JP2000152643A - Power-converting device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換装置に
関し、特にフィルタコンデンサの初期充電時にインバー
タの短絡故障あるいはフィルタコンデンサ異常を検知
し、主回路を保護する技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter, and more particularly to a technique for protecting a main circuit by detecting a short-circuit failure of an inverter or an abnormality of a filter capacitor during initial charging of a filter capacitor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】直流電源側にフィルタコンデンサを有す
る電圧形インバータにおいて、主回路を起動する際には
フィルタコンデンサを前もって直流電源より充電する必
要があるため、充電回路が設けられている。一般に、充
電回路には突入電流を抑制するために、直流電源とフィ
ルタコンデンサの間に充電抵抗器が備えられている。2. Description of the Related Art In a voltage source inverter having a filter capacitor on a DC power supply side, a charging circuit is provided since the filter capacitor needs to be charged from a DC power supply before starting a main circuit. Generally, a charging circuit is provided with a charging resistor between a DC power supply and a filter capacitor in order to suppress an inrush current.
【０００３】この初期充電期間中にフィルタコンデンサ
の充電不良を検知することにより、フィルタコンデンサ
異常とインバータ短絡故障を検出するものとして、
（１）特開平6−86403号公報と（２）特開平9−140051
号公報がある。[0003] By detecting a charging failure of the filter capacitor during the initial charging period, a filter capacitor abnormality and an inverter short-circuit failure are detected.
(1) JP-A-6-86403 and (2) JP-A-9-140051
There is an official gazette.
【０００４】上記公報（１）はフィルタコンデンサの充
電不良検知を、充電回路投入後、所定の時間が経過した
時点でのフィルタコンデンサ両端の端子電圧と、予測値
とを比較することで行っている。The above publication (1) detects a charging failure of a filter capacitor by comparing a terminal voltage at both ends of the filter capacitor at a point in time when a predetermined time has elapsed after the charging circuit is turned on, with a predicted value. .
【０００５】上記公報（２）はフィルタコンデンサの充
電不良検知を充電回路投入後、所定の時間が経過した時
点での充電抵抗器に流れる電流と、回路時定数よりあら
かじめ計算した予測値とを比較することで行っている。The above publication (2) compares the current flowing through a charging resistor at a point in time when a predetermined time has elapsed after the charging circuit is turned on to detect a charging failure of a filter capacitor and a predicted value calculated in advance from a circuit time constant. Going by doing.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記の公報（１）及び
（２）は、いずれも充電回路投入後、所定の時間が経過
した時点でのこれらフィルタコンデンサ電圧あるいは充
電電流の予測値をあらかじめ計算しておき、これらを設
定値として瞬時値と比較することで異常を検知してい
る。前記予測値を計算するには、電源電圧の変動特性及
び充電抵抗器の抵抗値及びフィルタリアクトルが介在す
る場合には、そのインダクタンスを前もって知っておく
必要がある。The above publications (1) and (2) both calculate in advance the predicted values of the filter capacitor voltage or the charging current at the time when a predetermined time has elapsed after the charging circuit was turned on. The abnormality is detected by comparing these with the instantaneous values as set values. In order to calculate the predicted value, it is necessary to know in advance the fluctuation characteristics of the power supply voltage, the resistance value of the charging resistor, and the inductance when the filter reactor is interposed.
【０００７】そのため、電源電圧が予測外の動きをした
場合は誤検知する恐れがあり、誤検知を少なくしようと
すれば、充電開始から瞬時値と設定値を比較するまでの
時間に余裕を持たせなければならず、検知が遅れること
となるため事故が拡大する恐れがある。For this reason, if the power supply voltage moves unexpectedly, there is a risk of erroneous detection. To reduce the number of erroneous detections, there is a margin in the time from the start of charging to the comparison between the instantaneous value and the set value. And the detection may be delayed, which may increase the accident.
【０００８】また電気車を駆動，制御する装置は、直流
電源装置とインバータ装置が分納であり、フィルタコン
デンサの静電容量以外の回路定数が分からない場合は、
前記予測値が計算できないため上記公報（１）及び
（２）の手法を用いてフィルタコンデンサの充電不良を
検知することは容易ではない。[0008] In addition, a device for driving and controlling an electric vehicle includes a DC power supply device and an inverter device, and if circuit constants other than the capacitance of the filter capacitor are not known,
Since the predicted value cannot be calculated, it is not easy to detect the charging failure of the filter capacitor using the method of the above publications (1) and (2).
【０００９】さらに、電源装置に変更がある場合は、再
度充電回路の時定数より予測値を計算し直し、設定値を
変更する必要がある。Further, when there is a change in the power supply device, it is necessary to calculate the predicted value again from the time constant of the charging circuit and change the set value.
