JPWO2018198204A1 - Overcurrent protection device, inverter device, converter device and air conditioner - Google Patents

Overcurrent protection device, inverter device, converter device and air conditioner Download PDF

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Abstract

過電流保護装置(120)は、上下アームに流れる電流の検出値を第1の時定数でフィルタする第1のフィルタ回路(21)と、検出値を第1の時定数よりも長い第2の時定数でフィルタする第2のフィルタ回路(22)と、第1の過電流判定値を設定する第1の遮断回路(23)と、第1の過電流判定値よりも小さい第2の過電流判定値を設定する第2の遮断回路(24)とを備え、第1の過電流判定値を超える検出値が検出されてから、第1の時定数経過後に、第1の半導体スイッチング素子の動作を停止し、第2の過電流判定値を超える検出値が検出されてから、第2の時定数経過後に、第2の半導体スイッチング素子の動作を停止する。The overcurrent protection device (120) includes a first filter circuit (21) for filtering a detected value of the current flowing through the upper and lower arms with a first time constant, and a second filter whose detected value is longer than the first time constant. A second filter circuit (22) that filters by a time constant, a first cutoff circuit (23) that sets a first overcurrent determination value, and a second overcurrent that is smaller than the first overcurrent determination value A second cutoff circuit (24) for setting a determination value, and after the first time constant has elapsed after the detection value exceeding the first overcurrent determination value is detected, the operation of the first semiconductor switching element And the operation of the second semiconductor switching element is stopped after the second time constant has elapsed since the detection value exceeding the second overcurrent determination value is detected.

Description

本発明は、過電流から半導体スイッチング素子を保護する過電流保護装置、インバータ装置、コンバータ装置及び空気調和機に関する。   The present invention relates to an overcurrent protection device, an inverter device, a converter device, and an air conditioner that protect a semiconductor switching element from an overcurrent.

特許文献1に開示される従来のインバータ装置は、上アーム制御信号及び下アーム制御信号を生成する制御部と、過電流を検出したとき上アーム遮断信号及び下アーム遮断信号を生成する遮断信号生成回路とを備える。遅延回路を用いて下アーム遮断信号を遅延させることにより上アーム遮断信号が得られ、この下アーム遮断信号により下アーム制御信号が遮断された時点から一定時間経過後に、上アーム制御信号が遮断される。   A conventional inverter device disclosed in Patent Document 1 includes a control unit that generates an upper arm control signal and a lower arm control signal, and a cut signal generation that generates an upper arm cut signal and a lower arm cut signal when an overcurrent is detected. Circuit. The upper arm cutoff signal is obtained by delaying the lower arm cutoff signal using the delay circuit, and the upper arm control signal is cut off after a predetermined time has elapsed since the lower arm control signal was cut off by the lower arm cutoff signal. The

特開2008−118834号公報JP 2008-118834 A

しかしながら特許文献1に開示される従来のインバータ装置では1つの過電流判定値が用いられる。すなわち、従来のインバータ装置では、モータを保護するための判定値と半導体スイッチング素子を保護するための判定値との内、値が小さい方の判定値が過電流判定値とされる。上下アームが短絡したときに流れる過大な短絡電流を「Ia」とし、磁石が内蔵されるモータに流せる電流を「Ib」とした場合、上下アームに短絡電流Iaが流れたときには高速に電流を遮断する必要がある。「高速」とは、フィルタ回路の時定数を例えば1[us]以下に設定することを意味する。一方でIbは、モータ磁石の減磁の制約等で決められる。例えば、Ib<Iaの場合、モータを保護するためには過電流判定値をIbに設定する必要があり、また前記の例では上下アームの短絡から半導体スイッチング素子を保護するためにはフィルタ回路の時定数を1[us]以下に設定する必要がある。この場合、過電流判定値がIaよりも低いIbに設定され、またフィルタ時定数は短いため、ノイズ等の影響で過電流保護が頻繁に働く、すなわち過電流保護が不要動作する、という問題があった。   However, in the conventional inverter device disclosed in Patent Document 1, one overcurrent determination value is used. That is, in the conventional inverter device, the determination value having the smaller value out of the determination value for protecting the motor and the determination value for protecting the semiconductor switching element is set as the overcurrent determination value. If the excessive short-circuit current that flows when the upper and lower arms are short-circuited is “Ia” and the current that can be passed to the motor with built-in magnet is “Ib”, the current is cut off at high speed when the short-circuit current Ia flows to the upper and lower arms. There is a need to. “High speed” means that the time constant of the filter circuit is set to 1 [us] or less, for example. On the other hand, Ib is determined by restrictions on demagnetization of the motor magnet. For example, in the case of Ib <Ia, it is necessary to set the overcurrent determination value to Ib in order to protect the motor. In the above example, in order to protect the semiconductor switching element from the short circuit of the upper and lower arms, the filter circuit It is necessary to set the time constant to 1 [us] or less. In this case, since the overcurrent determination value is set to Ib lower than Ia and the filter time constant is short, there is a problem that overcurrent protection frequently operates due to the influence of noise or the like, that is, overcurrent protection is unnecessary. there were.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、過電流保護の不要動作を防ぎながら半導体スイッチング素子を過電流から保護できる過電流保護装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain an overcurrent protection device capable of protecting a semiconductor switching element from an overcurrent while preventing an unnecessary operation of overcurrent protection.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の過電流保護装置は、第1の半導体スイッチング素子と第2の半導体スイッチング素子とを直列接続して構成される上下アームに流れる電流の検出値を第1の時定数でフィルタする第1のフィルタ回路と、検出値を第1の時定数よりも長い第2の時定数でフィルタする第2のフィルタ回路と、第1の過電流判定値を設定する第1の判定値設定部と、第1の過電流判定値よりも小さい第2の過電流判定値を設定する第2の判定値設定部とを備え、第1の過電流判定値を超える検出値が検出されてから、第1の時定数経過後に、第1の半導体スイッチング素子の動作を停止し、第2の過電流判定値を超える検出値が検出されてから、第2の時定数経過後に、第2の半導体スイッチング素子の動作を停止する。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the overcurrent protection device of the present invention includes a current flowing through upper and lower arms configured by connecting a first semiconductor switching element and a second semiconductor switching element in series. A first filter circuit that filters the detected value with a first time constant, a second filter circuit that filters the detected value with a second time constant longer than the first time constant, and a first overcurrent A first determination value setting unit configured to set a determination value; and a second determination value setting unit configured to set a second overcurrent determination value smaller than the first overcurrent determination value. After the detection value exceeding the determination value is detected, after the first time constant has elapsed, the operation of the first semiconductor switching element is stopped, and the detection value exceeding the second overcurrent determination value is detected. After the elapse of the time constant of 2, the second semiconductor switching element To stop the work.

本発明に係る過電流保護装置は、過電流保護の不要動作を防ぎながら半導体スイッチング素子を過電流から保護できるという効果を奏する。   The overcurrent protection device according to the present invention has an effect that the semiconductor switching element can be protected from overcurrent while preventing unnecessary operation of overcurrent protection.

