JPS5983579A - インバ−タ装置の過電流保護装置 - Google Patents

インバ−タ装置の過電流保護装置

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JPS5983579A
JPS5983579A JP19210882A JP19210882A JPS5983579A JP S5983579 A JPS5983579 A JP S5983579A JP 19210882 A JP19210882 A JP 19210882A JP 19210882 A JP19210882 A JP 19210882A JP S5983579 A JPS5983579 A JP S5983579A
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thyristor
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Hidetoshi Kobayashi
英敏 小林
Minoru Yanagisawa
実 柳沢
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Sanyo Denki Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

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  • Power Engineering (AREA)
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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】 本発明は、インバータ装置、特にf−4ターンオフ・サ
イリスタ、所謂GTQを転流手段に用いたGTOインバ
ータ装置の保護に好適なインバ−タ回路の過電流保護装
置に関するものである。
周知のようにGTOは自己消弧機能を有するため、主回
路の転流回路が不要であるという利点から、直流を交流
に変換するインバータ装置に多く使用されるように°な
った。しかしその反面、0丁0はそれ自体に消弧機能を
持たせているために、素子の構造が通常のサイリスタと
大きく異なり、サージ的な過電流耐量がサイリスタのそ
れの約172〜IAという可成り小さい値になっている
。従って、サイリスタインバータ装置におけるサイリス
タの過電流保護手段として用いられる速断フーーズを用
いるような方法では、GTOインバータ装置におけるG
TOの過電流保護を満足に行なうことは非常に困難であ
る。
従来のGTOインバータ装置におけるGTOの過電流保
護手段としては、インバータ回路のGTOに転流失敗な
どが生じて該GTOに過電流が流れた場合、その電流を
変流器やシャント等で検出した検出信号により、前記イ
ンバータ回路の直流電源端子間に設けた電源短絡用サイ
リスタを点弧して導通させ、このサイリスタにそれまで
GTOに流れていた過電流を分担させてGTOの過電流
負担を軽減させる方法が一般的であった。第1図はGT
Oインバータ装置に対して上記のような保護手段を用い
た従来の過電流保護装置の一例を示したものである。
同図の■は直流正電圧端子、■は直流負電圧端子、1は
過電流保護装置、2はGTOインバータ装置、3は負荷
であり、これらは直流電圧端子■、○に対して縦続接続
されている。過電流保護装置1においては、直流阻止コ
ンデンサ11とコンデンサ電流検出用変流器12が正電
圧母線Pと負電圧母線Nとの間に直列に接続されている
。変流器12の出力側は短絡判別回路13及び信号増幅
器14を介して電源短絡用サイリスタ15のゲートに接
続されている。シ゛イリスタ15のアノードは正母線P
に、カソードは負母線Nにそれぞれ接続されておシ、正
母線Pと・インバータ装置゛2の正電圧入力端との間に
限流リアクトル16が接続されてbる。
上記の保険装置1においては、インバータ装置2にGT
Oの転流失敗等によシ短絡電流が流れると、コンデンサ
11にその蓄積電荷が放電する向きに前記短絡−ME流
に比例した大きさの電流が流れることになシ、この電流
を変流器12を介して短絡判別回路13で検出する。そ
して、その検出出力で増幅器14を介してサイリスタ1
5を点弧して導通させることにより、該サイリスタに前
記の短絡電流を分担させて過大な短絡電流がインバータ
装置d2へ流れるのを防止する。
このような保護装置1では、短絡判別回路13及び信号
増幅器14による検出の時間遅れや、インバータ装置2
