JP2001136754A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流短絡時において、直流コンテ゛ンサの放電を抑
制でき、インハ゛ータの破壊を防止する。 【解決手段】 直流電源11に対し、コンテ゛ンサ12と、直流電
源11から供給される直流電圧を交流電圧に交換するインハ゛
ータ13とを各々並列に接続してなる電力変換装置10におい
て、コンテ゛ンサ12の負側端子にアノート゛が接続され、直流電源1
1の負側ラインにカソート゛が接続されたタ゛イオート゛41と、インハ゛ータ13
の出力電流を検出し、その結果に応じて電流を出力する
変流器42と、タ゛イオート゛41に並列に接続され、変流器42に
より出力された電流を整流し、その電流をインヒ゜ータ゛ンス45
を介してタ゛イオート゛41に順方向に供給する整流回路44と、
変流器42と整流回路44との間に接続され、オン状態の制御
入力を受けたとき、変流器42により出力された電流を短
絡させるスイッチ回路43と、直流短絡を検出したとき、オン状
態の制御入力をスイッチ回路43に与える短絡制御手段とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流電圧を交流電
圧に変換する電力変換装置に係り、特に直流短絡時に発
生する直流コンデンサの短絡電流によるインバータの破
壊を防止する電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力、産業、民生、家庭等の各
分野では、比較的大容量の電力制御や電源供給の際に、
電圧、電流、周波数、位相といった電力の形態を変換す
るための電力変換装置が広く用いられている。

【０００３】この種の電力変換装置としては、例えば、
直流電源としてのコンバータに対し、コンバータの出力
電力を平滑化する直流コンデンサと、平滑化された直流
電力を交流電力に変換するインバータとからなる構成が
典型的に知られている。

【０００４】しかしながら、この種の電力変換装置は、
直流短絡が発生した場合、インバータに耐量以上の電流
が流れる恐れがある。特に、電圧型の電力変換装置の場
合は、直流コンデンサの放電電流が重畳されて数十ｋＡ
の電流が流れる場合もある。

【０００５】このため、従来からインバータを保護する
ために様々な手法がとられている。

【０００６】図９（ａ）、図９（ｂ）は、これら手法を
用いた電力変換装置の構成例を示す回路図である。

【０００７】図９（ａ）に示す電力変換装置は、外部の
交流電源３２に接続されたコンバータ部１１に対して直
流コンデンサ１２とインバータ部１３とが並列に接続さ
れた基本構造において、インバータ部１３の上流側およ
び下流側に保護用のアームヒューズ２１、２２が挿入さ
れている。

【０００８】コンバータ部１１は、交流電源３２から供
給される交流電圧を直流電圧に変換する。この変換され
た直流電圧は直流コンデンサ１２およびアームヒューズ
２１を介してインバータ部１３に印加される。インバー
タ部１３は、印加された直流電圧を交流電圧に変換して
負荷３３に供給する。

【０００９】ここで電力変換装置に直流短絡が生じたと
き、直流コンデンサ１２の放電電流が重畳され、インバ
ータ部１３の主回路素子である半導体素子に流れる電流
が上昇する。しかしながら、放電電流の重畳に伴い、ア
ームヒューズ２１がインバータ部１３の半導体素子の最
大定格電流内で切断されるので、インバータ部１３の半
導体素子は保護される。

【００１０】一方、図９（ｂ）に示す電力変換装置は、
図９（ａ）におけるアームヒューズ２１、２２に代え
て、直流リアクトル２３、２４を備えた構成としてい
る。ここで、電力変換装置に直流短絡が生じた場合、直
流リアクトル２３が直流短絡電流の早い立ち上がりを遅
らせ、かつピーク電流を抑えて、インバータ部１３に流
れる電流を半導体素子の耐量以下に抑制する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような電力変換装置では、図９（ａ）に示す構成の場
合、アームヒューズ２１の切断によりインバータ部１３
を保護するため、直流短絡の発生毎にアームヒューズ２
１を交換する必要が生じる。また、インバータ部１３の
半導体素子が健全でも、アームヒューズ２１を交換しな
ければ運転できないため、再運転までに時間がかかり、
経済的な負担が大きいという問題がある。

【００１２】一方、図９（ｂ）に示す構成の場合、直流
リアクトル２３により直流短絡電流を抑制するため、過
渡状態を過ぎると、インバータ部１３に最大定格以上の
電流が流れ込んでインバータ部１３の半導体素子が破壊
される可能性がある。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、直流短絡時において、直流コンデンサの放
電を抑制でき、インバータの破壊を防止し得る電力変換
装置を提供することを目的とする。

