JPS60139128A - Ground protecting device for power converter - Google Patents

Ground protecting device for power converter

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JPS60139128A
JPS60139128A JP58244428A JP24442883A JPS60139128A JP S60139128 A JPS60139128 A JP S60139128A JP 58244428 A JP58244428 A JP 58244428A JP 24442883 A JP24442883 A JP 24442883A JP S60139128 A JPS60139128 A JP S60139128A
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JP
Japan
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current
power
inverter
outputs
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP58244428A
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Japanese (ja)
Inventor
順一 和田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は接地系の交流電源から負荷に電力を供給する電
力変換装置の接地保護装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a grounding protection device for a power converter that supplies power from a grounded AC power source to a load.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

一般に、交流電動機の速度制御は整流器とインバータか
らなる゛電力変換装置により行なわれることが多いが、
この電力変換装置を負荷側の接地事故および短絡事故か
ら保護するために接地保護装置力長設けられる。この種
の接地保護装置としては第1図に示すような装置がある
Generally, the speed control of an AC motor is often performed by a power conversion device consisting of a rectifier and an inverter.
A grounding protection device is provided to protect this power converter from grounding accidents and short circuit accidents on the load side. An example of this type of earth protection device is the one shown in FIG.

第1図において、1は中性点接地され九三相交流の電源
、2はダイオード21〜26からなるダイオードブリッ
ジの整流器、3は平滑用のコンデンサ、4は半導体スイ
ッチとしてのトランジスタ41〜46及びダイオード4
7〜52からなるインバータ、5は5a、5b、5cか
らなる負荷端子である。6は電流検出器、7は零相変流
器、8゜9はレベル検出器、10は論理和回路、11は
インバータの制御回路である。
In FIG. 1, 1 is a nine-three-phase AC power source with a grounded neutral point, 2 is a diode bridge rectifier consisting of diodes 21 to 26, 3 is a smoothing capacitor, and 4 is a transistor 41 to 46 as a semiconductor switch. diode 4
Inverters 7 to 52 are inverters, and 5 is a load terminal 5a, 5b, and 5c. 6 is a current detector, 7 is a zero-phase current transformer, 8.9 is a level detector, 10 is an OR circuit, and 11 is an inverter control circuit.

次に、第1図の接地時に発生する事故について説明する
Next, an explanation will be given of an accident that occurs when the vehicle touches down in FIG. 1.

例えば、負荷端子5Cにおいて接地事故が発生した場合
を考えると、トランジスタ45.46のうちどちらのト
ランジスタがオンしているかによって傍地電流の経路が
異なる。
For example, if a ground fault occurs at the load terminal 5C, the path of the ground current will differ depending on which of the transistors 45 and 46 is turned on.

(a)トランジスタ45がオンしているとき電源1゜整
流器2、トランジスタ45.大地の経路で接地電流が流
れ、正側直流電流11が増加する。
(a) When transistor 45 is on, power supply 1° rectifier 2, transistor 45. A ground current flows through the earth path, and the positive DC current 11 increases.

(b)トランジスタ46がオンしているとき大地、トラ
ンジスタ46.整流器2、電源1の経路で接地電流が流
れ、負側直流電流12が増加する。
(b) ground when transistor 46 is on, transistor 46. A ground current flows through the path between the rectifier 2 and the power supply 1, and the negative side DC current 12 increases.

従って、第1図の装置のように、′It流検比検出器6
ではトランジスタ45がオンしているときに事故検出が
できない。そこでトランジスタ45がオンしているとき
の事故検出のために、零相変流器7を設ける必要があっ
た。
Therefore, as in the device shown in FIG.
In this case, an accident cannot be detected when the transistor 45 is on. Therefore, it was necessary to provide the zero-phase current transformer 7 in order to detect an accident when the transistor 45 is on.

