JPH01295681A

JPH01295681A - 電力変換装置

Info

Publication number: JPH01295681A
Application number: JP63123905A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ando; 康裕安東
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-23
Filing date: 1988-05-23
Publication date: 1989-11-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は電力変換装置に係り、素子の通電状態を検出し
、短絡モードが発生した場合、他の相を強制的に転流さ
せることにより、装置の保護機能を向上させた電力変換
装置に関する。

（従来の技術）本発明に関する交流電動機としては、誘導電動機があり
、また、電力変換装置としては、電流形インバータがあ
る。従来の電力変換装置の構成を第４図に示す、第４図
において、１は交流電源、２は整流回路、３は直流リア
クトル、４はインバータ回路、５は誘導電動機、１１は
変流器、１２は電流検出器、１３は電圧制御器、１４は
電流制御器、１５は位相制御器、１６は発振器、１７は
リングカウンタ。

１８は周波数制御器、１９は変成器、２０は電圧検出器
、２１は速度設定器、３１は過電流検出器、３２は素子
電圧検出器、３３はＯＲ回路である。この図に示す電流
形インバータの基本動作については１例えば、「ニュー
ドライブエレクトロニクス」　（電気書院発行・上山直
彦　編）の第４章Ｐ１０３〜Ｐ１４４に詳細に述べられ
ているので、ここでは、インバータ回路４を構成するサ
イリスタ素子の誤点弧等により発生する過電流保護動作
についてのみ述べる。

この動作を説明するため、第５図にサイリスタの通電状
態と各部の波形を示す、この図において。

５Ｏ−５Ｚは６個のサイリスタ素子各々の通電状態、３
２Ｕ〜３２Ｚは前記サイリスタ素子各々の両端電圧の有
無、５１（Ｉｄｃ）は電力変換装置の直流電流、　５２
（ＧＳ）は整流回路の位相絞り信号、５３（ＧＢ）はイ
ンバータ回路のゲートブロック信号を示す、また、ｔｌ
は異常発生点、ｔｌは過電流検出点を示す、この図のよ
うに、インバータ回路４において、時刻ｔ１でサイリス
タＳｖがノイズ等の外的要因による誤パルス等により誤
点弧した場合、サイリスタＳＹが通電状態にあるため、
直流短絡モードが発生する。これにより、インバータ回
路４の直流電圧が急変し。

直流リアクトルの両端電圧は急上昇する。この時。

整流回路２は直流電流（Ｉｄｃ）　５１の急激な上昇に
対し、変流器１１及び、電流検出器１２により電流の上
昇を検出し、電流制御器１４及び１位相制御器！５によ
り直流電力を減少させようとするが電流が上昇し初めて
からの動作で有り、また、前記直流短絡により、誘導電
動機５へ電流が流れなくなるため、インバータ出力電圧
が低下し、これを変圧器１９および、電圧検出器２０に
より検出し、電圧制御器１３により電圧を上昇させるべ
く、電流制御器１４の入力信号である電流基準を上昇さ
せるため、前記、電流制御器１４及び、位相制御器１５
の過電流抑制動作がより一層遅れ、前記、電流上昇を抑
制できず。

時刻ｔ２で過電流検出点に達する。この時、サイリスタ
素子は、この事故電流を通電・遮断するため。

この動作時発生する、回路インダクタンスによる過電圧
及び、電流の急激な上昇により破壊することが多く、ま
た、装置が停止する。ここで記載した素子電圧検出器３
２は素子異常が検出し、整流回路２の位相を絞り、イン
バータ回路４のゲートパルスをブロックする機能を有し
ていることは一般的によく知られている。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、従来技術においては次のような問題があ
った。

