源１からの高調波電流を吸収するリアクトル２ａ及びコンデンサ２ｂからなるフィルタ回路２と、ダイオード７ａ及びスナバコンデンサ７ｂからなる回路７と、複数のスイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12からなる電力変換器３と、トランス８と、整流ダイオードＤ1〜Ｄ4と、ＤＣリアクトル９と、平滑コンデンサ４とを備えて構成されている。ここで、トランス８は、複数のスイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12からの高周波の交流電圧を昇圧するものである。また、三相交流電源１からの交流の入力電圧は、例えばＡＣ２００Ｖであり、平滑コンデンサ４の耐圧は、例えば４５０Ｖである。
【００１９】
各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12は、駆動制御回路６からの駆動信号（s1〜s12）によってスイッチング動作を行うものであり、その出力がトランス８によって昇圧された後、ＤＣリアクトル９及び平滑コンデンサ４によって平滑化されることで、所望の直流電圧が得られる。
【００２０】
このとき、トランス８の出力が目標値（例えばＤＣ４３０Ｖ）となるように、絶緑アンプ及び分圧抵抗によって構成される検出器５によって平滑コンデンサ４の充電電圧が検出され、フィードバック制御により駆動制御回路６からの駆動信号（s1〜s12）が設定される。
【００２１】
駆動制御回路６には、検出器５からの検出値に応じて駆動信号（s1〜s12）を出力し、各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12のオン／オフ動作を制御する駆動信号出力回路１０と、検出器５の異常を検出する異常検出回路１１とが設けられている。
【００２２】
異常検出回路１１には、ＰＷＭコンバータの始動信号１２がアクティブとなったとき、検出器５の動作状態を判定するための期間を決定するタイマー１３と、このタイマー１３によって決定された期間中に各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12への駆動信号（s1〜s12）の最大パルス幅を制限するパルス幅リミッタ回路１４と、検出器５の検出値と目標値とを比較し、その偏差が大きい場合（あるいは検出値が目標値に到達しない場合）には検出器５が異常であると判定するコンパレータ１５とが設けられている。ここで、パルス幅リミッタ回路１４によって制限されるパルス幅は、平滑コンデンサ４の耐圧を下回るパルス幅である。
【００２３】
このような構成のＰＷＭコンバータの制御装置は、次のような動作を行う。
【００２４】
まず、ＰＷＭコンバータの始動信号１２がアクティブとなると、駆動信号出力回路１０から駆動信号（s1〜s12）が出力され、各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12がスイッチング動作を行う。
【００２５】
このとき、タイマー１３によって検出器５の動作状態を判定するための期間が決定されるとともに、パルス幅リミッタ回路１４によって各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12への駆動信号（s1〜s12）の最大パルス幅が制限される。
【００２６】
これにより、三相交流電源１からの三相交流がフィルタ回路２及び回路７を経て電力変換器３により高周波の交流電圧に変換された後、トランス８によって昇圧され、さらに整流ダイオードＤ1，Ｄ2 及びＤＣリアクトル９を経て平滑コンデンサ４に充電される。
【００２７】
そして、タイマー１３によって決定された期間内で検出器５の検出値がコンパレータ１６の目標値に到達しない場合、コンパレータ１６によって検出器５の異常が判定され、コンパレータ１６の比較出力によって駆動信号出力回路１０からの各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12への駆動信号（s1〜s12）の出力が停止される。これにより、電力変換器３からの出力を昇圧するトランス８の出力が平滑コンデンサ４の耐圧を超えてしまうことがなくなるため、平滑コンデンサ４の破壊が防止される。
【００２８】
このように、本実施の形態では、タイマー１３によって決定された期間内に、パルス幅リミッタ回路１４によってスイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12を駆動する駆動信号の最大パルス幅が制限され、コンパレータ１５が検出器５の検出値と目標値との偏差で検出器５の動作状態を判定し、検出器５が異常であると判定された場合には、駆動信号出力回路ｌ０からの駆動信号（s1〜s12）の出力を停止させるようにしたので、平滑コンデンサ４の破壊を防止することができる。
【００２９】
（実施例１）
図ｌの回路構成において、三相交流電源１の交流入力電圧をＡＣ２００Ｖとし、トランス８の変圧比を２．４倍とした場合、ＰＷＭコンバータの出力し得る直流電庄の最大値はＤＣ６７６Ｖであった。ここで、各スイッチング素子Ｓ1〜Ｓ12の最大オン時間幅をｄｕｔｙ比１／７に制限すると、平滑コンデンサ４に充電される直流電圧を約１００Ｖに留めることができる。
【００３０】
よって、コンパレータ１５の目標値を１００Ｖとしたとき、タイマー１３によって決定される期間内に、検出器５による検出電圧が１００Ｖに到達しない場合には、コンパレータ１５によって検出器５が異常であると判定することができるため、ＰＷＭコンバータの始動を中止することで、平滑コンデンサ４の破壊を防止することができる。
【００３１】
また、最大出力電圧がＤＣ６７６Ｖとなるようなコンバータに対して、耐圧がＤＣ４５０Ｖである平滑コンデンサ４を選定することができるため、部品コストを低減することもできる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るＰＷＭコンバータの制御装置によれば、スイッチング素子が平滑コンデンサの耐圧を下回るパルス幅で駆動されている期間内で、異常検出回路により検出器の動作状態が判定され、異常であると判定された場合には、駆動信号出力回路からの駆動信号の出力が停止されるので、ＰＷＭコンバータを構成する回路素子である平滑コンデンサの破壊を防止することができる。
【００３３】
また、タイマーの動作期間中に、パルス幅リミッタ回路によってスイッチング素子を駆動する駆動信号の最大パルス幅が制限されるため、平滑コンデンサの耐圧を上回る充電を抑制することができる。
【００３４】
さらに、コンパレータにより検出器の検出値と目標値との偏差で検出器の動作状態を判定することができる。また、コンパレータの目標値を小さくすることで、耐圧の小さい平滑コンデンサの使用が可能となることから、部品コストの削滅も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＰＷＭコンバータの制御装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】従来のＰＷＭコンバータの一例を示す回路図である。
【符号の説明】
１  三相交流電源
２  フィルタ回路
３  電力変換器
４  平滑コンデンサ
５  検出器
６  駆動制御回路
８  トランス
１０  駆動信号出力回路
１１  異常検出回路
１３  タイマー
１４  パルス幅リミッタ回路
１５  コンパレータ
Ｓ1〜Ｓ12  スイッチング素子
【図１】
0003743478.tif 000002
【図２】
0003743478.tif 000003