最近のエレクトロニクスの進歩により数KVA以下の半
導体素子を用いた電力変換装置が広く使用されるように
なったが、このように電流検出器6及び零相変流器7の
2個の電流検出器を必要とするために、低価格化及びコ
ンパクト化が計れなかった。
Due to recent advances in electronics, power conversion devices using semiconductor elements of several KVA or less have become widely used. Because of this, it was not possible to reduce the price and make it more compact.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記欠点を除去するためになされたもので、1
個の電流検出器により、事故検出ができる低価格化及び
コンパクト化を計った電力変換装置の接地保護装置を提
供することを目的とする。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and includes:
The present invention aims to provide a grounding protection device for a power converter that is low in cost and compact and can detect accidents using a single current detector.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明においては上記目的を達成するために。 In order to achieve the above object in the present invention.

電力変換装置の正側直流電流及び負側直流電流が減算さ
れる方向に電流検出器を設けて、この電流検出器の出力
信号の値が設定値以上となったときに電力変換装置のイ
ンバータを構成する半導体スイッチを全てオフするよう
にしている。
A current detector is provided in the direction in which the positive DC current and negative DC current of the power conversion device are subtracted, and when the value of the output signal of this current detector exceeds a set value, the inverter of the power conversion device is activated. All semiconductor switches that make up the system are turned off.

し発明の実施例〕 本発明の一実施例を第2図を参照して説明する。Examples of the invention] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第2図において、1は三相交流電源であり、中性点接地
されている。2は整流器であり、三相交流電源1の交流
電力を直流・電力に変換する。3はコンデンサであり、
整流器2の出力である直流電力を平滑する。4はインバ
ータであり、直流電力を入力して交流電力に変換して負
荷端子5に出力する。60は直流電流を検出する検出器
としてのホール電流検出器であり、正側直流電流11と
負側直流電流輸が減算されるように、すなわち磁束が減
算される方向に接続する。この場合、正負等しく巻くと
通常時の過電流検出が不可能となるので巻数比を変える
。接地電流が巻数比の少ない方を流れる場合も考えて、
正・負側の巻数比は適当な値(n:1)にする。
In FIG. 2, 1 is a three-phase AC power supply, and the neutral point is grounded. 2 is a rectifier, which converts the AC power of the three-phase AC power supply 1 into DC/power. 3 is a capacitor;
The DC power output from the rectifier 2 is smoothed. 4 is an inverter which inputs DC power, converts it into AC power, and outputs it to the load terminal 5. Reference numeral 60 denotes a Hall current detector as a detector for detecting direct current, and it is connected so that the positive side direct current 11 and the negative side direct current are subtracted, that is, in the direction in which the magnetic flux is subtracted. In this case, if the positive and negative windings are made equal, overcurrent detection in normal conditions becomes impossible, so the turns ratio is changed. Considering the case where the ground current flows through the side with a lower turns ratio,
The positive/negative side turns ratio is set to an appropriate value (n:1).

このホール電流検出器60の出力は、整流器2とインバ
ータ4との間に流れる直流電流i3の1/n倍に比例し
、正側直流電流11と負側直流電流輸との差に比例した
値となる。8はレベル検出器であり、ホール電流検出器
60の出力信号が設定値以上となったときに、過電流検
出信号を出力する。
The output of this Hall current detector 60 is proportional to 1/n times the DC current i3 flowing between the rectifier 2 and the inverter 4, and is a value proportional to the difference between the positive DC current 11 and the negative DC current. becomes. A level detector 8 outputs an overcurrent detection signal when the output signal of the Hall current detector 60 exceeds a set value.