本発明の実施の形態1に係る過電流保護装置及びインバータ装置の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the overcurrent protection apparatus and inverter apparatus which concern on Embodiment 1 of this invention. 図1に示す過電流保護装置の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the overcurrent protection apparatus shown in FIG. 本発明の実施の形態1に係る過電流保護装置の過電流保護動作を示す図The figure which shows the overcurrent protection operation | movement of the overcurrent protection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 過電流判定値及び過電流保護動作の別の例を示す図The figure which shows another example of overcurrent judgment value and overcurrent protection operation 図3,4に示すI1とI2と過電流遮断動作領域との関係を示す図The figure which shows the relationship between I1 and I2 which are shown to FIG. 本発明の実施の形態2に係る過電流保護回路の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the overcurrent protection circuit which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るコンバータ装置の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the converter apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る空気調和機の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the air conditioner which concerns on Embodiment 4 of this invention.

以下に、本発明の実施の形態に係る過電流保護装置、インバータ装置、コンバータ装置及び空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, an overcurrent protection device, an inverter device, a converter device, and an air conditioner according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る過電流保護装置及びインバータ装置の構成例を示す図である。図1に示すインバータ装置100は、交流電源1から供給される交流電圧を整流し、整流された電圧を交流電圧に変換して負荷であるモータ200へ供給するモータ駆動装置である。モータ200には、3相同期モータ又は3相誘導モータを例示できる。インバータ装置100は、交流電源1を整流する整流器2と、整流器2で整流された電圧を平滑するコンデンサ3と、インバータ回路110と、過電流保護装置120とを備える。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an overcurrent protection device and an inverter device according to Embodiment 1 of the present invention. An inverter device 100 shown in FIG. 1 is a motor drive device that rectifies an AC voltage supplied from an AC power supply 1, converts the rectified voltage into an AC voltage, and supplies the AC voltage to a motor 200 that is a load. The motor 200 can be exemplified by a three-phase synchronous motor or a three-phase induction motor. The inverter device 100 includes a rectifier 2 that rectifies the AC power supply 1, a capacitor 3 that smoothes the voltage rectified by the rectifier 2, an inverter circuit 110, and an overcurrent protection device 120.

インバータ回路110は、上アーム回路18及び下アーム回路19を備える。上アーム回路18は、3つの半導体スイッチング素子6〜8と、3つの半導体スイッチング素子6〜8のそれぞれに並列接続される3つのダイオード12〜14とを備える。下アーム回路19は、3つの半導体スイッチング素子9〜11と、3つの半導体スイッチング素子9〜11のそれぞれに並列接続される3つのダイオード15〜17とを備える。   The inverter circuit 110 includes an upper arm circuit 18 and a lower arm circuit 19. The upper arm circuit 18 includes three semiconductor switching elements 6 to 8 and three diodes 12 to 14 connected in parallel to the three semiconductor switching elements 6 to 8. The lower arm circuit 19 includes three semiconductor switching elements 9 to 11 and three diodes 15 to 17 connected in parallel to the three semiconductor switching elements 9 to 11.

半導体スイッチング素子6と半導体スイッチング素子9との接続点にはU相配線に接続され、半導体スイッチング素子7と半導体スイッチング素子10との接続点にはV相配線に接続され、半導体スイッチング素子8と半導体スイッチング素子11との接続点にはW相配線に接続される。   A connection point between the semiconductor switching element 6 and the semiconductor switching element 9 is connected to the U-phase wiring, a connection point between the semiconductor switching element 7 and the semiconductor switching element 10 is connected to the V-phase wiring, and the semiconductor switching element 8 and the semiconductor are connected. A connection point with the switching element 11 is connected to a W-phase wiring.

なお、上アーム回路18及び下アーム回路19のそれぞれを構成する半導体スイッチング素子の数は3つに限定されず、またダイオード12〜14は半導体スイッチング素子6〜8に内蔵される寄生ダイオードでもよく、ダイオード15〜17は半導体スイッチング素子9〜11に内蔵される寄生ダイオードでもよい。   The number of semiconductor switching elements constituting each of the upper arm circuit 18 and the lower arm circuit 19 is not limited to three, and the diodes 12 to 14 may be parasitic diodes built in the semiconductor switching elements 6 to 8, The diodes 15 to 17 may be parasitic diodes built in the semiconductor switching elements 9 to 11.

過電流保護装置120は、インバータ回路110からコンデンサ3のマイナス側に流れこむ電流を検出する電流検出器20と、第1の時定数t1が設定される第1のフィルタ回路21と、第2の時定数t2が設定される第2のフィルタ回路22とを備える。また過電流保護装置120は、上アーム回路18を構成する3つの半導体スイッチング素子6〜8を駆動する駆動信号30を遮断する第1の遮断回路23と、下アーム回路19を構成する3つの半導体スイッチング素子9〜11を駆動する駆動信号31を遮断する第2の遮断回路24と、インバータ回路110を制御するための制御部5とを備える。   The overcurrent protection device 120 includes a current detector 20 that detects a current flowing from the inverter circuit 110 to the negative side of the capacitor 3, a first filter circuit 21 in which a first time constant t1 is set, and a second And a second filter circuit 22 in which a time constant t2 is set. The overcurrent protection device 120 includes a first cutoff circuit 23 that shuts off the drive signal 30 that drives the three semiconductor switching elements 6 to 8 that constitute the upper arm circuit 18, and three semiconductors that constitute the lower arm circuit 19. A second cutoff circuit 24 that shuts off the drive signal 31 that drives the switching elements 9 to 11 and a controller 5 for controlling the inverter circuit 110 are provided.

第1の時定数t1と第2の時定数t2は、過電流が発生した時点からインバータ装置100内の半導体スイッチング素子が遮断されるまでの時間である。以下では、「第1の時定数t1」を単に「t1」と称し、「第2の時定数t2」を単に「t2」と称する場合がある。   The first time constant t1 and the second time constant t2 are times from when the overcurrent occurs until the semiconductor switching element in the inverter device 100 is cut off. Hereinafter, the “first time constant t1” may be simply referred to as “t1”, and the “second time constant t2” may be simply referred to as “t2”.

制御部5は、上アーム回路18をON/OFF制御するための制御信号27を第1の遮断回路23に出力する。電流検出器20からの出力は第1のフィルタ回路21及び第2のフィルタ回路22に入力される。電流検出器20からの出力は、第1の半導体スイッチング素子と第2の半導体スイッチング素子とを直列接続して構成される上下アームに流れる電流の検出値である。「第1の半導体スイッチング素子」は、半導体スイッチング素子6〜8のそれぞれに対応し、「第2の半導体スイッチング素子」は、半導体スイッチング素子9〜11のそれぞれに対応する。   The control unit 5 outputs a control signal 27 for ON / OFF control of the upper arm circuit 18 to the first cutoff circuit 23. The output from the current detector 20 is input to the first filter circuit 21 and the second filter circuit 22. The output from the current detector 20 is a detected value of the current flowing through the upper and lower arms configured by connecting the first semiconductor switching element and the second semiconductor switching element in series. The “first semiconductor switching element” corresponds to each of the semiconductor switching elements 6 to 8, and the “second semiconductor switching element” corresponds to each of the semiconductor switching elements 9 to 11.

第1のフィルタ回路21の出力は第1の遮断回路23に入力され、第1の遮断回路23が過電流と判定しない場合、駆動信号30は制御信号27と相似の駆動信号となり、第1の遮断回路23が過電流と判定した場合、駆動信号30を遮断する。これにより上アーム回路18の動作が停止する。   When the output of the first filter circuit 21 is input to the first cutoff circuit 23 and the first cutoff circuit 23 does not determine that the current is an overcurrent, the drive signal 30 becomes a drive signal similar to the control signal 27 and the first cutoff circuit 23 When the interruption circuit 23 determines that the current is an overcurrent, the drive signal 30 is interrupted. As a result, the operation of the upper arm circuit 18 is stopped.

