JP2000152605A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP2000152605A
JP2000152605A JP10322101A JP32210198A JP2000152605A JP 2000152605 A JP2000152605 A JP 2000152605A JP 10322101 A JP10322101 A JP 10322101A JP 32210198 A JP32210198 A JP 32210198A JP 2000152605 A JP2000152605 A JP 2000152605A
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JP
Japan
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gto
gate
level
output
signal
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Application number
JP10322101A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunori Ouchi
和典 大内
Naoki Misawa
直樹 三沢
Shigetoshi Okamatsu
茂俊 岡松
Kiyotaka Kobayashi
清隆 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Information and Control Systems Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Process Computer Engineering Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a large capacity power converter which can detect a turn-off failure in a short time and protect GTOs from chain breakdowns to improve reliability by adding and changing a low cost and small-sized circuit. SOLUTION: The voltage between the terminals of an off-gate output switch 25 is amplified by a preamplifier 26. If the output voltage V of the preamplifier 26 is higher than a reference voltage Vref in steady state after the turn-off, it is determined that the turn-off has failed, and a controller 1 is instructed so as not to output turn-on signals to all GTOs so as to protect normal GTOs from breakdown.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大容量GTOを用
いて構成するインバータあるいはコンバータなどの電力
変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion device such as an inverter or a converter constituted by using a large-capacity GTO.

【0002】[0002]

【従来の技術】GTO素子のターンオフ失敗(ブレーク
ダウン)を検出する方法としては、ゲート・カソード間
のインピーダンス変化による過電流検出、あるいはゲー
ト・カソード間の電圧変化による検出が用いられてい
る。このうちの過電流検出による方法としては、例えば
特開昭59ー83569号「ゲートターンオフサイリス
タの故障検出回路」に開示されたものがある。この公知
例では、GTO用ゲートドライバにオフ電源を供給する
絶縁トランスの1次側に電流検出器(変流器)を設けて
過電流検出を行っていた。同様の技術が特開昭60ー2
19916号にも開示されている。また、ゲート電流を
変流器を介して直接検出する方法が、特開昭61ー15
7256号、特開平2ー106158号、特開平4ー1
25057号等に開示されている。
2. Description of the Related Art As a method of detecting a turn-off failure (breakdown) of a GTO element, an overcurrent detection by a change in impedance between a gate and a cathode or a detection by a change in voltage between a gate and a cathode is used. As a method based on overcurrent detection, a method disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 59-83569, entitled "Failure detection circuit of gate turn-off thyristor" is disclosed. In this known example, a current detector (current transformer) is provided on the primary side of an insulating transformer that supplies off power to the GTO gate driver, and overcurrent detection is performed. A similar technology is disclosed in
No. 19916 is also disclosed. A method of directly detecting a gate current via a current transformer is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-15 / 1986.
No. 7256, JP-A-2-106158, JP-A-4-1
No. 25057 and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術のう
ち、絶縁トランスの1次側に電流検出器を設ける方法で
は、電源供給回路の他に変流器等の電流検出器を設ける
必要があり、回路の小型化及び低価格化が困難であるこ
と、またゲート信号を直接検出せずトランスを介して行
っているため、過電流検出までに遅れ時間が生じ、高速
オンオフ制御では不向きであるという問題があった。ま
た、ゲート電流を変流器を介して直接計測する方法は、
ゲートリード線に変流器が挿入されるため、リード線の
インダクタンスが増加するので、とくに大容量GTOの
場合にターンオフに必要な急峻なオフゲート信号が損な
われるという問題があった。
Among the above-mentioned prior arts, in the method of providing a current detector on the primary side of an insulating transformer, it is necessary to provide a current detector such as a current transformer in addition to a power supply circuit. However, it is difficult to reduce the size and cost of the circuit, and because the gate signal is not detected directly but through a transformer, a delay occurs before overcurrent detection, which is not suitable for high-speed on / off control. There was a problem. Also, the method of measuring the gate current directly through the current transformer is
Since the current transformer is inserted into the gate lead wire, the inductance of the lead wire increases, so that there is a problem that a steep off-gate signal necessary for turn-off is impaired especially in the case of a large-capacity GTO.

