JPH08111986A - 電圧形インバータ - Google Patents

電圧形インバータ

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JPH08111986A
JPH08111986A JP6245806A JP24580694A JPH08111986A JP H08111986 A JPH08111986 A JP H08111986A JP 6245806 A JP6245806 A JP 6245806A JP 24580694 A JP24580694 A JP 24580694A JP H08111986 A JPH08111986 A JP H08111986A
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JP
Japan
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current
inverter
short
capacitor
voltage
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Application number
JP6245806A
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English (en)
Inventor
Junji Ozawa
順二 小澤
Akihiko Kuroiwa
昭彦 黒岩
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Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電流検出器の一部に故障が発生しても、短絡保
護を可能にすると共に、誤動作によりインバータ装置が
停止しないようにすること。 【構成】インバータ5の直流入力電流を検出する第1の
電流検出器10A,10B と、前記コンデンサ4の電流を検出
する第2の電流検出器14と、インバータ5の直流入力電
流が第1の保護レベルを越えたとき第1の判定信号を出
力する第1の判定手段12A と、コンデンサ4の電流が前
記第1の保護レベルより低い第2の保護レベルを越えた
とき第2の判定信号を出力する第2の判定手段12B と、
コンデンサ4の電流が前記第1の保護レベルより高い第
3の保護レベルを越えたとき第3の判定信号を出力する
第3の判定手段12C を設け、前記第1の判定信号と第2
の判定信号の両方が出力されたとき、あるいは前記第3
の判定信号が出力されたとき、前記短絡器8を導通状態
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、短絡保護機能を強化し
た電圧形インバータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】電圧形インバータは、一般に、図3に示
すように、入力変圧器1を介して入力される交流電圧を
コンバータ2で直流電圧に変換し、この直流電圧を平滑
するリアクトル3とコンデンサ4で成るフィルタを備
え、平滑化された直流電圧源をインバータ5によって所
望の周波数の交流電圧に変換し、出力変圧器6を介して
負荷7に交流電力を供給する構成としたものである。
【0003】このように構成された電圧形インバータで
は、インバータ5を構成するスイッチ素子のノイズによ
る誤点弧や耐圧劣化等により、直流電圧の正負間のアー
ムが同時に通電し、直流短絡が発生する場合がある。こ
の場合、インバータ5を介してコンデンサ4から大きな
放電電流が短絡電流として流れ、素子の爆発等の拡大事
故に発展する危険がある。
【0004】上述した危険を防止するために、従来は、
図3に示すように、短絡電流を分流させるための短絡器
8が設けられている。すなわち、直流主回路の電流Id
が電流検出器10を介してIs として検出され、設定器11
で設定された短絡判定電流値Ix と共に判定器12に入力
される。判定器12は、Is とIx の大きさを比較してI
s 〉Ix のとき短絡器8を動作させるための信号Sを出
力し、短絡保護制御器13を介して短絡器8を導通状態と
する。これにより直流短絡が発生して、Is 〉Ix にな
ったとき、短絡器8が導通してコンデンサ4の放電電流
は短絡器8とインバータ5に分流して流れ、その分流比
率は、直流主回路に直列に挿入されたリアクトル9のイ
ンダクタンスL1 と短絡器8の内部に直列に挿入された
リアクトル8a のインダクタンスL2 の比率によって定
められる。
【0005】一般的に、インバータ5を構成するスイッ
チ素子に許容される過電流は、短時間のサージ電流の場