同様に、第2のフィルタ回路22の出力は第2の遮断回路24に入力され、第2の遮断回路24が過電流と判定しない場合、駆動信号31は制御信号28と相似の駆動信号となり、第2の遮断回路24が過電流と判定した場合、駆動信号31を遮断する。これにより下アーム回路19の動作が停止する。   Similarly, the output of the second filter circuit 22 is input to the second cutoff circuit 24, and when the second cutoff circuit 24 does not determine an overcurrent, the drive signal 31 becomes a drive signal similar to the control signal 28, When the second cutoff circuit 24 determines that the current is overcurrent, the drive signal 31 is cut off. As a result, the operation of the lower arm circuit 19 is stopped.

図2は図1に示す過電流保護装置の構成例を示す図である。図2に示す過電流保護装置120によれば、制御信号27,28及び駆動信号30,31がHiの場合には半導体スイッチング素子がONとなり、制御信号27,28及び駆動信号30、31がLoの場合には半導体スイッチング素子がOFFとなり、遮断信号25,26,41,42がHiの場合には正常状態となり、遮断信号25,26,41,42がLoの場合には遮断状態となる。但しこれらの論理の組合せは一例であり、適宜変更可能である。   FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the overcurrent protection device shown in FIG. According to the overcurrent protection device 120 shown in FIG. 2, when the control signals 27 and 28 and the drive signals 30 and 31 are Hi, the semiconductor switching element is turned on, and the control signals 27 and 28 and the drive signals 30 and 31 are Lo. In this case, the semiconductor switching element is turned off. When the cutoff signals 25, 26, 41, and 42 are Hi, the semiconductor switching element is in a normal state. However, the combination of these logics is an example and can be changed as appropriate.

第1の遮断回路23は、第1の判定値設定部34、比較器32、論理回路37及び第1の駆動信号生成部38を備える。第2の遮断回路24は、第2の判定値設定部35、比較器33、ラッチ回路29及び第2の駆動信号生成部39を備える。   The first cutoff circuit 23 includes a first determination value setting unit 34, a comparator 32, a logic circuit 37, and a first drive signal generation unit 38. The second cutoff circuit 24 includes a second determination value setting unit 35, a comparator 33, a latch circuit 29, and a second drive signal generation unit 39.

第1のフィルタ回路21及び第2のフィルタ回路22は、RCフィルタで構成される。第1の判定値設定部34は、上アーム回路18の過電流遮断用の第1の判定値34aを出力する。第1の判定値34aは、抵抗の分圧比で設定される。後述する上アーム過電流判定値I1は、第1の判定値34aにより設定される。第2の判定値設定部35は、下アーム回路19の過電流遮断用の第2の判定値35aを出力する。第2の判定値35aは、抵抗の分圧比で設定される。後述する下アーム過電流判定値I2は、第2の判定値35aにより設定される。   The first filter circuit 21 and the second filter circuit 22 are constituted by RC filters. The first determination value setting unit 34 outputs a first determination value 34 a for overcurrent interruption of the upper arm circuit 18. The first determination value 34a is set by a resistance voltage dividing ratio. An upper arm overcurrent determination value I1 to be described later is set by the first determination value 34a. The second determination value setting unit 35 outputs a second determination value 35 a for overcurrent interruption of the lower arm circuit 19. The second determination value 35a is set by a resistance voltage dividing ratio. A lower arm overcurrent determination value I2, which will be described later, is set by the second determination value 35a.

第1のフィルタ回路21の出力と第1の判定値34aとが比較器32で比較され、第1のフィルタ回路21の出力が第1の判定値34aを超えた場合、比較器32の出力である遮断信号25がLoとなる。論理回路37は、ラッチ回路29から出力される遮断信号26と遮断信号25との論理積をとり、遮断信号26及び遮断信号25がLoのとき、論理回路37はLoレベルの遮断信号42を出力する。第1の駆動信号生成部38は、遮断信号42と制御信号27との論理積をとり、駆動信号30がLoになることで、図1に示す上アーム回路18が遮断する。   The output of the first filter circuit 21 and the first determination value 34a are compared by the comparator 32. When the output of the first filter circuit 21 exceeds the first determination value 34a, the output of the comparator 32 is A certain cut-off signal 25 becomes Lo. The logic circuit 37 calculates the logical product of the cutoff signal 26 and the cutoff signal 25 output from the latch circuit 29. When the cutoff signal 26 and the cutoff signal 25 are Lo, the logic circuit 37 outputs the cutoff signal 42 at the Lo level. To do. The first drive signal generator 38 calculates the logical product of the cutoff signal 42 and the control signal 27, and the drive signal 30 becomes Lo, whereby the upper arm circuit 18 shown in FIG.

同様に、第2のフィルタ回路22の出力と第2の判定値35aとが比較器33で比較され、第2のフィルタ回路22の出力が第2の判定値35aを超えた場合、比較器33の出力である遮断信号41がLoとなる。制御部5からのリセット信号40によりラッチ回路29の保持状態がリセットされていない場合、ラッチ回路29から出力される遮断信号26がLoとなる。第2の駆動信号生成部39は、遮断信号26と制御信号28との論理積をとり、駆動信号31がLoになることで、図1に示す下アーム回路19が遮断する。   Similarly, the output of the second filter circuit 22 and the second determination value 35a are compared by the comparator 33. If the output of the second filter circuit 22 exceeds the second determination value 35a, the comparator 33 The cut-off signal 41 which is the output of No. becomes Lo. When the holding state of the latch circuit 29 is not reset by the reset signal 40 from the control unit 5, the cutoff signal 26 output from the latch circuit 29 becomes Lo. The second drive signal generator 39 calculates the logical product of the cutoff signal 26 and the control signal 28, and the drive signal 31 becomes Lo, whereby the lower arm circuit 19 shown in FIG.

ここで、ラッチ回路29は、遮断信号41がHiからLoになったときに、Loレベルの遮断信号26を出力する回路であり、制御部5からのリセット信号40により保持状態がリセットされるものでもよいし、一定時間、例えば1[ms]保持した後に保持状態をリセットするものでも良い。図2では、遮断信号26が論理回路37に入力されることで、下アーム回路19の遮断と共に上アーム回路18が遮断する回路の構成例を示しているが、論理回路37を設けずに、遮断信号25を直接第1の駆動信号生成部38に入力してもよい。   Here, the latch circuit 29 is a circuit that outputs the Lo level cutoff signal 26 when the cutoff signal 41 changes from Hi to Lo, and the holding state is reset by the reset signal 40 from the control unit 5. Alternatively, the holding state may be reset after holding for a certain time, for example, 1 [ms]. FIG. 2 shows a configuration example of a circuit in which the upper arm circuit 18 is cut off at the same time as the lower arm circuit 19 is cut off when the cut-off signal 26 is input to the logic circuit 37, but without providing the logic circuit 37, The cutoff signal 25 may be directly input to the first drive signal generator 38.