【0004】また、GTOオフ期間でのゲート・カソー
ド間電圧変化で検出する場合は、一般的にGTOオフ期
間での誤点弧防止のため、ゲート・カソード間にゲート
逆電圧(負電圧)を印加する手法が取られている。この
電圧はGTO素子により異なるが、20V程度の負電圧
である。よって正常ターンオフ時にはゲート・カソード
間にゲート逆電圧が発生する。一方、ターンオフ失敗時
は、GTOのゲート・カソード間が低インピーダンスに
なること、また、負のゲート電流が継続して流れること
から、ゲート・カソード間には負電圧が発生する。例え
ば、ターンオフ失敗時のゲート・カソード間インピーダ
ンスが20mΩ、負のゲート電流が900Aとすると、
ゲート・カソード間には18Vの負電圧が発生すること
になる。この電圧と前記ゲート逆電圧は殆ど差異がな
く、区別して検出することは困難である。また、検出可
能とするためには、ゲート逆電圧の電圧変動を抑制する
ための電源安定化を図る必要があり、電源回路の大型
化、高コスト化につながる。
[0004] In addition, when detection is performed based on a change in gate-cathode voltage during the GTO off period, a gate reverse voltage (negative voltage) is generally applied between the gate and the cathode to prevent erroneous firing during the GTO off period. The method of applying is taken. This voltage varies depending on the GTO element, but is a negative voltage of about 20V. Therefore, during normal turn-off, a gate reverse voltage is generated between the gate and the cathode. On the other hand, when the turn-off fails, a negative voltage is generated between the gate and the cathode because the impedance between the gate and the cathode of the GTO becomes low and a negative gate current continuously flows. For example, if the gate-cathode impedance at the time of turn-off failure is 20 mΩ and the negative gate current is 900 A,
A negative voltage of 18 V is generated between the gate and the cathode. There is almost no difference between this voltage and the gate reverse voltage, and it is difficult to distinguish and detect this. Further, in order to enable detection, it is necessary to stabilize the power supply for suppressing the voltage fluctuation of the gate reverse voltage, which leads to an increase in the size and cost of the power supply circuit.

【0005】本発明の目的は、GTO用ゲートドライバ
に必要以上の検出器を設けることなく安価で小型な回路
構成で且つ、短時間にターンオフ失敗を検出することが
出来るようにした高信頼性の大容量GTOを用いた電力
変換装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a low-cost, small-sized circuit configuration without providing an unnecessary detector in a GTO gate driver, and a highly reliable device capable of detecting a turn-off failure in a short time. An object of the present invention is to provide a power converter using a large capacity GTO.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、そのアームを構成するGTOごとに、
当該GTOをオンとするためのオン信号をオンゲートス
イッチを介して、また当該GTOをオフとするためのオ
フ信号をオフゲートスイッチを介して当該GTOのゲー
トに与えるように構成された電力変換装置に於いて、G
TOごとに設けられ、前記オフゲートスイッチがオンさ
れて前記オフ信号が前記ゲートに印加されているときの
前記オフゲートスイッチの両端子間に生じる電位差が予
め定められた基準値以下のときで且つそのときのみ当該
GTOが正常にターンオフされたことを示す第1レベル
となる検出信号を出力する電流検出手段と、GTOごと
に設けられ、前記オフゲートスイッチがオンされた時点
から予め定められた時間が経過したときの前記電流検出
手段の出力が前記第1レベルか否かを判定するための判
定手段と、少なくとも1つのGTOに対応した前記判定
手段の判定結果が前記第1レベルでなかったときに全て
のGTOへのオン信号を出力しないように制御する制御
手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置を開示す
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for each of the GTOs constituting the arm.
A power converter configured to provide an on signal for turning on the GTO via an on-gate switch and an off signal for turning off the GTO to a gate of the GTO via an off-gate switch. In G
Provided for each TO, when the potential difference generated between both terminals of the off-gate switch when the off-gate switch is turned on and the off signal is applied to the gate is equal to or less than a predetermined reference value, and Only at that time, current detection means for outputting a detection signal of the first level indicating that the GTO has been normally turned off, provided for each GTO, and a predetermined time from when the off-gate switch is turned on. Determining means for determining whether or not the output of the current detecting means at the first level is equal to or less than the first level, and determining that the determination means corresponding to at least one GTO is not at the first level. And a control means for controlling not to output ON signals to all GTOs.

【0007】また、本発明は、前記判定手段が、前記予
め定められた時間が経過したときの前記電流検出手段の
出力が前記第1レベルか否かを判定するために、前記予
め定められた時間が経過したときに前記電流検出手段の
出力を複数回サンプリングし、そのサンプル値の半分以
上が前記基準値以下であったときに前記第1レベルと判
定するように構成されたことを特徴とする電力変換装置
を開示する。
Further, the present invention provides a method for determining whether or not the output of the current detecting means when the predetermined time has elapsed is equal to the first level. When the time has elapsed, the output of the current detection means is sampled a plurality of times, and when at least half of the sampled value is equal to or less than the reference value, the output is determined to be the first level. A power conversion device is disclosed.