【００１０】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、イ
ンバータ短絡故障あるいはフィルタコンデンサ異常が生
じた場合、充電時の直流電源電圧変動及び充電回路の時
定数に関わりなく、その異常を正確かつ速やかに検知で
きる電力変換装置を実現することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a DC power supply voltage fluctuation during charging when an inverter short-circuit failure or a filter capacitor abnormality occurs. An object of the present invention is to realize a power conversion device capable of accurately and promptly detecting an abnormality regardless of a time constant of a charging circuit.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的は、直流を交流
に変換するインバータと、前記インバータの直流側の両
端に接続されるフィルタコンデンサと、該フィルタコン
デンサの両端に接続され該コンデンサを前記インバータ
を動作前に初期充電する初期充電手段と、前記初期充電
動作の回路を遮断する遮断手段を備えた電力変換装置に
おいて、前記初期充電の回路から出力される電流を検出
する電流検出手段と、前記フィルタコンデンサの端子電
圧を検出する電圧検出手段と、前記フィルタコンデンサ
の充電を開始する際に前記電流検出手段により検出した
電流値を時間積分した値と、前記電圧検出手段により検
出した電圧値にフィルタコンデンサの静電容量を乗算し
た値とを比較する手段と、その比較結果に所定の設定値
以上の開きがある場合に前記遮断手段を開放させる手段
を備えることで達成される。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an inverter for converting direct current to alternating current, a filter capacitor connected between both ends of the inverter on the DC side, and a capacitor connected between both ends of the filter capacitor and connected to the inverter. An initial charging means for initial charging before the operation, and a power conversion device provided with a cutoff means for cutting off a circuit of the initial charging operation, wherein a current detection means for detecting a current output from the initial charging circuit; A voltage detecting means for detecting a terminal voltage of the filter capacitor, a value obtained by time-integrating a current value detected by the current detecting means when charging of the filter capacitor is started, and a voltage value detected by the voltage detecting means. Means for comparing with the value obtained by multiplying the capacitance of the capacitor, and the comparison result has a difference equal to or more than a predetermined set value Is achieved by providing a means for opening said shut-off means if.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の具体的実施例を説明する
前に、先ず本発明の原理について説明する。フィルタコ
ンデンサを充電抵抗器を介して直流電源より初期充電す
る場合、充電動作時に充電抵抗器に流れる電流Ｉとフィ
ルタコンデンサに蓄積される電荷Ｑの間には次のような
関係式がある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing a specific embodiment of the present invention, the principle of the present invention will be described first. When the filter capacitor is initially charged from the DC power supply via the charging resistor, the following relational expression exists between the current I flowing through the charging resistor during the charging operation and the charge Q stored in the filter capacitor.
【００１３】 Ｑ＝∫Ｉｄｔ …（数１） また、前記電荷Ｑとフィルタコンデンサ端子電圧Ｖｃに
は、フィルタコンデンサの静電容量Ｃを比例定数、初期
端子電圧をＶ0 とすると、次のような関係がある。Q = ∫Idt (Equation 1) Further, assuming that the electric charge Q and the filter capacitor terminal voltage Vc are a proportional constant of the capacitance C of the filter capacitor and the initial terminal voltage is V 0 , Have a relationship.
【００１４】 Ｑ＝Ｃ(Ｖｃ＋Ｖ0) …（数２） 充電抵抗器に流れる電流Ｉを電流検出器で検出し時間積
分した値（（数１）式の演算結果）と、フィルタコンデ
ンサ両端の端子電圧を電圧検出器で検出した結果にフィ
ルタコンデンサの静電容量を乗算した値（（数２）式の
演算結果）とを比較したとき、主回路に異常がなければ
両者の差は初期電荷量ＣＶ0 程度となるが、所定値以上
の開きがある場合には、インバータ短絡故障あるいは絶
縁劣化等によるフィルタコンデンサ異常であることが考
えられる。Q = C (Vc + V 0 ) (Equation 2) A value obtained by detecting the current I flowing through the charging resistor with a current detector and integrating over time (operation result of (Equation 1)), and terminals at both ends of the filter capacitor When the result of the voltage detected by the voltage detector is multiplied by the value obtained by multiplying the capacitance of the filter capacitor (the calculation result of the equation (2)), if there is no abnormality in the main circuit, the difference between the two is the initial charge amount. Although it is about CV 0, if there is an opening equal to or more than a predetermined value, it is conceivable that the filter capacitor is abnormal due to inverter short-circuit failure or insulation deterioration.
【００１５】したがって、初期充電中に（数１）式と
（数２）式の演算結果を比較すればインバータ短絡故障
あるいはフィルタコンデンサ異常を検知することがで
き、検知した場合には充電動作を即停止するようにし
て、これ以上の事故拡大を防ぐことができる。Therefore, the inverter short-circuit fault or the filter capacitor abnormality can be detected by comparing the calculation results of the equations (1) and (2) during the initial charging. By stopping, it is possible to prevent further accidents from spreading.