また過電流保護装置120では、遮断信号25,26を制御部5に入力することにより、制御部5が遮断状態、すなわち過電流が発生したことを検出できる。第1の判定値34a及び第2の判定値35aの設定によっては、上アーム回路18と下アーム回路19の何れかが遮断状態で停止となるため、モータ200の制御が不安定になる可能性がある。この場合、制御部5が遮断状態を検出し、半導体スイッチング素子をOFF状態にする制御信号27,28、すなわちLoレベルの制御信号27,28を出力することで、インバータ回路110全体を停止させることもできる。   Further, the overcurrent protection device 120 can detect that the control unit 5 is in a cutoff state, that is, an overcurrent has occurred by inputting the cutoff signals 25 and 26 to the control unit 5. Depending on the setting of the first determination value 34a and the second determination value 35a, either the upper arm circuit 18 or the lower arm circuit 19 is stopped in the cut-off state, and thus the control of the motor 200 may become unstable. There is. In this case, the control unit 5 detects the shut-off state, and outputs the control signals 27 and 28 for turning off the semiconductor switching elements, that is, the Lo level control signals 27 and 28, thereby stopping the entire inverter circuit 110. You can also.

図3は本発明の実施の形態1に係る過電流保護装置の過電流保護動作を示す図である。図3には上から順に、制御信号27、駆動信号30と、上アームの遮断信号25と、電流検出器20の出力と、下アームの遮断信号26と、制御信号28と、駆動信号31とが示される。第1の過電流判定値である上アーム過電流判定値I1は、図2に示す第1の判定値34aにより設定される。以下では「上アーム過電流判定値I1」を単に「I1」と称する場合がある。第2の過電流判定値である下アーム過電流判定値I2は、図2に示す第2の判定値35aにより設定される。以下では「下アーム過電流判定値I2」を単に「I2」と称する場合がある。   FIG. 3 is a diagram showing an overcurrent protection operation of the overcurrent protection device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 3, in order from the top, the control signal 27, the drive signal 30, the upper arm cutoff signal 25, the output of the current detector 20, the lower arm cutoff signal 26, the control signal 28, and the drive signal 31 Is shown. The upper arm overcurrent determination value I1, which is the first overcurrent determination value, is set by the first determination value 34a shown in FIG. Hereinafter, the “upper arm overcurrent determination value I1” may be simply referred to as “I1”. The lower arm overcurrent determination value I2, which is the second overcurrent determination value, is set by the second determination value 35a shown in FIG. Hereinafter, the “lower arm overcurrent determination value I2” may be simply referred to as “I2”.

図3では、I1とI2が、I1>I2とされる。上アーム過電流遮断解除値I1’は、I1以下に設定される。以下では「上アーム過電流遮断解除値I1’」を単に「I1’」と称する場合がある。t1は第1のフィルタ回路21で設定され、t2は第2のフィルタ回路22で設定される。図3では、t1及びt2が、t1<t2とされ、それぞれ10[us]以内とされる。   In FIG. 3, I1 and I2 satisfy I1> I2. The upper arm overcurrent cutoff release value I1 'is set to I1 or less. Hereinafter, the “upper arm overcurrent cutoff release value I1 ′” may be simply referred to as “I1 ′”. t 1 is set by the first filter circuit 21, and t 2 is set by the second filter circuit 22. In FIG. 3, t1 and t2 are set to t1 <t2, and are each within 10 [us].

電流検出器20の出力がI1を超えた時点からt1経過後に、遮断信号25が出力され、上アーム回路18を構成する半導体スイッチング素子が遮断停止する。その後、電流検出器20の出力が、I1’以下になると、上アーム回路18の保護状態は解除され、制御信号27に従い、上アーム回路18を構成する半導体スイッチング素子がON/OFF動作する。   After the elapse of t1 from the time when the output of the current detector 20 exceeds I1, the cutoff signal 25 is output, and the semiconductor switching element constituting the upper arm circuit 18 is cut off and stopped. Thereafter, when the output of the current detector 20 becomes equal to or lower than I1 ′, the protection state of the upper arm circuit 18 is released, and the semiconductor switching elements constituting the upper arm circuit 18 are turned ON / OFF according to the control signal 27.

その後、I1’以下に低下した電流検出器20の出力が、再び上昇して、I2を超えた時点からt2経過後に、遮断信号26が出力され、下アーム回路19を構成する半導体スイッチング素子が遮断停止する。   After that, the output of the current detector 20 that has decreased to I1 ′ or less rises again, and after t2 has elapsed from the time when I2 is exceeded, a cutoff signal 26 is output, and the semiconductor switching element that constitutes the lower arm circuit 19 is cut off. Stop.

前述したようにラッチ回路29は、遮断信号41がHiからLoになった場合、Lo状態に維持された遮断信号26を出力し、Lo状態の遮断信号26を出力した時点から一定時間t3経過後に、下アーム回路19を構成する半導体スイッチング素子の保護状態を解除する回路である。保護状態の解除後は、制御信号28に従い、再び下アーム回路19を構成する半導体スイッチング素子が動作する。   As described above, the latch circuit 29 outputs the shut-off signal 26 maintained in the Lo state when the shut-off signal 41 changes from Hi to Lo, and after a lapse of a certain time t3 from the time when the Lo state shut-off signal 26 is output. This is a circuit for canceling the protection state of the semiconductor switching elements constituting the lower arm circuit 19. After the protection state is released, the semiconductor switching element constituting the lower arm circuit 19 operates again according to the control signal 28.

ここで図3において、電流検出器20の出力がI1を超えている場合、I1>I2の関係より、電流検出器20の出力はI2も超えることになるが、t1<t2に設定されているため、電流検出器20の出力の立ち上がりが早い場合、上アームの遮断信号25が先に出力され、上アーム回路18を構成する半導体スイッチング素子が遮断停止する。そのため、遮断信号26は、t2の経過時点までLoになっていない。   Here, in FIG. 3, when the output of the current detector 20 exceeds I1, the output of the current detector 20 also exceeds I2 from the relationship of I1> I2, but t1 <t2 is set. Therefore, when the output of the current detector 20 rises quickly, the upper arm cutoff signal 25 is output first, and the semiconductor switching elements constituting the upper arm circuit 18 are cut off and stopped. For this reason, the cutoff signal 26 is not in the Lo state until t2.

図4は過電流判定値及び過電流保護動作の別の例を示す図である。図3と同じ符号を示す箇所は、同じものを意味するため説明を省略する。電流検出器20の出力が、I1を超えた時点からt1経過後に、遮断信号25が出力され、上アーム回路18を構成する半導体スイッチング素子が遮断停止する。その後、制御部5からの制御信号27がOFFとなり、制御信号27が再びONとなったとき、上アーム回路18の保護状態は解除され、制御信号27に従い、再び、上アーム回路18を構成する半導体スイッチング素子がON/OFF動作する。これ以外の動作については、前述の図3の説明と同じである。   FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the overcurrent determination value and the overcurrent protection operation. The parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. After t1 elapses from the time when the output of the current detector 20 exceeds I1, the cutoff signal 25 is output, and the semiconductor switching elements constituting the upper arm circuit 18 are stopped. Thereafter, when the control signal 27 from the control unit 5 is turned off and the control signal 27 is turned on again, the protection state of the upper arm circuit 18 is released, and the upper arm circuit 18 is configured again according to the control signal 27. The semiconductor switching element is turned ON / OFF. Other operations are the same as those described above with reference to FIG.