【0008】更に、本発明は、前記判定手段による判定
結果が前記第1レベルでなかったときに当該判定手段が
どのGTOに対応するものであるかを表示するための表
示手段を付加したことを特徴とする電力変換装置を開示
する。
Further, the present invention is characterized in that display means for displaying which GTO corresponds to the judgment means when the judgment result by the judgment means is not the first level is added. A characteristic power converter is disclosed.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図1は、本発明になる電力変換装置
の構成例をブロック図で、インバータ装置の例である。
同図において、直流電源9をGTO変換器31〜33に
より3相交流に変換して負荷10に供給する。U、V、
W各相のGTO変換器31、32、33の各々は同じ構
成で、かつ1つのGTO変換器は2つのGTOを備えて
いて個別に点弧/消弧の制御が行われる。図1では、U
相のGTO変換器31のみが詳しく示されていて、さら
にGTO41、42のそれぞれの点弧/消弧を制御する
ゲートドライバ2はその1つの構成のみが図示されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a power conversion device according to the present invention, which is an example of an inverter device.
In the figure, a DC power supply 9 is converted into three-phase AC by GTO converters 31 to 33 and supplied to a load 10. U, V,
Each of the GTO converters 31, 32, and 33 of each phase W has the same configuration, and one GTO converter includes two GTOs, and ignition / extinguishing control is individually performed. In FIG. 1, U
Only the GTO converter 31 of the phase is shown in detail, and only one configuration of the gate driver 2 for controlling the ignition / extinguishing of each of the GTOs 41 and 42 is shown.

【0010】図2は、GTO42のゲートドライバの詳
細を示したもので、制御装置1からのオンオフ制御信号
14uは、GTO用ゲートドライバ2内のオンオフパル
ス制御部21でオンゲート出力用スイッチ23とオフゲ
ート出力用スイッチ25をそれぞれオンする信号に変換
される。ここでスイッチ23、25としては、トランジ
スタ等の半導体スイッチが用いられる。オンゲート用蓄
電池22は、スイッチ23がオンになったとき、GTO
42のゲートに順電流を流して、GTO42をオン状態
とし、オフゲート用蓄電池24は、スイッチ25がオン
になったとき、GTO42をターンオフさせる。
FIG. 2 shows details of the gate driver of the GTO 42. An on / off control signal 14u from the control device 1 is supplied to an on / off pulse control section 21 in the GTO gate driver 2 by an on / off output switch 23 and an off gate. The signals are converted into signals for turning on the output switches 25, respectively. Here, semiconductor switches such as transistors are used as the switches 23 and 25. When the switch 23 is turned on, the on-gate storage battery 22
A forward current flows through the gate of the GTO 42 to turn on the GTO 42, and the off-gate storage battery 24 turns off the GTO 42 when the switch 25 is turned on.

【0011】本発明の特徴とするゲート電流の検出は、
オフゲート出力用スイッチ25に於ける電圧降下を検出
することで行われる。このためにオフゲート出力用スイ
ッチ25の両端子がプリアンプ26へ入力されてその差
電位が増幅され、プリアンプ26の出力電圧Vとなる。
この電圧Vは、スイッチ25がオンのとき、そのオン抵
抗を流れるゲート電流に比例した電圧で、これが比較器
27で基準電圧Vrefと比較されてその比較結果が検出
信号15uとして制御装置1へ返される。ここで、図2
に示したように、プリアンプ26は非反転入力オペアン
プ26cと2つの入力抵抗器26a、26bで構成され
ており、比較器27は、抵抗器27a、27bで分圧し
て生成した基準電圧Vrefとプリアンプ26の出力電圧
Vとをオペアンプ27cへの入力とする構成である。
The detection of the gate current, which is a feature of the present invention,
This is performed by detecting a voltage drop in the off-gate output switch 25. For this reason, both terminals of the off-gate output switch 25 are input to the preamplifier 26, and the potential difference between the two terminals is amplified to become the output voltage V of the preamplifier 26.
This voltage V is a voltage proportional to the gate current flowing through the on-resistance when the switch 25 is turned on. This voltage is compared with a reference voltage Vref by a comparator 27, and the comparison result is returned to the control device 1 as a detection signal 15u. It is. Here, FIG.
As shown in the figure, the preamplifier 26 includes a non-inverting input operational amplifier 26c and two input resistors 26a and 26b. The comparator 27 includes a reference voltage Vref generated by dividing the voltage by the resistors 27a and 27b and a preamplifier. 26 is used as an input to the operational amplifier 27c.

