JP5477644B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサ，スイッチング素子，駆動回路，駆動用電源などを少なくとも備える電力変換装置に関する。

従来の電力変換装置では、平滑用のコンデンサに蓄積された電荷を放電するにあたって、全てのスイッチング素子をオン状態にし、スイッチング素子に流れる電流が過電流となる前に、一以上のスイッチング素子をオフにする技術が開示されている（例えば特許文献１を参照）。また、主電源からの直流電圧の出力オフ時に、電流制限手段によってスイッチング素子の制御電圧を制御する技術が開示されている（例えば特許文献２を参照）。

特開２００９−２３２６２０号公報 特開平９−２０１０６５号公報

上述した従来の電力変換装置では、スイッチング素子の駆動制御を行うことで平滑用のコンデンサに蓄積された電荷の放電を行えるが、当該駆動制御を行う駆動回路に対する電力の供給が絶たれるとスイッチング素子を駆動できずに放電も行えないという問題がある。この問題を解決する方策としては、通常時（すなわち電力変換を行う時期）に作動する駆動回路とは別個に、放電時（すなわちコンデンサに蓄積された電荷の放電を行う時期）に作動する駆動回路を設けるとともに、当該二つの駆動回路には個別の電源から電力を供給する構成が考えられる。

しかし、二つの駆動回路を並列接続し、当該二つの駆動回路から個別に出力する駆動用信号によってスイッチング素子の駆動制御を行おうとすると、一方の駆動回路から接続点を通じて他方の駆動回路に駆動用信号が回り込む場合がある。駆動用信号が回り込むと、当該他方の駆動回路が誤動作する可能性がある。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、一方の駆動回路から他方の駆動回路に駆動用信号が回り込むのを防止して、通常時および放電時の双方で確実にスイッチング素子の駆動制御を行える電力変換装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、電力供給源の出力側両端に接続して平滑するコンデンサと、前記電力供給源から供給される電力を変換して出力するスイッチング素子と、前記電力を変換する際に前記スイッチング素子を駆動する通常時駆動回路と、前記通常時駆動回路を作動させる通常時駆動用電源とを備える電力変換装置において、前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する際に、前記スイッチング素子を駆動する放電時駆動回路と、前記通常時駆動用電源とは別個に設けられ、前記放電時駆動回路を作動させる放電時駆動用電源と、前記通常時駆動用電源と前記スイッチング素子との間、および、前記放電時駆動用電源と前記スイッチング素子との間の双方に介在され、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路のうち一方の駆動回路から他方の駆動回路に向かって回り込もうとする駆動用信号を阻止する回り込み防止手段とを有することを特徴とする。

この構成によれば、回り込み防止手段は、通常時駆動用電源とスイッチング素子との間、放電時駆動用電源とスイッチング素子との間の双方に介在するので、一方の駆動回路から他方の駆動回路に駆動用信号が回り込むのを確実に防止する。したがって、通常時および放電時の双方で確実にスイッチング素子の駆動制御を行うことができる。

なお、「通常時」は通常の電力変換を行う時期や期間を意味し、「放電時」は電力変換を行わずにコンデンサに蓄積された電荷の放電を行う時期や期間を意味する。よって、通常時と放電時とが同時期になることはない。「スイッチング素子」にはスイッチング機能を有する任意の半導体素子を用いることができ、例えばＩＧＢＴやパワートランジスタ等が該当する。「コンデンサ」には平滑機能を実現するために電荷の蓄積と放電（放出）が可能な任意の回路素子を用いることができ、キャパシタ等の蓄放電手段を含む。「通常時駆動回路」はスイッチング素子ごとに対応して備える必要がある。「放電時駆動回路」および「回り込み防止手段」は、放電時に駆動される一以上のスイッチング素子ごとに対応して備えればよい。

請求項２に記載の発明は、前記回り込み防止手段は、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路に内在させることを特徴とする。この構成によれば、通常時駆動回路と放電時駆動回路とを並列接続しても、双方の駆動回路には回り込み防止手段が内在するので、一方の駆動回路から他方の駆動回路に向かって回り込もうとする駆動用信号を阻止することができる。したがって、通常時および放電時の双方で確実にスイッチング素子の駆動制御を行えるとともに、配線の簡略化や、回路部品の組み付けの簡易化が行える。

請求項３に記載の発明は、前記回り込み防止手段には、整流素子（整流器）を適用することを特徴とする。この構成によれば、簡単な構成で駆動用信号の回り込みを阻止でき、コストを低く抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、前記回り込み防止手段には、スイッチング素子を適用することを特徴とする。この構成によれば、導通時（スイッチング素子のオン時）における電圧降下の影響を少なく抑えることができる。また、通常時と放電時とでスイッチング素子のオン／オフを制御できるので、駆動用信号の回り込みを確実に阻止することができる。

請求項５に記載の発明は、前記スイッチング素子としてＭＯＳトランジスタを用いることを特徴とする。この構成によれば、ＰＭＯＳトランジスタ（すなわちＰチャネル型ＭＯＳトランジスタ）を用いる場合には、導通時（ＭＯＳトランジスタのオン時）における電圧降下の影響を少なく抑えることができ、最小の面積で実現することができる。ＮＭＯＳトランジスタ（すなわちＮチャネル型ＭＯＳトランジスタ）を用いる場合には、オンとオフとの切り換えを高速で行うことができる。

請求項６に記載の発明は、前記ＭＯＳトランジスタがＰＭＯＳトランジスタであるとき、前記ＰＭＯＳトランジスタのゲート端子とソース端子との間に、前記ＰＭＯＳトランジスタの誤動作を防止する誤動作防止手段を有することを特徴とする。この構成によれば、ノイズ等の誤動作要因によってＰＭＯＳトランジスタが誤動作するのを防止する。したがって、ノイズ等が発生しても、駆動用信号の回り込みを確実に阻止することができる。

請求項７に記載の発明は、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路は、それぞれ前記スイッチング素子の駆動に必要な電圧を生成する電圧生成部を有し、前記回り込み防止手段は、前記電圧生成部と各駆動回路に対応する駆動用電源との間に介在することを特徴とする。この構成によれば、電圧生成部によってスイッチング素子の駆動に必要な電圧が生成され、しかも回り込み防止手段は電圧生成部（より具体的にはフィードバック端子）と駆動用電源との間に介在する。そのため、電圧生成部によって生成された電圧は、電圧降下が生じることなくスイッチング素子（より具体的にはゲート端子）に伝達される。したがって、駆動用信号の回り込みを確実に阻止するとともに、通常時および放電時の双方でスイッチング素子の駆動を確実に行うことができる。

請求項８に記載の発明は、前記放電時駆動回路は、前記通常時駆動回路が前記スイッチング素子をオフにするオフ制御部が作動しているときは、前記スイッチング素子を駆動しないことを特徴とする。オフ制御部は、電源から供給される電力の電圧値が基準値（例えば１０[Ｖ]）よりも低下するとスイッチング素子を強制的にオフにし、このオフ制御は作動可能な閾値よりも低下するまで継続する。この構成によれば、電源から供給される電力の電圧値が閾値よりも低下した後、放電時駆動回路は駆動用信号を出力する。したがって、オフ制御部の作動時における駆動用信号の回り込みを阻止することができる。

請求項９に記載の発明は、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路は、それぞれ前記スイッチング素子をオフにするオフ制御部を備え、前記オフ制御部の誤動作を防止する誤動作防止手段を有することを特徴とする。この構成によれば、ノイズ等の誤動作要因によってオフ制御部が誤動作するのを防止する。したがって、ノイズ等が発生しても、オフ制御部による制御を確実に行うことができる。

請求項１０に記載の発明は、前記誤動作防止手段には、抵抗器およびコンデンサのうち一方または双方の回路素子を適用することを特徴とする。この構成によれば、簡単な構成で誤動作を阻止できるので、コストを低く抑えることができる。

