JPH1141946A - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JPH1141946A
JPH1141946A JP9191472A JP19147297A JPH1141946A JP H1141946 A JPH1141946 A JP H1141946A JP 9191472 A JP9191472 A JP 9191472A JP 19147297 A JP19147297 A JP 19147297A JP H1141946 A JPH1141946 A JP H1141946A
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Kiyoshige Muramatsu
清重 村松
Kosuke Morita
浩資 森田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流リアクトルを有するインバータが還流モ
ードから力行モードに移行する際、インバータのスナバ
コンデンサの充電電流の相当分だけ直流リアクトルのバ
イアス電流を増加させて、インバータのスイッチング素
子のアーム短絡時の過電流保護機能が不十分となること
がある。 【解決手段】 直流電圧源1とインバータ7の間の電流
上昇率抑制用直流リアクトル2に還流ダイオード3を並
列接続し、還流ダイオード3にスナバ回路4を並列接続
したインバータ装置において、直流リアクトル2にコン
デンサ15とリアクトル16のLC直列回路14を並列
接続し、LC並列回路14を直流リアクトル2のバイア
ス電流増加抑制回路として機能させることにより、イン
バータ過電流保護回路13を確実に動作させるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、GTO(ゲートタ
ーンオフ)サイリスタ等の大電力用スイッチング素子を
ブリッジ型に接続したインバータで定格の直流電圧を交
流変換して負荷に供給するインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】変電所に設置される無効電力補償装置等
に使用される大電力用インバータ装置は、図3に示すよ
うな回路構成が一般的である。図3のインバータ装置
は、直流電圧源1の定格の直流電圧をインバータ7で交
流変換して負荷11に供給するもので、インバータ7と
直流電圧源1の間にインバータ保護手段の電流上昇率抑
制用直流リアクトル2が接続され、また、インバータ7
にアーム短絡時に過電流からインバータ7を保護するイ
ンバータ過電流保護回路13が付設される。
【0003】インバータ7は、GTOサイリスタ等の第
1〜第4のスイッチング素子81 〜84 のブリッジ回路
で、第1と第2のスイッチング素子81 、82 の直列回
路と第3と第4のスイッチング素子83 、84 の直列回
路が並列接続され、第1と第2のスイッチング素子
1 、82 の接続点と第3と第4のスイッチング素子8
3、84 の接続点の間に負荷11が接続される。各スイ
ッチング素子81 〜84 の夫々に還流ダイオード9、…
が逆並列接続され、各スイッチング素子81 〜84の夫
々にスナバコンデンサ10、…が並列接続される。な
お、各スイッチング素子81 〜84 を特定しない場合に
おいて個々をスイッチング素子8と以下称する。
【0004】上記直流リアクトル2には還流ダイオード
3が並列接続され、この還流ダイオード3にコンデンサ
5と抵抗6の直列回路であるスナバ回路4が並列接続さ
れる。インバータ過電流保護回路13は、インバータ7
の任意のスイッチング素子の故障によるアーム短絡時の
短絡電流を電流検出器12で検出して、他の正常なスイ
ッチング素子を強制的にオフ動作させて保護する。直流
リアクトル2は、このアーム短絡時に他の正常なスイッ
チング素子に流れる電流の上限を制限して他の正常なス
イッチング素子が確実にオフするようにする。
【0005】上記インバータ装置は、インバータ7の各
スイッチング素子8をオンオフ制御して還流モードと力
行モードを繰り返すことで動作する。この動作時におい
て、直流リアクトル2にはその還流ダイオード3を通し
て負荷電流相当のバイアス電流が還流する。ここでイン
バータ7が還流モードから力行モードに移行すると、図
2の電流波形Aで示すようにインバータ7には負荷電流
と還流モード時に充電されたスナバコンデンサ10の充
電電流の和のインバータ電流IINV が流れる。図2の電
流波形Aの斜線部分がスナバコンデンサ充電電流で、こ
の充電電流の分だけインバータ電流IINV が直流リアク
トルバイアス電流を超えて、直流リアクトル2の両端に
図2の実線電圧波形Dに示すようなスパイク状の電圧V
L が発生する。この電圧VL のピーク値は、インバータ
電流IINV の直流リアクトルバイアス電流を超えた電流
の上昇率に比例する。