合、定格電流に対して、サイリスタの場合で20倍程
度、GTOの場合で5〜6倍程度であり、この許容範囲
に入るようにL1 とL2 の比率が設定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では、電流検出器10に故障が発生したとき、短絡
保護動作が必要なときに動作しなかったり、短絡保護動
作が必要でないときに誤動作してインバータ装置が不必
要に停止したりするという問題がある。
【0007】事業用電力発電プラントの冷却ポンプ等の
高い運転信頼性が要求される重要システムに用いられる
電圧形インバータでは、極力、上記問題を避けなければ
ならない。本発明は、上記問題を解消しようとしてなさ
れたもので、その目的とするところは、一部の電流検出
器が故障しても短絡保護動作を可能とし、また、誤動作
によりインバータ装置が停止することのない電圧形イン
バータを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明として、
交流電源から直流電圧を得るコンバータと、この直流電
圧を平滑するコンデンサと、平滑された直流電圧を交流
電圧に変換するインバータと、前記コンデンサの端子間
を短絡する短絡器を備え、前記インバータの直流入力電
流を検出する第1の電流検出器と、前記コンデンサの電
流を検出する第2の電流検出器と、前記第1の電流検出
器を介して検出される前記インバータの直流入力電流が
第1の保護レベルを越えたとき第1の判定信号を出力す
る第1の判定手段と、前記第2の電流検出器を介して検
出される前記コンデンサの電流が前記第1の保護レベル
より低い第2の保護レベルを越えたとき第2の判定信号
を出力する第2の判定手段と、前記第2の電流検出器を
介して検出される前記コンデンサの電流が前記第1の保
護レベルより高い第3の保護レベルを越えたとき第3の
判定信号を出力する第3の判定手段を設け、前記第1の
判定信号と第2の判定信号の両方が出力されたとき、あ
るいは前記第3の判定信号が出力されたとき、前記短絡
器を導通状態とする。
【0009】請求項2の発明として、更に、前記第1の
電流検出器を複数個設け、それらの検出電流の中から最
大検出電流を第1の電流検出器の検出電流として選択出
力する。
【0010】請求項3の発明として、更に、前記複数個
の第1の電流検出器の検出電流をそれぞれ比較して、そ
の電流偏差が所定値を越えるとき、異常検出信号を出力
する故障判定手段を設ける。請求項4の発明として、前
記第1の電流検出器をホールCTとし、前記第2の電流
検出器を変流器とする。
【0011】
【作用】請求項1の発明は、インバータに直流短絡が発
生して、その直流入力電流が増大し、第1の保護レベル
を越えると第1の判定手段から第1の判定信号が出力さ
れる。また、このとき、コンデンサの電流が第2の保護
レベルを越えるので、第2の判定手段から第2の判定信
号が出力される。そして、前記第1の判定信号と第2の
判定信号の両方が出力されたとき前記短絡器が導通状態
とされる。従って、第1の電流検出器が故障して第1の
判定手段が第1の保護レベルを越えたと誤判定しても短
絡器が導通状態とされることはなくなる。
【0012】また、コンデンサの電流が第3の保護レベ
ルを越えると、第3の判定手段から第3の判定信号が出
力され、前記短絡器が導通状態とされる。従って、第1
の電流検出器が故障して第1の判定手段が第1の保護レ
ベルに達しないと誤判定しても短絡器が導通状態とさ
れ、保護動作が確実に行われる。
【0013】請求項2の発明は、第1の電流検出器が複
数個設けられ、それらの検出電流の中から最大検出電流
を第1の電流検出器の検出電流として用いるので、一部
の電流検出器に故障が生じても確実に保護動作が行われ
る。
【0014】請求項3の発明は、第1の電流検出器を複
数個設ける場合、いずれかの第1の電流検出器に故障が
発生しその検出電流に異常が生じると、他の検出電流と
の間に大きな電流偏差が生じて故障判定手段から異常検
出信号が出力される。請求項4の発明は、第1の電流検
出器をホールCTとすることにより経済性が向上し、第
2の電流検出器を変流器とすることにより信頼性が向上
する。
【0015】
【実施例】本発明の請求項1〜4に対応する実施例の構
成を図1に示す。図1において、10A,10B はインバータ
5の直流入力電流を検出するための2個直列接続された
同定格の電流検出器でホールCT等が用いられる。14は
コンデンサ4の充放電電流を検出するための電流検出器
で鉄心の磁束飽和の虞がないので信頼性の高い巻線形の
変流器を用いる。11A,11B,11C は短絡判定を行うための
電流値IX1, IX2, IX3を設定するための設定器、12A,