図4では、制御信号27がOFF状態からON状態になったときを保護解除条件とされるが、保護解除条件はこれに限定されるものではない。図3では、電流検出器20の出力がI1を超えた時点からt1経過後に遮断状態になるが、その後に電流検出器20の出力がI1’以下になると遮断状態が解除される。ところが、制御信号27がON状態のままであると、遮断状態と解除を繰り返すため、I1前後の過電流が流れ続ける可能性がある。これに対して図4のような制御にすることで、制御信号27が一旦OFFしてから再びONするまでは保護が解除されないため、過電流が流れ続けることを防止できる。   In FIG. 4, the protection release condition is when the control signal 27 changes from the OFF state to the ON state, but the protection release condition is not limited to this. In FIG. 3, the current state of the output of the current detector 20 exceeds I1, and after the elapse of t1, the cutoff state is released. When the output of the current detector 20 becomes equal to or lower than I1 ′ thereafter, the cutoff state is released. However, if the control signal 27 remains in the ON state, the interruption state and the release are repeated, and thus an overcurrent around I1 may continue to flow. On the other hand, by performing the control as shown in FIG. 4, since the protection is not released until the control signal 27 is once turned off and then turned on again, it is possible to prevent the overcurrent from continuing to flow.

図5は図3,4に示すI1とI2と過電流遮断動作領域との関係を示す図である。図5の縦軸は過電流判定値を表し、横軸は時間を表す。符号I1,I2,t1,t2,t3は図3,4に示すI1,I2,t1,t2,t3に等しい。符号A1で示される不動領域は、図1に示す3つの上下アーム対の内、何れかの上下アーム対が短絡したことでI1未満の短絡電流がt2未満流れたとき、上アーム回路18及び下アーム回路19の何れも遮断しない領域である。すなわち不動領域A1は、過電流保護動作が働かない領域である。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between I1 and I2 and the overcurrent cutoff operation region shown in FIGS. The vertical axis in FIG. 5 represents the overcurrent determination value, and the horizontal axis represents time. The symbols I1, I2, t1, t2, and t3 are equal to I1, I2, t1, t2, and t3 shown in FIGS. The immovable region indicated by reference numeral A1 includes the upper arm circuit 18 and the lower arm when a short-circuit current less than I1 flows less than t2 because one of the upper and lower arm pairs shown in FIG. This is a region where none of the arm circuits 19 is cut off. That is, the non-moving area A1 is an area where the overcurrent protection operation does not work.

符号A2で示される領域は、I2以上かつI1未満の短絡電流がt2以上流れたとき、下アーム回路19を遮断する領域である。符号A3で示される領域は、I1以上の短絡電流がt1以上流れたとき、上アーム回路18を遮断する領域である。符号A4で示される領域は、I1以上の短絡電流がt2以上流れたとき、上アーム回路18及び下アーム回路19を遮断する領域である。   The region indicated by reference sign A2 is a region that shuts off the lower arm circuit 19 when a short-circuit current that is greater than or equal to I2 and less than I1 flows for t2 or more. The region indicated by reference numeral A3 is a region that shuts off the upper arm circuit 18 when a short-circuit current of I1 or more flows for t1 or more. The region indicated by reference numeral A4 is a region where the upper arm circuit 18 and the lower arm circuit 19 are cut off when a short-circuit current of I1 or more flows for t2 or more.

具体的に説明する。半導体スイッチング素子6,9がON、又は半導体スイッチング素子7,10がON、又は半導体スイッチング素子8,11がONとなったとき、コンデンサ3の高電位側から上アーム回路18、下アーム回路19及び電流検出器20を介して、コンデンサ3の低電位側に電流が流れる。この電流が流れる経路のインダクタンスは極めて低いため、電流が急峻に増加し、I1以上の大電流が流れる。このような電流が流れたとき、過電流保護装置120は、電流検出器20の出力がI1を超えた時点からt1経過時に駆動信号30を瞬時に遮断し、短絡による破壊を防止する。   This will be specifically described. When the semiconductor switching elements 6 and 9 are turned on, the semiconductor switching elements 7 and 10 are turned on, or the semiconductor switching elements 8 and 11 are turned on, the upper arm circuit 18, the lower arm circuit 19 and the A current flows to the low potential side of the capacitor 3 via the current detector 20. Since the inductance of the path through which this current flows is extremely low, the current sharply increases and a large current of I1 or more flows. When such a current flows, the overcurrent protection device 120 instantaneously cuts off the drive signal 30 when t1 elapses from the time when the output of the current detector 20 exceeds I1, and prevents destruction due to a short circuit.

これに対し、モータ巻線を経由する過電流が流れた場合、電流が流れる経路にモータ巻線があるためインダクタンスが高く、電流が緩やかに増加する。このような電流が流れたとき、過電流保護装置120は、I1より小さいI2を超えた時点からt2経過時に駆動信号31を遮断することにより下アーム回路19を停止させて、モータ200や半導体スイッチング素子の破壊を防止する。   On the other hand, when an overcurrent flows through the motor winding, the inductance is high because the motor winding is in a path through which the current flows, and the current gradually increases. When such a current flows, the overcurrent protection device 120 stops the lower arm circuit 19 by cutting off the drive signal 31 when t2 elapses from the time when I2 smaller than I1 is exceeded, and the motor 200 or semiconductor switching Prevents device destruction.

半導体スイッチング素子がワイドバンドギャップ半導体の一例であるGaN(窒化ガリウム)やGa(酸化ガリウム)などで構成されている場合、この半導体スイッチング素子は短絡耐量が低いため、上下アームの半導体スイッチング素子が短絡した際、瞬時に遮断停止する必要がある。遮断停止までの時間であるt1を小さい値、例えば200[ns]に設定すれば、上アームの遮断により短絡破壊を防止することができる。この場合、t1が小さいためにノイズ等で誤動作する可能性が高いため、上アームの遮断は、制御信号27が一旦OFFした後、再びONすることで、保護が解除され運転を継続できる。When the semiconductor switching element is made of GaN (gallium nitride) or Ga 2 O 3 (gallium oxide), which is an example of a wide band gap semiconductor, the semiconductor switching element has low short-circuit tolerance, so that the semiconductor switching of the upper and lower arms is performed. When the element is short-circuited, it is necessary to shut off and stop instantaneously. If t1 which is the time until the stoppage is stopped is set to a small value, for example, 200 [ns], it is possible to prevent a short circuit breakage by shutting off the upper arm. In this case, since t1 is small, there is a high possibility of malfunction due to noise or the like. Therefore, when the control signal 27 is once turned off and then turned on again, the protection of the upper arm is released and the operation can be continued.

モータ巻線を経由する過電流に対しては、前述のとおりI1より小さいI2を設定し、t1より大きくかつノイズの影響を受けにくいt2、例えば3[us]を設定することにより、下アーム回路19を遮断し安全に停止することができると共に、ノイズにより頻繁に遮断停止することを防止できる。   For overcurrent passing through the motor winding, lower arm circuit is set by setting I2 smaller than I1 as described above and t2 larger than t1 and less susceptible to noise, for example, 3 [us]. 19 can be shut off and stopped safely, and frequent shutoff due to noise can be prevented.

図2に示すように遮断信号25,26を制御部5に入力することにより、制御部5は遮断信号25,26のどちらが遮断状態になったかを判定できる。これによりインバータ回路110の異常状態を判定することもできる。例えば、上アーム回路18が遮断した場合、すなわち遮断信号25が遮断状態になったときには上下アーム短絡が発生したと判定し、下アーム回路19が遮断した場合、すなわち遮断信号26が遮断状態になったときにはモータ巻線を経由して過電流が流れる異常、例えばモータロックなどが発生したと判定できる。   As shown in FIG. 2, by inputting the cutoff signals 25 and 26 to the control unit 5, the control unit 5 can determine which of the cutoff signals 25 and 26 is in the cutoff state. Thereby, the abnormal state of the inverter circuit 110 can also be determined. For example, when the upper arm circuit 18 is cut off, that is, when the cut signal 25 is cut off, it is determined that the upper and lower arms are short-circuited, and when the lower arm circuit 19 is cut off, that is, the cut signal 26 is turned off. It can be determined that an abnormality in which overcurrent flows through the motor winding, for example, motor lock has occurred.