【００１６】本発明の第１の実施形態について、その実
施例を図１を用いて説明する。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００１７】図１に示す電力変換装置は、少なくとも直
流を交流に変換するインバータ（ＩＮＶ）９と、インバ
ータ９の直流側の両端に接続されるフィルタコンデンサ
７と、フィルタコンデンサ７が遮断器２，充電抵抗器４
及びフィルタリアクトル６を介して直流電源１に接続さ
れ、充電抵抗器４に並列接続された開閉器３から構成さ
れる。なお、図中５は充電抵抗器を流れる電流を検出す
る電流検出器であり、８はフィルタコンデンサの端子電
圧を検出する電圧検出器である。The power converter shown in FIG. 1 has an inverter (INV) 9 for converting at least DC into AC, a filter capacitor 7 connected to both ends of the inverter 9 on the DC side, Charge resistor 4
And a switch 3 connected to the DC power supply 1 via the filter reactor 6 and connected in parallel to the charging resistor 4. In the figure, reference numeral 5 denotes a current detector for detecting a current flowing through the charging resistor, and reference numeral 8 denotes a voltage detector for detecting a terminal voltage of the filter capacitor.
【００１８】また、制御回路１０には電流検出器５及び
電圧検出器８の出力が入力され、その内部構造は電流検
出器５の検出値を時間積分する積分器１１と、電圧検出
器８の検出値にフィルタコンデンサの静電容量Ｃを乗算
する増幅器１２と、所定の設定値を持つレジスタ１３
と、増幅器１２の出力値とレジスタ１３の出力値を加算
した値と積分器１１の出力値とを比較する比較器１４か
らなる。The output of the current detector 5 and the output of the voltage detector 8 are input to the control circuit 10. The internal structure of the control circuit 10 is an integrator 11 for integrating the detection value of the current detector 5 with time, An amplifier 12 for multiplying the detected value by the capacitance C of the filter capacitor, and a register 13 having a predetermined set value
And a comparator 14 for comparing the value obtained by adding the output value of the amplifier 12 and the output value of the register 13 with the output value of the integrator 11.
【００１９】なお、上記実施形態では、電流検出器５を
充電抵抗器４と直列に正の電位上においたが、初期充電
動作時に直流電源から出力される電流が計れる箇所に取
り付ければ何処でもよいことは勿論である。In the above-described embodiment, the current detector 5 is set at a positive potential in series with the charging resistor 4. However, the current detector 5 may be mounted at any place where the current output from the DC power supply can be measured during the initial charging operation. Of course.
【００２０】次に上記実施例の動作について図２〜図３
を用いて説明する。図２は充電回路動作時の充電抵抗器
に流れる充電電流とフィルタコンデンサに蓄積される充
電電荷の時間的推移を示しており、図３はそのときのフ
ィルタコンデンサの端子電圧の時間的推移を示してい
る。Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a temporal transition of the charging current flowing through the charging resistor and the charging electric charge accumulated in the filter capacitor during the operation of the charging circuit, and FIG. 3 shows a temporal transition of the terminal voltage of the filter capacitor at that time. ing.
【００２１】インバータ９及びフィルタコンデンサ７が
正常である場合、開閉器３を開放した状態で遮断器２を
投入すると、充電回路はＲＬＣ回路となるため、図２に
示すように充電抵抗器に電流Ｉ0 が流れ、フィルタコン
デンサ７に電荷Ｑｃ0 が充電されるので、フィルタコン
デンサの端子電圧は図３のようにＶｃ0 となる。通常、
この間インバータ９は動作させないので、充電抵抗器４
を流れる電流はすべてフィルタコンデンサ７に流れる。If the inverter 9 and the filter capacitor 7 are normal, and the circuit breaker 2 is turned on with the switch 3 open, the charging circuit becomes an RLC circuit, and as shown in FIG. Since I 0 flows and the charge Qc 0 is charged in the filter capacitor 7, the terminal voltage of the filter capacitor becomes Vc 0 as shown in FIG. Normal,
During this time, since the inverter 9 is not operated, the charging resistor 4
Flows through the filter capacitor 7.
【００２２】一方、インバータ短絡故障が起きている場
合、開閉器３を開放した状態で遮断器２を投入すると、
充電回路はＲＬ回路となり、充電電流は図２のようにＩ
1 となるため、フィルタコンデンサ７の電荷はＱｃ1 、
フィルタコンデンサの端子電圧は図３のＶｃ1 のように
なり正常に充電されない。On the other hand, when an inverter short-circuit fault has occurred, when the circuit breaker 2 is closed with the switch 3 open,
The charging circuit is an RL circuit, and the charging current is I as shown in FIG.
1, and therefore, the charge on the filter capacitor 7 Qc 1,
The terminal voltage of the filter capacitor is not charged normally would be Vc 1 of FIG.
【００２３】また、フィルタコンデンサ７に異常がある
場合、開閉器３を開放した状態で遮断器２を投入する
と、充電回路はＲＬ回路あるいはＲＬＣ回路となり、電
流は図２のようにＩ1 あるいはＩ2 となり、フィルタコ
ンデンサ７には正常に充電されず、電荷量はＱｃ1 ある
いはＱｃ2 のようになる。そのときのフィルタコンデン
サの端子電圧は図３より、それぞれＶｃ1，Ｖｃ2とな
る。When the circuit breaker 2 is turned on with the switch 3 opened while the filter capacitor 7 has an abnormality, the charging circuit becomes an RL circuit or an RLC circuit, and the current is I 1 or I 1 as shown in FIG. 2, and are not normally charged to the filter capacitor 7, the charge amount is as Qc 1 or Qc 2. The terminal voltages of the filter capacitors at that time are Vc 1 and Vc 2 , respectively, from FIG.