【0006】直流リアクトル2の両端にスパイク状の電
圧VL が発生すると、直流リアクトル2に流れる電流I
L が図2の実線電流波形Eに示すように定常値から増加
する。このとき、インバータ電流IINV は直流リアクト
ル2とスナバ回路4を通り、スナバ回路4を通る図2の
電流波形Bに示す電流IDSでスナバ回路4のコンデンサ
5を充電する。インバータ7のスナバコンデンサ10の
充電電流が減少すると、スナバ回路4のコンデンサ5の
充電電流が直流リアクトル2を通して放電して、直流リ
アクトル2のバイアス電流が増加し、その一方で直流リ
アクトル2とその還流ダイオード3の発熱等の損失でバ
イアス電流が減少し、この電流増加と電流減少が釣り合
ったところでバイアス電流が一定となる。
【0007】上記インバータ動作時において、インバー
タ7のスイッチング素子8の一部が故障してアーム短絡
を起こした場合、インバータ過電流保護回路13が作動
する。例えば、インバータ7の第1のスイッチング素子
1 がオン、第2のスイッチング素子82 がオフの力行
モードのときに第2のスイッチング素子82 が故障して
アーム短絡を起こすと、このときの短絡電流をインバー
タ過電流保護回路13が検出して第1のスイッチング素
子81 を強制的にオフさせて、正常な第1のスイッチン
グ素子81 を保護する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、インバータ
7の任意のスイッチング素子8が故障してアーム短絡が
発生した初期段階において、直流リアクトル2と還流コ
ンデンサ3を還流するバイアス電流がインバータ7に短
絡電流として流れるが、このバイアス電流が大きくなる
ほど、スイッチング素子8をインバータ過電流保護回路
13で強制的にオフすることが難しくなる。即ち、イン
バータ過電流保護回路13はGTOサイリスタ等のスイ
ッチング素子8のゲート信号を強制的に遮断すること
で、スイッチング素子8を強制的にオフするように設計
されているが、スイッチング素子8に規格以上の電流が
流れている状態でスイッチング素子8を強制的にオフす
るとスイッチング素子8を破壊してしまうことがあり、
このことが上記のバイアス電流の増加で図3のインバー
タ装置に発生して、インバータ過電流保護回路13が正
常に機能しないことがあった。
【0009】本発明の目的は、インバータ過電流保護回
路がインバータのアーム短絡時に正常に機能するように
したインバータ装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対のスイッ
チング素子の直列回路と他の一対のスイッチング素子の
直列回路を並列接続し、この各直列回路のスイッチング
素子接続点間に負荷を接続すると共に、各スイッチング
素子の夫々にスナバコンデンサとスイッチング素子用還
流ダイオードを並列接続したインバータと、このインバ
ータの直流側に接続した定格の直流電圧源と、この直流
電圧源とインバータの間に接続された電流上昇率抑制用
直流リアクトルと、この直流リアクトルに並列接続され
た直流リアクトル用還流ダイオードと、この直流リアク
トル用還流ダイオードに並列接続されたスナバ回路と、
前記インバータの任意のスイッチング素子故障によるア
ーム短絡時の短絡電流を検出して他の正常なスイッチン
グ素子をオフ動作させるインバータ過電流保護回路を備
えたインバータ装置において、前記直流リアクトルに、
コンデンサとリアクトルのLC直列回路を並列接続する
ことにより、上記目的を達成するものである。
【0011】ここで、直流リアクトルに新たに並列接続
されるLC直列回路は、インバータの還流モードから力
行モードの移行時に、インバータのスナバコンデンサの
充電電流の一部をバイパスさせて直流リアクトルに流れ
るバイアス電流の増加を抑制する直流リアクトルバイア
ス電流増加抑制回路として使用される。このLC直列回
路でインバータの還流モードから力行モードに移行する
際の直流リアクトルのバイアス電流が抑制されて、イン
バータに付設されるインバータ過電流保護回路の機能が
安定して発揮される。
【0012】
【発明の実施の形態】図3のインバータ装置に本発明を
適用した一実施例を図1に示し説明すると、図1のイン
バータ装置は直流リアクトル2にコンデンサ15とリア
クトル16のLC直列回路14を並列接続したことを特
徴とし、他の回路要素の図1の図3と同一又は相当部分
には同一符号を付して説明は省略する。
【0013】LC直列回路14は、インバータ7の還流
モードから力行モードの移行時に直流リアクトル2に流
れるバイアス電流の増加を次のように抑制する。即ち、
インバータ7の各スイッチング素子8をオンオフ制御し
て還流モードと力行モードを繰り返す動作時において、
直流リアクトル2にはその還流ダイオード3を通して負
荷電流相当のバイアス電流が還流し、この状態でインバ
ータ7が還流モードから力行モードに移行すると、イン