【0012】他のGTO用ゲートドライバ2の構成も同
じである。そして、図1のU相用のもう1つのアームを
構成するGTO41に対しては、そのゲートドライバへ
制御装置1からオンオフ制御信号12uが与えられ、検
出信号13uが返される。同様に、V相GTO変換器3
2では、その2つのアーム対応に制御装置1からオンオ
フ制御信号12v、14vが与えられ、検出信号13
v、15vが返され、W相用GTO変換器33では、そ
の2つのアーム対応に制御装置1からオンオフ制御信号
12w、14wが与えられ、検出信号13w、15wが
返される。
The configuration of the other GTO gate driver 2 is the same. Then, the GTO 41 constituting another arm for the U phase in FIG. 1 is supplied with an on / off control signal 12u from the control device 1 to the gate driver, and returns a detection signal 13u. Similarly, the V-phase GTO converter 3
2, on / off control signals 12 v and 14 v are provided from the control device 1 corresponding to the two arms, and the detection signal 13
v and 15v are returned, and in the W-phase GTO converter 33, on / off control signals 12w and 14w are given from the control device 1 corresponding to the two arms, and detection signals 13w and 15w are returned.

【0013】次に図1に示したインバータ装置を、U相
用GTO変換器31のGTO42を代表に説明する。ま
ずオン動作では、制御装置1からのオン制御信号14u
がオンオフパルス制御部21を介してオンゲート用スイ
ッチ23をオン状態にする。これによりオンゲート用蓄
電池22からGTO42のゲート端子に正極の電流であ
るオンゲート電流が流入され、GTO42はオン状態と
なる。次にオフ動作では、制御装置1からのオフ制御信
号14uがオンオフパルス制御部21を介してオフゲー
ト出力用スイッチ25をオン状態にする。これによりオ
フゲート用蓄電池23からGTO42のゲート端子に負
極の電流であるオフゲート電流が流入され、GTO42
はオフ状態となる。
Next, the inverter device shown in FIG. 1 will be described by taking the GTO 42 of the U-phase GTO converter 31 as a representative. First, in the ON operation, the ON control signal 14u from the control device 1
Turns on the on-gate switch 23 via the on-off pulse control unit 21. Thus, an on-gate current, which is a positive current, flows from the on-gate storage battery 22 to the gate terminal of the GTO 42, and the GTO 42 is turned on. Next, in the off operation, the off control signal 14u from the control device 1 turns on the off gate output switch 25 via the on / off pulse control unit 21. Thus, an off-gate current as a negative current flows from the off-gate storage battery 23 to the gate terminal of the GTO 42,
Is turned off.

【0014】図3は、このオフ動作時の各信号状態を時
間軸を横に取って示したタイミングチャートである。G
TOが正常にアノード電流を遮断した時は、制御装置1
からのオンオフ制御信号14uがオンからオフに変化し
たとき、GTOのゲート電流IGは急峻な負の電流とな
る。GTOがアノード電流を遮断すると(時刻t1)、
ゲート電流IGは徐々に上昇し、やがて零電流となる。
一方プリアンプ出力Vはオンオフ制御信号14uがオン
からオフに変わったときに零電圧近傍までにいったん下
がり、その後オフゲート出力用スイッチ25のオン抵抗
により電圧上昇し、更にGTOがアノード電流を遮断し
た時点t1から徐々に降下してやがて零電圧近くの値V
1となる。比較器27は、V<Vrefとなったときに検出
信号15uがハイレベルとなるように動作するものとす
ると、検出信号15uは時刻t2にハイレベルとなる。
こうしてオンオフ制御信号14uがオフに変化後、時刻
t2に検出信号15uがハイレベルに立ち上がるまでの
時間Tは数十μs程度で、この値は予めわかっている。
そこで制御装置1では、オンオフ制御信号14uをオフ
としてから時間T後の適当な時間幅を検出信号の監視期
間(図3のa部)として、その期間内に複数回、例えば
3回検出信号15uをサンプリングし、それらの内の半
数以上がハイレベルかを調べる。そして半数以上がハイ
レベルであれば正常にターンオフが行われたと判断し、
対となっているアームのGTO41へのオンオフ制御信
号12uをオンとするようにする(図3のb部)。
FIG. 3 is a timing chart showing the state of each signal at the time of the OFF operation, with the time axis taken along the horizontal axis. G
When the TO normally shuts off the anode current, the control device 1
When the on / off control signal 14u from ON changes from ON to OFF, the gate current IG of the GTO becomes a steep negative current. When the GTO shuts off the anode current (time t1),
The gate current IG gradually increases, and eventually becomes zero.
On the other hand, when the on / off control signal 14u changes from on to off, the preamplifier output V once drops to near zero voltage, then rises due to the on-resistance of the off-gate output switch 25, and further at time t1 when the GTO cuts off the anode current. And gradually falls to a value V near zero voltage
It becomes 1. Assuming that the comparator 27 operates so that the detection signal 15u goes high when V <Vref, the detection signal 15u goes high at time t2.
The time T required for the detection signal 15u to rise to the high level at the time t2 after the on / off control signal 14u is turned off is about several tens of μs, and this value is known in advance.
Therefore, in the control device 1, an appropriate time width after the time T from turning off the on / off control signal 14u is set as a detection signal monitoring period (part a in FIG. 3), and the detection signal 15u is output a plurality of times, for example, three times during that period And check if more than half of them are high level. And if more than half is high level, it is judged that turn-off was performed normally,
The on / off control signal 12u to the GTO 41 of the paired arms is turned on (part b in FIG. 3).