【００２４】このような異常を初期充電時に検知し、保
護機能を働かすことが本発明である。いま、インバータ
及びフィルタコンデンサが正常であるとき、充電抵抗器
４に流れた電荷量は、前記（数１）式より電流検出器５
による電流検出値を制御回路１０内部の積分器１１で時
間積分した結果で求められる。また、前記の電荷量は前
記（数２）式より電圧検出器８による電圧検出値に制御
回路１０内部の増幅器１２でフィルタコンデンサの静電
容量を乗算した結果からも求めることができる。これら
（数１),（数２）式で求めた結果を制御回路１０内部の
比較器１４で比較し、両者の間に所定値（レジスタ１３
に設定された値）以上の開きが生じた場合にはインバー
タ短絡故障あるいはフィルタコンデンサ異常と判別す
る。It is the present invention to detect such an abnormality at the time of initial charging and to activate the protection function. Now, when the inverter and the filter capacitor are normal, the amount of charge that has flowed through the charging resistor 4 is calculated by the equation (1).
Is obtained as a result of time integration of the current detection value by the integrator 11 in the control circuit 10. Further, the charge amount can also be obtained from the result obtained by multiplying the voltage detected by the voltage detector 8 by the capacitance of the filter capacitor by the amplifier 12 in the control circuit 10 according to the equation (2). The results obtained by the equations (1) and (2) are compared by a comparator 14 in the control circuit 10, and a predetermined value (register 13
Is determined to be an inverter short-circuit failure or a filter capacitor abnormality.
【００２５】また、異常と判別した場合には、制御回路
１０よりの出力でもって遮断器２を開放する保護動作を
働かせることで、インバータ９あるいはフィルタコンデ
ンサ７に長時間短絡電流が流れることによる事故拡大を
防ぐことができる。When it is determined that an abnormality has occurred, the protection circuit that opens the circuit breaker 2 is activated by the output of the control circuit 10, thereby causing an accident due to a long-term short-circuit current flowing through the inverter 9 or the filter capacitor 7. Expansion can be prevented.
【００２６】なお、上記実施形態では、フィルタコンデ
ンサ７の充電不良を検知する際、充電抵抗器４に流れる
電流値の時間積分値と、フィルタコンデンサ７の両端の
端子電圧値にフィルタコンデンサの静電容量を乗算した
値を比較した結果、所定の設定値以上の開きがある場合
にインバータ短絡故障あるいはフィルタコンデンサ異常
としたが、充電抵抗器４に流れる電流値と、フィルタコ
ンデンサ７の両端の端子電圧の時間微分にフィルタコン
デンサの静電容量を乗算した値に、所定の設定値以上の
開きがある場合に異常を検知するようにすれば、更に検
出までの時間を縮めることが可能である。In the above-described embodiment, when the charging failure of the filter capacitor 7 is detected, the time integral value of the current value flowing through the charging resistor 4 and the terminal voltage value at both ends of the filter capacitor 7 are added to the capacitance value of the filter capacitor. As a result of comparing the values obtained by multiplying the capacitances, when there is an opening larger than a predetermined value, it is determined that the inverter is short-circuited or the filter capacitor is abnormal. However, the current value flowing through the charging resistor 4 and the terminal voltage across the filter capacitor 7 If the value obtained by multiplying the time derivative of the above by the capacitance of the filter capacitor has a difference equal to or greater than a predetermined set value, an abnormality is detected, so that the time until the detection can be further reduced.
【００２７】また、上記実施形態１において、インバー
タ９からの交流出力端に交流電動機を接続して電気車を
駆動するシステムに適用した場合、架線から供給される
直流電源１の電圧が場所によって変動するが、本発明は
その影響を受けることなく発明の目的を達成することが
できるという効果がある。In the first embodiment, when the present invention is applied to a system for driving an electric vehicle by connecting an AC motor to an AC output terminal from the inverter 9, the voltage of the DC power supply 1 supplied from the overhead wire varies depending on the location. However, the present invention has an effect that the object of the invention can be achieved without being affected by the influence.
【００２８】次に本発明の第２の実施例について図４を
用いて説明する。図４において図１と異なる点は、制御
回路１０の構成が制御回路１０Ａのようにしたことであ
る。ここでの制御回路１０Ａ内部の処理内容は、電流検
出器５による検出値の積分器１１による時間積分と、電
圧検出器８による検出値に増幅器１２でフィルタコンデ
ンサの静電容量を乗算した値との差分を増幅器１５によ
り増幅し、結果を表示装置１７へ伝達し、その結果を表
示させるようにしたことと、前記結果を記憶装置に記憶
させ、必要に応じて前記結果の来歴あるいは前記来歴を
用いてフィルタコンデンサの劣化予想の演算結果を、表
示装置へ伝え、それらを表示させるようにしたことであ
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 differs from FIG. 1 in that the configuration of the control circuit 10 is similar to that of the control circuit 10A. The contents of the processing inside the control circuit 10A include the time integration of the detection value by the current detector 5 by the integrator 11, the value obtained by multiplying the detection value by the voltage detector 8 by the capacitance of the filter capacitor by the amplifier 12. Is amplified by the amplifier 15, the result is transmitted to the display device 17, and the result is displayed. The result is stored in the storage device, and the history of the result or the history is stored as necessary. That is, the calculation result of the deterioration prediction of the filter capacitor is transmitted to the display device to display them.
