CN102315780A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电源装置，其使用具备正极、中性极和负极的正向转换器将3相交流输入转换成直流。另外，使用反向转换器将由正向转换器转换的直流转换成3相交流。而且，包括正向转换器、反向转换器、以及与正向转换器的正极、中性极、负极分别连接的电容器串联电路，由此构成输入输出非绝缘型电源装置。因此，包括将交流输入的1相与交流输出的1相及直流部的中性极连接的共用线。另外，正向转换器的交流输入上连接有2个熔断器。另一方面，反向转换器的交流输出上连接有2个熔断器。并且，在正向转换器的中性极与共用线之间连接有1个熔断器。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及3相输入输出电源装置的保护电路。
背景技术
图1中示出了采用现有技术的3相输入输出电源装置的电路结构。是如下上述的3相输入输出电源装置的电路例：由正向转换器(forward converter)3将3相交流电源1的交流转换成直流，通过电容器4进行平滑后，由反向转换器(逆变器)6转换成交流并输出。在正向转换器3的交流输入上各相分别连接有熔断器9、10、11，在它们的交流电源1一侧连接有由电抗线圈(reactor)和电容器构成的交流输入滤波器2。在反向转换器6的交流输出侧各相分别连接有熔断器12、13、14，在它们与负载8之间连接有由电抗线圈和电容器构成的交流输出滤波器7。
下面，对这样的结构中的保护动作进行说明。正向转换器3的交流输入侧的熔断器9～11的作用，包括：在构成正向转换器3的IGBT、二极管等半导体元件发生故障时或误动作时起到截断(截止)从交流电源1经由交流输入滤波器2流出的过电流的作用，以及在正向转换器的电路或反向转换器的电路中发生了接地故障的情况下通过熔断器的截断起到保护半导体元件和电路部件的作用。另外，与反向转换器6的交流输出的各连接的熔断器12～14在负载短路、过电流、接地故障等时通过熔断器的截断起到保护反向转换器的作用。
在专利文献1中记载了在各连接有熔断器的正向转换器的电路结构及其保护动作。众所周知的是，反向转换器的电路是使正向转换器的电路的输入与输出互逆的电路结构，三相-三相转换装置的电路结构成为如图1所示的结构。
如上上述，在现有的三相-三相转换电路中，分别在交流输入和交流输出中采用3个熔断器。在构成图1中的电源装置的基础上，保护用熔断器9～14在因熔断器本身的故障或损耗等熔断时，导致装置输出停止，从而运行可靠性降低，电力用的熔断器为了保护半导体元件而需要高速截断型熔断器，鉴于其高价和大型等理由，希望使用个数尽可能少。
【专利文献1】日本特开平11～164560号公报(图3)
发明内容
因此，本发明的课题在于减少三相-三相转换装置中的熔断器的使用个数。
为了解决上述课题，第1发明的电源装置，其为输入输出非绝缘型电源装置，包括：正向转换器，该正向转换器具备正极、中性极和负极，对3相3线的交流输入进行整流来转换成直流；将上述直流转换成3相3线的交流的反向转换器；以及与上述正向转换器的正极、中性极和负极分别连接的电容器串联电路，该电源装置的特征在于，包括：将3相中的1相交流输入与交流输出的1相及直流部的中性极连接的共用线；与上述正向转换器的交流输入连接的2个保护用熔断器；与上述反向转换器的交流输出连接的2个保护用熔断器；和在上述正向转换器的中性极与上述共用线之间连接的1个保护用熔断器。
另外，第2发明的电源装置，是在第1发明中，与上述正向转换器的交流输入连接的2个保护用熔断器，连接在与上述正向转换器的交流输入连接的输入滤波器和电源装置的交流输入端子之间。
另外，第3发明的电源装置，是在第1发明中，与上述反向转换器的交流输出连接的2个保护用熔断器，连接在与上述反向转换器的交流输出连接的输出滤波器和电源装置的交流输出端子之间。
这样，在本发明中，输入输出非绝缘型电源装置包括：具备正极、中性极和负极的、对3相3线的交流输入进行整流来转换成直流的正向转换器；将上述直流转换成3相3线的交流的反向转换器；以及分别与上述正向转换器的正极、中性极、负极连接的电容器串联电路，该输入输出非绝缘型电源装置的特征在于，包括：3相中的1相交流输入与交流输出的1相及直流部的中性极连接的共用线；与上述正向转换器的交流输入连接的2个保护用熔断器；与上述反向转换器的交流输出连接的2个保护用熔断器；和在上述正向转换器的中性极与上述共用线之间连接的1个保护用熔断器。其结果是，能够将现有的熔断器的使用个数从6个削减为5个，能够实现装置的小型化、低价格化，并提高运行可靠性。
附图说明
图1是表示现有例的电路图。
图2是表示本发明第1实施例的电路图。
图3是表示本发明第2实施例的电路图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行详细说明。
本发明的要点在于，输入输出非绝缘型电源装置包括：具备正极、中性极和负极、对3相3线的交流输入进行整流来转换成直流的正向转换器；将上述直流转换成3相3线的交流的反向转换器；以及与上述正向转换器的正极、中性极、负极分别连接的电容器串联电路，该输入输出非绝缘型电源装置的特征在于，包括：3相中的1相交流输入与交流输出的1相及直流部的中性极连接的共用线；与上述正向转换器的交流输入连接的2个保护用熔断器；与上述反向转换器的交流输出连接的2个保护用熔断器；和在上述正向转换器的中性极与上述共用线之间连接的1个保护用熔断器。