【００１４】また、本発明の他の目的は、直流短絡から
の復旧の際に、保護用の回路部品の交換を不要とし、迅
速に運転を再開し得る電力変換装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【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、本発明では、以下のような手段を講じる。

【００１６】すなわち、請求項１の発明では、直流電源
に対して、直流コンデンサと、直流電源から供給される
直流電圧を交流電圧に変換するインバータとをそれぞれ
並列に接続してなる電力変換装置において、直流コンデ
ンサの負側端子にアノードが接続され、直流電源の負側
供給ラインにカソードが接続されたダイオードと、イン
バータの出力電流を検出し、この検出結果に応じて２次
電流を出力する変流器と、ダイオードに並列に接続さ
れ、変流器により出力された２次電流を整流し、得られ
た直流電流をインピーダンスを介してダイオードに順方
向に供給する整流回路と、変流器と整流回路との間に接
続され、オン状態の制御入力を受けたとき、変流器によ
り出力された２次電流を短絡させるスイッチ回路と、直
流短絡を検出したとき、オン状態の制御入力をスイッチ
回路に与える短絡時制御手段とを備える。

【００１７】請求項２の発明では、請求項１の発明の電
力変換装置において、直流電源は、交流電源から供給さ
れる交流電圧を変換し、得られた直流電圧を直流コンデ
ンサに供給するコンバータであり、変流器は、インバー
タの出力電流に代えて、交流電源からコンバータに供給
される入力電流を検出する。

【００１８】請求項３の発明では、直流電源に対して、
直流コンデンサと、直流電源から供給される直流電圧を
交流電圧に変換するインバータとをそれぞれ並列に接続
してなる電力変換装置において、直流コンデンサの負側
端子にアノードが接続され、直流電源の負側供給ライン
にカソードが接続されたダイオードと、ダイオードに並
列に接続され、直流電源から供給される直流電流を検出
し、この検出結果に応じて２次電流を、インピーダンス
を介してダイオードの順方向に出力する変流器と、変流
器とダイオードとの間に接続され、オン状態の制御入力
を受けたとき、変流器により出力された２次電流を短絡
させるスイッチ回路と、直流短絡を検出したとき、オン
状態の制御入力をスイッチ回路に与える短絡時制御手段
とを備える。

【００１９】請求項４の発明では、直流電源に対して、
直流コンデンサと、直流電源から供給される直流電圧を
交流電圧に変換するインバータとをそれぞれ並列に接続
してなる電力変換装置において、直流コンデンサの負側
端子にアノードが接続され、直流電源の負側供給ライン
にカソードが接続されたダイオードと、ダイオードに並
列に接続され、直流電圧をインピーダンスを介してダイ
オードに順方向に供給する電源回路と、ダイオードと電
源回路との間に接続され、オフ状態の制御入力を受けた
とき、電源回路による直流電圧の供給を遮断する遮断回
路とを備え、直流短絡を検出したとき、オフ状態の制御
入力を遮断回路に与える短絡時制御手段とを備える。

【００２０】請求項５の発明では、請求項４に記載の電
力変換装置において、遮断回路に代えて、電源回路とダ
イオードとの間に接続され、オフ状態の制御入力を受け
たとき、電源回路から供給される直流電流をダイオード
に供給せずに電源回路の負側にバイパスさせるバイパス
手段を備え、短絡時制御手段は、直流短絡を検出したと
き、オフ状態の制御入力をバイパス手段に与える。

【００２１】請求項６の発明では、直流電圧を供給する
直流電源と、直流電源の正側供給ラインに接続され、直
流電源から供給される正側の直流電圧を平滑化する第１
の直流コンデンサと、直流電源の負側供給ラインに接続
され、直流電源から供給される負側の直流電圧を平滑化
する第２の直流コンデンサと、第１および第２の直流コ
ンデンサの直流回路に並列に接続され、直流電源から供
給される正側および負側の直流電圧を交流電圧に変換す
る接地された中性点クランプ型インバータと、第１の直
流コンデンサの負側端子にアノードが接続され、カソー
ドが接地された第１のダイオードと、直流電源の正側供
給ラインに接続され、正側供給ラインを流れる電流を検
出し、この検出結果に応じて２次電流を出力する第１の
変流器と、第１のダイオードに並列に接続され、第１の
変流器から出力された２次電流を整流し、得られた直流
電流を第１のインピーダンスを介して第１のダイオード
に順方向に供給する第１の整流回路と、第１の変流器と
第１の整流回路との間に接続され、オン状態の制御入力
を受けたとき、第１の変流器により出力された２次電流
を短絡させる第１のスイッチ回路と、第２の直流コンデ
ンサの正側端子にカノードが接続され、アノードが接地
された第２のダイオードと、直流電源の負側供給ライン
に接続され、負側供給ラインを流れる電流を検出し、こ
の検出結果に応じて２次電流を出力する第２の変流器
と、第２のダイオードに並列に接続され、第２の変流器
から出力された２次電流を整流し、得られた直流電流を
第２のインピーダンスを介して第２のダイオードに順方
向に供給する第２の整流回路と、第２の変流器と第２の
整流回路との間に接続され、オン状態の制御入力を受け
たとき、第２の変流器により出力された２次電流を短絡
させる第２のスイッチ回路と、直流短絡を検出したと
き、オン状態の制御入力を第１および第２のスイッチ回
路のうち少なくとも一方に与える短絡時制御手段とを備
える。

