JP6631366B2 - Insulated power converter - Google Patents
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Description
本発明は、直流電源から入力される電力をトランスにより変換して負荷に供給する絶縁型電力変換装置に関する。 The present invention relates to an insulated power converter that converts power input from a DC power supply by a transformer and supplies the converted power to a load.
従来、スイッチング素子(以下「スイッチ」)の動作により、入力された電力を変換して負荷に供給する電力変換装置において、負荷側の短絡等による過電流異常を検出し、スイッチのスイッチング動作を停止する技術が知られている。例えば特許文献1に開示された技術では、インバータの入力側電流経路に電流検出抵抗器を設け、当該電流検出抵抗器の端子間に接続した増幅比較回路の出力に基づいて過電流異常を検出している。
Conventionally, in a power converter that converts input power and supplies it to a load by the operation of a switching element (hereinafter referred to as a “switch”), an overcurrent abnormality due to a short circuit on the load side is detected and the switching operation of the switch is stopped. Techniques for doing so are known. For example, in the technology disclosed in
特許文献1の従来技術は非絶縁型のインバータに関するものであるが、この技術は、絶縁型電力変換装置において、一次側に流れる電流により二次側負荷の短絡異常を検出する構成にも同様に適用することができる。特許文献1の従来技術では、増幅比較回路を設けて電流検出抵抗器の抵抗値を下げているとはいえ、大電流が流れる経路に抵抗器を接続することに変わりはなく、損失が発生する。
そこで、損失の発生を防ぐために電流センサを用いる方法がある。しかし、電流センサを用いると電流検出遅れが大きくなり、過電流異常と判定するまでに時間がかかる。その結果、スイッチング動作の停止が遅れ、装置の破壊等に至るおそれがある。
Although the prior art of
Therefore, there is a method using a current sensor to prevent the occurrence of loss. However, when a current sensor is used, the current detection delay increases, and it takes time to determine that an overcurrent is abnormal. As a result, the stopping of the switching operation is delayed, which may lead to destruction of the device.
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、低損失且つ迅速に負荷の短絡異常を検出する絶縁型電力変換装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide an insulated power converter that detects a short-circuit abnormality of a load quickly with low loss.
本発明の絶縁型電力変換装置は、第1一次巻線(30)及び第2一次巻線(40)と、第1スイッチ(SW1)及び第2スイッチ(SW2)と、一つ以上の二次巻線(50)と、コンデンサ(60)と、駆動信号生成部(70)と、短絡判定部(801、802、803)とを備える。
第1一次巻線及び第2一次巻線は、一端が共に直流電源(15)の一方の電極に接続され、トランス(20)の一次側を構成する。第1スイッチ及び第2スイッチは、第1一次巻線及び第2一次巻線の各他端と直流電源の他方の電極との間に接続されている。
なお、ここでの直流電源には平滑コンデンサが含まれるものとする。
An insulated power conversion device according to the present invention includes a first primary winding (30) and a second primary winding (40), a first switch (SW1) and a second switch (SW2), and one or more secondary windings. It includes a winding (50), a capacitor (60), a drive signal generation unit (70), and a short circuit determination unit (801, 802, 803).
One end of each of the first primary winding and the second primary winding is connected to one electrode of the DC power supply (15), and forms a primary side of the transformer (20). The first switch and the second switch are connected between each other end of the first primary winding and the second primary winding and the other electrode of the DC power supply.
The DC power supply here includes a smoothing capacitor.
一つ以上の二次巻線は、トランスの二次側を構成する。
コンデンサは、二次巻線の両端に接続され、二次巻線の漏れインダクタンス(52)と共に、「負荷」としてLC共振回路を構成する。
駆動信号生成部は、第1スイッチ及び第2スイッチを相補的にオン/オフするように駆動する駆動信号を生成する。
なお、コンデンサは、独立した素子に限らず、容量成分を有する種々の部品や複数の部品の集合体をコンデンサとみなしてもよい。
One or more secondary windings constitute the secondary side of the transformer.
A capacitor is connected across the secondary winding and, together with the leakage inductance (52) of the secondary winding, constitutes an LC resonant circuit as a "load".
The drive signal generation unit generates a drive signal that drives the first switch and the second switch to turn on / off complementarily.
Note that the capacitor is not limited to an independent element, and various components having a capacitance component or an aggregate of a plurality of components may be regarded as a capacitor.
ここで、第1スイッチがオフし第2スイッチがオンしたときトランスに誘起され、一次巻線の励磁インダクタンス(31、41)に発生する電圧を「励磁巻線電圧(Vc)」と定義する。
短絡判定部は、励磁巻線電圧を、第1スイッチのドレイン−ソース間電圧である第1スイッチ電圧(Vsw1)に基づいて検出する。そして、短絡判定部は、当該励磁巻線電圧の検出値に基づいて負荷の短絡異常を判定する。
本明細書で「短絡」とは、抵抗が完全に0[Ω]となる場合に限らず、正常時に比べて抵抗が極めて小さくなり、許容範囲を超えた過電流が流れる異常全般を含む。また、厳密には電界効果トランジスタの用語である「ドレイン−ソース間電圧」は、バイポーラトランジスタにおける「コレクタ−エミッタ電圧」を含むものとして解釈する。
Here, the voltage induced in the transformer when the first switch is turned off and the second switch is turned on and generated in the exciting inductances (31, 41) of the primary winding is defined as "exciting winding voltage (Vc)".
The short-circuit determination unit detects the excitation winding voltage based on a first switch voltage (Vsw1) that is a drain-source voltage of the first switch. Then, the short-circuit determination unit determines a load short-circuit abnormality based on the detected value of the exciting winding voltage.
In this specification, the term “short circuit” is not limited to the case where the resistance is completely 0 [Ω], but also includes any abnormality in which the resistance is extremely small as compared with a normal state and an overcurrent exceeding an allowable range flows. Strictly speaking, the term “drain-source voltage” as a term of a field-effect transistor is interpreted as including “collector-emitter voltage” in a bipolar transistor.