【００２９】なお、上記実施例では記憶装置１６および
表示装置１７は制御回路内部となっているが、制御回路
１０Ａの記憶装置１６，表示装置１７を外部に設け、制
御回路１０Ａの増幅器１５からの出力を伝走路を使って
記憶装置１６，表示装置１７に伝送し、劣化来歴および
劣化予想を記憶装置１６から表示装置１７に表示しても
よい。In the above embodiment, the storage device 16 and the display device 17 are inside the control circuit. However, the storage device 16 and the display device 17 of the control circuit 10A are provided outside, and the output from the amplifier 15 of the control circuit 10A. The output may be transmitted to the storage device 16 and the display device 17 using the transmission path, and the deterioration history and the predicted deterioration may be displayed on the display device 17 from the storage device 16.
【００３０】一般に、フィルタコンデンサの異常はフィ
ルタコンデンサの絶縁抵抗の劣化による絶縁率低下であ
り、異常時の充電電荷は図２のＱｃ1 やＱｃ2 のように
なる。この現象を利用することにより、フィルタコンデ
ンサ７の劣化の度合いを検出し、外部に知らせることが
できる。劣化の度合いは、正常に充電される場合の電荷
量と劣化時に充電される電荷量の差をもって表すことが
できるため、充電抵抗器４に流れる電流値の時間積分値
と、フィルタコンデンサ７の両端の端子電圧値にフィル
タコンデンサ７の静電容量を乗算した値との差分をもっ
て決定することができる。この結果は制御回路１０Ａを
通して外部に知らせることができ、さらに異常の原因が
フィルタコンデンサであるのか、もしくはインバータで
あるのかを判別して知らせることができる。[0030] Generally, the filter capacitor abnormality is an insulating factor lowers due to deterioration of the insulation resistance of the filter capacitor, abnormality of electric charge is as Qc 1 and Qc 2 of FIG. By utilizing this phenomenon, the degree of deterioration of the filter capacitor 7 can be detected and notified to the outside. Since the degree of deterioration can be represented by the difference between the amount of charge when normally charged and the amount of charge when deteriorated, the time integrated value of the current flowing through the charging resistor 4 and the two ends of the filter capacitor 7 are calculated. Can be determined by a difference from a value obtained by multiplying the terminal voltage of the filter capacitor 7 by the capacitance of the filter capacitor 7. This result can be notified to the outside through the control circuit 10A, and further, it can be determined and notified whether the cause of the abnormality is the filter capacitor or the inverter.
【００３１】また、上記差分を履歴として記憶装置１６
に記憶させることで、フィルタコンデンサ７の寿命を予
測し、表示装置１７に表示させることでフィルタコンデ
ンサの交換時期を予め予測でき、電力変換装置の保守の
上で有効なものとなる。Further, the difference is stored as a history in the storage device 16.
, The life of the filter capacitor 7 is predicted, and by displaying the same on the display device 17, the replacement time of the filter capacitor can be predicted in advance, which is effective for maintenance of the power converter.
【００３２】なお、上記の第２の実施形態では、フィル
タコンデンサ７の劣化度合いを決定するのに、充電抵抗
器４に流れる電流値の時間積分値と、フィルタコンデン
サ７の両端の端子電圧値にフィルタコンデンサの静電容
量を乗算した値の差を用いたが、充電抵抗器４に流れる
電流値とフィルタコンデンサ７の両端の端子電圧値の時
間微分値にフィルタコンデンサの静電容量を乗算した値
の差を用いても前述の理由から同様の効果が得られる。In the second embodiment, to determine the degree of deterioration of the filter capacitor 7, the time integrated value of the current flowing through the charging resistor 4 and the terminal voltage at both ends of the filter capacitor 7 are determined. The difference between the value obtained by multiplying the capacitance of the filter capacitor was used, but the value obtained by multiplying the time derivative of the current value flowing through the charging resistor 4 and the terminal voltage value at both ends of the filter capacitor 7 by the capacitance of the filter capacitor was used. Even if the difference is used, the same effect can be obtained for the above-described reason.