【0015】GTOのターンオフ失敗(ブレークダウ
ン)時には、ゲート電流IGは零電流まで戻らず、図3
の点線で示したように、例えば数百A程度の電流が継続
する。この電流のためにスイッチ25のオン抵抗により
電圧降下が生じ、プリアンプ出力Vは時刻t2にはター
ンオフ成功時のV1よりも高い電圧V2となる。そこ
で、基準電圧Vrefを時刻t2前後に於るプリアンプ出
力電圧Vの、ターンオフ成功時の値V1と失敗時の値V
2との間にあるように設定しておけば、ターンオフ失敗
時には比較器出力である検出信号15uはハイレベルに
ならない。このときは制御装置1はa部でのサンプリン
グ効果が殆どローレベルとなるので、続くGTO41の
ターンオン、更に次のGTO42のターンオン…といっ
た動作を停止し、また他のGTO変換器32、33のタ
ーンオン動作も停止して短絡による故障の発生、拡大を
防止する。
When the turn-off of the GTO fails (breakdown), the gate current IG does not return to zero current.
As shown by the dotted line, a current of, for example, about several hundreds A continues. Due to this current, a voltage drop occurs due to the on-resistance of the switch 25, and the preamplifier output V becomes a voltage V2 higher than V1 at the time of successful turn-off at time t2. Therefore, the reference voltage Vref is set to the value V1 of the successful turn-off and the value V of the failure of the preamplifier output voltage V before and after the time t2.
2, the detection signal 15u, which is the output of the comparator, does not go high when the turn-off fails. At this time, the control device 1 stops the operation of turning on the GTO 41 and turning on the next GTO 42 because the sampling effect in the section a is almost at a low level, and also turns on the other GTO converters 32 and 33. The operation is also stopped to prevent the occurrence and spread of a failure due to a short circuit.

【0016】更に制御装置1は、上記のようにあるGT
Oのターンオフ失敗を検出したとき、それがどのGTO
であるかは容易にわかるから、それをわかるように何ら
かの表示を行って保守者に知らせるようにすれば、どの
GTOを点検すればよいかがすぐわかる。
The control device 1 further includes a GT as described above.
When detecting a turn-off failure of O, it indicates which GTO
It is easy to know which GTO should be checked if some kind of display is made to notify the maintenance person so that the GTO can be recognized.

【0017】以上に説明したように、本発明の特徴とす
るゲート電流の検出方法では、電流検出のための変流器
等を主回路には何等用いずに、オフゲート出力用スイッ
チ25の持つ内部抵抗を利用し、その電圧降下を検出す
る構成である。このためには、ターンオフ失敗時と成功
時のゲート電流による上記電圧降下の差が検出できる値
である必要がある。この点では、例えば、オフゲート用
出力スイッチとして、内部抵抗が2mΩのスイッチ用ト
ランジスタを用い、ターンオフ失敗時のゲート電流が1
000アンペアのGTOを制御する場合を考えると、内
部抵抗による電圧降下は2V余りとなり、一方ターンオ
フ成功時は殆どOVであるから、この程度の電圧差があ
れば十分検出可能である。更に過渡的な状態での検出で
あるので、前述のようにサンプリングと多数決論理でよ
り確実な検出を行えるようにしている。
As described above, according to the gate current detection method which is a feature of the present invention, the off-gate output switch 25 has no internal current transformer or the like for the main circuit. This configuration uses a resistor to detect the voltage drop. For this purpose, it is necessary that the difference between the above-mentioned voltage drops due to the gate current when the turn-off fails and when the turn-off fails is a value that can be detected. In this regard, for example, a switching transistor having an internal resistance of 2 mΩ is used as an off-gate output switch, and the gate current when the turn-off fails is 1
Considering the case where a GTO of 000 amps is controlled, the voltage drop due to the internal resistance is more than 2 V, and when the turn-off is successful, the voltage is almost OV. Further, since detection is performed in a transient state, more reliable detection can be performed by sampling and majority logic as described above.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明によれば、安価で小型な回路の追
加及び変更で、短時間でターンオフ失敗(ブレークダウ
ン)を検出することが出来ると共に、GTOのブレーク
ダウンを連鎖的に波及させない信頼性の高い大容量の電
力変換装置を実現できる。
According to the present invention, a turn-off failure (breakdown) can be detected in a short time by adding or changing an inexpensive and small-sized circuit, and the reliability that does not cause the GTO breakdown to propagate in a chain is obtained. A high-capacity power conversion device with high performance can be realized.