請求項１１に記載の発明は、前記通常時駆動用電源と前記スイッチング素子との間に介在される前記回り込み防止手段は、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路の双方から制御を行え、前記放電時駆動用電源と前記スイッチング素子との間に介在される前記回り込み防止手段は、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路の双方から制御を行えることを特徴とする。この構成によれば、通常時に通常時駆動用電源が機能しない場合や、放電時に放電時駆動用電源が機能しない場合でも、残りの駆動用電源から供給される電力によって駆動回路を駆動して、回り込み防止手段を作動させる。したがって、回り込み防止手段が作動しなくなる事態を防止することができ、駆動用信号の回り込みを阻止することができる。

電力変換装置の構成例を模式的に示す図である。 回り込み防止手段をスイッチで実現する例を示す図である。 回り込み防止手段を整流素子で実現する例を示す図である。 回り込み防止手段をトランジスタで実現する例を示す図である。 駆動回路に駆動電圧生成回路を内在させる第１構成例を示す図である。 駆動回路に駆動電圧生成回路を内在させる第２構成例を示す図である。 駆動回路のオン側回路に回り込み防止手段を内在させる例を示す図である。 駆動回路のオフ側回路に回り込み防止手段を内在させる例を示す図である。 回り込み防止手段に誤動作防止手段を備える例を示す図である。 駆動回路に電圧検出回路を備える例を示す図である。 インバータ回路への適用例を示す図である。 コンバータ回路への適用例を示す図である。

以下では、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的な接続を意味する。また、連続符号は記号「〜」を用いて簡略化する。例えば「スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６」は「スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６」を意味する。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は、図１〜図１０を参照しながら各種の構成例を説明する。まず図１には、電力変換装置の構成例を模式的にブロック図で示す。より具体的には、図１（Ａ）には各駆動回路とスイッチング素子との間に回り込み防止手段を介在させる例を示す。図１（Ｂ）には、駆動回路に回り込み防止手段を内在させる例を示す。

図１（Ａ）に示す電力変換装置は、通常時駆動回路１，放電時駆動回路２，回り込み防止手段３，通常時駆動用電源４，放電時駆動用電源５，コントローラ６，スイッチング素子Ｑａ，ダイオードＤａなどを有する。これらの要素のうち、通常時駆動回路１はスイッチング素子Ｑａごとに対応して備える必要がある。これに対して、放電時駆動回路２および回り込み防止手段３は、放電時（通常時以外の時期であってコンデンサＣａに蓄積された電荷の放電を行う時期）に駆動される一以上のスイッチング素子Ｑａごとに対応して備えればよい。他の要素については、電力変換装置内に一以上を備えていればよい。

スイッチＳｗは、電力供給源Ｅｓから供給される電力について受電（オン）／非受電（オフ）を切り換える機能を担う。このスイッチＳｗには、コントローラ６等からオン／オフの切り換え制御が行える素子を用いるのが望ましい。放電時にはコンデンサＣａに蓄積された電荷の放電を行うが、電力供給源Ｅｓから電力が供給され続けるとコンデンサＣａの放電自体を行えない。よって、放電時にスイッチＳｗを非受電（オフ）に切り換えて、コンデンサＣａに蓄積された電荷を放電可能な環境にする。

コンデンサＣａは、電力変換装置および電力供給源Ｅｓのうち一方または双方に備えられ、電力供給源Ｅｓの出力側両端に接続して平滑する機能を担う。電荷の蓄積と放電（放出）が可能な素子であればよく、他には例えばキャパシタ等を適用してもよい。

通常時駆動回路１は、通常時（通常の電力変換を行う時期）において、コントローラ６から信号入力端子Ｐａに入力される指令信号に基づいて駆動用信号をスイッチング素子Ｑａの制御端子（ゲート端子）に出力し、当該スイッチング素子Ｑａのオン／オフを制御する。この通常時駆動回路１は通常時駆動用電源４から供給される電力（電圧Ｖａ）を受けて作動する。駆動用信号はスイッチング素子を駆動可能な信号であればよく、例えばパルス幅変調信号などが該当する。

放電時駆動回路２は、放電時（通常時以外の時期であってコンデンサＣａに蓄積された電荷の放電を行う時期）において、駆動用信号をスイッチング素子Ｑａの制御端子（ゲート端子）に出力し、当該スイッチング素子Ｑａのオン／オフを制御する。駆動用信号の出力は、コントローラ６から信号入力端子Ｐｂに入力される指令信号に基づいて行う構成と、放電時駆動回路２が自らの判断に基づいて行う構成（以下では「能動構成」と呼ぶ。）のうち一方または双方で実現する。能動構成は、例えば後述する第７構成例や第８構成例などが該当する。すなわち、通常時駆動回路１に供給される電力（電圧Ｖａ）を監視し、当該電力（電圧Ｖａ）が通常値から変化して所定閾値（例えば３[Ｖ]等）に達すると、自発的に駆動用信号をスイッチング素子Ｑａに出力する。この放電時駆動回路２は、放電時駆動用電源５から供給される電力（電圧Ｖｂ）を受けて作動する。

回り込み防止手段３は、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２のうち、一方の駆動回路（例えば通常時駆動回路１）から他方の駆動回路（例えば放電時駆動回路２）に向かって回り込もうとする駆動用信号を阻止する機能を実現する。この回り込み防止手段３は、通常時駆動回路１とスイッチング素子Ｑａとの間、および、放電時駆動回路２とスイッチング素子Ｑａとの間の双方に介在して接続される。なお、回り込み防止手段３の具体的な構成例については後述する（図２〜図１０を参照）。

スイッチング素子Ｑａは、電力供給源Ｅｓから供給される電力を変換して出力する機能を担う。このスイッチング素子Ｑａには、例えばＩＧＢＴやパワートランジスタ等のように、スイッチング機能を有する任意の半導体素子を用いる。ダイオードＤａは、スイッチング素子Ｑａの入力端子（ソース端子）と出力端子（エミッタ端子）との間に並列接続され、いずれも還流（フリーホイール）ダイオードとして機能する。図１（Ａ）に示すように一つのスイッチング素子Ｑａを接続してもよく、二以上（複数）のスイッチング素子Ｑａを縦列接続してもよい（後述する図１０，図１１を参照）。

通常時駆動用電源４と放電時駆動用電源５とは別個の電源であり、一方の電源が機能しなくなって電力の供給が絶たれても、他方の電源から電力の供給が可能となるように構成される。コントローラ６は、電力変換装置や他の装置・回路等に含まれるスイッチング素子の作動（オン／オフ）を制御したり、他の制御を行う制御装置である。

図１（Ｂ）に示す電力変換装置は、図１（Ａ）に示す電力変換装置とほぼ同等の構成であるが、回り込み防止手段３の配置が相違する。すなわち、図１（Ａ）では各駆動回路とスイッチング素子Ｑａとの間に介在して接続するのに対して、図１（Ｂ）では各駆動回路に内在させる。具体的には、回り込み防止手段３ａを通常時駆動回路１に内在させ、回り込み防止手段３ｂを通常時駆動回路１に内在させる。図１（Ａ）に示す回り込み防止手段３と、図１（Ｂ）に示す回り込み防止手段３ａおよび回り込み防止手段３ｂとは同等の構成である。言い換えれば、各駆動回路の一部として回り込み防止手段３を構成する。したがって、電力変換装置の作動および作用効果は同じである。

以下では、回り込み防止手段３の具体的な構成例について、図２〜図１０を参照しながら説明する。なお、図１に示す要素と同一の要素には同一符号を付して説明を省略する。

（第１構成例）
まず図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す回り込み防止手段３は、スイッチＳ３ａ，Ｓ３ｂなどを有する。スイッチＳ３ａ，Ｓ３ｂは、コントローラ６（あるいは他の制御装置等）によって接続状態のオン／オフを切り換える機能を有する電子部品であれば任意である。例えば、接点スイッチ，電磁スイッチ（リレーを含む），半導体スイッチ等が該当する。スイッチＳ３ａは通常時駆動回路１とスイッチング素子Ｑａとの間に介在して接続され、スイッチＳ３ｂは放電時駆動回路２とスイッチング素子Ｑａとの間に介在して接続される。スイッチＳ３ａおよびスイッチＳ３ｂは、互いにオンとオフが逆の状態となるように作動が制御される。