12B,12C は設定電流値と検出電流値の大小関係を判定す
るための比較器、15はダイオード、16はアンド回路、17
はオア回路、18は2つの検出電流の電流偏差が所定値を
越えるとき故障検出信号を出力する故障判定器、19は故
障と判定されたとき警報を出す警報器で、他は従来のも
のと同じものである。
【0016】図1の構成において、インバータ5の入力
側に設けられた同定格の電流検出器10A,10B の検出電流
Is1, Is2はダイオード15によりいずれか値の大きい方
が選択され、検出電流Is として比較器12A に入力され
る。比較器12A は、この検出電流Is と設定器11A で設
定された電流値Ix1を比較し、Is 〉Ix1のとき判定信
号SH1を出力する。変流器14で検出されたコンデンサの
電流Ic は比較器12Bと12c に入力され、それぞれ設定
器12B と12C で設定された電流値IX2とIX3と比較さ
れ、Ic 〉Ix2とIc 〉Ix3のとき判定信号SH2とSH3
を出力する。
【0017】各設定器11A,11B,11C の設定電流IX1, I
X2, IX3の大小関係は、IX3〉IX1〉IX2のように
設定される。設定電流IX1は、短絡器8が導通するまで
の動作遅れ時間や短絡電流の立上がり時間を考慮して、
インバータ5を構成するスイッチ素子がGTOの場合、
最大しゃ断電流より幾分余裕をとり低めに設定される。
また、インバータ5を構成するスイッチ素子がサイリス
タの場合、最大短時間許容電流より幾分余裕をとり低め
に設定される。
【0018】設定電流IX2は、電流検出器10A,10B によ
る検出電流Is が正常動作による検出値であるかを確認
するためのもので、インバータ5の過負荷電流定格IOL
に十分余裕を加えた値で、設定電流IX1より低い値に設
定される。
【0019】設定電流IX3は、電流検出器10A,10B によ
る短絡保護動作をバックアップするためのもので、短絡
器8が導通するまでの動作遅れ時間や短絡電流の立上が
り時間を考慮して、設定電流IX1より少し高めに設定さ
れる。しかし、この場合も、インバータ5を構成するス
イッチ素子がGTOの場合、最大しゃ断電流より幾分低
い値で限流するように設定し、また、インバータ5を構
成するスイッチ素子がサイリスタの場合、最大短時間許
容電流より幾分低い値で限流するように設定される。
【0020】上記構成において、図2(a) に示すよう
に、時点t0においてインバータ5に直流短絡が発生する
と、コンデンサ4の充電電荷が直流短絡電流として放電
され、直流主回路電流Id は定格負荷電流IR から短絡
回路時定数に従って急速に増大する。電流検出器10A,10
B の検出電流Is1, Is2も同様に増大し、その値の大き
い方の検出電流Is が設定電流IX1を越える時点t2で比
較器12A から判定信号SH1が出力される。この時、電流
検出器10A,10B が正常に動作して検出した値であれば、
変流器14で検出されたコンデンサの放電電流IC が時点
t2より早い時点t1で必ず設定電流IX2を越えるので比較
器12B から判定信号SH2が出力され、時点t2で判定信号
SH1と判定信号SH2との論理積条件が成立してアンド回
路16から短絡器8の導通指令が出力される。この導通指
令により、オア回路17、短絡保護制御器13を介して短絡
器8へ導通指令g が出力され、短絡器8は所定の動作遅
れ時間td1 後の時点t4 において導通状態となり、コン
デンサ4の放電電流は短絡器8へ分流し、インバータ5
へ流れる短絡電流は素子の最大許容電流Idmaxの90%程
度から限流しスイッチ素子の保護が行われる。
【0021】若し、電流検出器10A,10B に故障が発生し
て比較器12A から判定信号SH1を出力すべきでないとき
に出力さた場合、比較器12B からは判定信号SH2が出力
されないので、判定信号SH1と判定信号SH2との論理積
条件が成立せず、アンド回路16から短絡器8の導通指令
が出力されることはなくなり、誤動作によりインバータ
装置が停止することはなくなる。
【0022】また、電流検出器10A,10B に故障が発生し
て比較器12A から判定信号SH1を出力すべきときに出力
されないとき、時点t2より少し遅れた時点t3で、変流器
14で検出されたコンデンサの放電電流IC が設定電流I
X3を越えるので比較器12C から判定信号SH3が出力さ
れ、オア回路17、短絡保護制御器13を介して短絡器8へ
導通指令g が出力され、短絡器8は所定の動作遅れ時間
td2 後の時点t5 において導通状態となる。この場合
も、インバータ5へ流れる短絡電流は素子の最大許容電
流Idmax以下に限流され、電流検出器10A,10B に故障が