【００３３】次に、本発明の第３の実施例について図５
を用いて説明する。図５において前記第１，第２の実施
例と異なる点は、コンバータ２６，インバータ９を有す
る電気車の電力変換装置であって初期充電回路の違いに
あるので異なるところの構成についてのみ説明する。同
図において、変圧器の１次巻線２２の一端はパンタグラ
フを介して交流電力が供給されている架線２１に電気的
に接続され、１次巻線２２の他端は車輪を介して接地さ
れたレールに電気的に接続される。変圧器の２次巻線２
３の両端は、開閉器２５を介して交流を直流に変換する
コンバータ２６の交流端に接続される。コンバータ２６
の直流端にはフィルタコンデンサ７が接続される。変圧
器の３次巻線２４には、開閉器２７，抵抗器２８を介し
て整流回路２９の交流端が接続され、整流回路２９の直
流端にはフィルタコンデンサ７が接続される。この２
４，２７，２８，２９で充電回路が構成される。５は整
流回路２９の直流出力電流を検出する電流検出器であ
り、８はフィルタコンデンサの電圧を検出する電圧検出
器である。両検出器の出力は図１で示した構成からなる
制御回路１０に入力され、制御回路１０の出力より開閉
器２７が動作される。なお、制御回路１０は第２の実施
例の制御回路１０Ａで構成してもよい。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the difference from the first and second embodiments is a power conversion device for an electric vehicle having a converter 26 and an inverter 9, which is different from an initial charging circuit. Therefore, only different configurations will be described. In the figure, one end of a primary winding 22 of the transformer is electrically connected to an overhead wire 21 to which AC power is supplied via a pantograph, and the other end of the primary winding 22 is grounded via wheels. Electrically connected to the rail. Secondary winding 2 of transformer
Both ends of 3 are connected to an AC terminal of a converter 26 for converting AC to DC via a switch 25. Converter 26
Is connected to a filter capacitor 7. An AC terminal of a rectifier circuit 29 is connected to the tertiary winding 24 of the transformer via a switch 27 and a resistor 28, and a filter capacitor 7 is connected to a DC terminal of the rectifier circuit 29. This 2
4, 27, 28 and 29 constitute a charging circuit. 5 is a current detector for detecting the DC output current of the rectifier circuit 29, and 8 is a voltage detector for detecting the voltage of the filter capacitor. The outputs of both detectors are input to the control circuit 10 having the configuration shown in FIG. 1, and the switch 27 is operated by the output of the control circuit 10. Note that the control circuit 10 may be constituted by the control circuit 10A of the second embodiment.
【００３４】本実施例ではフィルタコンデンサを充電す
る専用の充電回路が設けられていることにある、発明の
思想としては第１，２の実施例と何ら変わるものではな
い。本実施例におけるフィルタコンデンサの初期充電動
作について説明する。開閉器２７を閉じることで整流器
２９に交流電圧が印加され、そして整流器２９により整
流された直流電圧がフィルタコンデンサ７に印加され
る。ここで抵抗器２８は充電電流の流れ過ぎを抑えるた
めに通常設けられる。これより充電動作を開始すると制
御回路１０では、検出される充電電流と充電電圧に基づ
いてフィルタコンデンサ、もしくはインバータの異常を
判定し、異常と判定された場合には制御回路１０より開
閉器２７を開放するように信号を出力する。In this embodiment, a dedicated charging circuit for charging the filter capacitor is provided. The concept of the present invention is not different from the first and second embodiments. The initial charging operation of the filter capacitor in the present embodiment will be described. By closing the switch 27, an AC voltage is applied to the rectifier 29, and a DC voltage rectified by the rectifier 29 is applied to the filter capacitor 7. Here, the resistor 28 is usually provided to suppress excessive flow of the charging current. When the charging operation is started, the control circuit 10 determines whether the filter capacitor or the inverter is abnormal based on the detected charging current and charging voltage. If the abnormality is determined, the control circuit 10 switches the switch 27. Outputs a signal to open.
【００３５】本実施例によっても第１と同様な効果が得
られる。また、制御回路１０を第２の実施例の制御回路
１０Ａとすることで第２の実施例と同様な効果を得るこ
とができる。According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, by using the control circuit 10A of the second embodiment as the control circuit 10, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
【００３６】特に、上記実施例１，２では電源を直流電
源１としたが、交流電源を整流器によって直流に変換し
た電源の場合は、単なる直流電源よりも電源電圧が大き
く変動することが予測されるため、さらに本発明が有効
となる。In particular, in the first and second embodiments, the DC power supply is used as the power supply. However, in the case of a power supply in which an AC power supply is converted to DC by a rectifier, the power supply voltage is expected to fluctuate more than a simple DC power supply. Therefore, the present invention is further effective.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明によれば、フィルタコンデンサの
初期充電期間中に、電源電圧が変動する場合や回路の時
定数があらかじめわからない場合においても、正確かつ
速やかな充電不良検知によって、インバータ短絡故障あ
るいはフィルタコンデンサ異常を検出することができ、
即座に電源電圧とインバータを結ぶ遮断器を開放するた
め、インバータに長時間短絡電流が流れることによる事
故拡大を防止することができる。According to the present invention, even when the power supply voltage fluctuates or the time constant of the circuit is not known in advance during the initial charging period of the filter capacitor, the inverter short-circuit fault can be detected accurately and promptly by detecting the charging failure. Or, it can detect the filter capacitor abnormality,
Since the circuit breaker connecting the power supply voltage and the inverter is immediately opened, it is possible to prevent an accident from spreading due to a long-term short-circuit current flowing through the inverter.