例えば通常時では図２（Ａ）に示すように、スイッチＳ３ａをオンにし、スイッチＳ３ｂをオフにする。よって、通常時駆動回路１から駆動用信号をスイッチング素子Ｑａの制御端子に出力する際、スイッチＳ３ｂがオフであるので当該駆動用信号が放電時駆動回路２に回り込むことはない。一方、放電時では図２（Ｂ）に示すように、スイッチＳ３ａをオフにし、スイッチＳ３ｂがオンにする。よって、放電時駆動回路２から駆動用信号をスイッチング素子Ｑａの制御端子に出力する際、スイッチＳ３ａがオフであるので当該駆動用信号が通常時駆動回路１に回り込むことはない。

なお、図示しないが、上述した図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すスイッチＳ３ａ，Ｓ３ｂを各駆動回路の一部として内在させる構成としてもよい。すなわち、スイッチＳ３ａを通常時駆動回路１の出力端子側に内在させ、スイッチＳ３ｂを放電時駆動回路２の出力端子側に内在させる。この構成とした場合でも、別体構成とした場合と同様の作用効果を得ることができる。

図２（Ｃ）に示す回り込み防止手段３は、スイッチＳ３ｃなどを有する。スイッチＳ３ｃは、いわゆる三点スイッチである点を除いて、上述したスイッチＳ３ａ，Ｓ３ｂと同様に、コントローラ６（あるいは他の制御装置等）によって接続状態を切り換える機能を有する電子部品であれば任意である。

例えば通常時では、実線で示すようにスイッチＳ３ｃを通常時駆動回路１側に切り換える。よって、通常時駆動回路１から駆動用信号をスイッチング素子Ｑａの制御端子に出力する際、当該駆動用信号が放電時駆動回路２に回り込むことはない。一方、放電時では、破線で示すようにスイッチＳ３ｃを放電時駆動回路２側に切り換える。よって、放電時駆動回路２から駆動用信号をスイッチング素子Ｑａの制御端子に出力する際、当該駆動用信号が通常時駆動回路１に回り込むことはない。

（第２構成例）
図３に示す回り込み防止手段３は、ダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂなどを有する。ダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂには、整流作用を奏する整流素子（あるいは整流器）であれば任意である。ダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂの双方とも、アノード（陽極）側を対応する駆動回路にそれぞれ接続し、カソード（陰極）側をスイッチング素子Ｑａに接続する。よって、スイッチング素子Ｑａに向かって駆動用信号が流れても、当該駆動用信号が駆動回路に向かって流れるのを阻止されるので、駆動用信号の回り込みが防止される。

なお、図示しないが、上述した図３に示すダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂを各駆動回路の一部として内在させる構成としてもよい。ダイオードＤ３ａを通常時駆動回路１の出力端子側に内在させ、ダイオードＤ３ｂを放電時駆動回路２の出力端子側に内在させる。この構成とした場合でも、別体構成とした場合と同様の作用効果を得ることができる。

（第３構成例）
図４に示す回り込み防止手段３は、スイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂとともに、誤作動防止手段としてコンデンサＣ３ａ，Ｃ３ｂおよび抵抗器Ｒ３ａ，Ｒ３ｂなどを有する。スイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂには、配線や線路の導通／非導通を切り換え可能な半導体素子であれば任意である。例えば、ＰＭＯＳトランジスタやＮＭＯＳトランジスタ等のようなＭＯＳトランジスタを適用することができる。スイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂの制御端子（ゲート端子）は、それぞれ対応する駆動回路の信号出力端子Ｓａ１，Ｓｂ１に接続される。この接続によって、スイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂは個別に当該信号出力端子Ｓａ１，Ｓｂ１から出力される制御信号に従ってオン（導通）／オフ（非導通）の切り換えが制御される。すなわち、スイッチング素子Ｑ３ａとスイッチング素子Ｑ３ｂとは、互いにオンとオフが逆の状態となるように連携して作動が制御される。

また、スイッチング素子Ｑ３ａは通常時駆動回路１とスイッチング素子Ｑａとの間に介在して接続される。より具体的には、通常時駆動回路１の信号出力端子Ｓａ２とスイッチング素子Ｑ３ａの入力端子（ソース端子）とを接続し、スイッチング素子Ｑ３ａの出力端子（エミッタ端子）とスイッチング素子Ｑａの制御端子（ゲート端子）とを接続する。スイッチング素子Ｑ３ｂは、上述したスイッチング素子Ｑ３ａと同様にして、放電時駆動回路２とスイッチング素子Ｑａとの間に介在して接続される。

さらに、スイッチング素子Ｑ３ａの制御端子（ゲート端子）と入力端子（ソース端子）との間には、コンデンサＣ３ａおよび抵抗器Ｒ３ａが並列接続される。同様にして、スイッチング素子Ｑ３ｂの制御端子（ゲート端子）と入力端子（ソース端子）との間には、コンデンサＣ３ｂおよび抵抗器Ｒ３ｂが並列接続される。これらのコンデンサＣ３ａ，Ｃ３ｂおよび抵抗器Ｒ３ａ，Ｒ３ｂは、それぞれノイズ等によってスイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂが誤動作するのを防止する。

なお、図示しないが、上述した図４に示すスイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂを各駆動回路の一部として内在させる構成としてもよい。スイッチング素子Ｑ３ａ（さらにはコンデンサＣ３ａおよび抵抗器Ｒ３ａ）を通常時駆動回路１の出力端子側に内在させ、スイッチング素子Ｑ３ｂ（さらにはコンデンサＣ３ｂおよび抵抗器Ｒ３ｂ）を放電時駆動回路２の出力端子側に内在させる。この構成とした場合でも、別体構成とした場合と同様の作用効果を得ることができる。また、スイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂに代えて、ＭＯＳトランジスタ（ＰＭＯＳトランジスタやＮＭＯＳトランジスタ等）を用いてもよい。

（第４構成例）
図５に示す回り込み防止手段３は、駆動回路に内在し、スイッチＳ３ａ，Ｓ３ｂなどを有する。スイッチＳ３ａは通常時駆動回路１に内在し、スイッチＳ３ｂは放電時駆動回路２に内在する。通常時駆動回路１の信号出力端子Ｓａ１および信号入力端子Ｓａ３と、放電時駆動回路２の信号出力端子Ｓｂ１および信号入力端子Ｓｂ３とは、いずれもスイッチング素子Ｑａの制御端子（ゲート端子）に接続される。通常時駆動回路１の接地用端子Ｓａｎと放電時駆動回路２の接地用端子Ｓｂｎとは、スイッチング素子Ｑａの出力端子（エミッタ端子）に接続される。以下では、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２の各内部構成例等について簡単に説明する。なお、駆動電圧生成回路１ａ，２ａはそれぞれ「電圧生成部」に相当し、オフ側回路１ｃ，２ｃはそれぞれ「オフ制御部」に相当する。

通常時駆動回路１は、上述したスイッチＳ３ａのほかに、駆動電圧生成回路１ａ、オン側回路１ｂ、オフ側回路１ｃおよび抵抗器Ｒ１ａ，Ｒ１ｂなどを有する。駆動電圧生成回路１ａは、通常時駆動用電源４から供給される電力（電圧Ｖａ）を受けて、オン側回路１ｂを経てスイッチング素子Ｑａを駆動するための電力を生成して出力する。オン側回路１ｂは、通常時にスイッチング素子Ｑａを作動させるための駆動用信号を信号出力端子Ｓａ２から出力する機能を担う。オフ側回路１ｃは、ゲート放電時もしくは通常時オフ駆動等に信号入力端子Ｓａ３から接地用端子Ｓａｎを通じて放電を行う機能を担う。直列接続される抵抗器Ｒ１ａ，Ｒ１ｂは、オン側回路１ｂの入力端子と接地用端子Ｓａｎとの間に接続される。駆動電圧生成回路１ａの出力端子は抵抗器Ｒ１ａと抵抗器Ｒ１ｂとの接続点に接続される。よって、オン側回路１ｂの入力端子と接地用端子Ｓａｎとの間は、抵抗器Ｒ１ａ，Ｒ１ｂを介してフィードバックループを構成する。