【００２２】請求項７の発明では、請求項６の発明の電
力変換装置において、第１ならびに第２の変流器、第１
ならびに第２の整流回路、および第１ならびに第２のス
イッチ回路に代えて、第１のダイオードに並列に接続さ
れ、直流電圧を第１のインピーダンスを介して第１のダ
イオードに順方向に供給する第１の電源回路と、第１の
ダイオードと第１の電源回路との間に接続され、オフ状
態の制御入力を受けたとき、第１の電源回路による直流
電圧の供給を遮断する第１の遮断回路と、第２のダイオ
ードに並列に接続され、直流電圧を第２のインピーダン
スを介して第２のダイオードに順方向に供給する第２の
電源回路と、第２のダイオードと第２の電源回路との間
に接続され、オフ状態の制御入力を受けたとき、第２の
電源回路による直流電圧の供給を遮断する第２の遮断回
路とを備え、短絡時制御手段は、直流短絡を検出したと
き、オン状態の制御入力に代えて、オフ状態の制御入力
を第１および第２の遮断回路のうち少なくとも一方に与
える。

【００２３】したがって、本発明は以上のような手段を
講じたことにより、直流コンデンサの負側に順方向に直
列接続されたダイオードを設け、通常時にはこのダイオ
ードに順方向電流を流し（順方向バイアス電圧を印加
し）、直流短絡検出時にはダイオードの順方向電流を遮
断することにより、直流コンデンサの導通状態を制御し
ている。

【００２４】すなわち、請求項１から請求項７の発明の
電力変換装置においては、直流短絡が発生した場合であ
っても、ダイオードに流れる電流を遮断することによっ
て、直流コンデンサから流出する電流を抑制することが
でき、インバータの破壊を防止することができる。ま
た、従来とは異なり、アームヒューズを用いないので直
流短絡からの復旧の際に、保護用の回路部品の交換を不
要にでき、迅速に運転を再開することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の各実施の形態に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００２６】なお、以下の各実施の形態の説明に用いる
図中の符号は、図９と同一部分については同一符号を付
している。

【００２７】（第１の実施の形態）図１は第１の実施の
形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。

【００２８】この電力変換装置は、前述したコンバータ
部１１、直流コンデンサ１２及びインバータ部１３から
なる基本構造に対し、保護装置４０を設けている。な
お、こららコンバータ部１１、直流コンデンサ１２、イ
ンバータ部１３及び保護装置４０は、主回路部１０を構
成している。

【００２９】ここで、保護装置４０は、直流コンデンサ
１２の負側端子にアノードを接続されたダイオード４１
と、インバータ部１３の出力電流を検出して、この検出
された出力電流に応じて２次電流を出力する変流器４２
と、この変流器４２から出力される２次電流を整流して
直流に変換する整流回路４４と、変流器４２と整流回路
４４との間に接続され、オン状態の制御入力を受けたと
き、変流器４２より出力された２次電流を短絡する半導
体スイッチ４３と、整流回路４４で整流された電流が供
給されるインピーダンス４５とを備えている。

【００３０】なお、インピーダンス４５と整流回路４４
とは、インピーダンス４５の出力がダイオード４１のア
ノードに入力され、且つダイオード４１のカソードから
の出力が整流回路４４に入力されるように、ダイオード
４１と並列に接続されている。

【００３１】このような保護装置４０では、整流回路４
４が変流器４２の２次電流を直流電流ｉ２に変換すると
ともに、インピーダンス４５を介してダイオード４１の
順方向に直流電流ｉｄを供給可能となっている。