11はインバータの制御回路であり、インバータ4を構
成するトランジスタ41〜46のオン・オフを制御する
。このインバータの制御回路11は周波数設定器61.
PWM(パルス幅変調)制御回路62、論理積回路63
、ドライブ回路64から構成されている。周波数設定器
61はインバータ4の電圧及び周波数の設定値としての
信号を出力する。FW=M制御回路62は周波数設定器
61の出力信号を入力して、インバータ4の電圧及び周
波数を制御する信号を出力する。論理積回路63はレベ
ル検出器8から過電流検出信号が入力されたときにイン
バータ4のすべてのトランジスタ41〜46をオフする
信号を出力し、過電流検出信号が入力されないときには
、PWM 制御回路62の出力信号を出力する。ドライ
ブ回路64は論理積回路63の出力信号を入力して、イ
ンバータ4のトランジスタ41〜46をオン・オフする
信号を出力する。
Reference numeral 11 denotes an inverter control circuit, which controls on/off of transistors 41 to 46 forming the inverter 4. The control circuit 11 of this inverter includes a frequency setter 61.
PWM (pulse width modulation) control circuit 62, AND circuit 63
, and a drive circuit 64. The frequency setter 61 outputs signals as setting values for the voltage and frequency of the inverter 4. The FW=M control circuit 62 inputs the output signal of the frequency setter 61 and outputs a signal for controlling the voltage and frequency of the inverter 4. The AND circuit 63 outputs a signal that turns off all transistors 41 to 46 of the inverter 4 when the overcurrent detection signal is input from the level detector 8, and when the overcurrent detection signal is not input, the PWM control circuit 62 Outputs the output signal. The drive circuit 64 inputs the output signal of the AND circuit 63 and outputs a signal for turning on/off the transistors 41 to 46 of the inverter 4.

次に、上記のように構成される本実施例の作用について
説明する。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained.

負荷端子5a、5b間に短絡事故が発生した場合には、
トランジスタ41及び44がオンした瞬間にコンデンサ
3.トランジスタ41.44からなる閉回路に短絡電流
が流れる。よって直流電流i3 が増加する。
If a short circuit accident occurs between load terminals 5a and 5b,
At the moment when transistors 41 and 44 turn on, capacitor 3. A short circuit current flows in the closed circuit consisting of transistors 41,44. Therefore, the DC current i3 increases.

次に、負荷端子5Cにおいて接地事故が発生した場合を
考える。
Next, consider a case where a grounding fault occurs at the load terminal 5C.

トランジスタ45がオンしているときに接地事故が発生
すると、電流1からトランジスタ45を通って大地へ接
地電流が流れる。よって正側直流電流11が増加する。
If a ground fault occurs while the transistor 45 is on, a ground current flows from the current 1 through the transistor 45 to the ground. Therefore, the positive side DC current 11 increases.

一方、トランジスタ46がオンしているときに□接地事
故が発生すると、大地からトランジスタ46を通って電
源1へ大電流が流れる。よって、負側直流電流I2が増
加する。
On the other hand, if a ground fault occurs while the transistor 46 is on, a large current flows from the ground to the power supply 1 through the transistor 46. Therefore, the negative side DC current I2 increases.

従って、負荷端子5a 、5b間の短絡事故及び負荷端
子5Cにおける接地事故が発生した場合には、ホール電
流検出器60の出力信号の値が増加する。このホール電
流検出器60の出力信号が設定値以上となると、レベル
検州器8は過電流検出信号を出力する。論理積回路63
にこの過電流検出信号が入力されると、ドライブ回路6
4はインバータ4のすべてのトランジスタ41〜46を
オフする信号を出力する。
Therefore, when a short circuit accident between the load terminals 5a and 5b or a grounding accident occurs at the load terminal 5C, the value of the output signal of the Hall current detector 60 increases. When the output signal of the Hall current detector 60 exceeds a set value, the level detector 8 outputs an overcurrent detection signal. AND circuit 63
When this overcurrent detection signal is input to the drive circuit 6
4 outputs a signal that turns off all transistors 41 to 46 of inverter 4.

なお、常時はレベル検出器8は過電流検出信号を出力し
ないので、ドライブ回路64はPWM、Ii制御回路6
2の出力信号により、インバータ4のトランジスタ41
〜46をオン・オフする信号を出力する。
Note that since the level detector 8 does not normally output an overcurrent detection signal, the drive circuit 64 uses PWM, Ii control circuit 6
2, the transistor 41 of the inverter 4
- Outputs a signal to turn on/off 46.