スイッチＳ３ａは、通常時駆動用電源４から供給される電力の入力端子と、オン側回路１ｂの入力端子との間に接続される。スイッチＳ３ａがオン（導通時）のとき、オン側回路１ｂは通常時駆動用電源４から供給される電力を受ける。スイッチＳ３ａがオフ（非導通時）のとき、オン側回路１ｂは駆動電圧生成回路１ａで生成される電力を受ける。すなわち、スイッチＳ３ａのオン／オフに応じて電力の供給源が切り換えられる。特に放電時はスイッチＳ３ａがオフになり、オフ側回路１ｃを経て駆動用信号がオン側回路１ｂに流れようとしても抵抗器Ｒ１ａ，Ｒ１ｂによって大きく減衰するので無視できる。

放電時駆動回路２は、上述したスイッチＳ３ｂのほかに、駆動電圧生成回路２ａ、オン側回路２ｂ、オフ側回路２ｃおよび抵抗器Ｒ２ａ，Ｒ２ｂなどを有する。駆動電圧生成回路２ａは、放電時駆動用電源５から供給される電力（電圧Ｖｂ）を受ける点を除いて、上述した駆動電圧生成回路１ａと同等の機能を担う。オン側回路２ｂは上述したオン側回路１ｂと同等の機能を担い、オフ側回路２ｃは上述したオフ側回路１ｃと同等の機能を担う。スイッチＳ３ｂおよび抵抗器Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの接続は、上述したスイッチＳ３ａおよび抵抗器Ｒ１ａ，Ｒ１ｂと同様である。よって、オン側回路２ｂの入力端子と接地用端子Ｓｂｎとの間は、抵抗器Ｒ２ａ，Ｒ２ｂを介してフィードバックループを構成する。また、スイッチＳ３ｂのオン／オフに応じて電力の供給源が切り換えられる。通常時はスイッチＳ３ｂがオフになり、オフ側回路２ｃを経て駆動用信号がオン側回路２ｂに流れようとしても抵抗器Ｒ２ａ，Ｒ２ｂによって大きく減衰するので無視できる。

なお図５では、通常時駆動回路１内に駆動電圧生成回路１ａとオン側回路１ｂとを別個に備える別体構成とし、放電時駆動回路２内に駆動電圧生成回路２ａとオン側回路２ｂとを別個に備える別体構成とした。この構成に代えて、駆動電圧生成回路１ａとオン側回路１ｂとを兼ねる構成（一体構成）としたり、駆動電圧生成回路２ａとオン側回路２ｂとを兼ねる構成（一体構成）としてもよい。例えば、オン側回路１ｂ内に駆動電圧生成回路１ａを備えるとともに、オン側回路２ｂ内に駆動電圧生成回路２ａを備えた構成例を図６に示す。図示しないが、駆動電圧生成回路１ａ内にオン側回路１ｂを備えたり、駆動電圧生成回路２ａ内にオン側回路２ｂを備える構成としてもよい。同様にして、図５に示す通常時駆動回路１と図６に示す放電時駆動回路２との組み合わせや、図５に示す放電時駆動回路２と図６に示す通常時駆動回路１との組み合わせ等のように、別体構成と一体構成とを混在させてもよい。

（第５構成例）
図７に示す回り込み防止手段３は、駆動回路に内在し、スイッチング素子Ｑ１ｂ，Ｑ２ｂなどを有する。スイッチング素子Ｑ１ｂは通常時駆動回路１に内在し、スイッチング素子Ｑ２ｂは放電時駆動回路２に内在する。以下では、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２の各内部構成例等について簡単に説明する。

通常時駆動回路１のオン側回路１ｂを構成するスイッチング素子Ｑ１ｂは、通常時駆動用電源４から供給される電力（電圧Ｖａ）を受けてスイッチング素子Ｑａの駆動用信号を出力する機能が本来の機能であり、回り込み防止機能を兼ねる。すなわちスイッチング素子Ｑ１ｂは、コントローラ６から信号入力端子Ｐｂに入力される指令信号に基づいて、通常時はオン／オフの切り換えを行って上述した駆動用信号を出力し、放電時は放電時駆動回路２から回り込もうとする駆動用信号を阻止するためにオフ状態となる。

放電時駆動回路２のオン側回路２ｂを構成するスイッチング素子Ｑ２ｂは、放電時駆動用電源５から供給される電力（電圧Ｖｂ）を受けてスイッチング素子Ｑａの駆動用信号を出力する機能が本来の機能であり、回り込み防止機能を兼ねる。すなわちスイッチング素子Ｑ１ｂは、コントローラ６から信号入力端子Ｐｂに入力される指令信号に基づいて、通常時は通常時駆動回路１から回り込もうとする駆動用信号を阻止するためにオフ状態となり、放電時はオン／オフの切り換えを行って上述した駆動用信号を出力する。

（第６構成例）
図８に示す回り込み防止手段３は、駆動回路に内在し、スイッチング素子Ｑ１ｃ，Ｑ２ｃなどを有する。具体的には、スイッチング素子Ｑ１ｃは通常時駆動回路１に内在し、スイッチング素子Ｑ２ｃは放電時駆動回路２に内在する。これらのスイッチング素子Ｑ１ｃ，Ｑ２ｃには、例えばＮＭＯＳトランジスタ（Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ）を用いる。以下では、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２の各内部構成例等について簡単に説明する。なお、図７に示す第５構成例と類似するので、主に相違点を説明する。また、第６構成例はオフ側回路１ｃ，２ｃに駆動用信号が回り込むのを防止するための構成であるので、オン側回路１ｂ，２ｂは別個に駆動用信号が回り込むのを防止するように構成するのが望ましい（例えば図５や図６を参照）。

通常時駆動回路１のオフ側回路１ｃを構成するスイッチング素子Ｑ１ｃは、入力端子（ソース端子）が信号入力端子Ｓａ３を介してスイッチング素子Ｑａの制御端子（ゲート端子）に接続され、出力端子（ドレイン端子）が接地用端子Ｓａｎを介してスイッチング素子Ｑａの出力端子（エミッタ端子）に接続される。また、スイッチング素子Ｑ１ｃの制御端子（ゲート端子）と出力端子（ドレイン端子）との間には、抵抗器Ｒ１ｃが接続される。このスイッチング素子Ｑ１ｃは、通常時はコントローラ６から信号入力端子Ｐａに入力される指令信号に基づいて作動し、オン（導通）状態か、オフ（非導通）状態となり、放電時はオフ（非導通）状態となる。抵抗器Ｒ１ｃは、通常時駆動用電源４から電源の供給が絶たれた場合等によってスイッチング素子Ｑ１ｃが誤動作するのを防止する。

放電時駆動回路２のオフ側回路２ｃを構成するスイッチング素子Ｑ２ｃは、放電時はコントローラ６から信号入力端子Ｐｂに入力される指令信号に基づいて作動し、オン（導通）状態か、オフ（非導通）状態となり、通常時はオフ（非導通）状態となる。スイッチング素子Ｑ２ｃの接続形態および作用は、上述したスイッチング素子Ｑ１ｃと同様である。抵抗器Ｒ２ｃは、放電時駆動用電源５から電源の供給が絶たれた場合等によってスイッチング素子Ｑ２ｃが誤動作するのを防止する。

なお、図８に示す構成例ではスイッチング素子Ｑ１ｃ，Ｑ２ｃとしてオン／オフの切り換えを高速で行えるＮＭＯＳトランジスタを用いたが、配線や線路の導通／非導通を切り換え可能な他の半導体素子を用いてもよい。例えば、ＰＭＯＳトランジスタ（Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ）、ＮＰＮトランジスタやＰＮＰトランジスタ等を用いることもできる。