【实施例1】
图2中示出了本发明的第1实施例。在由IGBTT1～T4和二极管D1～D4构成的正向转换器3a的交流输入经由熔断器9、10与交流输入滤波器2a连接，交流输入滤波器2a的输入分别与3相交流电源1的各相连接。另外，由IGBTT5～T8和二极管D5～D8构成的反向转换器6a的输出经由熔断器12、13与交流输出滤波器7a连接，交流输出滤波器7a的输出分别与负载8连接。在正向转换器3a和反向转换器6a的直流端子间(正极～负极间)连接有电容器4和5的串联电路，电容器4和5的串联连接点(中性极)与3相交流电源1的V相及负载的1相经由熔断器15连接。
下面说明在这样的结构中的保护动作。作为正向转换器3a的IGBT或二极管中的任一个发生了短路故障的情况下的保护动作例之一，对在使电流从U相流向V相或W相的模式下IGBTT2发生了短路故障的情况下的保护动作例进行说明。IGBTT2导通，按照交流电源1的U相→滤波器2a→熔断器9→IGBTT2→二极管D4→熔断器10→滤波器2a→交流电源的W相的路径，或者按照交流电源1的U相→滤波器2a→熔断器9→IGBTT2→电容器5→熔断器15→交流电源的V相的路径，电流增加，能量被蓄积在滤波器电路2a的电抗线圈中。接下来，当IGBTT2截断时，电抗线圈的能量通过二极管D1或D4给电容器4和5充电，电抗线圈的电流减少成为正常动作。
这里，当IGBTT2在通电过程中发生短路故障时，即使接下来要使其截止(断开)也无法截止。在该状态下接着使IGBTT1导通时，通过IGBTT1和T2将直流电路短路，但是由于IGBTT1是正常的，所以检测到此时的过电流后使其截断的保护电路进行动作。但是，由于IGBTT2发生了短路故障，所以按照滤波器电路2a的电抗线圈→熔断器9→IGBTT2→二极管4→熔断器10的路径，或者按照滤波器电路2a的电抗线圈→熔断器9→IGBTT2→电容器5→熔断器15的路径的电流增加。其结果是，熔断器9将过电流截断，保护半导体元件、滤波器构成部件等。在其他IGBT或二极管发生短路故障的情况下，同样压能够通过熔断器进行保护。
接着，对在正向转换器3a或反向转换器6a中发生接地故障的情况下的保护进行说明。为了便于说明，对在交流电源1的中性点接地的状态下，直流电路的负极发生接地故障的情况下的动作进行说明。当发生接地故障时，从交流电源1的U相开始的、按照滤波器电路2a→熔断器9→IGBTT2→接地点的路径的电流，被熔断器9截断，从交流电源1的W相开始的、按照滤波器2a→熔断器10→IGBTT4→接地点的路径的电流被熔断器10截断，按照交流电源的V相→熔断器15→电容器5→接地点的路径的电流被熔断器15截断，由此，保护半导体元件、滤波器等构成部件。
对于反向转换器6a，与正向转换器同样地，也能够通过熔断器12、13、15来实现负载的过电流保护以及接地故障时的保护。
【实施例2】
在图3中示出了本发明的第2实施例。与第1实施例不同的是，在交流电源1与正向转换器3a之间的熔断器9、10，和在反向转换器6a与负载8之间的熔断器12、13的***位置。在实施例1中，在交流电源1侧，熔断器9、10被***在正向转换器3a的交流输入与交流输入滤波器2a之间，但是在第2实施例中，则被***在交流输入滤波器2a与交流电源1之间。另外，在实施例1的交流输出侧，熔断器12、13被***在反向转换器6a与交流输出滤波器7a之间，但是在第2实施例中，则被***在交流输出滤波器7a与负载8之间。保护动作与第1实施例相同，所以省略。
另外，在上述实施例中示出了交流电源的中性点接地的情况下的例子，但是在1相接地的情况下也同样能够进行保护。另外，即使混合存在第1实施例和第2实施例的情况下也能够实现同样的保护。

Claims (3)

1.一种电源装置，其为输入输出非绝缘型电源装置，包括：正向转换器，该正向转换器具备正极、中性极和负极，对3相3线的交流输入进行整流来转换成直流；将所述直流转换成3相3线的交流的反向转换器；以及与所述正向转换器的正极、中性极和负极分别连接的电容器串联电路，该电源装置的特征在于，包括：
将3相中的1相交流输入与交流输出的1相及直流部的中性极连接的共用线；
与所述正向转换器的交流输入连接的2个保护用熔断器；
与所述反向转换器的交流输出连接的2个保护用熔断器；和
在所述正向转换器的中性极与所述共用线之间连接的1个保护用熔断器。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：
与所述正向转换器的交流输入连接的2个保护用熔断器，连接在与所述正向转换器的交流输入连接的输入滤波器和电源装置的交流输入端子之间。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：
与所述反向转换器的交流输出连接的2个保护用熔断器，连接在与所述反向转换器的交流输出连接的输出滤波器和电源装置的交流输出端子之间。
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