以上、負荷端子5a、5b間の短絡事故及び負荷端子5
Cにおける接地事故について説明したが負荷端子5b、
5c間の短絡事故、負荷端子5c。
As described above, the short circuit accident between load terminals 5a and 5b and the load terminal 5
Although the grounding accident at C was explained, the load terminal 5b,
Short circuit accident between load terminals 5c and 5c.

5a間の短絡事故、負荷端、子5aにおける接地事故、
負荷端子5bにおける接地事故についても同様である。
5a short circuit accident, load terminal, grounding accident at child 5a,
The same applies to a grounding accident at the load terminal 5b.

ここでホール電流検出器60の巻方を、正側゛電流及び
負側電流を加算方向に1:1にて巻いた場合の過電流検
出レベルを考えて見る。定格電流をIo、過電流検出レ
ベルを1.5Ioとすれば、レベル検出器8には定格電
流が2Io、過電流が1,5父2IO=3IOが入力さ
れ負荷端子間短絡の場合には1.5 Io + 1.5
 Io −3Ioとなり1.5倍の過電流にて検出でき
る。一方、接地の場合には正負一方の電流しか増えない
ため、2Io+l0=3IOにて過電流検出電流は定格
電流の2倍となる。
Here, we will consider the overcurrent detection level when the Hall current detector 60 is wound in a ratio of 1:1 in the direction of adding the positive side current and the negative side current. If the rated current is Io and the overcurrent detection level is 1.5Io, the rated current is 2Io and the overcurrent is 1.5 (2IO = 3IO) is input to the level detector 8, and in the case of a short circuit between the load terminals, 1 .5 Io + 1.5
Io -3Io, and can be detected at 1.5 times the overcurrent. On the other hand, in the case of grounding, since only the positive and negative currents increase, the overcurrent detection current becomes twice the rated current at 2Io+l0=3IO.

本発明の場合は正側電流と負側電流に対する巻数比を例
として4:3にて減算方向に巻いた場合4 I6−3 
Io ”’Io が10(l負荷時のレベル検出器8の
入力値となる。負荷端子間短絡の場合には4X(1,5
Io ) 3X(1,5IO)=1.5IO、つまり定
格時の1.5倍の過電流にて検出できる。又正側母線の
トランジスタがオンしている時の接地電流は、正側電流
のみ増えるため4X(1,125IO)−3Io −1
,5Ioつまり112.5%の過−流にて接地電流を検
出できる一方、負側トランジスタがオンしている時の接
地電流は4 Io −3X(1,83Is )=−1,
51oつまり183チの接地電流にて検出できる。
In the case of the present invention, as an example, the winding ratio for the positive side current and the negative side current is 4:3 when winding is performed in the subtractive direction 4 I6-3
Io "'Io becomes the input value of the level detector 8 when the load is 10 (1). In the case of a short circuit between the load terminals, it becomes 4X (1, 5
Io) 3X(1,5IO)=1.5IO, that is, it can be detected at 1.5 times the rated overcurrent. Also, when the transistor on the positive side bus is on, the ground current increases only on the positive side, so it is 4X (1,125IO) - 3Io -1
, 5Io, that is, the ground current can be detected at an overcurrent of 112.5%, while the ground current when the negative side transistor is on is 4Io -3X (1,83Is) = -1,
It can be detected at a ground current of 51o or 183chi.

本実施例によれば、1個の電流検出器(ホール電流検出
器60)を設けることによって、負荷端子間の短絡事故
、負荷端子における接地事故を検出する電力変換装置の
接地保護装置を提供することができる。
According to this embodiment, by providing one current detector (Hall current detector 60), a grounding protection device for a power conversion device is provided that detects a short-circuit accident between load terminals and a grounding accident at a load terminal. be able to.

また本実施例においては、三相交流の電源1゜整流器2
.コンデンサ3によって直流電源を構成しているが、代
わりにバッテリーのような直流電源としても良い。イン
バータ4は三相のものでも単相のものでも良く、負荷端
子5には、交流電力、直流電力のどちらを供給するよう
にしても良い。
In addition, in this embodiment, a three-phase AC power supply 1° rectifier 2
.. Although the capacitor 3 constitutes a DC power source, a DC power source such as a battery may be used instead. The inverter 4 may be a three-phase inverter or a single-phase inverter, and the load terminal 5 may be supplied with either AC power or DC power.