■　インバータ回路４での直流短絡により発生する電流
の上昇を検出し、電流制御動作により過電流を抑制しよ
うとするため、過電流抑制動作が遅れてしまう。

■　上記、動作遅れにより、電力変換装置に大きな事故
電流が流れる。

■　過大な事故電流と回路インダクタンスにより発生す
る過電圧で、サイリスタ素子が破壊する。

に）電流形インバータのように転流回路にコンデンサを
有する場合、事故電流によりコンデンサが過充電され、
サイリスタ素子が過電圧破壊する。

■　過電流により、装置が停止する。

本発明は、前記の従来の欠点を鑑みてなされたもので有
り、インバータ回路に直流短絡が発生しても、過電流を
流すことなく、確実にサイリスタ素子等を保護可能な電
力変換装置を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、インバータ回路４を構成するサイリスタ素子
の通電状態を監視する素子電圧検出器３２０〜３２Ｚ、
この検出信号を受けて、インバータ回路４の短絡モード
を検出する短絡検出器３４．この短絡検出信号により、
インバータ回路４の点弧可能な他の相を選択する相選択
器３５を備えた電力変換装置を提供する。

（作　　用）以上の構成において、インバータ回路４を構成するサイ
リスタ素子が誤点弧した場合、その時通電状態にある他
のサイリスタとの関係により、直流短絡が発生する。こ
れにより、インバータ回路４の直流電圧が急変し、直流
リアクトルの両端電圧は急上昇する。この時、素子電圧
検出器３２の出力信号により、短絡検出器３４で短絡モ
ードを検出し、インバータ回路４の点弧可能な他の相を
相選択器３５により選び、その信号を周波数制御器１８
に入力し、サイリスタを強制的に点弧させ、インバータ
回路の直流短絡を解消し、直流電流の上昇を抑制し、そ
の後、通常運転モードに復帰する。

（実　施　例）本発明は、その実施例を第１図に示す、この図における
電力変換装置の基本回路は前記、第４図のものと同様で
あるため、ここでは説明を省略する。インバータ回路４
を構成するサイリタ素子の通電状態を監視する素子電圧
検出器（３２Ｕ〜３２ｚ）３２、この検出信号を受けて
、インバータ回路４の短絡モードを検出する発絡検出器
３４．インバータ回路４の点弧可能なサイリスタを選択
する相選択器３５、前記、短絡検出信号と前記、相選択
器３５の選択信号により、インバータ回路４の選択され
たサイリスタを強制的に点弧させる周波数制御器１８に
より構成される。

以上の構成による動作説明のため、第２図に各部の波形
を示す、この図は、前述の第５図とほぼ同じ部分の波形
で有り、各波形についての説明は省略する。この構成に
おいて、インバータ回路４を構成するサイリスタ素子が
、時刻ｔ４でサイリスタＳｖが、ノイズ等外的要因によ
り誤点弧した場合、転流完了で直流短絡モードが発生す
る。これを短絡検出器３４は、素子電圧検出器３２から
の、素子通電状態信号により、インバータ回路の短絡モ
ードを検出する。この回路の一構成例を、第３図に示す
、この図において、素子電圧検出器３２は、インバータ
回路４を構成する６個のサイリスタに対応した検出器３
２０〜３２Ｘの６個と、この信号によりサイリスタ素子
異常を検出する故障検出ロジック３２ａにより構成され
ている。また、短絡検出器３４は、前記６個の素子電圧
検出器３２０〜３２Ｘの信号を受ける３個のＡＮＤ回路
３４ａ　〜３４ｃと、このＡＮＤ回路３４ａ〜３４ｃの
出力信号を受けるＯＲ回路３４ｄにより構成されている
にのような構成において、前記、サイリスタの短絡モー
ドが発生すると、素子電圧検出器３２ＶからのＶ相すイ
リスタ通電信号と、素子電圧検出器３２ＹからのＹ相す
イリスタ通電信号とにより、短絡検出器３４のＡＮＤ回
路３４ｂの出力が、短絡状態を示す１″となり、後段の
ＯＲ回路３４ｄの出力も＃Ｊ　１　ｐｓとなり短絡を検
出する。