正常時、第2スイッチのオン動作に伴って発生するLC共振回路の共振により、第2スイッチのオン期間である検出期間において、励磁巻線電圧はS字曲線を描いて単調変化する。一方、負荷の短絡時、負荷の構成要素は二次巻線の漏れインダクタンスのみとなり、LC共振が起こらないため、検出期間において、励磁巻線電圧は一定値となる。
また、励磁巻線電圧は、第1スイッチがオフし第2スイッチがオンしたとき、オフしている第1スイッチの第1スイッチ電圧に基づいて検出することができる。
During normal operation, due to the resonance of the LC resonance circuit that occurs with the ON operation of the second switch, the excitation winding voltage monotonically changes in an S-shaped curve during the detection period that is the ON period of the second switch. On the other hand, when the load is short-circuited, the only component of the load is the leakage inductance of the secondary winding, and no LC resonance occurs. Therefore, the excitation winding voltage has a constant value during the detection period.
Further, when the first switch is turned off and the second switch is turned on, the excitation winding voltage can be detected based on the first switch voltage of the first switch that is turned off.
本発明ではこの点に着目し、短絡判定部は、励磁巻線電圧の検出値に基づいて負荷の短絡異常を判定する。詳しくは、短絡判定部は、検出期間において励磁巻線電圧が単調変化する場合は正常であり、励磁巻線電圧が一定である場合は、負荷が短絡異常であると判定する。これにより、大電流が流れる経路に抵抗器を接続する必要がないため、従来技術に比べて損失を低減することができる。
また、電流センサを用いる技術に比べ、過電流異常を迅速に検出することができる。したがって、異常検出時にスイッチのスイッチング動作を速やかに停止することにより、装置の破壊や周辺機器等への悪影響を適切に防止することができる。
In the present invention, attention is paid to this point, and the short-circuit determination unit determines the short-circuit abnormality of the load based on the detected value of the exciting winding voltage. Specifically, the short-circuit determination unit determines that the load is abnormal when the excitation winding voltage monotonically changes during the detection period, and that the load is abnormal when the excitation winding voltage is constant. This eliminates the need to connect a resistor to a path through which a large current flows, so that the loss can be reduced as compared with the related art.
In addition, an overcurrent abnormality can be detected more quickly than a technique using a current sensor. Therefore, by immediately stopping the switching operation of the switch when an abnormality is detected, it is possible to appropriately prevent destruction of the device and adverse effects on peripheral devices and the like.
具体的に短絡判定部は、例えば励磁巻線電圧の時間変化率を所定の変化率閾値と比較してもよい。
或いは、短絡判定部は、負荷短絡時における励磁巻線電圧の一定値を含む範囲を規定範囲として設定し、励磁巻線電圧のAD変換値が規定範囲内にある回数、又は、励磁巻線電圧が規定範囲内にある時間をそれぞれの閾値と比較してもよい。
Specifically, the short-circuit determination unit may compare, for example, the time change rate of the exciting winding voltage with a predetermined change rate threshold.
Alternatively, the short-circuit determination unit sets a range including a constant value of the exciting winding voltage when the load is short-circuited as a specified range, and sets the number of times that the AD conversion value of the exciting winding voltage is within the specified range, or May be compared with respective thresholds.
以下、絶縁型電力変換装置の実施形態を図面に基づいて説明する。この絶縁型電力変換装置は、直流電源から入力される電力をトランスにより変換して負荷に供給する装置である。本実施形態では、直流電力を交流電力に変換するDC−ACコンバータを例示する。
[絶縁型電力変換装置の一般構成と作用]
最初に、本実施形態の絶縁型電力変換装置の一般構成及び作用について、図1を参照して説明する。
Hereinafter, an embodiment of an insulated power converter will be described with reference to the drawings. This insulated power converter is a device that converts power input from a DC power supply by a transformer and supplies the converted power to a load. In the present embodiment, a DC-AC converter that converts DC power into AC power will be exemplified.
[General configuration and operation of insulated power converter]
First, the general configuration and operation of the insulated power converter of the present embodiment will be described with reference to FIG.
絶縁型電力変換装置10は、一般構成として、トランス20と、トランス20の一次側に設けられる二つのスイッチSW1、SW2と、トランス20の二次側に設けられるコンデンサ60と、駆動信号生成部70とを備える。トランス20の一次側は、二つの一次巻線30、40により構成され、二次側は、一つの二次巻線50により構成されている。
スイッチSW1、SW2は半導体スイッチング素子であり、例えばボディダイオードを有するMOSFETが用いられる。その他、還流ダイオードが並列に接続されたIGBT等を用いてもよく、その場合、図中のスイッチの記号を読み替えて解釈する。二つの一次巻線30、40のうち、第1一次巻線30に接続されるスイッチを第1スイッチSW1といい、第2一次巻線40に接続されるスイッチを第2スイッチSW2という。
As a general configuration, the insulated
The switches SW1 and SW2 are semiconductor switching elements, for example, MOSFETs having a body diode are used. In addition, an IGBT or the like in which a freewheeling diode is connected in parallel may be used. In this case, the switch symbol in the drawing is read and interpreted. Of the two
一次側のセンタタップCTは、「直流電源」としてのバッテリ15の正極に接続されている。第1一次巻線30及び第2一次巻線40は、一端がセンタタップCTに接続されており、各他端がスイッチSW1、SW2のドレインに接続されている。スイッチSW1、SW2のソースは、バッテリ15の負極に接続されている。
コンデンサ60は、二次巻線50の両端に接続されている。このコンデンサ60は、独立した素子に限らず、容量成分を有する種々の部品や複数の部品の集合体をコンデンサとみなしてもよい。
図中、Vinはバッテリ15の電源電圧であり、Voはコンデンサ60の電極間に印加される出力電圧である。
The center tap CT on the primary side is connected to the positive electrode of the
The
In the figure, Vin is the power supply voltage of the
駆動信号生成部70は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2を相補的にオン/オフするように駆動する駆動信号を生成する。
第1スイッチSW1をオンし第2スイッチSW2をオフしたとき、図1(a)に示すように、一次側電流は、第1一次巻線30及び第1スイッチSW1を経由して流れる。このとき、二次巻線50に、第1一次巻線30を流れる電流と逆向きの二次側電流が流れる。
第2スイッチSW2をオンし第1スイッチSW1をオフしたとき、図1(b)に示すように、一次側電流は、第2一次巻線40及び第2スイッチSW2を経由して流れる。このとき、二次巻線50に、第2一次巻線40を流れる電流と逆向き、すなわち、図1(a)の場合と逆向きの二次側電流が流れる。
The drive
When the first switch SW1 is turned on and the second switch SW2 is turned off, as shown in FIG. 1A, the primary current flows through the first primary winding 30 and the first switch SW1. At this time, a secondary current flows in the secondary winding 50 in a direction opposite to the current flowing through the first primary winding 30.