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

【図1】本発明になるインバータ装置の構成例を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an inverter device according to the present invention.

【図2】GTOゲートドライバ内の構成を示すブロック
図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration inside a GTO gate driver.

【図3】図1の動作を説明するためのタイミングチャー
トである。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御装置 2 GTO用ゲートドライバ 9 直流電源 10 負荷 12u〜12w,14u〜14w オンオフ制御信号 13u〜13w,15u〜15w 検出信号 21 オンオフパルス制御部 22 オンゲート用蓄電池 23 オンゲート出力用スイッチ 24 オフゲート用蓄電池 25 オフゲート出力用スイッチ 26 プリアンプ 27 比較器 31〜33 GTO変換器 41、42 GTO DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control device 2 GTO gate driver 9 DC power supply 10 Load 12u-12w, 14u-14w On-off control signal 13u-13w, 15u-15w Detection signal 21 On-off pulse control unit 22 On-gate storage battery 23 On-gate output switch 24 Off-gate storage battery 25 Off-gate output switch 26 Preamplifier 27 Comparator 31-33 GTO converter 41, 42 GTO

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年2月3日(1999.2.3)[Submission date] February 3, 1999 (1999.2.3)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、そのアームを構成するGTOごとに、
当該GTOをオンとするためのオン信号をオンゲートス
イッチを介して、また当該GTOをオフとするためのオ
フゲート信号をオフゲートスイッチを介して当該GTO
のゲートに与えるように構成された電力変換装置におい
て、GTOごとに設けられ、前記オフゲートスイッチが
オンされて前記オフ信号が前記ゲートに印加されている
ときの前記オフゲートスイッチの両端子間に生じる電位
差が、あらかじめ定められた基準値以下の時でかつその
ときのみ当該GTOが正常にターンオフされたことを示
す第1レベルとなる検出信号を出力する電流検出手段
と、GTOごとに設けられ、前記オフゲートスイッチが
オンされた時点からあらかじめ定められた時間が経過し
たときの前記検出信号が前記第1レベルでなかったとき
に異常信号を出力するための判定手段と、少なくとも1
つのGTOに対応した前記判定手段が前記異常信号を出
力しているときに全てのGTOへのオン信号を出力しな
いように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とす
る電力変換装置を開示する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for each of the GTOs constituting the arm.
An on signal for turning on the GTO is turned on through an on-gate switch, and an off-gate signal for turning off the GTO is turned on via the off-gate switch.
In the power converter configured to be applied to the gate of the power supply, the power supply device is provided for each GTO, between the two terminals of the off-gate switch when the off-gate switch is turned on and the off signal is applied to the gate. Current detection means for outputting a detection signal having a first level indicating that the GTO is normally turned off when the generated potential difference is equal to or less than a predetermined reference value and only at that time, provided for each GTO; Determining means for outputting an abnormal signal when the detection signal is not at the first level when a predetermined time has elapsed from the time when the off gate switch is turned on;
Control means for controlling not to output ON signals to all GTOs when the determination means corresponding to one GTO outputs the abnormal signal. I do.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0007】更に、本発明は、そのアームを構成するG
TOごとに、当該GTOをオンとするためのオン信号を
オンゲートスイッチを介して、また当該GTOをオフと
するためのオフゲート信号をオフゲートスイッチを介し
て当該GTOのゲートに与えるように構成された電力変
換装置において、GTOごとに設けられ、前記オフゲー
トスイッチがオンされて前記オフ信号が前記ゲートに印
加されているときの前記オフゲートスイッチの両端子間
に生じる電位差が、あらかじめ定められた基準値以下の
時でかつそのときのみ当該GTOが正常にターンオフさ
れたことを示す第1レベルとなる検出信号を出力する電
流検出手段と、GTOごとに設けられ、前記オフゲート
スイッチがオンされた時点からあらかじめ定められた時
間が経過した後の複数の時点に於ける前記検出信号の半
分以上が前記第1レベルでなかったときに異常信号を出
力する判定手段と、少なくとも1つのGTOに対応した
前記判定手段が前記異常信号を出力しているときに全て
のGTOへのオン信号を出力しないように制御する制御
手段と、を備えたことを特徴とする電力変換装置を開示
する。
Further, the present invention relates to the G
For each TO, an on signal for turning on the GTO is supplied to the gate of the GTO via an on-gate switch, and an off-gate signal for turning off the GTO is supplied to the gate of the GTO via an off-gate switch. In the power converter, the potential difference generated between the two terminals of the off-gate switch when the off-gate switch is turned on and the off signal is applied to the gate is provided in advance for each GTO, and is set in advance. Current detection means for outputting a detection signal of a first level indicating that the GTO has been normally turned off when and only when the value is equal to or less than the reference value, and the off-gate switch is provided for each GTO and turned on. More than half of the detection signal at a plurality of time points after a predetermined time has passed from the time point is the first signal. A determination unit that outputs an abnormal signal when the signal is not a bell, and controls so as not to output ON signals to all GTOs when the determination unit corresponding to at least one GTO outputs the abnormal signal. A power conversion device comprising: a control unit;