（第７構成例）
図９に示す回り込み防止手段３は、第３構成例と同一構成である（図４を参照）。図４に示す第３構成例との相違点は、通常時駆動用電源４および放電時駆動用電源５から供給する電力の経路と、接地用端子Ｓａｎ，Ｓｂｎの接続点である。電力の経路については、通常時駆動用電源４の電力を通常時駆動回路１および放電時駆動回路２の双方に供給可能に接続し、放電時駆動用電源５の電力を通常時駆動回路１および放電時駆動回路２の双方に供給可能に接続する。また、通常時駆動回路１の接地用端子Ｓａｎを放電時駆動回路２の信号出力端子Ｓｂ１に接続し、放電時駆動回路２の接地用端子Ｓｂｎを通常時駆動回路１の信号出力端子Ｓａ１に接続する。

上述した構成によれば、何らかの要因によって通常時駆動用電源４および放電時駆動用電源５のうち一方の電源から電力の供給が絶たれても、他方の電源から電力の供給が継続される。この状態においても通常時と放電時とでスイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂのオン／オフを確実に切り換えて、回り込もうとする駆動用信号を阻止することができる。また、放電時駆動回路２が能動構成を有する場合には、コントローラ６が作動しなくなって指令信号を受けない場合でも、駆動用信号をスイッチング素子Ｑａの制御端子（ゲート端子）に出力し、当該スイッチング素子Ｑａのオン／オフを制御することができる。

なお、図９に示す構成例では図４に示す第３構成例を適用したが、他の構成例（すなわち第１構成例、第２構成例、第４構成例〜第６構成例）を適用してもよい。これらの構成例を適用した場合であっても、他方の電源から電力の供給が継続され、通常時と放電時とで回り込もうとする駆動用信号を阻止することができる。

（第８構成例）
図１０に示す回り込み防止手段３は、第１構成例と同一構成である（図２を参照）。図４に示す第１構成例との相違点は、通常時駆動回路１に電圧検出回路１ｖを備え、放電時駆動回路２に電圧検出回路２ｖを備えたことである。電圧検出回路１ｖは放電時駆動用電源５から供給される電力の電圧値を検出し、電圧検出回路２ｖは通常時駆動用電源４から供給される電力の電圧値を検出する。

通常時駆動回路１は、何らかの要因で通常時駆動用電源４から供給される電力の電圧値が基準値（例えば１０[Ｖ]）よりも低下すると、スイッチング素子Ｑａを強制的にオフにするオフ機能を備える。オフ機能は、通常時駆動回路１が作動可能な電圧値（以下では「閾値」と呼ぶ；例えば３[Ｖ]）よりも低下するまで作用する。オフ機能が作動しているときに、放電のために放電時駆動回路２から駆動用信号を出力すると当該駆動用信号が通常時駆動回路１に回り込む可能性がある。そこで、電圧検出回路２ｖによって通常時駆動用電源４から供給される電力の電圧値を検出し、当該電圧値が閾値よりも低下した後に放電時駆動回路２が放電のために駆動用信号を出力するように構成する。この構成によれば、放電時駆動用電源５から供給される電力が絶たれる場合であっても、電圧値が閾値よりも低下した後に放電時駆動回路２から駆動用信号を出力するので、通常時駆動回路１側のオフ機能が作用するために生じる駆動用信号の回り込みを防止することができる。

放電時駆動回路２は、電圧検出回路２ｖの検出対象が放電時駆動用電源５から供給される電力である点を除いて、上述した通常時駆動回路１と同様に構成する。この構成によれば、通常時駆動用電源４から供給される電力が絶たれる場合であっても、電圧値が閾値よりも低下した後に放電時駆動回路２から駆動用信号を出力するので、放電時駆動回路２側のオフ機能が作用するために生じる駆動用信号の回り込みを防止することができる。また、放電時駆動回路２が能動構成を有する場合には、第７構成例と同様にコントローラ６が作動しなくなって指令信号を受けない場合でも、スイッチング素子Ｑａのオン／オフを制御することができる。

なお、図１０に示す構成例では図２に示す第１構成例を適用したが、他の構成例（すなわち第２構成例〜第６構成例）を適用してもよい。これらの構成例を適用した場合であっても、駆動回路のオフ機能が作用するために生じる駆動用信号の回り込みを防止できる。

上述した実施の形態１によれば、以下に示す各効果を得ることができる。まず請求項１に対応し、コンデンサＣａに蓄積された電荷を放電する際に、コンデンサＣａから供給される電力を受けてスイッチング素子Ｑａを駆動する放電時駆動回路２と、通常時駆動用電源４とは別個に設けられ、放電時駆動回路２を作動させる放電時駆動用電源５と、通常時駆動用電源４とスイッチング素子Ｑａとの間、および、放電時駆動用電源５とスイッチング素子Ｑａとの間の双方に介在され、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２のうち一方の駆動回路から他方の駆動回路に向かって回り込もうとする駆動用信号を阻止する回り込み防止手段３とを備えた（図１（Ａ）を参照）。この構成によれば、回り込み防止手段３は、通常時駆動用電源４とスイッチング素子Ｑａとの間、放電時駆動用電源５とスイッチング素子Ｑａとの間の双方に介在するので、一方の駆動回路から他方の駆動回路に駆動用信号が回り込むのを確実に防止する。したがって、通常時および放電時の双方で確実にスイッチング素子Ｑａの駆動制御を行うことができる。

請求項２に対応し、回り込み防止手段３は、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２に内在させる構成とした（図１（Ｂ）を参照）。この構成によれば、通常時駆動回路１と放電時駆動回路２とを並列接続しても、双方の駆動回路には回り込み防止手段３が内在するので、一方の駆動回路から他方の駆動回路に向かって回り込もうとする駆動用信号を阻止できる。したがって、通常時および放電時の双方で確実にスイッチング素子Ｑａの駆動制御を行えるとともに、配線の簡略化や、回路部品の組み付けの簡易化が行える。

請求項３に対応し、回り込み防止手段３はダイオードＤ３ａ，Ｄ３ｂ（整流素子）を用いて構成した（図３を参照）。この構成によれば、簡単な構成で駆動用信号の回り込みを阻止でき、コストを低く抑えることができる。

請求項４に対応し、回り込み防止手段３はスイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂを用いて構成した（図４を参照）。この構成によれば、スイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂの導通時における電圧降下の影響を少なく抑えることができる。また、通常時と放電時とでスイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂのオン／オフを制御できるので、駆動用信号の回り込みを確実に阻止することができる。

請求項５に対応し、スイッチング素子としてＭＯＳトランジスタを用いて構成した（図４，図８を参照）。ＰＭＯＳトランジスタを用いる場合には、導通時（ＭＯＳトランジスタのオン時）における電圧降下の影響を少なく抑えることができ、最小の面積で実現することができる。ＮＭＯＳトランジスタを用いる場合には、オンとオフとの切り換えを高速で行うことができる。

請求項６に対応し、ＭＯＳトランジスタがＰＭＯＳトランジスタであるとき、ＰＭＯＳトランジスタの制御端子（ゲート端子）と入力端子（ソース端子）との間に抵抗器Ｒ３ａ，Ｒ３ｂおよびコンデンサＣ３ａ，Ｃ３ｂのうち一方または双方（誤動作防止手段）を備える構成とした（図４，図９を参照）。この構成によれば、ノイズ等が発生しても、スイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂ（ＰＭＯＳトランジスタ）が誤動作するのを防止し、駆動用信号の回り込みを確実に阻止できる。

請求項７に対応し、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２は、それぞれスイッチング素子Ｑａの駆動に必要な電圧を生成する駆動電圧生成回路１ａ，２ａ（電圧生成部）を備える構成とした（図５を参照）。また、スイッチＳ３ａ，Ｓ３ｂ（回り込み防止手段３）は、駆動電圧生成回路１ａ，２ａと各駆動回路に対応する駆動用電源との間に介在させる構成とした（図５を参照）。この構成によれば、駆動電圧生成回路１ａ，２ａによって生成された電圧は、電圧降下が生じることなくスイッチング素子Ｑａの制御端子（ゲート端子）に出力される。したがって、駆動用信号の回り込みを確実に阻止するとともに、通常時および放電時の双方でスイッチング素子Ｑａの駆動を確実に行うことができる。