の正常運転時に誤検出が生じないように検出電流レベル
を比較的高くするなどのために、GTOが転流失敗した
ときの短絡電流を検出してサイリスタ15を導通させる
間にも、短絡電流が暫時増加を続けるので、GTOを満
足に保護することは困難である。そこで、インバータ装
置2に流入する直流電流があるレベルに達した時点で転
流失敗と見なし保護動作を行なわせることも考えられる
が、インバータ装置2の負荷3の力率は通常1以下であ
るため、インバータ装置2のスイッチング素子GTOに
流れる電流と直流′は流又はコンデンサ11の電流との
関係は一定でなく負荷30力率により大きく左右される
。従って、所要の電流検出のためのレベル設定が難しく
、転流失敗と無関係な負荷側の変動などで誤動作して、
インバータ装置2の正常な動作を停止させてしまうおそ
れがある。前記のような諸欠点が生ずるのは、GTOの
転流失敗の検出手段として、短絡電流の大きさがある大
きい事故レベルに達したことを検出しているので、検出
遅れなどの影響でGTOに流れる短絡電流がGTOの許
容電流より大きくなってしまうことによる。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、インバータ装
置におけるGTOのような転流用スイッチング素子が転
流失敗した場合に、リアクトルに訪起する電圧を検出す
ることにより、短絡電流が増加し始めると同時に転流の
失敗を検出して、この検出出力により、短絡電流の増加
がスイッチング素子の破壊電流に達する前に、電源短絡
用サイリスタを導通させてスイッチング素子を良好に保
護し得るようにした・インバータ装置の過電流保護装置
を提供したものである。
以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。第
2図において、第1図と同一の部分には同符号を付して
その説明(よ省略する。本実施例の過電流保護装置IA
においては、サイリスタ15のカソード側とインバータ
装置2の負電圧入力端Hとの間に限流リアクトル16を
接続し、このリアクトルのインパーク装置2との接続点
とサイリスタ15のダートとの間に点弧回路17を接続
しである。この点弧回路17は、ツェナーダイオード1
7mと抵抗17bの直列接続回路で構成して、リアクト
ル16に誘起される電圧が十分に大きいか否かを判別し
て、所要の点弧作用をvAシなく行なうようにしである
ウサイリスタ15のケ9−ト、カソード間には分流抵抗
18を接続しである。
インバータ装置2は負荷電流を転流させるスイ、チング
手段としてGTOを用いた−もので、第3図にその回路
構成の一例を示しである。第3図の21〜24はいずれ
もGTO125〜28はいずれもダイオードであシ、G
TO21、22の直列回路、GTO23、24の直列回
路、ダイオード25゜26の直列回路、及びダイオード
27.28の直列回路が、それぞれ図示極性で正1n1
圧入力端田)と負電圧入力端(→との間に並列接続され
ている。そして、GTO21、22の相互接続点及びダ
イオード25.26の相互接続点が一方の交流出力端子
Uに接続され、GTO23、24の相互接続点及びダイ
オード27.28の相互接続点が他方の交流出力端子V
に接続されている。
次に、このよりなGTOインバータ装置を対象とした第
2図の過電流保護装置IAの動作を第4図の動作波形図
を参照して説明する。第4図は第2図のインバータ装置
2でGTOに転流失敗が生じた場合の該GTOに流れる
電流楡と、サイリスタ15に流れる電流■い及びリアク
トル1’6に誘起する電圧Vt等の関係を、時間を横軸
にして示したものである。インバータ回路2が本来の正
常な動作をしている場合には、GTOに流れる電流■、
は負荷電流であり、そのピーク値はIPである。今、時
刻t2″!!では正常動作をしていたが、時刻1.で転
流失敗が生じたと仮定する。時刻t2まではりアクドル
16の誘起電圧Vzは直流電源ff1f、圧Vdの数分
の1と小さく、サイリスタ15のゲートに加わる電圧は
点弧回路17内のツェナーダイオード17aの働きによ
シ略零になっている。時刻t2で転流失敗が生じると、
短絡電流が例えば第3図の破線で示した径路で流れて、
GTOに流れる電流Igは図示のようにt2の時点から
増加を始め、リアクトル16には電源軍、圧Vdに近い
値の電圧が誘起する。この電圧が所定の検出レベル電圧
vmに達すると、点弧回路17のツェナーダイオード1
7aの働きにより、サイリスタ15のダートに加わる電
圧が該サイリスタの点弧レベルに達する。これにより、
サイリスタ15が時刻t3で導通して、該サイリスタに
時刻t3から急激に増加する直流電源短絡電流I8が流