When the second switch SW2 is turned on and the first switch SW1 is turned off, as shown in FIG. 1B, the primary current flows through the second primary winding 40 and the second switch SW2. At this time, a secondary current flows in the secondary winding 50 in a direction opposite to the current flowing through the second primary winding 40, that is, in a direction opposite to that in the case of FIG.
こうして、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2のオン/オフ動作により、コンデンサ60の電極間には正負が交番する交流電圧が発生する。
第1スイッチSW1と第2スイッチSW2とが1回ずつオンする期間を、スイッチング周期の「1周期」と定義する。両スイッチSW1、SW2のオン期間の長さを同一とし、また、両スイッチSW1、SW2が同時にオフするデッドタイムを無視すると、一方のスイッチのオン期間の長さは、スイッチング周期の「2分の1周期」に相当する。
Thus, an alternating voltage of positive and negative is generated between the electrodes of the
A period in which the first switch SW1 and the second switch SW2 are turned on once each is defined as “one cycle” of the switching cycle. If the lengths of the ON periods of both switches SW1 and SW2 are set to be the same and the dead time during which both switches SW1 and SW2 are turned off at the same time is ignored, the length of the ON period of one switch becomes “two-minutes” of the switching cycle. One cycle ".
このような構成の絶縁型電力変換装置10において、二次側の負荷が短絡して過電流が流れると素子の破壊等に至るおそれがある。「課題を解決するための手段」の欄で注記した通り、本明細書で「短絡」とは、抵抗が完全に0[Ω]となる場合に限らず、正常時に比べて抵抗が極めて小さくなり、許容範囲を超えた過電流が流れる異常全般を含む。
ここで、従来技術に基づいて想定される比較例による短絡判定の構成について図13を参照する。図13において、本実施形態の図1と実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
In the insulated
Here, a configuration of a short circuit determination according to a comparative example assumed based on the related art will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the substantially same components as those in FIG. 1 of the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図13(a)に示す第1比較例は、特許文献1(特開2008−17649号公報)に開示された非絶縁型インバータの技術を絶縁型電力変換装置に応用したものである。第1比較例の装置108では、一次側電流経路に設けた電流検出抵抗器Rの検出電圧を増幅比較回路808で増幅し、増幅した電圧が閾値を超えたとき、短絡異常を判定する。検出電圧を増幅することで、電流検出抵抗器Rの抵抗値を下げることができる。しかし、大電流が流れる経路に抵抗器を接続することに変わりはなく、損失が発生する。
また、電流センサを用いて過電流を判定する構成では、損失の発生を防ぐことができる反面、過電流異常と判定するまでに時間がかかる。その結果、スイッチング動作の停止が遅れ、スイッチ等が破壊に至るおそれがある。
The first comparative example shown in FIG. 13A is one in which the technology of the non-insulated inverter disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-17649) is applied to an insulated power converter. In the
Further, in a configuration in which an overcurrent is determined using a current sensor, loss can be prevented, but it takes time to determine an overcurrent abnormality. As a result, the stop of the switching operation is delayed, and the switch or the like may be broken.
図13(b)に示す第2比較例は、特開2001−72401号公報に開示された技術に基づくものである。第2比較例の装置109では、トランス29の一次側に異常検出専用の検出用巻線39を設ける。また、検出用巻線39に接続された短絡判定部809は、電源電圧Vin及び出力電圧Voの情報が反映された検出用巻線39の電圧に基づいて、短絡異常を検出する。しかし、この構成では異常検出専用の検出用巻線39を設ける必要があり、装置が大型化する。また、放電特性を有効に活用しておらず非効率的である。
The second comparative example shown in FIG. 13B is based on the technology disclosed in JP-A-2001-72401. In the
このような比較例に対し、本実施形態は、スイッチSW1、SW2のオン/オフ切替に伴って生じる電圧変化に着目し、専用巻線を必要とせず、低損失且つ迅速に負荷の短絡異常を検出可能な構成を実現するものである。
続いて、本実施形態の短絡異常判定原理について、図2、図3を参照して説明する。
以下、本実施形態では、「第1スイッチSW1がオフし第2スイッチSW2がオンした状態」での電圧変化に着目する。そして、スイッチング周期の2分の1周期に相当する第2スイッチSW2のオン期間を「検出期間」という。
In contrast to such a comparative example, the present embodiment focuses on a voltage change that occurs with the on / off switching of the switches SW1 and SW2, does not require a dedicated winding, and can quickly detect a short-circuit abnormality of the load with low loss and low loss. This implements a detectable configuration.
Next, the principle of determining a short-circuit abnormality according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
Hereinafter, the present embodiment focuses on a voltage change in a state where the first switch SW1 is turned off and the second switch SW2 is turned on. The ON period of the second switch SW2 corresponding to a half of the switching period is referred to as a “detection period”.
図2(a)に負荷が正常の場合、図3(a)に負荷が短絡した場合における第2スイッチSW2のオン時の等価回路を示す。オン状態の第2スイッチSW2は導線と等価であるとみなされる。オフ状態の第1スイッチSW1の両端には、ドレイン−ソース間電圧である第1スイッチ電圧Vsw1が発生する。第2一次巻線40には電流I1が流れ、二次巻線50には電流I3が流れる。ここで、第2一次巻線40と二次巻線50との巻数比は、「n:1」である。負荷が短絡した状態を示す図3では、コンデンサ60は導線と等価であるとみなされる。
FIG. 2A shows an equivalent circuit when the second switch SW2 is on when the load is normal and FIG. 3A shows a short circuit in the load. The second switch SW2 in the ON state is considered to be equivalent to a conducting wire. A first switch voltage Vsw1, which is a drain-source voltage, is generated across the first switch SW1 in the off state. The current I1 flows through the second primary winding 40, and the current I3 flows through the secondary winding 50. Here, the turn ratio between the second primary winding 40 and the secondary winding 50 is “n: 1”. In FIG. 3, which shows the load shorted, the
また、各巻線30、40、50を「励磁インダクタンスを生じる巻線成分31、41、51」と「漏れインダクタンスを生じる巻線成分32、42、52」とに分けて模式的に記載する。以下、「励磁インダクタンスを生じる巻線成分31、41、51」を省略して「励磁インダクタンス31、41、51」といい、「漏れインダクタンスを生じる巻線成分32、42、52」を省略して「漏れインダクタンス32、42、52」という。
正常時には、二次巻線50の漏れインダクタンス52とコンデンサ60とは、二次側にLC共振回路を構成し、出力電圧VoにLC共振電圧が現れることとなる。
In addition, each of the
In a normal state, the
ここで、第1スイッチSW1がオフし第2スイッチSW2がオンしたときトランス20に誘起され、一次巻線30、40の励磁インダクタンス31、41に発生する電圧を「励磁巻線電圧Vc」と定義する。なお、二次巻線50の励磁インダクタンス51には、励磁巻線電圧Vcに対し、巻数比に比例する「n分の1」の電圧(Vc/n)が発生する。
また、図2、図3中の下記記号の意味は、次の通りである。
L1:一次側漏れインダクタンス
L3:二次側漏れインダクタンス
R2:第2スイッチSW2及び第2一次巻線40の抵抗
R3:二次巻線50の抵抗
Here, when the first switch SW1 is turned off and the second switch SW2 is turned on, the voltage induced in the
The meanings of the following symbols in FIGS. 2 and 3 are as follows.