実施の形態2.
図6は本発明の実施の形態2に係る過電流保護回路の構成例を示す図である。図6において図2と同じ符号を示すものは同じものを示すため、説明を省略する。図2に示される過電流保護装置120との相違点は、図6に示される過電流保護装置120では、第1の駆動信号生成部38が省かれ、制御信号27が図2に示す駆動信号30として出力され、遮断信号26が論理回路37及び制御部5のみに入力され、遮断信号42が第2の駆動信号生成部39に入力されることである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the overcurrent protection circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. The overcurrent protection device 120 shown in FIG. 2 is different from the overcurrent protection device 120 shown in FIG. 6 in that the first drive signal generator 38 is omitted and the control signal 27 is the drive signal shown in FIG. 30, the cutoff signal 26 is input only to the logic circuit 37 and the control unit 5, and the cutoff signal 42 is input to the second drive signal generation unit 39.

図6に示す過電流保護装置120によれば、制御信号27,28及び駆動信号31がHiの場合には半導体スイッチング素子がONとなり、制御信号27,28及び駆動信号31がLoの場合には半導体スイッチング素子がOFFとなり、遮断信号25,26,41,42がHiの場合には正常状態となり、遮断信号25,26,41,42がLoの場合には遮断状態となる。但しこれらの論理の組合せは一例であり、適宜変更可能である。   According to the overcurrent protection device 120 shown in FIG. 6, when the control signals 27 and 28 and the drive signal 31 are Hi, the semiconductor switching element is turned on, and when the control signals 27 and 28 and the drive signal 31 are Lo, When the semiconductor switching element is turned off and the cut-off signals 25, 26, 41, and 42 are Hi, the normal state is obtained, and when the cut-off signals 25, 26, 41, and 42 are Lo, the cut-off state is obtained. However, the combination of these logics is an example and can be changed as appropriate.

第1のフィルタ回路21の出力と第1の判定値34aとが比較器32で比較され、第1のフィルタ回路21の出力が第1の判定値34aを超えた場合、比較器32の出力である遮断信号25がLoとなる。論理回路37は、ラッチ回路29から出力される遮断信号26と遮断信号25との論理積をとり、遮断信号26及び遮断信号25がLoのとき、論理回路37はLoレベルの遮断信号42を出力する。   The output of the first filter circuit 21 and the first determination value 34a are compared by the comparator 32. When the output of the first filter circuit 21 exceeds the first determination value 34a, the output of the comparator 32 is A certain cut-off signal 25 becomes Lo. The logic circuit 37 calculates the logical product of the cutoff signal 26 and the cutoff signal 25 output from the latch circuit 29. When the cutoff signal 26 and the cutoff signal 25 are Lo, the logic circuit 37 outputs the cutoff signal 42 at the Lo level. To do.

同様に、第2のフィルタ回路22の出力と第2の判定値35aとが比較器33で比較され、第2のフィルタ回路22の出力が第2の判定値35aを超えた場合、比較器33の出力である遮断信号41がLoとなる。制御部5からのリセット信号40によりラッチ回路29の保持状態がリセットされていない場合、ラッチ回路29から出力される遮断信号26がLoとなる。第2の駆動信号生成部39は、遮断信号42と制御信号28との論理積をとり、駆動信号31がLoになることで、図1に示す下アーム回路19が遮断する。   Similarly, the output of the second filter circuit 22 and the second determination value 35a are compared by the comparator 33. If the output of the second filter circuit 22 exceeds the second determination value 35a, the comparator 33 The cut-off signal 41 which is the output of No. becomes Lo. When the holding state of the latch circuit 29 is not reset by the reset signal 40 from the control unit 5, the cutoff signal 26 output from the latch circuit 29 becomes Lo. The second drive signal generation unit 39 calculates the logical product of the cutoff signal 42 and the control signal 28, and the drive signal 31 becomes Lo, so that the lower arm circuit 19 shown in FIG.

また図6に示す過電流保護装置120は、図2に示す過電流保護装置120と同様に、遮断信号25,26を制御部5に入力して、制御部5が遮断状態、過電流が発生したことを検出できる。また図6に示す過電流保護装置120は、過電流が発生したことを検出した後、半導体スイッチング素子をOFF状態にする制御信号27,28、すなわちLoレベルの制御信号27,28を出力することで、インバータ回路110全体を停止させることもできる。   In addition, as with the overcurrent protection device 120 shown in FIG. 2, the overcurrent protection device 120 shown in FIG. 6 inputs the cutoff signals 25 and 26 to the control unit 5 so that the control unit 5 is in the cutoff state and an overcurrent is generated. Can be detected. The overcurrent protection device 120 shown in FIG. 6 outputs the control signals 27 and 28 for turning off the semiconductor switching elements, that is, the Lo level control signals 27 and 28 after detecting the occurrence of the overcurrent. Thus, the entire inverter circuit 110 can be stopped.

実施の形態2に係る過電流保護装置120によれば、第1の判定値34a、第2の判定値35a、t1及びt2によらず、過電流が発生したときに下アーム回路19のみ停止し、安定してモータ200を停止できる。   According to the overcurrent protection device 120 according to the second embodiment, only the lower arm circuit 19 stops when an overcurrent occurs regardless of the first determination value 34a, the second determination value 35a, t1, and t2. The motor 200 can be stably stopped.

実施の形態3.
図7は本発明の実施の形態3に係るコンバータ装置の構成例を示す図である。図7に示すコンバータ装置300は、整流回路310及び過電流保護装置120を備える。過電流保護装置120の構成は、実施の形態1又は実施の形態2に示す過電流保護装置120と同様である。整流回路310は、上アーム回路18及び下アーム回路19を備える。図7に示す上アーム回路18は、2つの半導体スイッチング素子6,7と、半導体スイッチング素子6,7のそれぞれに並列接続される2つのダイオード12,13とを備える。図7に示す下アーム回路19は、2つの半導体スイッチング素子9,10と、半導体スイッチング素子9,10のそれぞれに並列接続される2つのダイオード15,16とを備える。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a converter device according to Embodiment 3 of the present invention. A converter device 300 illustrated in FIG. 7 includes a rectifier circuit 310 and an overcurrent protection device 120. The configuration of the overcurrent protection device 120 is the same as that of the overcurrent protection device 120 shown in the first embodiment or the second embodiment. The rectifier circuit 310 includes an upper arm circuit 18 and a lower arm circuit 19. The upper arm circuit 18 shown in FIG. 7 includes two semiconductor switching elements 6 and 7 and two diodes 12 and 13 connected in parallel to the semiconductor switching elements 6 and 7, respectively. The lower arm circuit 19 shown in FIG. 7 includes two semiconductor switching elements 9 and 10 and two diodes 15 and 16 connected in parallel to the semiconductor switching elements 9 and 10, respectively.

半導体スイッチング素子6と半導体スイッチング素子9との接続点と、交流電源1との間にはリアクタ43が設けられる。上アーム回路18の出力端と下アーム回路19の出力端との間にはコンデンサ3が接続される。コンデンサ3は、上アーム回路18及び下アーム回路19により整流された直流電圧を平滑する平滑コンデンサである。電流検出器20は、コンデンサ3のマイナス側から下アーム回路19に流れこむ電流を検出する。   A reactor 43 is provided between the connection point between the semiconductor switching element 6 and the semiconductor switching element 9 and the AC power supply 1. The capacitor 3 is connected between the output terminal of the upper arm circuit 18 and the output terminal of the lower arm circuit 19. The capacitor 3 is a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage rectified by the upper arm circuit 18 and the lower arm circuit 19. The current detector 20 detects a current flowing into the lower arm circuit 19 from the negative side of the capacitor 3.