れる。他方、GTOに流れていた短Ft!I’I”E流
賄は、時刻t3かもサイリスタ15により分担される。
その電流分担の割合は、11ぼ第2図のサイリスタ15
を通る回路A−B間のインピーダンスと、インバータ装
置2の短絡GTO(第3図のGTO21、22)及びリ
アクトル16を通る回路のインピーダンスの大きさに逆
比例して流れる。乙の場合、リアクトル16を含む後者
のインピーダンスの方が前者のインピーダンスに比し大
きいので、GTOに流れる短絡電流は時刻t3以後は減
少し、GTOの破壊電流値−に達する前に十分低く抑制
される。
上記のように本実施例では、GTOの転流失敗による短
絡電流が増加し始める初期の比較的低い電流値の時点で
転流の失敗を検出できて、この検出と同時に電源短絡用
サイリスタ15を点弧して導通させるので、GTOに流
れる短絡電流をGTOのW「零電流以内に十分抑制する
ことができる。
第5図は本発明の他の実施例を示したもので、前述の実
施例と同一部分には同符号°を付してあシ、その説明は
省略する。本実施例は、直流負電圧端子Oとインバータ
装置2の負電圧入力端(→との間に中間タ、7″付きり
アクドル19を接続し、サイリスタ15のカソードをリ
アクトル19の中間り、デに接続し、リアクトル19の
インバータ装置2との接続点とサイリスタ15のf−)
との間に点弧回路17を接続したものである。
本実施例においても前記の実施例と同様に、第4図の時
刻11でインバータ装置2のGTOに転流失敗が生じる
と、該GTOに流れる電流賄は時刻t2の時点から増加
を始め、リアクトル19に電源電圧Vdに近い唾の電圧
V、が誘起する。この電圧によシ点弧回路17が動作し
てサイリスタ15を時刻t3で導通させ、該サイリスタ
に時刻t3から急激に増加する直流電源短絡電流I、が
流れる。
他方、GTOに流れていた短絡電流工、は、この電流■
8が流れることによりリアクトル19の変成器作用によ
電流れる電流の影響で時刻t3から急激に減少する。
次に、第6図を参照して上記の変成器作用について説明
する。今、リアクトル19の中間タップ19cから入力
側端子19a又は出力側端子19bま・での巻数をそれ
ぞれN 1  + N 2とし、中間タップ19cから
端子19m又は19bに向かって流れる電流をそれぞれ
11.I、とすると、巻数と電流値の関係はりアクドル
19の変成器作用により、NIIx=NsI2となり、
I t =(N l/ N 2 )・工1と々る。
この電流工2はGTOに流れる短絡電流■、を打ち消す
方向に流れる。従って、前述のようにGTOに流れて;
ハた短絡電流楡が時刻t3以後急激に減少することとな
り、GTOの破壊電流値−に達する前に十分低く抑制さ
れる。
第7図は本発明の更に他の実施例を示したもので、前述
の実施例と同一部分には同符号を付してあシ、その説明
は省略する。本実施例は点弧回路17内にサイリスタ1
5の十分な点弧信号を作成するための補助サイリスタ1
7dを用いたものである。このサイリスタ17dのアノ
ードは抵抗17eを介してサイリスタ15のアノードに
接続し、サイリスタ17dのカソードはサイリスタ15
のダートに接続しである。サイリスタ17dのダートは
抵抗17eを介してツェナーダイオード17mのアノー
ドに接続し、ツェナーダイオード17mのカソードと抵
抗17bの接続点はコンデンサ17fを介してサイリス
タ15のカッ−げに接続しである。更に、直流正電圧端
子OK直列に速断ヒーーズ20を接続し、リアクトル1
4に並列にダイオード21を接続しである。
本実施例では、インバータ装置2のGTOに転流失敗が
生じると、リアクトル19に誘起する電圧が増大して先
ずサイリスタ17dが点弧されて導通する。この導通に
よ)サイリスタ15に十分大きいダート電流が流れて、
サイリスタ15が確実に導通して直流電源を短絡する。
この結果、速断ヒーーズ20が溶断して短絡電流を遮断
し、インバータ装置2を一層安全に保護する。仁の際、
ダイオード21はヒユーズ2oの溶断時にリアクトル1
9に発生するサージ電圧を吸収する作用をするり なお、上述の説明はGTOインバータ装置の過電流保護
を行なう場合について述べたが、本発明の虐゛rイ流保
11装置dは雫にGTOインバータ装置に限らず、トラ
ンジスタのごとき他の半導体スイッチング素子を用いた
インバータ装置の過電流保護にも用い得るものである。
上記のように本発明に係るインバータ装置の過電流保護
装置は、直流電源の負電圧端子とインバータ装置の負電
圧入力端との間にリアクトルを接続し、該リアクトルと
インバータ装置の負電圧入力端との相互接続点を点弧回
路を介して電源短絡用サイリスタのダートに接続して、
インバータ装置に転流失敗が生じたときの前記リアクト