L1: Primary side leakage inductance L3: Secondary side leakage inductance R2: Resistance of second switch SW2 and second primary winding 40 R3: Resistance of secondary winding 50
上記の物理量に基づき、励磁巻線電圧Vcは、式(1)で表される。「R×I」項は、抵抗による電圧降下分に相当する。
式(1)において抵抗R2、R3が極めて小さいと仮定すると、励磁巻線電圧Vcは、式(2)で表される。
正常時には、式(2)の第2項である出力電圧VoにLC共振電圧が現れる。したがって、図2(b)に示すように、第2スイッチSW2がオン状態である検出期間において、励磁巻線電圧Vcは、初期電圧Sから到達電圧FまでS字曲線を描いて単調増加する。
一方、負荷短絡時にはコンデンサ60のC成分が失われ、負荷の構成要素は、二次巻線50の漏れインダクタンス52のみとなる。すなわち、LC共振が起こらないため、出力電圧Voは一定電圧となる。したがって、電源電圧Vinが急変しないことを前提とすると、図3(b)に示すように、励磁巻線電圧Vcは、検出期間において一定値Kとなる。
In a normal state, an LC resonance voltage appears in the output voltage Vo which is the second term of the equation (2). Therefore, as shown in FIG. 2B, in the detection period in which the second switch SW2 is in the ON state, the exciting winding voltage Vc monotonically increases from the initial voltage S to the ultimate voltage F in a S-shaped curve.
On the other hand, when the load is short-circuited, the C component of the
よって、第1スイッチSW1がオフし第2スイッチSW2がオンしたときの検出期間において、励磁巻線電圧Vcが単調増加する場合は正常であり、励磁巻線電圧Vcが一定である場合は短絡異常が発生していると判定することができる。なお、励磁巻線電圧Vcの正負の定義によっては、「単調増加」は「単調減少」と読み替えられる。一般化して言うと、励磁巻線電圧Vcが「単調変化」する場合に負荷が正常であると判定される。
本実施形態の絶縁型電力変換装置10は、図1に記載した一般構成に加え、上記の判定原理に基づいて負荷の短絡異常を判定する短絡判定部を備えることを特徴とする。短絡判定部は、第1スイッチ電圧Vsw1に基づいて励磁巻線電圧Vcを検出し、当該励磁巻線電圧Vcの検出値に基づいて負荷の短絡異常を判定する。
Therefore, during the detection period when the first switch SW1 is turned off and the second switch SW2 is turned on, it is normal if the exciting winding voltage Vc monotonically increases, and if the exciting winding voltage Vc is constant, it is normal. Can be determined to have occurred. Note that “monotonically increasing” is read as “monotonically decreasing” depending on the positive or negative definition of the exciting winding voltage Vc. Generally speaking, when the exciting winding voltage Vc changes “monotonically”, it is determined that the load is normal.
The
[短絡判定部の構成]
以下、短絡判定部に係る複数の実施形態について順に説明する。各実施形態に対応する参照図として、短絡判定部の制御ブロックの構成図、並びに、負荷の正常時及び短絡異常時に短絡判定部で順に処理される信号のタイムチャートを添付する。
各実施形態の構成図である図4、図7、図10において、前述の実施形態の構成と実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。また、各構成図では、二次側のコンデンサ60を、二つのコンデンサ61、62が直列接続された形態で示す。コンデンサ61には、カソード同士が互いに接続された二つのツェナーダイオード63、64が並列に接続されている。
[Configuration of short-circuit determination unit]
Hereinafter, a plurality of embodiments according to the short-circuit determination unit will be sequentially described. As reference diagrams corresponding to the respective embodiments, a configuration diagram of a control block of a short-circuit determination unit and a time chart of signals sequentially processed by the short-circuit determination unit when a load is normal and when a short circuit is abnormal are attached.
In FIGS. 4, 7, and 10, which are configuration diagrams of each embodiment, the same reference numerals are given to substantially the same configuration as the configuration of the above-described embodiment, and the description is omitted. In each configuration diagram, the secondary-
(第1実施形態)
まず、第1実施形態について、図4〜図6を参照して説明する。
図4に示すように、第1実施形態の短絡判定部801は、励磁巻線電圧検出(図中「Vc検出」)部81、AD変換部82、時間変化率算出部83、閾値比較部861、及び、SWオフ信号ホールド部87を有している。
(1st Embodiment)
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 4, the short-
また、絶縁型電力変換装置10は、駆動信号生成部70とスイッチSW1、SW2との間にAND回路75が設けられる。AND回路75は、駆動信号生成部70からスイッチSW1又はSW2をターンオンする駆動信号が入力され、且つ、SWオフ信号ホールド部87からSWオン信号が入力されているとき、スイッチSW1又はSW2のゲートに駆動信号を出力する。一方、SWオフ信号ホールド部87からSWオン信号の入力が遮断されているとき、駆動信号生成部70からの駆動信号にかかわらず、スイッチSW1及びSW2に駆動信号を出力しない。
要するに短絡判定部801は、負荷の正常時には、AND回路75にSWオン信号を出力してスイッチSW1、SW2を駆動し、負荷の短絡異常時には、AND回路75へのSWオン信号の出力を遮断し、スイッチSW1、SW2のスイッチング動作を停止させる。
Further, in the
In short, the short-
続いて、短絡判定部801内の各制御ブロックの作用を順に説明する。
励磁巻線電圧検出部81は、第1スイッチ電圧Vsw1を取得し、第1スイッチ電圧Vsw1に基づいて励磁巻線電圧Vcを検出する。仮に励磁巻線電圧Vcを正確に求めようとすると、電源電圧Vinの情報を用いて、式(3)により励磁巻線電圧Vcを算出する必要がある。
Vc=Vsw1−Vin ・・・(3)
Next, the operation of each control block in the short-
The excitation winding
Vc = Vsw1-Vin (3)
ただし、後述する通り、第1実施形態では励磁巻線電圧Vcの時間変化率の情報を用いるのみであり、全体的なオフセットは考慮しなくてよい。したがって、少なくとも検出期間に電源電圧Vinが安定していることを前提として、電源電圧Vinを定数として考えてよい。そのため、実質的には、第1スイッチ電圧Vsw1の時間変化率を、そのまま励磁巻線電圧Vcの時間変化率として扱ってよい。 However, as described later, in the first embodiment, only the information on the time change rate of the exciting winding voltage Vc is used, and the overall offset need not be considered. Therefore, on the assumption that the power supply voltage Vin is stable at least during the detection period, the power supply voltage Vin may be considered as a constant. Therefore, substantially, the time change rate of the first switch voltage Vsw1 may be directly treated as the time change rate of the excitation winding voltage Vc.