なお、上アーム回路18及び下アーム回路19のそれぞれを構成する半導体スイッチング素子の数は2つに限定されず、またダイオード12,13,15,16は半導体スイッチング素子6,7,9,10に内蔵される寄生ダイオードでもよい。   The number of semiconductor switching elements constituting each of the upper arm circuit 18 and the lower arm circuit 19 is not limited to two, and the diodes 12, 13, 15, and 16 are connected to the semiconductor switching elements 6, 7, 9, and 10, respectively. A built-in parasitic diode may be used.

コンバータ装置300は昇圧や力率改善回路として動作する。制御部5からの駆動信号30,31により半導体スイッチング素子がON/OFF動作することで、交流電源1をリアクタ43を介して短絡させてリアクタ43にエネルギーを蓄積させ、蓄積されたエネルギーをコンデンサ3に開放することで昇圧や力率改善の動作が行われる。
Converter device 300 operates as a booster or power factor correction circuit. The semiconductor switching element is turned ON / OFF by the drive signals 30 and 31 from the control unit 5, whereby the AC power supply 1 is short-circuited through the reactor 43 to accumulate energy in the reactor 43, and the accumulated energy is stored in the capacitor 3. When it is opened, boosting and power factor correction are performed.

制御部5は、上アーム回路18をON/OFF制御するための制御信号27を第1の遮断回路23に出力する。電流検出器20からの出力は第1のフィルタ回路21及び第2のフィルタ回路22に入力される。   The control unit 5 outputs a control signal 27 for ON / OFF control of the upper arm circuit 18 to the first cutoff circuit 23. The output from the current detector 20 is input to the first filter circuit 21 and the second filter circuit 22.

第1のフィルタ回路21の出力は第1の遮断回路23に入力され、第1の遮断回路23が過電流と判定しない場合、駆動信号30は制御信号27と相似の駆動信号となり、第1の遮断回路23が過電流と判定した場合、駆動信号30を遮断する。これにより上アーム回路18の動作が停止する。   When the output of the first filter circuit 21 is input to the first cutoff circuit 23 and the first cutoff circuit 23 does not determine that the current is an overcurrent, the drive signal 30 becomes a drive signal similar to the control signal 27 and the first cutoff circuit 23 When the interruption circuit 23 determines that the current is an overcurrent, the drive signal 30 is interrupted. As a result, the operation of the upper arm circuit 18 is stopped.

同様に、第2のフィルタ回路22の出力は第2の遮断回路24に入力され、第2の遮断回路24が過電流と判定しない場合、駆動信号31は制御信号28と相似の駆動信号となり、第2の遮断回路24が過電流と判定した場合、駆動信号31を遮断する。これにより下アーム回路19の動作が停止する。過電流遮断の動作については、実施の形態1,2の動作と共通であるため説明を省略する。   Similarly, the output of the second filter circuit 22 is input to the second cutoff circuit 24, and when the second cutoff circuit 24 does not determine an overcurrent, the drive signal 31 becomes a drive signal similar to the control signal 28, When the second cutoff circuit 24 determines that the current is overcurrent, the drive signal 31 is cut off. As a result, the operation of the lower arm circuit 19 is stopped. Since the overcurrent cutoff operation is the same as that of the first and second embodiments, the description thereof is omitted.

実施の形態3に係るコンバータ装置300によれば、実施の形態1,2のインバータ装置100と同様に、過電流保護の不要動作を防ぎながら半導体スイッチング素子を過電流から保護できるという効果を奏する。   According to the converter device 300 according to the third embodiment, as in the inverter device 100 according to the first and second embodiments, there is an effect that the semiconductor switching element can be protected from the overcurrent while preventing unnecessary operation of the overcurrent protection.

実施の形態4.
図8は本発明の実施の形態4に係る空気調和機の構成例を示す図である。空気調和機400は、室内機410と、室内機410に接続される室外機420とを備える。室内機410には送風機の駆動源としてのモータ200が設けられている。室外機420には、送風機の駆動源としてのモータ200と、圧縮機の駆動源としてのモータ200が設けられている。室内機410及び室外機420の少なくとも一方には、実施の形態1,2に係るインバータ装置100が設けられる。室内機410及び室外機420に設けられるモータ200は、当該インバータ装置100で駆動される。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of an air conditioner according to Embodiment 4 of the present invention. The air conditioner 400 includes an indoor unit 410 and an outdoor unit 420 connected to the indoor unit 410. The indoor unit 410 is provided with a motor 200 as a drive source for the blower. The outdoor unit 420 is provided with a motor 200 as a drive source for the blower and a motor 200 as a drive source for the compressor. At least one of the indoor unit 410 and the outdoor unit 420 is provided with the inverter device 100 according to the first and second embodiments. The motor 200 provided in the indoor unit 410 and the outdoor unit 420 is driven by the inverter device 100.

なお室内機410及び室外機420の少なくとも一方に、実施の形態3に係るコンバータ装置300を設けて、コンバータ装置300から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路でモータ200を駆動してもよい。実施の形態1,2に係るインバータ装置100又は実施の形態3に係るコンバータ装置300を用いることにより、過電流保護の不要動作を防ぎながら内部回路を過電流から保護できる空気調和機400を実現でき、信頼性の高い空気調和機400を得ることができる。   Note that converter device 300 according to Embodiment 3 is provided in at least one of indoor unit 410 and outdoor unit 420, and motor 200 is driven by an inverter circuit that converts a DC voltage output from converter device 300 into an AC voltage. Also good. By using the inverter device 100 according to the first and second embodiments or the converter device 300 according to the third embodiment, an air conditioner 400 that can protect an internal circuit from an overcurrent while preventing an unnecessary operation of the overcurrent protection can be realized. A highly reliable air conditioner 400 can be obtained.

なお実施の形態1〜3では、電流検出器20の出力がI1を超えた時点からt1経過時に上アーム回路18を停止させ、電流検出器20の出力がI2を超えた時点からt2経過後に下アーム回路19を停止させる構成例を説明したが、電流検出器20の出力がI1を超えた時点からt1経過時に下アーム回路19を停止させ、電流検出器20の出力がI2を超えた時点からt2経過後に上アーム回路18を停止させてもよい。下アーム回路19は上アーム回路18よりもグランドに近いために電位が安定している。そのため、上下アームの内、下アームを構成する半導体スイッチング素子の方がノイズ等の影響を受けにくく、安定に遮断停止させることができる。   In the first to third embodiments, the upper arm circuit 18 is stopped when t1 elapses from the time when the output of the current detector 20 exceeds I1, and is decreased after elapse of t2 from the time when the output of the current detector 20 exceeds I2. Although the configuration example in which the arm circuit 19 is stopped has been described, the lower arm circuit 19 is stopped when the output of the current detector 20 exceeds I1, and the output of the current detector 20 exceeds I2 after t1 has elapsed. The upper arm circuit 18 may be stopped after t2. Since the lower arm circuit 19 is closer to the ground than the upper arm circuit 18, the potential is stable. Therefore, the semiconductor switching element constituting the lower arm among the upper and lower arms is less susceptible to noise and the like, and can be shut off and stopped stably.