【００３２】なお、図示しないが、ダイオード４１を流
れる順方向電流は、この直流電流ｉｄを基準とし、直流
コンデンサ１２を流れるリプル電流に応じて僅かに変動
する（見かけ上、直流電流ｉｄ以下の電流がダイオード
４１の逆方向に入出力されている）。

【００３３】また、この電力変換装置は、図示しない短
絡時制御装置により、直流短絡の発生を検知するととも
に、オン状態の制御入力を半導体スイッチ４３に与える
一方、コンバータ部１１を停止（ゲートブロック）させ
る機能をもっている。この短絡時制御装置は、インバー
タ部１３の前段側に配置される。

【００３４】次に、以上のように構成された本実施の形
態に係る電力変換装置の動作を図２のタイミングチャー
トを用いて説明する。

【００３５】電力変換装置が正常に運転している状態に
おいては、インバータ部１３に供給される直流電流ｉ１
は、図２に示すように、規則的にのこぎり状に変化する
（時点ｔ＝０〜ｔ０）。また、整流回路４４から出力さ
れる直流電流ｉ２、およびダイオード４１を流れる直流
電流ｉｄは、時間に対しほぼ一定値を示す。

【００３６】次に、正常な状態において、時点ｔ０で直
流短絡が発生したとする。このとき、直流コンデンサ１
２の放電電流により、直流電流ｉ１が上昇する。続いて
直流電流ｉ１が、直流短絡検出用に予め設定された電流
レベルｉｓに到達する（時点ｔ１）と、図示しない短絡
時制御装置が直流短絡を検知する。このとき、短絡時制
御装置は、コンバータ部１１をゲートブロックし、交流
電源３２からの電力の供給を遮断させる一方、オン状態
の制御入力を半導体スイッチ４３に与える。これによっ
て、応答の速い半導体スイッチ４３がオン状態となり、
変流器４２の２次電流が短絡される。

【００３７】変流器４２の２次電流の短絡により、ダイ
オード４１に流れていた直流電流ｉｄが遮断され、その
結果、ダイオード４１がオフ（順方向バイアス以下）と
なる。

【００３８】ダイオード４１がオフとなると、直流コン
デンサ１２の放電電流は整流回路４４側へ回り込み、更
にインピーダンス４５で抑制される。これにより、直流
コンデンサ１２の放電電流量が低減され、インバータ部
１３の半導体素子が過電流から保護される。

【００３９】上述したように本実施の形態によれば、直
流電流ｉ１と所定の電流レベルｉｓとの比較により、電
力変換装置の主回路部１０で直流短絡が発生した場合で
あっても、応答の速い半導体スイッチ４３により変流器
４２の２次側を短絡させてダイオード４１をオフとする
ことにより、直流コンデンサ１２から流出する放電電流
を抑制することができる。

【００４０】その結果、直流短絡が発生した場合におい
ても、インバータ部１３の破壊を防止することができ
る。

【００４１】また、保護装置４０をダイオード４１、変
流器４２、半導体スイッチ４３、整流回路４４及びイン
ピーダンス４５から構成したので、直流短絡からの復旧
の際に、保護用の回路部品の交換を不要とし、迅速に運
転を再開することができる。

【００４２】（第２の実施の形態）図３は、第２の実施
の形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図であ
り、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００４３】なお、以下の各実施の形態についても同様
にして、重複した説明を省略する。

【００４４】すなわち、本実施の形態は、第１の実施の
形態の変形例であり、図３に示すように、変流器４２
が、インバータ部１３の出力電流に代えて、交流電源３
２からコンバータ部１１に供給される入力電流を検出す
るように配置された構成となっている。

【００４５】以上のような構成としても、第１の実施の
形態と同様の作用効果を得ることができる。

【００４６】（第３の実施の形態）図４は第３の実施の
形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。

【００４７】すなわち、本実施の形態は、第１の実施の
形態の変形例であり、図４に示すように、整流回路４４
を省略し、更に変流器４２が、インバータ部１３の出力
電流に代えて、コンバータ部１１から供給される直流電
流を検出するように配置された構成となっている。

【００４８】以上のような構成としても、第１の実施の
形態と同様の作用効果を得ることができる。

【００４９】（第４の実施の形態）図５は第４の実施の
形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。

【００５０】すなわち、本実施の形態は、第１の実施の
形態の変形例であり、変流器４２、整流回路４４、およ
び半導体スイッチ４３に代えて、ダイオード４１に並列
に接続され、直流電圧をインピーダンス４５を介してダ
イオード４１に順方向に供給する直流電源４６を備えて
いる。