ルの誘起電圧によシ前配点弧回路を介して前記電源短絡
用サイリスタを導通させるようにしたので、インバータ
装置における転流用スイッチング素子の転流失敗による
短絡電流が増加し始める初期の比較的低い電流値の時点
で転流の失敗を検出できて、この検出と同時に電源短絡
用サイリスタを導通させることによシ、転流用スイッチ
ング素子に流れる短絡電流を該スイッチング素子の許容
電流以内に十分抑制することができる。
更に、特許請求の範囲第2項の発明によれば、前記のり
アクドルに中間タップ付きリアクトルを用い、該リアク
トルの中間タッグに電源短絡用サイリスタのカソードを
接続したので、該ザイリスタに短絡電流を流した際に上
記リアクトルの変成器作用により流れる電流が、転流用
スイッチング素子に流れる短絡電流を杓ち消す方向に流
れて、該スイッチング素子に流れていた短絡電流を急激
に減少させることができる。これにより、転流用スイッ
チング素子に流れる短絡電流を該素子の許容゛電流以内
に容易に速やかに抑制することができる。
従って、本発明の過電流保護装置によれば、転流用スイ
ッチング素子にGTOを用いたインバータ装置の過電流
保護をも従来の保護装置よりもはるかに良好に行なうこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
831図はインバータ装置に対する従来の過電流保護装
置の一例を示す回路図、第2図は本発明の実施例を示す
回路図、第3図はGTOを用いたインバータ装置の一例
を示す回路図、第4図は第2図の実施例の動作を説明す
る動作波形図、′85図及び第7図はそれぞれ本発明の
他の異なる実施例を示す回路図、第6図は第5図の実施
例におけるリアクトルの作用を説明する説明図である。 1、IA・・・過電流保護装置、2・・・インバータ装
置、21〜24・・・転流用スイッチング素子としての
GTO115・・・電源短絡用サイリスタ、16゜19
・・・リアクトル、17・・・点弧回路。 代理人 弁理士 松 本 英 俊 第1 fUI @3図 425 1903イ1

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  インバータ装置の転流用スイッチング素子に
    転流失敗を生じたときに該インバータ装置の直流1!源
    端子間に配設した電源短絡用サイリスタを点弧して前記
    転流用スイッチング素子の過電流破損を防止するように
    したインバータ装置の過電流保障装置において、前記直
    流電源の負電圧端子と前記インバータ装置の負電圧入力
    端との間にリアクトルを接続し、前記直流電源の正電圧
    端子に前記サイリスタのアノードを接続するとともに紋
    サイリスタのカソードを前記直流電源の負電圧端子側に
    接続し、前記リアクトルとインバータ装置の負電圧入力
    端との相互接続点と前記サイリスタのr−)との間に、
    前記スイッチング素子の転流失敗によ如生ずる前記リア
    クトルの誘起電圧によシ前記サイリスタを導通させる点
    弧回路を接続したことを特徴とするインバータ装置の過
    電流保護装置。
  2. (2)  インバータ装置の転流用スイッチング素子に
    転流失敗を生じたときに該インバータ装置の直流電源端
    子間に配設した電源短絡用サイリスタを点弧して前記転
    流用スイッチング素子の過電流破損を防止するようにし
    たインバータ装置の過電流保護装置において、前記直流
    電源の負電圧端子と前記インバータ装置の負電圧入力端
    との間に中間り、デ付きリアクトルを接続し、前記直流
    電源の正電圧端子に前記サイリスタのアノードを接続す
    るとともに該サイリスタのカソードを前記リアクトルの
    中間タップに接続し、前記リアクトルとインバータ装置
    の負電圧入力端との相互接続点と前記サイリスタのダー
    トとの間に、前記スイッチング素子の転流失敗によ多生
    ずる前記リアクトルの誘起電圧により前記サイリスタを
    導通させる点弧回路を接続したことを特徴とするインバ
    ータ装置の過電流保護装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4864429A (ja) * 1971-12-14 1973-09-06
JPS49134215U (ja) * 1973-03-22 1974-11-19

Patent Citations (2)

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