【００３８】また、フィルタコンデンサに起こりがちな
劣化の度合いを外部に知らせることができるため、その
交換時期の目安となると同時に、フィルタコンデンサが
短絡することによる過電流で、充電抵抗器が焼損する事
故を未然に防ぐことができる。Further, since the degree of deterioration, which is likely to occur in the filter capacitor, can be notified to the outside, it serves as a guide for replacement time, and at the same time, the charging resistor is burned due to an overcurrent caused by short-circuiting of the filter capacitor. Can be prevented beforehand.
【図１】本発明における第１の実施例の回路ブロック
図。FIG. 1 is a circuit block diagram of a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明における充電回路動作を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of a charging circuit according to the present invention.
【図３】本発明における充電回路動作を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of a charging circuit according to the present invention.
【図４】本発明における第２の実施例の回路ブロック
図。FIG. 4 is a circuit block diagram of a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明における第３の実施例の回路ブロック
図。FIG. 5 is a circuit block diagram of a third embodiment of the present invention.
１…直流電源、２…遮断器、３…開閉器、４…充電抵抗
器、５…電流検出器、６…フィルタリアクトル、７…フ
ィルタコンデンサ、８…電圧検出器、９…インバータ、
１０…制御回路、１１…積分器、１２，１５…増幅器、
１３…レジスタ、１４…比較器、１６…記憶装置、１７
…表示装置。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC power supply, 2 ... Circuit breaker, 3 ... Switch, 4 ... Charging resistor, 5 ... Current detector, 6 ... Filter reactor, 7 ... Filter capacitor, 8 ... Voltage detector, 9 ... Inverter,
10: control circuit, 11: integrator, 12, 15: amplifier,
13 register, 14 comparator, 16 storage device, 17
... display device.
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Claims (5)
インバータの直流側の両端に接続されるフィルタコンデ
ンサと、該フィルタコンデンサの両端に接続され該コン
デンサを前記インバータを動作前に初期充電する初期充
電手段と、前記初期充電動作の回路を遮断する遮断手段
を備えた電力変換装置において、 前記初期充電の回路から出力される電流を検出する電流
検出手段と、前記フィルタコンデンサの端子電圧を検出
する電圧検出手段と、前記フィルタコンデンサの充電を
開始する際に前記電流検出手段により検出した電流値を
時間積分した値と、前記電圧検出手段により検出した電
圧値にフィルタコンデンサの静電容量を乗算した値とを
比較する手段と、その比較結果に所定の設定値以上の開
きがある場合に前記遮断手段を開放させる手段を備えた
ことを特徴とする電力変換装置。1. An inverter for converting DC to AC, a filter capacitor connected to both ends of the inverter on the DC side, and an initial capacitor connected to both ends of the filter capacitor for initially charging the capacitor before operating the inverter. In a power converter including a charging unit and a cutoff unit that cuts off a circuit of the initial charging operation, a current detection unit that detects a current output from the initial charging circuit, and a terminal voltage of the filter capacitor is detected. Voltage detection means, and a value obtained by time-integrating a current value detected by the current detection means when charging of the filter capacitor is started, and a voltage value detected by the voltage detection means multiplied by a capacitance of the filter capacitor. Means for comparing the value with a value, and opening the blocking means when the result of the comparison is greater than a predetermined set value. Power conversion device comprising:
ンバータの直流側の両端に接続されるフィルタコンデン
サと、該フィルタコンデンサが遮断器及び充電抵抗器を
介して直流電源に接続され、前記充電抵抗器に並列接続
された開閉器からなる電力変換装置において、 前記充電抵抗器に流れる電流を検出する電流検出手段
と、前記フィルタコンデンサの端子電圧を検出する電圧
検出手段と、前記開閉器を開いて前記フィルタコンデン
サを充電する際、前記電流検出手段により検出した電流
値を時間積分した値と、前記電圧検出手段により検出し
た電圧値にフィルタコンデンサの静電容量を乗算した値
とを比較し、その比較結果に所定の設定値以上の開きが
ある場合に前記遮断器を開放させる手段を備えたことを
特徴とする電力変換装置。2. An inverter for converting DC to AC, a filter capacitor connected to both ends of the inverter on the DC side, and the filter capacitor connected to a DC power supply via a circuit breaker and a charging resistor. In a power converter including a switch connected in parallel to a resistor, a current detection unit for detecting a current flowing through the charging resistor, a voltage detection unit for detecting a terminal voltage of the filter capacitor, and opening the switch. When the filter capacitor is charged by comparing the value obtained by time-integrating the current value detected by the current detecting means with the value obtained by multiplying the voltage value detected by the voltage detecting means by the capacitance of the filter capacitor, A power converter, comprising: means for opening the circuit breaker when the comparison result shows an opening equal to or greater than a predetermined set value.