【００５１】また、ダイオード４１と直流電源４６との
間には、オフ状態の制御入力を受けたときに、直流電源
４６からの直流電圧の供給を遮断する自己消弧型素子４
７を備えている。

【００５２】更に、図示しない短絡時制御装置は、直流
短絡を検出したとき、オン状態の制御入力に代えて、オ
フ状態の制御入力を自己消弧型素子４７に与える機能を
もっている。

【００５３】以上のような構成としても、直流短絡が発
生した場合、自己消弧型素子４７がオフとされることに
より、直流コンデンサ１２から流出する放電電流を抑制
することができ、第１の実施の形態と同様の作用効果を
得ることができる。

【００５４】なお、本実施の形態は、直流電源４６のみ
がダイオード４１に直流電流を流す場合について説明し
たが、これに限らず、本実施の形態に係る直流電源４
６、インピーダンス４５及び自己消弧型素子４７からな
る電源回路を、上述したとおり、図１、図３または図４
に示すダイオード４１に順方向に直流電流を供給するよ
うに並列接続し、直流電源４６と変流器４２との両者で
ダイオード４１に直流電流を流す構成に変形しても、本
実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

【００５５】（第５の実施の形態）図６は第５の実施の
形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。

【００５６】すなわち、本実施の形態は、第１の実施の
形態の変形例であり、中性点クランプ型インバータへの
適用を図るものであって、具体的には図６に示すよう
に、インバータ部１３に代えて、コンバータ部１１から
の正側供給ラインＰ１および負側供給ラインＮ１に接続
され、且つ両ラインＰ１、Ｎ１間に接地（中性点）ライ
ンＧ１を有する中性点クランプ型インバータ部１６を備
えている。

【００５７】これに伴い、保護装置４０は、前述同様の
構成を有するものの、正側供給ラインＰ１と接地ライン
Ｇ１との間（以下、正側ともいう）に設置された正側保
護装置（＃ａ）と、負側供給ラインと接地ラインＧ１と
の間（以下、負側ともいう）に配置された負側保護装置
４０（＃ｂ）との２つの装置として設けられている。な
お、（＃ａ）の添字は正側に属する要素を示し、（＃
ｂ）の添字は負側に属する要素を示している。

【００５８】ここで、正側保護回路４０（＃ａ）は、前
述した通りに接続されたダイオード４１（＃ａ）、変流
器４２（＃ａ）、半導体スイッチ４３（＃ａ）、整流回
路４４（＃ａ）およびインピーダンス４５（＃ａ）から
なる構成を備えている。

【００５９】変流器４２（＃ａ）は、正側供給ラインＰ
１に設けられ、正側供給ラインＰ１の電流を検出すると
ともに、この検出結果に応じて２次電流を半導体スイッ
チ４３（＃ａ）を介して整流回路４４（＃ａ）に出力す
る。

【００６０】一方、負側保護回路４０（＃ｂ）は、前述
同様にダイオード４１（＃ｂ）、変流器４２（＃ｂ）、
半導体スイッチ４３（＃ｂ）、整流回路４４（＃ｂ）お
よびインピーダンス４５（＃ｂ）からなる構成を備える
が、極性の関係により、各要素４１（＃ｂ）〜４５（＃
ｂ）の配置が若干異なっている。

【００６１】すなわち、ダイオード４１（＃ｂ）は、ア
ノードが正側主回路部１０（＃ａ）のダイオード４１
（＃ａ）のカソードに接続されている。すなわち、負側
のダイオード４１（＃ｂ）のアノード側は接地されてい
る。

【００６２】また、ダイオード４１（＃ｂ）のカソード
は、直流コンデンサ１２（＃ｂ）の正側端子に接続され
ている。直流コンデンサ１２（＃ｂ）の負側端子は、コ
ンバータ部１１の負側供給ラインＮ１に接続されてい
る。

【００６３】また、この負側供給ラインＮ１には、変流
器４２（＃ｂ）が設けられている。この変流器４２（＃
ｂ）は、負側供給ラインＮ１の電流を検出し、この検出
結果に応じて２次電流を半導体スイッチ４３（＃ｂ）を
介して整流回路４４（＃ｂ）に出力するものである。

【００６４】整流回路４４（＃ｂ）は、ダイオード４１
（＃ｂ）に並列に接続されており、変流器４２（＃ｂ）
から出力された２次電流を整流し、得られた直流電流ｉ
２’をインピーダンス４５（＃ｂ）を介してダイオード
４１（＃ｂ）の順方向に直流電流ｉｄ’を供給可能とな
っている。