この信号は、周波数制御器１８に入力され、時刻ｔ５で
相選択器３５の出力信号とにより、インバータ回路の選
択されたサイリスタを強制的に点弧させる。

前記、相選択器３５は６個の素子電圧検出器３２Ｕ〜３
２Ｚの出力信号により、カ行運転中であれば、短絡モー
ドを引き起こしたサイリスタに対して電気角で６０度遅
れた相のサイリスタを選択し、回生中であれば、短絡モ
ードを引き起こしたサイリスタに対して電気角で６０度
進んだ相のサイリスタを選択する。例えば、サイリスタ
Ｓｖが誤点弧して、サイリスタＳＹとの間で短絡が発生
した場合、カ行中で有ればサイリスタＳＺを、回生中で
有ればサイリスタＳｘを選択する。これにより、インバ
ータ回路４の直流短絡は解消され過電流とならず。

またインバータ回路４のサイリスタ破損することなく安
全且つ、確実に保護でき、その後、カ行中はサイリスタ
をＳｖからＳＵ、ＳＺからＳＹと２度の転流動作により
通常運転モードに復帰でき。

連続運転が可能である。また、回生中はサリイスタをＳ
Ｖからｓｗ、ｓｘからｓｙ、ｓｗからＳＵと３度の転流
動作により通常運転モードに復帰できる。

〔発明の効果〕

本発明は、サイリスタ通電状態により装置の短絡モード
を検出し、過電流が発生する前にインバータ回路の通電
状態を正常な状態に復帰させるため、装置の保護を安全
且つ、確実に実施でき、そのうえ、運転を継続できる信
頼性の高い電力変換装置を提供できる。これにより、次
の効果を有する。

■　サイリスタの通電状態により、インバータ回路のサ
イリスタの直流短絡モードを検出可能なため、過電流に
なることなく装置の安全且つ、確実な保護ができる。

■　装置に過電流を流さず、保護動作を完了するため、
回路インダクタンスによる過電圧を発生せず、サイリス
タ素子の確実な保護ができる。

■　装置に過電流を流さず、保護動作を完了するため、
内部に転流コンデンサを有する装置においても、転流コ
ンデンサが過充電されることなく、過電圧によるサイリ
スタ素子の破損を発生しない。

に）　インバータ回路のサイリスタを強制的に点弧させ
、その後、通常運転に復帰可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図の実施例の各部の波形を示す図、第３図は実施例の
構成部分である短絡検出器の構成例を示す図、第４図は
従来の構成例を示すブロック図、第５図は第４図の従来
例の各部の波形を示す図である。１・・・交流電源、　　　　２・・・整流回路。３・・・直流リアクトル、　４・・・インバータ回路。５・・・誘導電動機、１１・・・変流器。１２・・・電流検出器、　　　　１３・・・電圧制御器
。１４・・・電流制御器、１５・・・位相制御器。１６・・・発振器、１７・・・リングカウンタ。１８・・・周波数制御器、１９・・・変圧器。２０・・・電圧検出器、２１・・・速度設定器。３１・・・過電流検出器、３２・・・素子電圧検出器。３３・・・ＯＲ回路、３４・・・短絡検出器。５１・・・直流電流、５２・・・ＧＳ。５３・・・Ｇ　Ｂ　、　　　　　　　３５・・・相選択
器。第１図置４　ｉｓ第２図第３図７１＋　　　ｆ２

Claims

【特許請求の範囲】

交流電源を直流電力に変換する整流回路と、直流電力を
任意の交流電力に変換するインバータ回路と、前記、整
流回路の素子点弧位相を制御して直流電力を調整する位
相制御回路とを備えた構成において、インバータ回路の
素子の両端電圧を検出する第１の手段、この信号を受け
てインバータ回路の正側素子と負側素子が同一相で通電
していることにより短絡モードを検出する第２の手段、
ＯＦＦ状態の素子で通電可能な状態に有るものを選択す
る第３の手段、この信号と、前記第２の手段からの信号
によりインバータ回路の他の相の素子に点弧パルスを出
力し、前記、短絡状態を解消する第３の手段を具備する
ことを特徴とする電力変換装置。