AD変換部82は、励磁巻線電圧のアナログ値Vc_aを所定の変換周期でAD変換し、AD変換値Vc_dを出力する。図5、図6には、検出期間におけるAD変換タイミングをt1〜t9、AD変換タイミングの間の期間をP1〜P9と表す。
図5、図6(b)に示すように、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dは、離散的なデジタル値として表示される。なお、検出期間が経過する時刻t10でのAD変換値は制御に使用されないため、時刻t10における点を白抜きで記す。
The
As shown in FIGS. 5 and 6B, the AD conversion value Vc_d of the excitation winding voltage is displayed as a discrete digital value. Since the AD conversion value at time t10 at which the detection period elapses is not used for control, the point at time t10 is outlined.
時間変化率算出部83は、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dの時間変化率、すなわち図5、図6(b)における傾きを算出する。
第i番目(i≧2)の期間Piに現れる時間変化率α(i)は、式(4)により、励磁巻線電圧の今回値Vc_d(i)と前回値Vc_d(i−1)との差分を変換周期Δtで除して算出される。
The time rate of change α (i) appearing in the i-th (i ≧ 2) period Pi is expressed by the following equation (4), which is the difference between the current value Vc_d (i) and the previous value Vc_d (i−1) of the exciting winding voltage. The difference is calculated by dividing the difference by the conversion period Δt.
閾値比較部861は、時間変化率算出部83が算出した時間変化率αと変化率閾値α_thとを比較する。図5、図6(c)に示すように、変化率閾値α_thは、時間変化率αについての正常範囲の下限値として設定される。そして、時間変化率αが変化率閾値α_th未満のとき、閾値比較部861は、負荷が短絡異常であると判定し、SWオフ信号を出力する。
ここで、上述の例では励磁巻線電圧Vcを正の値とするように符号を定義しているが、励磁巻線電圧Vcの正負の定義は適宜変更してよい。一般化して言うと、閾値比較部861は、「時間変化率αの絶対値が変化率閾値α_th未満」のとき、負荷が短絡異常であると判定する。
The
Here, in the above example, the sign is defined so that the exciting winding voltage Vc has a positive value, but the definition of the positive and negative of the exciting winding voltage Vc may be changed as appropriate. Generally speaking, the
正常時、図5(b)に示すように、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dは、初期電圧Sから到達電圧FまでS字曲線を描いて単調増加する。
図5(c)では、例えば時刻t1から時刻t2までの変化率が期間P2に反映され、時刻t5から時刻t6までの変化率が期間P6に反映される。すなわち、理論的な微分値に対し、変換周期Δtだけ遅れた値が時間変化率αとして得られる。時間変化率αは、検出期間の中央付近で最大となり、検出期間の初期と終期で小さくなっている。
In a normal state, as shown in FIG. 5B, the AD conversion value Vc_d of the exciting winding voltage monotonically increases from the initial voltage S to the ultimate voltage F in a S-shaped curve.
In FIG. 5C, for example, the change rate from time t1 to time t2 is reflected in the period P2, and the change rate from time t5 to time t6 is reflected in the period P6. That is, a value delayed by the conversion period Δt from the theoretical differential value is obtained as the time change rate α. The time change rate α becomes maximum near the center of the detection period, and decreases at the beginning and end of the detection period.
ここで、変化率閾値α_thは、0より大きく、且つ、期間P2に反映される最小の時間変化率α以下に設定されている。したがって、検出期間中に時間変化率αが変化率閾値α_th未満となることはない。
図5(d)において、時間変化率αが算出されない最初の期間P1は、無条件にSWオン信号が出力される。また、期間P2以後の時間変化率αは常に変化率閾値α_th以上であるため、SWオン信号が継続する。
Here, the change rate threshold α_th is set to be larger than 0 and equal to or less than the minimum time change rate α reflected in the period P2. Therefore, the time change rate α does not become smaller than the change rate threshold α_th during the detection period.
In FIG. 5D, in the first period P1 during which the time rate of change α is not calculated, the SW ON signal is output unconditionally. Further, since the time change rate α after the period P2 is always equal to or more than the change rate threshold value α_th, the SW-on signal continues.
一方、負荷短絡時、図6(b)に示すように、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dは、値Kで一定となる。したがって、図6(c)に示すように、期間P2以後の時間変化率αは常に0であり、変化率閾値α_th未満となる。
そのため、図6(d)において、無条件にSWオン信号が出力される期間P1を過ぎた後、SWオフ信号が出力される。
SWオフ信号ホールド部87は、SWオフ信号をホールドする。その結果、AND回路75へのSWオン信号の出力遮断状態が持続される。よって、負荷短絡異常時にスイッチSW1、SW2のスイッチング動作が停止される。
On the other hand, when the load is short-circuited, the AD conversion value Vc_d of the excitation winding voltage becomes constant at the value K as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 6C, the time change rate α after the period P2 is always 0, and is smaller than the change rate threshold α_th.
Therefore, in FIG. 6D, the SW-OFF signal is output after the period P1 during which the SW-ON signal is output unconditionally.