さらにインバータ4tl−構成する半導体素子としては
トランジスタ41〜46の代わりに、サイリスタやGT
O等の素子としても同様に作用することはいうまでもな
い。また、電源1の交流電力を直流電力に変換するもの
としては、ダイオード・ブリラージによる整流器2の代
わりにサイリスタブリッジや強制転流可能なチョッパ回
路としても同様である。この場合には、事故検出波速や
かにこれらの変換器も停止すると良い。
Furthermore, as semiconductor elements constituting the inverter 4tl, thyristors and GTs are used instead of the transistors 41 to 46.
It goes without saying that it functions similarly as an element such as O. Further, as a device for converting the AC power of the power source 1 into DC power, a thyristor bridge or a chopper circuit capable of forced commutation may be used instead of the rectifier 2 using a diode/brillage. In this case, it is advisable to stop these converters as soon as possible after detecting the accident.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば以上説明したように、1個の電流検出器
により、接地事故を検出できるので、電力変換装置の低
価格化コンパクト化を計ることのでき原電力変換装置の
接地保護装置を提供することがヤきる。
According to the present invention, as explained above, a grounding fault can be detected with one current detector, so that it is possible to reduce the cost and make the power converter more compact, thereby providing a grounding protection device for the raw power converter. I can do what I want.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第讐図は従来の電力変換装置の接地保護装置を示す構成
図、第2図は本発明の一実施例を示す構成図である。 1・・・・・交流電源 2・・・・整流器4・・・・・
インバータ 5・・・・負荷端子8・・・・・レヘル検
出器 11・・・・インバータの制御装置 41〜46・・・・半導体スイッチ(トランジスタ)6
0・・・・電流検出器(ホール電流検出器)(7317
)代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第1
図 L J
FIG. 2 is a block diagram showing a conventional ground protection device for a power converter, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. 1... AC power supply 2... Rectifier 4...
Inverter 5...Load terminal 8...Level detector 11...Inverter control device 41-46...Semiconductor switch (transistor) 6
0...Current detector (Hall current detector) (7317
) Agent: Patent Attorney Noriyuki Chika (and 1 other person) 1st
Figure L J

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 交流電源の交流電力を整流器によし直流電力に変換しイ
ンバータにより交流電力に変換して負荷端子に供給する
電力変換装置の正側直流電流及び負側直流電流を減算す
る方向に設けられる・電流検出器と、この電流検出器の
出力信号が設定値以上となったときに過電流検出信号を
出力するレベル検出器と、常時は前記インバータを構成
する半導体スイッチをオン・オフする信号を出力し前記
過電流検出信号を入力したときに前記半導体スイッチを
全てオフする信号を出力するインバータの制御回路とを
具備することを特徴とする電力変換装置の接地保護装置
Current detection installed in the direction of subtracting the positive DC current and negative DC current of the power converter that converts the AC power from the AC power supply into DC power through a rectifier, converts it into AC power using an inverter, and supplies it to the load terminal. a level detector that outputs an overcurrent detection signal when the output signal of the current detector exceeds a set value; and a level detector that outputs a signal that normally turns on and off the semiconductor switches that constitute the inverter. 1. A ground protection device for a power converter, comprising: an inverter control circuit that outputs a signal that turns off all of the semiconductor switches when an overcurrent detection signal is input.
JP58244428A 1983-12-27 1983-12-27 Ground protecting device for power converter Pending JPS60139128A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62111739U (en) * 1985-12-27 1987-07-16
JPH0638838U (en) * 1990-12-10 1994-05-24 有限会社加古家 Miso scooping and combing tools
JP2013236482A (en) * 2012-05-09 2013-11-21 Sharp Corp Inverter device, power conversion device, and distribution power-supply system

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