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0008】更に、本発明は、前記の電力変換装置にお
いて、前記異常信号が出力されたときに、その異常信号
を出力した判定手段がどのGTOに対応するものである
かを表示するための表示手段を付加したことを特徴とす
る電力変換装置を開示する。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned power converter, when the abnormal signal is output, a display for indicating which GTO corresponds to the judging means which has output the abnormal signal. A power converter characterized by adding means is disclosed.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図1は、本発明になる電力変換装置
の構成例を示すブロック図で、インバータ装置の例であ
る。同図において、直流電源9をGTO変換器31〜3
3により3相交流に変換して負荷10に供給する。U、
V、W各相のGTO変換器31、32、33の各々は同
じ構成で、かつ1つのGTO変換器は2つのGTOを備
えていて個別に点弧/消弧の制御が行われる。図1で
は、U相のGTO変換器31のみが詳しく示されてい
て、さらにGTO41、42のそれぞれの点弧/消弧を
制御するゲートドライバ2はその1つの構成のみが図示
されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power conversion device according to the present invention, which is an example of an inverter device. In the figure, a DC power supply 9 is connected to GTO converters 31 to 3.
The power is converted into three-phase AC by 3 and supplied to the load 10. U,
Each of the GTO converters 31, 32, and 33 for each of the V and W phases has the same configuration, and one GTO converter includes two GTOs to individually control ignition / extinguishing. In FIG. 1, only the U-phase GTO converter 31 is shown in detail, and only one configuration of the gate driver 2 for controlling the firing / extinguishing of each of the GTOs 41 and 42 is shown.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0013】次に図1に示したインバータ装置を、U相
用GTO変換器31のGTO42を代表に説明する。ま
ずオン動作では、制御装置1からのオン制御信号14u
がオンオフパルス制御部21を介してオンゲート用スイ
ッチ23をオン状態にする。これによりオンゲート用蓄
電池22からGTO42のゲート端子に正極の電流であ
るオンゲート電流が流入され、GTO42はオン状態と
なる。次にオフ動作では、制御装置1からのオフ制御信
号14uがオンオフパルス制御部21を介してオフゲー
ト出力用スイッチ25をオン状態にする。これによりオ
フゲート用蓄電池24からGTO42のゲート端子に負
極の電流であるオフゲート電流が流入され、GTO42
はオフ状態となる。
Next, the inverter device shown in FIG. 1 will be described by taking the GTO 42 of the U-phase GTO converter 31 as a representative. First, in the ON operation, the ON control signal 14u from the control device 1
Turns on the on-gate switch 23 via the on-off pulse control unit 21. Thus, an on-gate current, which is a positive current, flows from the on-gate storage battery 22 to the gate terminal of the GTO 42, and the GTO 42 is turned on. Next, in the off operation, the off control signal 14u from the control device 1 turns on the off gate output switch 25 via the on / off pulse control unit 21. As a result, an off-gate current, which is a negative current, flows from the off-gate storage battery 24 to the gate terminal of the GTO 42, and the GTO 42
Is turned off.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0015】GTOのターンオフ失敗(ブレークダウ
ン)時には、ゲート電流IGは零電流まで戻らず、図3
の点線で示したように、例えば数百A程度の電流が継続
する。この電流のためにスイッチ25のオン抵抗により
電圧降下が生じ、プリアンプ出力Vは時刻t2にはター
ンオフ成功時のV1よりも高い電圧V2となる。そこ
で、基準電圧Vrefを時刻t2前後に於るプリアンプ出
力電圧Vの、ターンオフ成功時の値V1と失敗時の値V
2との間にあるように設定しておけば、ターンオフ失敗
時には比較器出力である検出信号15uはハイレベルに
ならない。このときは制御装置1はa部でのサンプリン
グ結果が殆どローレベルとなるので、続くGTO41の
ターンオン、更に次のGTO42のターンオン…といっ
た動作を停止し、また他のGTO変換器32、33のタ
ーンオン動作も停止して短絡による故障の発生、拡大を
防止する。
When the turn-off of the GTO fails (breakdown), the gate current IG does not return to zero current.
As shown by the dotted line, a current of, for example, about several hundreds A continues. Due to this current, a voltage drop occurs due to the on-resistance of the switch 25, and the preamplifier output V becomes a voltage V2 higher than V1 at the time of successful turn-off at time t2. Therefore, the reference voltage Vref is set to the value V1 of the successful turn-off and the value V of the failure of the preamplifier output voltage V before and after the time t2.
2, the detection signal 15u, which is the output of the comparator, does not go high when the turn-off fails. At this time, the control device 1 stops the operation such as turning on the next GTO 41 and turning on the next GTO 42 because the sampling result at the section a is almost low level, and also turns on the other GTO converters 32 and 33. The operation is also stopped to prevent the occurrence and spread of a failure due to a short circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三沢 直樹 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 日 立プロセスコンピュータエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 岡松 茂俊 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 小林 清隆 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 Fターム(参考) 5H740 AA08 BA02 BB05 BB09 BB10 HH06 JB02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Naoki Misawa 5-2-1 Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Process Computer Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Shigetoshi Okamatsu 5-chome Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Inside the Hitachi, Ltd. Omika Plant (72) Inventor Kiyotaka Kobayashi 5-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term inside the Hitachi, Ltd. Omika Plant F-term (reference) JB02