The SW off
このように第1実施形態の短絡判定部801は、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dの時間変化率αが0であるか否かによって負荷の短絡異常を判定する。
以下の第2、第3実施形態を含め本実施形態の絶縁型電力変換装置10は、このような短絡判定部801を備えることにより、第1比較例のように大電流が流れる経路に抵抗器を接続する必要がないため、損失を低減することができる。
また、電流センサを用いる技術に比べ、過電流異常を迅速に検出することができる。したがって、異常検出時にスイッチSW1、SW2のスイッチング動作を速やかに停止することにより、装置の破壊や周辺機器等への悪影響を適切に防止することができる。
さらに、第2比較例のように異常検出専用の巻線を必要としないため、装置の大型化やコストアップを回避することができる。
As described above, the short-
The
In addition, an overcurrent abnormality can be detected more quickly than a technique using a current sensor. Accordingly, by immediately stopping the switching operation of the switches SW1 and SW2 when an abnormality is detected, it is possible to appropriately prevent the destruction of the device and the adverse effects on peripheral devices and the like.
Furthermore, unlike the second comparative example, a winding dedicated to abnormality detection is not required, so that an increase in the size and cost of the device can be avoided.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について、図7〜図9を参照して説明する。
図7に示すように、第2実施形態の短絡判定部802は、第1実施形態の短絡判定部801に対し、励磁巻線電圧検出部81、AD変換部82、及びSWオフ信号ホールド部87を共通に有している。また、短絡判定部802は、特有の構成として、規定範囲比較部84、カウンタ852及び閾値比較部862を有している。
(2nd Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 7, the short-
さらに短絡判定部802は、電源電圧Vinを検出する電源電圧(図中「Vin検出」)部91、及び、規定範囲Rsを設定する規定範囲設定部92を有している。規定範囲設定部92は、電源電圧Vinに応じて、負荷短絡時における励磁巻線電圧Vcの一定値Kを含む範囲を規定範囲Rsとして可変に設定する。具体的には図8(b)に示すように、規定範囲Rsは、初期電圧Sと到達電圧Fとの中間域に設定される。
また第2実施形態では、励磁巻線電圧検出部81が電源電圧Vinの検出値を取得し、電源電圧Vinと第1スイッチ電圧Vsw1とに基づいて、式(3)により、現在の励磁巻線電圧Vcを正確に算出してもよい。
Further, the short-
Further, in the second embodiment, the excitation winding
第2実施形態の規定範囲比較部84は、AD変換部82から出力された励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dと、規定範囲設定部92が設定した規定範囲Rsとを比較し、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dが規定範囲Rs内にあるとき、ヒット信号を離散的に出力する。カウンタ852は、ヒット信号が出力された回数Nsをカウントする。
閾値比較部862は、カウンタ852によるカウント回数Nsと回数閾値N_thとを比較する。図8、図9(c)に示すように、回数閾値N_thは、カウント回数Nsについての正常範囲の上限値として設定される。そして、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dが規定範囲Rs内にある回数Nsが回数閾値N_thを超えたとき、閾値比較部862は、負荷が短絡異常であると判定し、SWオフ信号を出力する。
The specified
The
図8、図9には、第1実施形態の図5、図6と同様に、検出期間におけるAD変換タイミングをt1〜t9、AD変換タイミングの間の期間をP1〜P9と表す。この例では、規定範囲Rsの幅は比較的狭く設定されているものとする。
正常時、図8(b)に示すように、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dは、全てのAD変換タイミングt1〜t9において、一つ前のAD変換タイミングの値から多少なりとも増加している。励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dは、時刻t1〜t5、t7〜t9には規定範囲Rs外にあり、時刻t6にのみ規定範囲Rs内にある。そのため、時刻t6での比較結果が認識された期間P6でヒット信号が1回出力される。
8 and 9, similarly to FIGS. 5 and 6 of the first embodiment, the AD conversion timing in the detection period is represented by t1 to t9, and the period between the AD conversion timings is represented by P1 to P9. In this example, it is assumed that the width of the specified range Rs is set relatively narrow.
In a normal state, as shown in FIG. 8B, the AD conversion value Vc_d of the excitation winding voltage slightly increases from the value of the immediately preceding AD conversion timing at all the AD conversion timings t1 to t9. I have. The AD conversion value Vc_d of the excitation winding voltage is outside the specified range Rs at times t1 to t5 and t7 to t9, and is within the specified range Rs only at time t6. Therefore, the hit signal is output once in the period P6 during which the comparison result at the time t6 is recognized.
そのため、図8(c)に示すように、期間P6に回数Ns=1がカウントされ、その後検出期間が終了する時刻t10まで維持される。なお、検出期間が経過した時刻t10にカウント回数Nsはリセットされる。ここで、回数閾値N_thは1より大きな値に設定されており、検出期間中にカウント回数Nsが回数閾値N_thを超えることはない。したがって、図8(d)に示すように、SWオン信号が継続する。 Therefore, as shown in FIG. 8C, the number of times Ns = 1 is counted in the period P6, and is maintained until time t10 when the detection period ends. The count Ns is reset at time t10 when the detection period has elapsed. Here, the count threshold N_th is set to a value larger than 1, and the count Ns does not exceed the count threshold N_th during the detection period. Therefore, the SW ON signal continues as shown in FIG.
一方、負荷短絡時、図9(b)に示すように、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dは、値Kで一定となり、時刻t1〜t9の全AD変換タイミングで規定範囲Rs内にある。したがって、P1〜P9の全期間でヒット信号が1回ずつ出力される。
そのため、図9(c)に示すように、P1からP9までの毎期間にカウント回数Nsがステップ状に増加し、時刻t10でリセットされる。この例では、最終期間P9にカウント回数Ns=9となる。仮に回数閾値N_thが1と2の間に設定されている場合、期間P2でカウント回数Nsが回数閾値N_thを超える。すると、図9(d)に示すように、期間P2以後、SWオフ信号が出力される。
On the other hand, when the load is short-circuited, as shown in FIG. 9B, the AD conversion value Vc_d of the excitation winding voltage becomes constant at the value K, and is within the specified range Rs at all the AD conversion timings from time t1 to t9. Therefore, the hit signal is output once each time during the entire period of P1 to P9.
Therefore, as shown in FIG. 9C, the count Ns increases stepwise in each period from P1 to P9, and is reset at time t10. In this example, the count Ns = 9 in the final period P9. If the count threshold N_th is set between 1 and 2, the count Ns exceeds the count threshold N_th in the period P2. Then, as shown in FIG. 9D, a SW off signal is output after the period P2.