【００６５】なお、ダイオード４１（＃ｂ）を流れる順
方向電流、および半導体スイッチ４３（＃ｂ）は、前述
同様のものである。

【００６６】更に、図示しない短絡時制御装置は、前述
した機能に加え、直流短絡の発生を検知したとき、オン
状態の制御入力を半導体スイッチ４３（＃ａ）または半
導体スイッチ４３（＃ｂ）に与える機能をもっている。
この短絡時制御装置は、中性点クランプ型インバータ部
１６の前段側に配置される。

【００６７】以上のような構成としても、直流短絡が発
生した場合、ダイオード４１（＃ａ）およびダイオード
４１（＃ｂ）の少なくとも一方がオフ（順方向バイアス
以下）とされることにより、正側または負側の直流コン
デンサ１２（＃ａ）、１２（＃ｂ）あるいはその両方１
２（＃ａ、＃ｂ）から流出する放電電流を抑制すること
ができ、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ること
ができる。

【００６８】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、次のように変形しても同様に実施でき
るものである。

【００６９】すなわち、変流器４２（＃ａ、＃ｂ）を交
流電源３２とコンバータ部１１との間に設ける、あるい
は、変流器４２（＃ａ、＃ｂ）を中性点クランプ型イン
バータ部１６と負荷３３との間に設けても、上記と同様
な効果を得ることができる。

【００７０】（第６の実施の形態）図７は第６の実施の
形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。

【００７１】すなわち、本実施の形態は、第５の実施の
形態に第４の実施の形態を適用させた変形例であり、具
体的には図７に示すように、正側および負側保護装置４
０（＃ａ、＃ｂ）がそれぞれ、第４の実施の形態に示し
た如く、直流電源４６（＃ａ、＃ｂ）、インピーダンス
４５（＃ａ、＃ｂ）、ダイオード４１（＃ａ、＃ｂ）及
び自己消弧型素子４７（＃ａ、＃ｂ）からなる閉ループ
回路として構成されている。

【００７２】なお、図示しない短絡時制御装置は、前述
同様に、直流短絡の発生を検知したとき、オフ状態の制
御入力を自己消弧型素子４７（＃ａ）または自己消弧型
素子４７（＃ｂ）に与える機能をもっている。この短絡
時制御装置は、中性点クランプ型インバータ部１６の前
段側に配置される。

【００７３】以上のような構成としても、直流短絡が発
生した場合、自己消弧型素子４７（＃ａ）および自己消
弧型素子４７（＃ｂ）の少なくとも一方がオフとされる
ことにより、正側または負側の直流コンデンサ１２（＃
ａ）、１２（＃ｂ）、あるいはその両方１２（＃ａ、＃
ｂ）から流出する放電電流を抑制することができ、第４
および第５の実施の形態と同様の作用効果を得ることが
できる。

【００７４】なお、本実施の形態は、正側および負側で
２つの直流電源４６（＃ａ）、４６（＃ｂ）を設けた場
合について説明したが、これに限らず、両直流電源４６
（＃ａ）、４６（＃ｂ）を共通化し、インピーダンス４
５（＃ａ、＃ｂ）、ダイオード４１（＃ａ、＃ｂ）およ
び自己消弧型素子４７（＃ａ、＃ｂ）からなる２つの閉
ループを電気的に並列化した構成に変形しても同様の作
用効果を得ることができ、更に保護装置４０（＃ａ、＃
ｂ）の省スペース化を図ることができる。

【００７５】（第７の実施の形態）図８は第７の実施の
形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。

【００７６】すなわち、本実施の形態は、第４の実施の
形態の変形例であり、図８に示すように、自己消弧型素
子４７を省略し、通常時にインピーダンス４５からダイ
オード４１に至る接続を、直流短絡時にインピーダンス
４５から直流電源４６の負側に切替可能なバイパススイ
ッチ５０を備えている。

【００７７】以上のような構成によれば、通常時には、
直流電源４６の正側供給ラインｐ１にインピーダンス４
５が接続され、更にこのインピーダンス４５がダイオー
ド４１のアノード側に接続され、このダイオード４１の
カソード側に直流電源４６の負側供給ラインｎ１が接続
されている。

【００７８】また、直流短絡の検出時には、バイパスス
イッチ５０により、インピーダンス４５とダイオード４
１との間が切断されるとともに、インピーダンス４５と
負側供給ラインｎ１とが直接接続され、直流電源４６か
ら出力される電流をダイオード４１に供給せずに直流電
源４６の負側にバイパスさせる。