バータ7に負荷電流とスナバコンデンサ10の充電電流
の和のインバータ電流IINV が流れる。このとき、スナ
バコンデンサ10の充電電流が直流リアクトル用スナバ
回路4に流れる図2電流波形Bの電流I DSと、LC直列
回路14に流れる図2電流波形Cの電流ILCとに分流す
る。このスナバコンデンサ充電電流の分流によって、直
流リアクトル2の両端には図2の鎖線電圧波形D' に示
すようなピーク値が低く抑制されたスパイク状の電圧V
Lが発生する。LC直列回路14のコンデンサ15は、
インバータ7のスナバコンデンサ10の充電が終わる
と、直流リアクトル2を通して放電される。
【0014】上記のLC直列回路14によるスパイク状
電圧VL のピーク値の抑制効果は、LC直列回路14を
バイパスする電流値で決まり、このピーク値は従来比で
約半分程度抑制できればよい。また、このようなスパイ
ク状電圧VL のピーク値抑制によって、直流リアクトル
2に流れる電流IL の増加が図2の鎖線電流波形E'に
示すように抑制されて、直流リアクトル2のバイアス電
流の増加量が従来比で半減する。その結果、インバータ
過電流保護回路13が短絡電流を検出して正常なスイッ
チング素子8を強制オフさせる際、直流リアクトル2の
バイアス電流が少なく抑制されているので、スイッチン
グ素子8を確実に強制オフすることが可能となる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、インバータの直流側の
直流リアクトルに並列接続したLC直列回路がインバー
タの還流モードから力行モードの移行時に、インバータ
のスイッチング素子用スナバコンデンサの充電電流の一
部をバイパスするので、直流コンデンサを還流するバイ
アス電流の増加が抑制されて、インバータのスイッチン
グ素子の故障によるアーム短絡時にインバータ過電流保
護回路がより確実に機能するようになり、インバータの
過電流保護対策の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すインバータ装置の回路
【図2】本発明と従来のインバータ装置における還流モ
ードから力行モードに移行する際の回路各部における電
流・電圧波形図
【図3】従来の直流リアクトル仕様のインバータ装置の
回路図
【符号の説明】
1 直流電圧源 2 直流リアクトル 3 還流ダイオード 4 スナバ回路 7 インバータ 8 スイッチング素子 9 還流ダイオード 10 スナバコンデンサ 11 負荷 13 インバータ過電流保護回路 14 LC直列回路 15 コンデンサ 16 リアクトル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対のスイッチング素子の直列回路と他
    の一対のスイッチング素子の直列回路を並列接続し、こ
    の各直列回路のスイッチング素子接続点間に負荷を接続
    すると共に、各スイッチング素子の夫々にスナバコンデ
    ンサとスイッチング素子用還流ダイオードを並列接続し
    たインバータと、 このインバータの直流側に接続した定格の直流電圧源
    と、 この直流電圧源とインバータの間に接続された電流上昇
    率抑制用直流リアクトルと、 この直流リアクトルに並列接続された直流リアクトル用
    還流ダイオードと、 この直流リアクトル用還流ダイオードに並列接続された
    スナバ回路と、 前記インバータの任意のスイッチング素子故障によるア
    ーム短絡時の短絡電流を検出して他の正常なスイッチン
    グ素子をオフ動作させるインバータ過電流保護回路を備
    えたインバータ装置において、 前記直流リアクトルに、コンデンサとリアクトルのLC
    直列回路を並列接続して、このLC直列回路でインバー
    タの還流モードから力行モードの移行時に直流リアクト
    ルに流れるバイアス電流の増加を抑制したことを特徴と
    するインバータ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1170855A2 (de) * 2000-07-05 2002-01-09 ProMinent Dosiertechnik GmbH Entlastungsnetzwerk
GB2410385A (en) * 2004-01-23 2005-07-27 Hewlett Packard Development Co Switching circuit having biasing snubber circuit
US8253394B2 (en) 2004-02-17 2012-08-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Snubber circuit

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