SWオフ信号ホールド部87は、第1実施形態の短絡判定部801と同様にSWオフ信号をホールドする。その結果、AND回路75へのSWオン信号の出力遮断状態が持続される。よって、負荷短絡異常時にスイッチSW1、SW2のスイッチング動作が停止される。
このように第2実施形態では、励磁巻線電圧のAD変換値Vc_dと規定範囲Rsとを比較することにより、負荷の短絡異常を判定する。よって、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。また、規定範囲設定部92は、電源電圧Vinの検出値に応じて規定範囲Rsを可変に設定するため、電源電圧Vinが変動した場合にも負荷の短絡異常を確実に検出することができる。
The SW-off
As described above, in the second embodiment, the load short-circuit abnormality is determined by comparing the AD conversion value Vc_d of the excitation winding voltage with the specified range Rs. Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, since the specified
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について、図10〜図12を参照して説明する。
図10に示すように、第3実施形態の短絡判定部803は、第2実施形態の短絡判定部802に対し、励磁巻線電圧検出部81、規定範囲比較部84、SWオフ信号ホールド部87、電源電圧検出部91及び規定範囲設定部92を共通に有している。また、短絡判定部803は、AD変換部82を有しておらず、カウンタ852及び閾値比較部862に代えて、タイマ853及び閾値比較部863を有している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 10, the short-
第2実施形態と同様に、規定範囲設定部92は、電源電圧Vinに応じて、負荷短絡時における励磁巻線電圧Vcの一定値Kを含む範囲を規定範囲Rsとして可変に設定する。具体的には図11(a)に示すように、規定範囲Rsは、初期電圧Sと到達電圧Fとの中間域に設定される。なお、図8、図9との整合のため、図11、図12の(b)は欠番とする。
Similarly to the second embodiment, the specified
第3実施形態の規定範囲比較部84は、励磁巻線電圧検出部81から取得した励磁巻線電圧のアナログ値Vc_aと、規定範囲設定部92が設定した規定範囲Rsとを比較し、励磁巻線電圧のアナログ値Vc_aが規定範囲Rs内にあるとき、ヒット信号を連続的に出力する。タイマ853は、ヒット信号が出力された時間Tsを計測する。
閾値比較部863は、タイマ853による計測時間Tsと時間閾値T_thとを比較する。図11、図12(c)に示すように、時間閾値T_thは、計測時間Tsについての正常範囲の上限値として設定される。そして、励磁巻線電圧のアナログ値Vc_aが規定範囲Rs内にある時間Tsが時間閾値T_thを超えたとき、閾値比較部863は、負荷が短絡異常であると判定し、SWオフ信号を出力する。
The specified
The
正常時、図11(a)に示すように、励磁巻線電圧のアナログ値Vc_aは、初期電圧Sから到達電圧Fまで経時的に上昇し、比較的短い時間Tsで規定範囲Rsを通過する。この通過時間Tsのみヒット信号が出力され、タイマ853で計測される。なお、検出期間が経過すると、計測時間Tsはリセットされる。
図11(c)に示すように、このときの計測時間Tsは時間閾値T_th以下である。したがって、図11(d)に示すように、SWオン信号が継続する。
In a normal state, as shown in FIG. 11A, the analog value Vc_a of the excitation winding voltage rises with time from the initial voltage S to the ultimate voltage F, and passes through the specified range Rs in a relatively short time Ts. A hit signal is output only for the passing time Ts, and is measured by the
As shown in FIG. 11C, the measurement time Ts at this time is equal to or less than the time threshold T_th. Therefore, the SW ON signal continues as shown in FIG.
一方、負荷短絡時、図12(a)に示すように、励磁巻線電圧のアナログ値Vc_aは値Kで一定となり、検出期間を通じて規定範囲Rs内にある。したがって、検出期間中、常にヒット信号が出力される。
図12(c)に示すように、時刻txにタイマ853による計測時間Tsが時間閾値T_thを超えると、図12(d)に示すように、時刻tx以後、SWオフ信号が出力される。SWオフ信号ホールド部87がSWオフ信号をホールドすることにより、AND回路75へのSWオン信号の出力遮断状態が持続される。よって、負荷短絡異常時にスイッチSW1、SW2のスイッチング動作が停止される。
第3実施形態は、第2実施形態と同様の効果を奏する。
On the other hand, when the load is short-circuited, as shown in FIG. 12A, the analog value Vc_a of the exciting winding voltage becomes constant at the value K and stays within the specified range Rs throughout the detection period. Therefore, a hit signal is always output during the detection period.
As shown in FIG. 12C, when the time Ts measured by the
The third embodiment has the same effects as the second embodiment.
(その他の実施形態)
(a)上記実施形態における短絡判定部801−803の説明では、検出誤差やノイズ等による誤判定を排除する処理について省略している。現実には、負荷が正常であるにもかかわらず、ノイズ等の外乱により第1実施形態の時間変換率αが一時的に閾値を下回る可能性や、第2、第3実施形態の励磁巻線電圧値Vc_d、Vc_aが一時的に規定範囲Rsに入る可能性が想定される。従来、このような誤判定を排除し検出信頼性を向上させる技術として、例えば、仮判定の状態が所定の回数又は時間、継続した場合に異常を確定する方法等が知られている。
したがって、上述した本実施形態の短絡判定部の構成にそれらの周知技術を組み合わせた構成もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものと解釈する。
(Other embodiments)
(A) In the description of the short-
Therefore, a configuration in which those well-known techniques are combined with the configuration of the short-circuit determination unit of the present embodiment described above is also interpreted as being included in the technical scope of the present invention.
(b)第2、第3実施形態の短絡判定部802、803は、電源電圧検出部91及び規定範囲設定部92を有し、電源電圧Vinの検出値に応じて規定範囲Rsを可変に設定する。これに対し、例えば電源電圧Vinの変動範囲が比較的狭い場合や予測可能な場合、電源電圧Vinの変動範囲に対応する一定値Kの上下限を含むように、固定の規定範囲Rsを設定してもよい。これにより、短絡判定部の構成を簡易にすることができる。
(B) The short-
(c)上記実施形態の短絡判定部801−803は、負荷が短絡異常であると判定したとき、AND回路75へのSWオン信号の出力を遮断し、スイッチSW1、SW2のスイッチング動作を停止させる。その他の実施形態では、負荷の短絡異常時の処置として、例えばバッテリ15側に設けた電源リレーを強制的に遮断してもよい。
(C) When the short-circuit determination unit 801-803 of the above-described embodiment determines that the load has a short-circuit abnormality, it shuts off the output of the SW ON signal to the AND
(d)上記実施形態では、一つの二次巻線50を備え、二次巻線50に流れる交番電流を整流せずに通電し、負荷に交流電力を出力するDC−ACコンバータを例示している。その他の実施形態では、複数の二次巻線を備え、各二次巻線に流れる電流を交互に整流して通電し、負荷に直流電力を出力するプッシュプル式DC−DCコンバータに本発明を適用してもよい。 (D) In the above embodiment, a DC-AC converter that includes one secondary winding 50, supplies alternating current flowing through the secondary winding 50 without rectification, and outputs AC power to a load is exemplified. I have. In another embodiment, the present invention is applied to a push-pull DC-DC converter that includes a plurality of secondary windings, alternately rectifies and flows current flowing through each secondary winding, and outputs DC power to a load. May be applied.