インバータの直流側の両端に接続されるフィルタコンデ
ンサと、該フィルタコンデンサの両端に接続され該コン
デンサを前記インバータを動作前に初期充電する初期充
電手段と、前記初期充電動作の回路を遮断する遮断手段
を備えた電力変換装置において、 前記初期充電の回路から出力される電流を検出する電流
検出手段と、前記フィルタコンデンサの端子電圧を検出
する電圧検出手段と、前記フィルタコンデンサの充電を
開始する際に前記電流検出手段により検出した電流値
と、前記電圧検出手段により検出した電圧値を時間微分
しフィルタコンデンサの静電容量を乗算した値とを比較
する手段と、その比較結果に所定の設定値以上の開きが
ある場合に前記遮断手段を開放する手段を備えたことを
特徴とする電力変換装置。3. An inverter for converting DC to AC, a filter capacitor connected to both ends of the inverter on the DC side, and an initial capacitor connected to both ends of the filter capacitor for initial charging the capacitor before operating the inverter. In a power converter including a charging unit and a cutoff unit that cuts off a circuit of the initial charging operation, a current detection unit that detects a current output from the initial charging circuit, and a terminal voltage of the filter capacitor is detected. A voltage detection unit, a current value detected by the current detection unit when starting charging of the filter capacitor, and a value obtained by multiplying the voltage value detected by the voltage detection unit with time and multiplying by the capacitance of the filter capacitor. And a means for opening the shut-off means when the result of the comparison is greater than a predetermined set value. A power converter, comprising:
インバータの直流側の両端に接続されるフィルタコンデ
ンサと、該フィルタコンデンサの両端に接続され該コン
デンサを前記インバータを動作前に初期充電する初期充
電手段と、前記初期充電動作の回路を遮断する遮断手段
を備えた電力変換装置において、 前記初期充電の回路から出力される電流を検出する電流
検出手段と、前記フィルタコンデンサの端子電圧を検出
する電圧検出手段と、前記フィルタコンデンサを開始す
る際に前記電流検出手段により検出した電流値を時間積
分した値と、前記電圧検出手段により検出した電圧値に
フィルタコンデンサの静電容量を乗算した値とを比較す
る手段と、その比較結果に応じてフィルタコンデンサの
劣化度合いを検知し、前記劣化度合いを来歴として保持
する手段と、前記来歴及び前記来歴を基にして演算した
前記フィルタコンデンサの劣化予測を前記電力変換装置
内部、あるいは前記電力変換装置外部の表示装置に表示
する手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。4. An inverter for converting DC to AC, a filter capacitor connected to both ends of the inverter on the DC side, and an initial capacitor connected to both ends of the filter capacitor for initially charging the capacitor before operating the inverter. In a power converter including a charging unit and a cutoff unit that cuts off a circuit of the initial charging operation, a current detection unit that detects a current output from the initial charging circuit, and a terminal voltage of the filter capacitor is detected. A voltage detecting means, a value obtained by time-integrating the current value detected by the current detecting means when starting the filter capacitor, and a value obtained by multiplying the voltage value detected by the voltage detecting means by the capacitance of the filter capacitor. And means for detecting the degree of deterioration of the filter capacitor according to the comparison result, and determining the degree of deterioration. Means for holding the history and a means for displaying the history and the predicted deterioration of the filter capacitor calculated based on the history on the display device inside the power converter or outside the power converter. Power converter.
インバータの直流側の両端に接続されるフィルタコンデ
ンサと、該フィルタコンデンサの両端に接続され該コン
デンサを前記インバータを動作前に初期充電する初期充
電手段と、前記初期充電動作の回路を遮断する遮断手段
を備えた電力変換装置において、 前記初期充電の回路から出力される電流を検出する電流
検出手段と、前記フィルタコンデンサの端子電圧を検出
する電圧検出手段と、前記フィルタコンデンサの充電を
開始する際に前記電流検出手段により検出した電流値
と、前記電圧検出手段により検出した電圧値を時間微分
しフィルタコンデンサの静電容量を乗算した値とを比較
する手段と、その比較結果に応じてフィルタコンデンサ
の劣化度合いを検知し、前記劣化度合いを来歴として保
持する手段と、前記来歴及び前記来歴を基にして演算し
た前記フィルタコンデンサの劣化予測を前記電力変換装
置内部、あるいは前記電力変換装置外部の表示装置に表
示する手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。5. An inverter for converting DC to AC, a filter capacitor connected to both ends of the inverter on the DC side, and an initial capacitor connected to both ends of the filter capacitor for initially charging the capacitor before operating the inverter. In a power converter including a charging unit and a cutoff unit that cuts off a circuit of the initial charging operation, a current detection unit that detects a current output from the initial charging circuit, and a terminal voltage of the filter capacitor is detected. A voltage detection unit, a current value detected by the current detection unit when starting charging of the filter capacitor, and a value obtained by multiplying the voltage value detected by the voltage detection unit with time and multiplying by the capacitance of the filter capacitor. And means for detecting the degree of deterioration of the filter capacitor according to the comparison result, and determining the degree of deterioration. Means for holding the history, and means for displaying the history and the predicted deterioration of the filter capacitor calculated based on the history on the display inside the power conversion device or on the display device outside the power conversion device. Characteristic power converter.
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