請求項８に対応し、放電時駆動回路２は、通常時駆動回路１がスイッチング素子Ｑａをオフにするオフ側回路１ｃ，２ｃ（オフ制御部）が作動しているときは、スイッチング素子Ｑａを駆動しない構成とした（図１０を参照）。この構成によれば、通常時駆動用電源４から供給される電力の電圧値が閾値よりも低下した後、放電時駆動回路２は駆動用信号を出力する。したがって、オフ側回路１ｃの作動時における駆動用信号の回り込みを阻止することができる。

請求項９に対応し、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２は、それぞれスイッチング素子Ｑａをオフにするオフ側回路１ｃ，２ｃ（オフ制御部）と、オフ側回路１ｃ，２ｃ（具体的にはスイッチング素子Ｑ１ｃ，Ｑ２ｃ）の誤動作を防止する抵抗器Ｒ１ｃ，Ｒ２ｃ（誤動作防止手段）を備える構成とした（図８を参照）。この構成によれば、ノイズ等が発生しても、オフ側回路１ｃ，２ｃによる制御を確実に行うことができる。

請求項１０に対応し、誤動作防止手段には、抵抗器Ｒ３ａ，Ｒ３ｂおよびコンデンサＣ３ａ，Ｃ３ｂのうち一方または双方の回路素子を用いる構成とした（図４，図９を参照）。この構成によれば、簡単な構成で誤動作を阻止できるので、コストを低く抑えることができる。

請求項１１に対応し、通常時駆動用電源４とスイッチング素子Ｑａとの間に介在されるスイッチング素子Ｑ３ａ（回り込み防止手段３）は、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２の双方から制御を行う構成とした（図９を参照）。また、放電時駆動用電源５とスイッチング素子Ｑａとの間に介在されるスイッチング素子Ｑ３ｂ（回り込み防止手段３）は、通常時駆動回路１および放電時駆動回路２の双方から制御を行う構成とした（図９を参照）。この構成によれば、通常時に通常時駆動用電源４が絶たれた場合や、放電時に放電時駆動用電源５が絶たれた場合でも、残りの駆動用電源から供給される電力によって駆動回路を駆動して、スイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂを確実に作動させることができる。したがって、スイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂが作動しなくなる事態を防止することができ、駆動用信号の回り込みを阻止することができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は、実施の形態１で示した各構成例をインバータ回路に適用した例であり、図１１を参照しながら説明する。なお、図示および説明を簡単にするために実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

以下の説明において実施の形態１との関連では、インバータ回路２０は「電力変換装置」に相当する。コンバータ回路１０は「電力供給源Ｅｓ」に相当する。コンデンサＣ２は「コンデンサＣａ」に相当する。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６はそれぞれ「スイッチング素子Ｑａ」に相当する。ダイオードＤ１〜Ｄ６はそれぞれ「ダイオードＤａ」に相当する。通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ６ａはそれぞれ「通常時駆動回路１」に相当する。放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ６ｂはそれぞれ「放電時駆動回路２」に相当する。通常時駆動回路Ｍ１ａ、放電時駆動回路Ｍ１ｂおよび回り込み防止手段Ｂ１には、第１構成例〜第８構成例のいずれを適用してもよい。同様にして、通常時駆動回路Ｍ２ａ〜Ｍ６ａ、放電時駆動回路Ｍ２ｂ〜Ｍ６ｂおよび回り込み防止手段Ｂ２〜Ｂ６には、それぞれ第１構成例〜第８構成例のいずれを適用してもよい。スイッチＳｗは、コンバータ回路１０とコンデンサＣ２との間に介在される。

図１１に示すインバータ回路２０は、給電機能および送電機能のうち一方または双方の機能を実現可能に構成される。給電機能は、直流電源Ｅ１からコンバータ回路１０を介して供給される直流電力（電圧ＶＨ）を三相交流電力に変換して発電電動機３０（エンジン始動および発電の双方が行える出力機器）に供給する機能である。送電機能は、発電電動機３０が発電した三相交流電力を整流し、コンバータ回路１０を介して直流電源Ｅ１に還流する機能である。直流電源Ｅ１の出力端子側には平滑用のコンデンサＣ１が接続され、コンバータ回路１０の出力端子側には平滑用のコンデンサＣ２が接続される。なお、スイッチＳｗおよびコンデンサＣ２のうち一方または双方は、インバータ回路２０に内在させてもよい。

インバータ回路２０は、通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ６ａ、放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ６ｂ、回り込み防止手段Ｂ１〜Ｂ６、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、ダイオードＤ１〜Ｄ６、抵抗器Ｒ１〜Ｒ６などを有する。これらのうち、通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ３ａ、放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ３ｂ、回り込み防止手段Ｂ１〜Ｂ３、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３、ダイオードＤ１〜Ｄ３、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３などは上アーム側に配置される。通常時駆動回路Ｍ４ａ〜Ｍ６ａ、放電時駆動回路Ｍ４ｂ〜Ｍ６ｂ、回り込み防止手段Ｂ４〜Ｂ６、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６、ダイオードＤ４〜Ｄ６、抵抗器Ｒ４〜Ｒ６などは下アーム側に配置される。なお、放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ６ｂおよび回り込み防止手段Ｂ１〜Ｂ６は、それぞれ一以上を備えればよい。図１１の構成例では、実線で示すようにＵ相の放電時駆動回路Ｍ１ｂ，Ｍ４ｂおよび回り込み防止手段Ｂ１，Ｂ４のみを備える。放電時駆動回路および回り込み防止手段にかかる他の構成例としては、Ｖ相のみ、Ｗ相のみ、いずれか選択する二相（例えばＵ相とＶ相）、三相全部のいずれに備えてもよい。

通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ６ａはそれぞれ「通常時駆動回路１」に相当する。通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ３ａは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３の出力端子（エミッタ端子）を基準電位として通常時駆動用電源４から供給される電力（電圧Ｖａ）を受けて作動する。通常時駆動回路Ｍ４ａ〜Ｍ６ａはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の出力端子（エミッタ端子）を基準電位として通常時駆動用電源４から供給される電力（電圧Ｖｃ）を受けて作動する。これらの通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ６ａは、それぞれコントローラ６から個別に信号入力端子Ｐ１ａ〜Ｐ６ａに入力される指令信号に従って、対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子（ゲート端子）に駆動用信号を出力する。

放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ６ｂはそれぞれ「放電時駆動回路２」に相当する。放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ３ｂは、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３の出力端子（エミッタ端子）を基準電位として放電時駆動用電源５から供給される電力（電圧Ｖｂ）を受けて作動する。放電時駆動回路Ｍ４ｂ〜Ｍ６ｂは、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ３の出力端子（エミッタ端子）を基準電位として放電時駆動用電源５から供給される電力（電圧Ｖｄ）を受けて作動する。これらの放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ６ｂは、それぞれコントローラ６から個別に信号入力端子Ｐ１ｂ〜Ｐ６ｂに入力される指令信号に従って、対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子（ゲート端子）に駆動用信号を出力する。

通常時駆動用電源４は一つ備える形態でもよく（図１１を参照）、通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ６ａごとに対応して複数備える形態でもよい。放電時駆動用電源５についても同様であり、一つ備える形態でもよく（図１１を参照）、放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ６ｂごとに対応して複数備える形態でもよい。なお、上述した電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄは、同じ電圧となる場合に限らず、基準電位の相違によって異なる電圧となる場合もある。

スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には、例えばセンス電流を出力するセンス端子Ｐｓ１〜Ｐｓ６を備えたＩＧＢＴを用いる。センス端子Ｐｓ４〜Ｐｓ６と基底電位Ｎとの間は、それぞれ抵抗器Ｒ４〜Ｒ６を接続する。抵抗器Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ対応するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３の各出力端子（エミッタ端子）と接続される。基底電位Ｎは、インバータ回路２０内で共通する電位（同電位グランド）であり、接地された場合には０[Ｖ]になる。