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。   The configuration described in the above embodiment shows an example of the content of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations within the scope of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

1 交流電源、2 整流器、3 コンデンサ、5 制御部、6,7,8,9,10,11 半導体スイッチング素子、12,13,14,15,16,17 ダイオード、18 上アーム回路、19 下アーム回路、20 電流検出器、21 第1のフィルタ回路、22 第2のフィルタ回路、23 第1の遮断回路、24 第2の遮断回路、25,26 遮断信号、27,28 制御信号、29 ラッチ回路、30,31 駆動信号、32,33 比較器、34 第1の判定値設定部、34a 第1の判定値、35 第2の判定値設定部、35a 第2の判定値、37 論理回路、38 第1の駆動信号生成部、39 第2の駆動信号生成部、40 リセット信号、41,42 遮断信号、43 リアクタ、100 インバータ装置、110 インバータ回路、120 過電流保護装置、200 モータ、300 コンバータ装置、310 整流回路、400 空気調和機、410 室内機、420 室外機。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply, 2 Rectifier, 3 Capacitor, 5 Control part, 6, 7, 8, 9, 10, 11 Semiconductor switching element, 12, 13, 14, 15, 16, 17 Diode, 18 Upper arm circuit, 19 Lower arm Circuit, 20 current detector, 21 first filter circuit, 22 second filter circuit, 23 first cutoff circuit, 24 second cutoff circuit, 25, 26 cutoff signal, 27, 28 control signal, 29 latch circuit , 30, 31 Drive signal, 32, 33 Comparator, 34 First determination value setting unit, 34a First determination value, 35 Second determination value setting unit, 35a Second determination value, 37 Logic circuit, 38 1st drive signal generation part, 39 2nd drive signal generation part, 40 reset signal, 41 and 42 interruption | blocking signal, 43 reactor, 100 inverter apparatus, 110 inverter circuit, 20 overcurrent protection device, 200 motor, 300 converter device, 310 rectifier circuit, 400 air conditioner, 410 indoor unit, 420 outdoor unit.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の過電流保護装置は、第1の半導体スイッチング素子と第2の半導体スイッチング素子とを直列接続して構成される上下アームに流れる電流の検出値を第1の時定数でフィルタする第1のフィルタ回路と、検出値を第1の時定数よりも長い第2の時定数でフィルタする第2のフィルタ回路と、第1の過電流判定値を設定する第1の判定値設定部と、第1の過電流判定値よりも小さい第2の過電流判定値を設定する第2の判定値設定部とを備え、第1の過電流判定値を超える検出値が検出されてから、第1の時定数経過後に、第1の半導体スイッチング素子の動作を停止し、第2の過電流判定値を超える検出値が検出されてから、第2の時定数経過後に、第2の半導体スイッチング素子の動作を停止し、第1の時定数経過後から第2の時定数経過前において、第1の過電流判定値を超える検出値が検出されない場合には、第1の半導体スイッチング素子及び第2の半導体スイッチング素子の動作を停止しないIn order to solve the above-described problems and achieve the object, the overcurrent protection device of the present invention includes a current flowing through upper and lower arms configured by connecting a first semiconductor switching element and a second semiconductor switching element in series. A first filter circuit that filters the detected value with a first time constant, a second filter circuit that filters the detected value with a second time constant longer than the first time constant, and a first overcurrent A first determination value setting unit configured to set a determination value; and a second determination value setting unit configured to set a second overcurrent determination value smaller than the first overcurrent determination value. After the detection value exceeding the determination value is detected, after the first time constant has elapsed, the operation of the first semiconductor switching element is stopped, and the detection value exceeding the second overcurrent determination value is detected. After the elapse of the time constant of 2, the second semiconductor switching element Stop work from after the first time constant before the elapsed time constant of the second, when the detected value exceeds the first overcurrent determination value is not detected, the first semiconductor switching element and the second The operation of the semiconductor switching element is not stopped .

Claims (9)

第1の半導体スイッチング素子と第2の半導体スイッチング素子とを直列接続して構成される上下アームに流れる電流の検出値を第1の時定数でフィルタする第1のフィルタ回路と、
前記検出値を前記第1の時定数よりも長い第2の時定数でフィルタする第2のフィルタ回路と、
第1の過電流判定値を設定する第1の判定値設定部と、
前記第1の過電流判定値よりも小さい第2の過電流判定値を設定する第2の判定値設定部と
を備え、
前記第1の過電流判定値を超える前記検出値が検出されてから、前記第1の時定数経過後に、前記第1の半導体スイッチング素子の動作を停止し、
前記第2の過電流判定値を超える前記検出値が検出されてから、前記第2の時定数経過後に、前記第2の半導体スイッチング素子の動作を停止する過電流保護装置。
A first filter circuit for filtering a detected value of a current flowing in an upper and lower arm configured by connecting a first semiconductor switching element and a second semiconductor switching element in series with a first time constant;
A second filter circuit for filtering the detected value with a second time constant longer than the first time constant;
A first determination value setting unit for setting a first overcurrent determination value;
A second determination value setting unit that sets a second overcurrent determination value that is smaller than the first overcurrent determination value;
After the first time constant has elapsed since the detection value exceeding the first overcurrent determination value is detected, the operation of the first semiconductor switching element is stopped,
An overcurrent protection device that stops the operation of the second semiconductor switching element after the second time constant has elapsed since the detection value exceeding the second overcurrent determination value is detected.
請求項1に記載の過電流保護装置と、
前記上下アームを有すると共に、直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路と
を備えるインバータ装置。
An overcurrent protection device according to claim 1;
An inverter device comprising the upper and lower arms and an inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage and outputs the AC voltage.
前記第2の半導体スイッチング素子は、前記上下アームの内、下アームを構成する半導体スイッチング素子である請求項2に記載のインバータ装置。   The inverter device according to claim 2, wherein the second semiconductor switching element is a semiconductor switching element constituting a lower arm of the upper and lower arms. 前記第1の半導体スイッチング素子及び前記第2の半導体スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体で構成される請求項2又は3に記載のインバータ装置。   4. The inverter device according to claim 2, wherein the first semiconductor switching element and the second semiconductor switching element are formed of a wide band gap semiconductor. 請求項2から4の何れか一項に記載のインバータ装置を備えた空気調和機。   The air conditioner provided with the inverter apparatus as described in any one of Claim 2 to 4. 請求項1に記載の過電流保護装置と、
前記上下アームを有すると共に、交流電圧を直流電圧に変換して出力する整流回路と
を備えるコンバータ装置。
An overcurrent protection device according to claim 1;
A converter device comprising: a rectifier circuit that has the upper and lower arms and converts an AC voltage into a DC voltage and outputs the DC voltage.
前記第2の半導体スイッチング素子は、前記上下アームの内、下アームを構成する半導体スイッチング素子である請求項6に記載のコンバータ装置。   The converter device according to claim 6, wherein the second semiconductor switching element is a semiconductor switching element constituting a lower arm of the upper and lower arms. 前記第1の半導体スイッチング素子及び前記第2の半導体スイッチング素子はワイドバンドギャップ半導体で構成される請求項5又は6に記載のコンバータ装置。   The converter device according to claim 5 or 6, wherein the first semiconductor switching element and the second semiconductor switching element are formed of a wide band gap semiconductor. 請求項6から8の何れか一項に記載のコンバータ装置を備えた空気調和機。   An air conditioner comprising the converter device according to any one of claims 6 to 8.
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