【００７９】このように、直流短絡が発生した場合、ダ
イオード４１に流れていた電流をバイパスさせるので、
直流コンデンサ１２から流出する放電電流を抑制するこ
とができ、第１の実施の形態と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００８０】以上、本発明の好適な実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
直流短絡時において直流コンデンサの放電を抑制でき、
インバータの破壊を防止できる電力変換装置を提供でき
る。

【００８２】また、直流短絡からの復旧の際に、保護用
の回路部品の交換を不要とし、迅速に運転を再開できる
電力変換装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る電力変換装置の構成例
を示す回路図。

【図２】第１の実施の形態に係る電力変換装置の直流短
絡発生時における主回路内電流の時間変化を示すタイミ
ングチャート。

【図３】第２の実施の形態に係る電力変換装置の構成例
を示す回路図。

【図４】第３の実施の形態に係る電力変換装置の構成例
を示す回路図。

【図５】第４の実施の形態に係る電力変換装置の構成例
を示す回路図。

【図６】第５の実施の形態に係る電力変換装置の構成例
を示す回路図。

【図７】第６の実施の形態に係る電力変換装置の構成例
を示す回路図。

【図８】第７の実施の形態に係る電力変換装置の構成例
を示す回路図。

【図９】従来の保護手法を用いた電力変換装置の構成例
を示す回路図。

【符号の説明】

１０…主回路部、 １１…コンバータ部、 １２…直流コンデンサ、 １３…インバータ部、 １６…中性子点クランプ型インバータ部、 ２１、２２…アームヒューズ、 ２３、２４…直流リアクトル、 ３２…交流電源、 ３３…負荷、 ４０…保護装置、 ４１…ダイオード、 ４２…変流器、 ４３…半導体スイッチ、 ４４…整流回路、 ４５…インピーダンス、 ４６…直流電源、 ４７…自己消弧型素子、 ５０…バイパススイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H006 AA05 BB05 CA03 CA07 CC08 DC02 FA02 5H007 AA06 BB06 CA03 CC01 CC09 DC02 FA03 FA06 FA12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源に対して、直流コンデンサと、
   前記直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換
   するインバータとをそれぞれ並列に接続してなる電力変
   換装置において、 前記直流コンデンサの負側端子にアノードが接続され、
   前記直流電源の負側供給ラインにカソードが接続された
   ダイオードと、 前記インバータの出力電流を検出し、この検出結果に応
   じて２次電流を出力する変流器と、 前記ダイオードに並列に接続され、前記変流器により出
   力された２次電流を整流し、得られた直流電流をインピ
   ーダンスを介して前記ダイオードに順方向に供給する整
   流回路と、 前記変流器と前記整流回路との間に接続され、オン状態
   の制御入力を受けたとき、前記変流器により出力された
   ２次電流を短絡させるスイッチ回路と、 直流短絡を検出したとき、前記オン状態の制御入力を前
   記スイッチ回路に与える短絡時制御手段とを備えたこと
   を特徴とする電力変換装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電力変換装置におい
   て、 前記直流電源は、交流電源から供給される交流電圧を変
   換し、得られた直流電圧を前記直流コンデンサに供給す
   るコンバータであり、 前記変流器は、前記インバータの出力電流に代えて、前
   記交流電源から前記コンバータに供給される入力電流を
   検出することを特徴とする電力変換装置。
3. 【請求項３】 直流電源に対して、直流コンデンサと、
   前記直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換
   するインバータとをそれぞれ並列に接続してなる電力変
   換装置において、 前記直流コンデンサの負側端子にアノードが接続され、
   前記直流電源の負側供給ラインにカソードが接続された
   ダイオードと、 前記ダイオードに並列に接続され、前記直流電源から供
   給される直流電流を検出し、この検出結果に応じて２次
   電流を、インピーダンスを介して前記ダイオードの順方
   向に出力する変流器と、 前記変流器と前記ダイオードとの間に接続され、オン状
   態の制御入力を受けたとき、前記変流器により出力され
   た２次電流を短絡させるスイッチ回路と、 直流短絡を検出したとき、前記オン状態の制御入力を前
   記スイッチ回路に与える短絡時制御手段とを備えたこと
   を特徴とする電力変換装置。