インバータ回路２０内の回路素子は、二点鎖線で囲って示すように三相（本形態ではＵ相，Ｖ相，Ｗ相）に分けられ、コントローラ６によって相ごとに作動が制御される。Ｕ相は、通常時駆動回路Ｍ１ａ，Ｍ４ａ、放電時駆動回路Ｍ１ｂ，Ｍ４ｂ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４、ダイオードＤ１，Ｄ４、抵抗器Ｒ１，Ｒ４などで構成される。Ｖ相は、通常時駆動回路Ｍ２ａ，Ｍ５ａ、放電時駆動回路Ｍ２ｂ，Ｍ５ｂ、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５、ダイオードＤ２，Ｄ５、抵抗器Ｒ２，Ｒ５などで構成される。Ｗ相は、通常時駆動回路Ｍ３ａ，Ｍ６ａ、放電時駆動回路Ｍ３ｂ，Ｍ６ｂ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６、ダイオードＤ３，Ｄ６、抵抗器Ｒ３，Ｒ６などで構成される。Ｕ相のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４は、直列接続されてハーフブリッジを構成する。Ｖ相のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５と、Ｗ相のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とについても同様に、直列接続されてハーフブリッジを構成する。ハーフブリッジの各接続点と発電電動機３０の三相端子とは、線路Ｋｕ，Ｋｖ，Ｋｗによって相ごとに接続される。線路ＫｕにはＵ相電流Ｉｕが流れ、線路ＫｖにはＶ相電流Ｉｖが流れ、線路ＫｗにはＷ相電流Ｉｗが流れる。

コントローラ６は、コンバータ回路１０やインバータ回路２０等について全体の作動を司る。すなわち入力される信号情報に基づいて、コンバータ回路１０に備える通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ６ａや放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ６ｂに対して個別に指令信号を出力する。信号情報には、外部ＥＣＵ（これに相当する外部制御装置を含む）から伝達される信号（例えばトルク指令等）や、状態検知情報（例えばセンス電圧，温度，ゲート電圧，端子間電圧など）、発電電動機３０に備えられた検知器（例えば電圧計，電流計，レゾルバなど）から伝達される検知信号などが該当する。また、上記外部ＥＣＵに対して信号情報を出力したり、検知器に対して作動用の信号を出力する。

上述した各機能を果たす限りにおいて、コントローラ６は任意に構成してよい。例えば、ＣＰＵ（マイコンを含む）によってソフトウェア制御を行う構成としてもよく、ＩＣ（ＬＳＩやゲートアレイ等を含む）やトランジスタ等の電子部品を用いてハードウェア制御を行う構成としてもよい。

上述のように構成されたインバータ回路２０では、次のように作動する。通常時には、コントローラ６から信号入力端子Ｐ１ａ〜Ｐ６ａに個別に入力される指令信号に基づいて通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ６ａから駆動用信号がスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子（ゲート端子）に駆動用信号が伝達され、コンバータ回路１０から供給される電力を変換して発電電動機３０に出力する。また放電時には、コントローラ６から信号入力端子Ｐ１ｂ〜Ｐ６ｂに個別に入力される指令信号に基づいて放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ６ｂから駆動用信号がスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御端子（ゲート端子）に駆動用信号が伝達され、コンデンサＣ２に蓄積された電荷を放電する。回り込み防止手段Ｂ１〜Ｂ６が介在するので、通常時駆動回路Ｍ１ａ〜Ｍ６ａおよび放電時駆動回路Ｍ１ｂ〜Ｍ６ｂのうち一方の駆動回路から他方の駆動回路に駆動用信号が回り込むのを阻止することができる。

上述した実施の形態２に示すインバータ回路２０は、実施の形態１に示す通常時駆動回路１，放電時駆動回路２および回り込み防止手段３を適用するので、当該実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は、実施の形態１で示した各構成例をコンバータ回路に適用した例であり、図１２を参照しながら説明する。なお、図示および説明を簡単にするために実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

以下の説明において実施の形態１との関連では、コンバータ回路１０は「電力変換装置」に相当する。直流電源Ｅ１は「電力供給源Ｅｓ」に相当する。コンデンサＣ１は「コンデンサＣａ」に相当する。スイッチング素子Ｑｕ，Ｑｄはそれぞれ「スイッチング素子Ｑａ」に相当する。ダイオードＤｕ，Ｄｄはそれぞれ「ダイオードＤａ」に相当する。通常時駆動回路Ｍｕａ，Ｍｄａはそれぞれ「通常時駆動回路１」に相当する。放電時駆動回路Ｍｕｂ，Ｍｄｂはそれぞれ「放電時駆動回路２」に相当する。通常時駆動回路Ｍｕａ、放電時駆動回路Ｍｕｂおよび回り込み防止手段Ｂｕには、第１構成例〜第８構成例のいずれを適用してもよい。同様にして、放電時駆動回路Ｍｕｂ、放電時駆動回路Ｍｄｂおよび回り込み防止手段Ｂｄは、それぞれ第１構成例〜第８構成例のいずれを適用してもよい。スイッチＳｗは、直流電源Ｅ１とコンデンサＣ１との間に介在される。

図１２に示すコンバータ回路１０は、直流電源Ｅ１から供給される電力（電圧ＶＬ）を昇圧して出力する昇圧機能を実現するため、通常時駆動回路Ｍｕａ，Ｍｄａ、放電時駆動回路Ｍｕｂ，Ｍｄｂ、スイッチング素子Ｑｕ，Ｑｄ、ダイオードＤｕ，Ｄｄ、インダクタＬ１０などを有する。

通常時駆動回路Ｍｕａ，Ｍｄａはそれぞれ「通常時駆動回路１」に相当する。通常時駆動回路Ｍｕａは、スイッチング素子Ｑｕの出力端子（エミッタ端子）を基準電位として通常時駆動用電源４から供給される電力（電圧Ｖａ）を受けて作動する。通常時駆動回路Ｍｄａは、スイッチング素子Ｑｄの出力端子（エミッタ端子）を基準電位として通常時駆動用電源４から供給される電力（電圧Ｖｃ）を受けて作動する。これらの通常時駆動回路Ｍｕａ，Ｍｄａは、それぞれコントローラ６から個別に信号入力端子Ｐｕａ，Ｐｄａに入力される指令信号に従って、対応するスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｄの制御端子（ゲート端子）に駆動用信号を出力する。

放電時駆動回路Ｍｕｂ，Ｍｄｂはそれぞれ「放電時駆動回路２」に相当する。放電時駆動回路Ｍｕｂ、スイッチング素子Ｑｕの出力端子（エミッタ端子）を基準電位として放電時駆動用電源５から供給される電力（電圧Ｖｂ）を受けて作動する。放電時駆動回路Ｍｄｂは、スイッチング素子Ｑｄの出力端子（エミッタ端子）を基準電位として放電時駆動用電源５から供給される電力（電圧Ｖｄ）を受けて作動する。これらの放電時駆動回路Ｍｕｂ，Ｍｄｂは、それぞれコントローラ６から個別に信号入力端子Ｐｕｂ，Ｐｄｂに入力される指令信号に従って、対応するスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｄの制御端子（ゲート端子）に駆動用信号を出力する。なお、上述した電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄは、同じ電圧となる場合に限らず、基準電位の相違によって異なる電圧となる場合もある。

回り込み防止手段Ｂｕ，Ｂｄは、それぞれが「回り込み防止手段３」に相当する。回り込み防止手段Ｂｕは、通常時駆動回路Ｍｕａとスイッチング素子Ｑｕとの間、および、放電時駆動回路Ｍｕｂとスイッチング素子Ｑｕとの間の双方に介在して接続される。回り込み防止手段Ｂｄは、通常時駆動回路Ｍｄａとスイッチング素子Ｑｄとの間、および、放電時駆動回路Ｍｄｂとスイッチング素子Ｑｄとの間の双方に介在して接続される。これらの回り込み防止手段Ｂｕ，Ｂｄは、いずれも実施の形態１に示す第１構成例〜第８構成例のいずれを適用してもよい。