(e)絶縁型電力変換装置の一次巻線として、第1一次巻線30及び第2一次巻線40に加え、三つ目以上の一次巻線を設けてもよい。そのうち二つの巻線について、上記と同様の構成を有し、且つ、三つ目以上の巻線によりその作用が阻害されないものであれば、本発明の範囲に含まれるものと解釈する。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
(E) In addition to the first primary winding 30 and the second primary winding 40, a third or more primary winding may be provided as a primary winding of the insulated power converter. If two of the windings have the same configuration as described above and their operation is not hindered by the third or more windings, they are interpreted as being included in the scope of the present invention.
As described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
10・・・絶縁型電力変換装置、
15・・・バッテリ(直流電源)、
20・・・トランス、
30・・・第1一次巻線、 40・・・第2一次巻線、
50・・・二次巻線、
60・・・コンデンサ、
801、802、803・・・短絡判定部、
SW1・・・第1スイッチ、 SW2・・・第2スイッチ。
10 ... insulated power converter,
15 ... battery (DC power supply),
20 ... transformer,
30 ... first primary winding, 40 ... second primary winding,
50 ... secondary winding,
60 ... condenser,
801, 802, 803...
SW1 ... first switch, SW2 ... second switch.
Claims (6)
前記第1一次巻線及び前記第2一次巻線の各他端と前記直流電源の他方の電極との間に接続された第1スイッチ(SW1)及び第2スイッチ(SW2)と、
前記トランスの二次側を構成する一つ以上の二次巻線(50)と、
前記二次巻線の両端に接続され、前記二次巻線の漏れインダクタンス(52)と共に、負荷としてLC共振回路を構成するコンデンサ(60)と、
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチを相補的にオン/オフするように駆動する駆動信号を生成する駆動信号生成部(70)と、
前記第1スイッチがオフし前記第2スイッチがオンしたとき前記トランスに誘起され、前記一次巻線の励磁インダクタンス(31、41)に発生する電圧である励磁巻線電圧(Vc)を、前記第1スイッチのドレイン−ソース間電圧である第1スイッチ電圧(Vsw1)に基づいて検出し、当該励磁巻線電圧の検出値に基づいて前記負荷の短絡異常を判定する短絡判定部(801、802、803)と、
を備える絶縁型電力変換装置。 A first primary winding (30) and a second primary winding (40), both ends of which are connected to one electrode of a DC power supply (15) and constitute a primary side of the transformer (20);
A first switch (SW1) and a second switch (SW2) connected between each other end of the first primary winding and the second primary winding and the other electrode of the DC power supply;
One or more secondary windings (50) constituting a secondary side of the transformer;
A capacitor (60) connected to both ends of the secondary winding and constituting an LC resonance circuit as a load together with a leakage inductance (52) of the secondary winding;
A drive signal generator (70) for generating a drive signal for driving the first switch and the second switch to turn on / off in a complementary manner;
When the first switch is turned off and the second switch is turned on, the exciting winding voltage (Vc), which is induced in the transformer and is generated in the exciting inductance (31, 41) of the primary winding, is applied to the second winding. A short-circuit determination unit (801, 802,..., 802, 802) that detects based on a first switch voltage (Vsw1), which is a drain-source voltage of one switch, and determines short-circuit abnormality of the load based on a detected value of the exciting winding voltage. 803)
An insulated power converter comprising:
前記励磁巻線電圧の時間変化率の絶対値が所定の変化率閾値(α_th)未満のとき、前記負荷が短絡異常であると判定する請求項1に記載の絶縁型電力変換装置。 The short-circuit determination unit (801)
2. The insulated power converter according to claim 1, wherein when the absolute value of the time change rate of the excitation winding voltage is less than a predetermined change rate threshold value (α_th), the load is determined to be abnormally short-circuited.
負荷短絡時における前記励磁巻線電圧の一定値を含む範囲を規定範囲として設定し、
前記励磁巻線電圧を所定の変換周期でAD変換し、当該AD変換値が前記規定範囲内にある回数が所定の回数閾値(N_th)を超えたとき、前記負荷が短絡異常であると判定する請求項1に記載の絶縁型電力変換装置。 The short-circuit determination unit (802)
A range including a constant value of the exciting winding voltage at the time of load short circuit is set as a specified range,
The excitation winding voltage is A / D converted at a predetermined conversion cycle, and when the number of times that the A / D conversion value is within the specified range exceeds a predetermined number threshold (N_th), it is determined that the load has a short circuit abnormality. The insulated power converter according to claim 1.
負荷短絡時における前記励磁巻線電圧の一定値を含む範囲を規定範囲として設定し、
前記励磁巻線電圧が前記規定範囲内にある時間が所定の時間閾値(T_th)を超えたとき、前記負荷が短絡異常であると判定する請求項1に記載の絶縁型電力変換装置。 The short-circuit determination unit (803)
A range including a constant value of the exciting winding voltage at the time of load short circuit is set as a specified range,
2. The insulated power converter according to claim 1, wherein when the excitation winding voltage is within the specified range exceeds a predetermined time threshold (T_th), the load is determined to be abnormally short-circuited.
前記直流電源の電源電圧(Vin)に応じて前記規定範囲を可変に設定する請求項3または4に記載の絶縁型電力変換装置。 The short-circuit determination units (802, 803)
The insulated power converter according to claim 3, wherein the specified range is variably set according to a power supply voltage (Vin) of the DC power supply.
前記第1スイッチ及び前記第2スイッチのスイッチング動作を停止する請求項1〜5のいずれか一項に記載の絶縁型電力変換装置。 When the load is determined to be abnormal short circuit by the short circuit determination unit,
The insulated power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the switching operation of the first switch and the second switch is stopped.
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