4. 【請求項４】 直流電源に対して、直流コンデンサと、
   前記直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換
   するインバータとをそれぞれ並列に接続してなる電力変
   換装置において、 前記直流コンデンサの負側端子にアノードが接続され、
   前記直流電源の負側供給ラインにカソードが接続された
   ダイオードと、 前記ダイオードに並列に接続され、直流電圧をインピー
   ダンスを介して前記ダイオードに順方向に供給する電源
   回路と、 前記ダイオードと前記電源回路との間に接続され、オフ
   状態の制御入力を受けたとき、前記電源回路による直流
   電圧の供給を遮断する遮断回路とを備え、 直流短絡を検出したとき、前記オフ状態の制御入力を前
   記遮断回路に与える短絡時制御手段とを備えたことを特
   徴とする電力変換装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の電力変換装置におい
   て、 前記遮断回路に代えて、前記電源回路と前記ダイオード
   との間に接続され、前記オフ状態の制御入力を受けたと
   き、前記電源回路から供給される直流電流を前記ダイオ
   ードに供給せずに前記電源回路の負側にバイパスさせる
   バイパス手段を備え、 前記短絡時制御手段は、直流短絡を検出したとき、前記
   オフ状態の制御入力を前記バイパス手段に与えることを
   特徴とする電力変換装置。
6. 【請求項６】 直流電圧を供給する直流電源と、 前記直流電源の正側供給ラインに接続され、前記直流電
   源から供給される正側の直流電圧を平滑化する第１の直
   流コンデンサと、 前記直流電源の負側供給ラインに接続され、前記直流電
   源から供給される負側の直流電圧を平滑化する第２の直
   流コンデンサと、 前記第１および第２の直流コンデンサの直流回路に並列
   に接続され、前記直流電源から供給される正側および負
   側の直流電圧を交流電圧に変換する接地された中性点ク
   ランプ型インバータと、 前記第１の直流コンデンサの負側端子にアノードが接続
   され、カソードが接地された第１のダイオードと、 前記直流電源の正側供給ラインに接続され、前記正側供
   給ラインを流れる電流を検出し、この検出結果に応じて
   ２次電流を出力する第１の変流器と、 前記第１のダイオードに並列に接続され、前記第１の変
   流器から出力された２次電流を整流し、得られた直流電
   流を第１のインピーダンスを介して前記第１のダイオー
   ドに順方向に供給する第１の整流回路と、 前記第１の変流器と前記第１の整流回路との間に接続さ
   れ、オン状態の制御入力を受けたとき、前記第１の変流
   器により出力された２次電流を短絡させる第１のスイッ
   チ回路と、 前記第２の直流コンデンサの正側端子にカノードが接続
   され、アノードが接地された第２のダイオードと、 前記直流電源の負側供給ラインに接続され、前記負側供
   給ラインを流れる電流を検出し、この検出結果に応じて
   ２次電流を出力する第２の変流器と、 前記第２のダイオードに並列に接続され、前記第２の変
   流器から出力された２次電流を整流し、得られた直流電
   流を第２のインピーダンスを介して前記第２のダイオー
   ドに順方向に供給する第２の整流回路と、 前記第２の変流器と前記第２の整流回路との間に接続さ
   れ、オン状態の制御入力を受けたとき、前記第２の変流
   器により出力された２次電流を短絡させる第２のスイッ
   チ回路と、 直流短絡を検出したとき、前記オン状態の制御入力を前
   記第１および第２のスイッチ回路のうち少なくとも一方
   に与える短絡時制御手段とを備えたことを特徴とする電
   力変換装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電力変換装置におい
   て、 前記第１ならびに第２の変流器、前記第１ならびに第２
   の整流回路、および前記第１ならびに第２のスイッチ回
   路に代えて、 前記第１のダイオードに並列に接続され、直流電圧を前
   記第１のインピーダンスを介して前記第１のダイオード
   に順方向に供給する第１の電源回路と、 前記第１のダイオードと前記第１の電源回路との間に接
   続され、オフ状態の制御入力を受けたとき、前記第１の
   電源回路による直流電圧の供給を遮断する第１の遮断回
   路と、 前記第２のダイオードに並列に接続され、直流電圧を前
   記第２のインピーダンスを介して前記第２のダイオード
   に順方向に供給する第２の電源回路と、 前記第２のダイオードと前記第２の電源回路との間に接
   続され、オフ状態の制御入力を受けたとき、前記第２の
   電源回路による直流電圧の供給を遮断する第２の遮断回
   路とを備え、 前記短絡時制御手段は、直流短絡を検出したとき、前記
   オン状態の制御入力に代えて、前記オフ状態の制御入力
   を前記第１および第２の遮断回路のうち少なくとも一方
   に与えたことを特徴とする電力変換装置。