スイッチング素子Ｑｕ，Ｑｄは、直列接続されてハーフブリッジを構成している。このスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｄには、例えばセンス電流を出力するセンス端子Ｐｓｕ，Ｐｓｄを備えたＩＧＢＴを用いる。センス端子Ｐｓｄと基底電位Ｎとの間には、抵抗器Ｒｄを接続する。抵抗器Ｒｕは、センス端子Ｐｓｕと、スイッチング素子Ｑｄの入力端子（ソース端子またはコレクタ端子等）との中間接続点との間に接続される。この中間接続点は、さらにインダクタＬ１０を介して直流電源Ｅ１のプラス電極に接続する。このインダクタＬ１０には、例えばチョークコイルを用いる。スイッチング素子Ｑｕ，Ｑｄに並列接続されるダイオードＤｕ，Ｄｄは、それぞれフリーホイールダイオードとして機能する。スイッチング素子Ｑｄの出力端子（エミッタ端子）は、直流電源Ｅ１のマイナス電極（すなわち基底電位Ｎ）に接続する。

コンバータ回路１０以外では、スイッチＳｗ、コンデンサＣ１，Ｃ２などがある。スイッチＳｗは、直流電源Ｅ１から供給される電力について受電（オン）／非受電（オフ）を切り換える機能を担う。このスイッチＳｗは、直流電源Ｅ１とコンデンサＣ１との間に接続され、コントローラ６等からオン／オフの切り換え制御が行える素子を用いるのが望ましい。平滑用のコンデンサＣ１は、直流電源Ｅ１の両端（プラス電極とマイナス電極の間）に接続される。平滑用のコンデンサＣ２は、コンバータ回路１０の出力側両端に接続される。スイッチＳｗおよびコンデンサＣ１のうち一方または双方は、コンバータ回路１０に内在させてもよい。

上述のように構成されたコンバータ回路１０では、次のように作動する。通常時には、コントローラ６から信号入力端子Ｐｕａ，Ｐｄａに個別に入力される指令信号に基づいて通常時駆動回路Ｍｕａ，Ｍｄａから駆動用信号がスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｄの制御端子（ゲート端子）に駆動用信号が伝達され、直流電源Ｅ１から供給される電力を変換（昇圧）して出力する。また放電時には、コントローラ６から信号入力端子Ｐｕｂ，Ｐｄｂに個別に入力される指令信号に基づいて放電時駆動回路Ｍｕｂ，Ｍｄｂから駆動用信号がスイッチング素子Ｑｕ，Ｑｄの制御端子（ゲート端子）に駆動用信号が伝達され、コンデンサＣ１に蓄積された電荷を放電する。回り込み防止手段Ｂｕ，Ｂｄが介在するので、通常時駆動回路Ｍｕａ，Ｍｄａおよび放電時駆動回路Ｍｕｂ，Ｍｄｂのうち一方の駆動回路から他方の駆動回路に駆動用信号が回り込むのを阻止することができる。

上述した実施の形態３に示すコンバータ回路１０は、実施の形態１に示す通常時駆動回路１，放電時駆動回路２および回り込み防止手段３を適用するので、当該実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜３に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態２ではインバータ回路２０に適用し、実施の形態３ではコンバータ回路１０に適用した。この形態に代えて、図１に示す通常時駆動回路１およびスイッチング素子Ｑａを少なくとも備える他の回路や装置であって、放電時に作動する放電時駆動回路２とともに回り込み防止手段３を備えるものについても同様に適用することが可能である。こうした他の回路や装置であっても、上述した実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態３では、出力機器として三相の発電電動機３０を適用した（図１１を参照）。この形態に代えて、三相以外の発電電動機や、相数にかかわらずインバータ回路２０から出力する電力を受けて作動可能な他の出力機器を適用してもよい。他の出力機器としては、例えば回転機（すなわち発電機や電動機等）、電力系統、負荷等のうちで一以上が該当する。三相以外の発電電動機や他の出力機器であっても、インバータ回路２０によって作動させることができるので、上述した実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態１〜３では、電力変換用のスイッチング素子Ｑａ，Ｑ１〜Ｑ６，Ｑｕ，Ｑｄとしてセンス端子を有するＩＧＢＴを適用した（図１〜図１２を参照）。この形態に代えて、スイッチング機能を備えた他の半導体素子を適用してもよい。他の半導体素子としては、センス端子を有しないＩＧＢＴや、パワーＭＯＳＦＥＴ等が該当する。単にスイッチング素子の種類が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。

実施の形態１〜３では、回り込み防止手段３の構成要素であるスイッチング素子Ｑ３ａ，Ｑ３ｂやスイッチング素子Ｑ１ｃ，Ｑ２ｃとして、ＭＯＳトランジスタを適用した（図４，図８，図９を参照）。この形態に代えて、配線や線路の導通／非導通を切り換え可能な他の半導体素子を適用してもよい。他の半導体素子としては、ＭＯＳトランジスタ以外のトランジスタ，ダイオード，バリスタ，サイリスタなどが該当する。単に半導体素子の種類が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。

Ｅｓ 電力供給源
Ｃａ コンデンサ（蓄放電手段）
１ 通常時駆動回路
１ａ，２ａ 駆動電圧生成回路
１ｂ，２ｂ オン側回路
１ｃ，２ｃ オフ側回路
１ｖ，２ｖ 電圧検出回路
２ 放電時駆動回路
３ 回り込み防止手段
４ 通常時駆動用電源
５ 放電時駆動用電源
６ コントローラ
Ｑａ スイッチング素子
Ｄａ ダイオード
１０ コンバータ回路（電力変換装置）
２０ インバータ回路（電力変換装置）
３０ 発電電動機（出力機器）
Ｅ１ 直流電源（電力供給源）
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ（平滑用コンデンサ，キャパシタ）

Claims (11)

1. 電力供給源の出力側両端に接続して平滑するコンデンサと、前記電力供給源から供給される電力を変換して出力するスイッチング素子と、前記電力を変換する際に前記スイッチング素子を駆動する通常時駆動回路と、前記通常時駆動回路を作動させる通常時駆動用電源とを備える電力変換装置において、
   前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する際に、前記スイッチング素子を駆動する放電時駆動回路と、
   前記通常時駆動用電源とは別個に設けられ、前記放電時駆動回路を作動させる放電時駆動用電源と、
   前記通常時駆動用電源と前記スイッチング素子との間、および、前記放電時駆動用電源と前記スイッチング素子との間の双方に介在され、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路のうち一方の駆動回路から他方の駆動回路に向かって回り込もうとする駆動用信号を阻止する回り込み防止手段と、
   を有することを特徴とする電力変換装置。
2. 前記回り込み防止手段は、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路に内在させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記回り込み防止手段には、整流素子を適用することを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記回り込み防止手段には、スイッチング素子を適用することを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
5. 前記スイッチング素子としてＭＯＳトランジスタを用いることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記ＭＯＳトランジスタがＰＭＯＳトランジスタであるとき、前記ＰＭＯＳトランジスタのゲート端子とソース端子との間に、前記ＰＭＯＳトランジスタの誤動作を防止する誤動作防止手段を有することを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路は、それぞれ前記スイッチング素子の駆動に必要な電圧を生成する電圧生成部を有し、
   前記回り込み防止手段は、前記電圧生成部と各駆動回路に対応する駆動用電源との間に介在することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. 前記放電時駆動回路は、前記通常時駆動回路が前記スイッチング素子をオフにするオフ制御部が作動しているときは、前記スイッチング素子を駆動しないことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
9. 前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路は、それぞれ前記スイッチング素子をオフにするオフ制御部を備え、
   前記オフ制御部の誤動作を防止する誤動作防止手段を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
10. 前記誤動作防止手段には、抵抗器およびコンデンサのうち一方または双方の回路素子を適用することを特徴とする請求項６または９に記載の電力変換装置。
11. 前記通常時駆動用電源と前記スイッチング素子との間に介在される前記回り込み防止手段は、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路の双方から制御を行え、
    前記放電時駆動用電源と前記スイッチング素子との間に介在される前記回り込み防止手段は、前記通常時駆動回路および前記放電時駆動回路の双方から制御を行えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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