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 そのアームを構成するGTOごとに、当
該GTOをオンとするためのオン信号をオンゲートスイ
ッチを介して、また当該GTOをオフとするためのオフ
信号をオフゲートスイッチを介して当該GTOのゲート
に与えるように構成された電力変換装置に於いて、 GTOごとに設けられ、前記オフゲートスイッチがオン
されて前記オフ信号が前記ゲートに印加されているとき
の前記オフゲートスイッチの両端子間に生じる電位差が
予め定められた基準値以下のときで且つそのときのみ当
該GTOが正常にターンオフされたことを示す第1レベ
ルとなる検出信号を出力する電流検出手段と、 GTOごとに設けられ、前記オフゲートスイッチがオン
された時点から予め定められた時間が経過したときの前
記電流検出手段の出力が前記第1レベルか否かを判定す
るための判定手段と、 少なくとも1つのGTOに対応した前記判定手段の判定
結果が前記第1レベルでなかったときに全てのGTOへ
のオン信号を出力しないように制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする電力変換装置。
1. An on-signal for turning on the GTO is provided via an on-gate switch, and an off-signal for turning off the GTO is provided via an off-gate switch for each GTO constituting the arm. In the power converter configured to supply to the gate of the GTO, provided for each GTO, the off-gate switch is turned on when the off-gate switch is turned on and the off signal is applied to the gate. Current detection means for outputting a detection signal having a first level indicating that the GTO has been normally turned off only when the potential difference between the two terminals is equal to or less than a predetermined reference value, and The output of the current detection means when a predetermined time has elapsed from the time when the off-gate switch is turned on, Determining means for determining whether the level is a level or not, and controlling not to output ON signals to all GTOs when the determination result of the determining means corresponding to at least one GTO is not the first level. A power converter, comprising: control means;
【請求項2】 前記判定手段は、前記予め定められた時
間が経過したときの前記電流検出手段の出力が前記第1
レベルか否かを判定するために、前記予め定められた時
間が経過したときに前記電流検出手段の出力を複数回サ
ンプリングし、そのサンプル値の半分以上が前記基準値
以下であったときに前記第1レベルと判定するように構
成されたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装
置。
2. The method according to claim 1, wherein the output of the current detecting means when the predetermined time elapses is equal to the first time.
The output of the current detection means is sampled a plurality of times when the predetermined time has elapsed in order to determine whether or not the level is equal to or less than a predetermined value. The power converter according to claim 1, wherein the power converter is configured to determine the first level.
【請求項3】 前記判定手段による判定結果が前記第1
レベルでなかったときに当該判定手段がどのGTOに対
応するものであるかを表示するための表示手段を付加し
たことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
3. The method according to claim 1, wherein a result of the determination by the determination means is the first
2. The power converter according to claim 1, further comprising a display unit for displaying which GTO the determination unit corresponds to when the level is not the level.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113852278A (en) * 2021-09-04 2021-12-28 深圳市普德新星电源技术有限公司 Accurate voltage regulating circuit of wide range output
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