発生しても、スイッチ素子のバックアップ保護が行われ
る。
【0023】電流検出器10A,10B に故障が発生して、そ
れぞれの検出電流Is1, Is2に電流偏差が生じると、故
障判定器18から故障検出信号が出力され、警報器19を介
して警報が出される。図2(b) は、故障判定器18の具体
例を示したもので、演算器20で検出電流Is1とIs2との
電流偏差を求め、絶対値変換器21で電流偏差の絶対値を
求め、設定器22で設定された所定の電流偏差を越えたと
き、演算器23から故障検出信号を出力する構成とした例
である。
【0024】なお、以上の説明では、インバータ5の直
流入力電流を検出する電流検出器を2個用いる例で示し
たが、2個以上用いて実施することができると共に、1
個で実施することもできる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、インバータの直流入力
電流を検出する電流検出器に故障が生じても、インバー
タの直流短絡発生時に短絡器を動作させることが可能と
なり、インバータのスイッチ素子を確実に保護動作する
ことができ、また、不必要にインバータ装置を停止させ
ることのない信頼性の向上した電圧形インバータを提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項1〜4に対応する実施例の構成
図。
【図2】(a) は本発明の作用を説明するための特性図、
(b) は図1で用いる故障判定器18の具体的な回路構成
図。
【図3】従来装置の構成図。
【符号の説明】
1…入力変圧器 2…コンバータ 3…直流リアクトル 4…平滑コンデ
ンサ 5…インバータ 6…出力変圧器 7…負荷 8…短絡器 8a, 9…リアクトル 11A,11B,11C …
設定器 12A,12B,12C…比較器 13…短絡保護制
御器 14 …変流器 15…ダイオード 16 …アンド回路 17…オア回路 18 …故障判定器 19…警報器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電源から直流電圧を得るコンバータ
    と、この直流電圧を平滑するコンデンサと、平滑された
    直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、前記コン
    デンサの端子間を短絡する短絡器を備え、前記インバー
    タの直流入力電流を検出する第1の電流検出器と、前記
    コンデンサの電流を検出する第2の電流検出器と、前記
    第1の電流検出器を介して検出される前記インバータの
    直流入力電流が第1の保護レベルを越えたとき第1の判
    定信号を出力する第1の判定手段と、前記第2の電流検
    出器を介して検出される前記コンデンサの電流が前記第
    1の保護レベルより低い第2の保護レベルを越えたとき
    第2の判定信号を出力する第2の判定手段と、前記第2
    の電流検出器を介して検出される前記コンデンサの電流
    が前記第1の保護レベルより高い第3の保護レベルを越
    えたとき第3の判定信号を出力する第3の判定手段を設
    け、前記第1の判定信号と第2の判定信号の両方が出力
    されたとき、あるいは前記第3の判定信号が出力された
    とき、前記短絡器を導通状態とすることを特徴とする電
    圧形インバータ。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の電圧形インバータにおい
    て、前記第1の電流検出器を複数個設け、それらの検出
    電流の中から最大検出電流を第1の電流検出器の検出電
    流として選択出力することを特徴とする電圧形インバー
    タ。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の電圧形インバータにおい
    て、前記複数個の第1の電流検出器の検出電流をそれぞ
    れ比較して、その電流偏差が所定値を越えるとき、異常
    検出信号を出力する故障判定手段を設けることを特徴と
    する電圧形インバータ。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の電圧形インバータにおい
    て、前記第1の電流検出器をホールCTとし、前記第2
    の電流検出器を変流器とすることを特徴とする電圧形イ
    ンバータ。
JP6245806A 1994-10-12 1994-10-12 電圧形インバータ Pending JPH08111986A (ja)

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