JP2012016206A - Method for detecting erroneous gate pulse wiring in power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電源と直流電源を変換する電力変換装置に係り、特に電力変換装置のゲートパルス誤配線検出方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device that converts an AC power source and a DC power source, and more particularly, to a gate pulse miswiring detection method for a power conversion device.
例えば、交流電源に電力変換装置を接続し、直流電源に変換する装置は、モータドライブ、UPS、太陽光発電用電力変換器、風力発電用電力変換器など数多くある。 For example, there are many devices that connect a power converter to an AC power source and convert it to a DC power source, such as a motor drive, a UPS, a photovoltaic power converter, and a wind power converter.
これらの電力変換装置は、制御回路が生成したゲートパルス信号を個別の制御配線を介して、主回路である半導体素子に接続し、半導体素子をスイッチングさせることにより所要の電力変換動作を行う。 These power conversion devices perform a required power conversion operation by connecting a gate pulse signal generated by a control circuit to a semiconductor element which is a main circuit via individual control wirings and switching the semiconductor element.
大容量の電力変換装置では回路損失を低減させるため、直流電圧を高い値に選定することが多く、制御回路と主回路の絶縁を確保する必要があること、また、ゲートパルス信号配線へのノイズ電流の伝送を遮断する必要があることなどの理由により、光ケーブルなどの絶縁処理を施すことが多い。 In order to reduce circuit loss in large-capacity power converters, the DC voltage is often selected at a high value, it is necessary to ensure insulation between the control circuit and the main circuit, and noise to the gate pulse signal wiring Insulation treatment of an optical cable or the like is often performed due to the necessity of interrupting current transmission.
然るに、光ケーブルは個々の半導体素子に対して個別に配線されるため、製作時、または点検時に十分な注意を払っても、光ケーブルを誤接続する懸念がある。仮に、ゲートパルス信号配線が誤配線をしていると、PN短絡を起こし、素子が破壊される。 However, since the optical cable is individually wired to each semiconductor element, there is a concern that the optical cable may be erroneously connected even if sufficient care is taken during manufacture or inspection. If the gate pulse signal wiring is miswired, a PN short circuit occurs and the element is destroyed.
この危険性を回避するために、装置製作、組み立ての過程においては主回路を無電圧状態にしてゲートパルス配線の受信確認試験を先ず実施し、目視にて正常であることを確認してから、主回路を充電して実動作を確認する手順を取ってきた。然しながら、無電圧状態での試験工程自体が、試験時間を増大させている。また、目視による確認には動作不良時の解析技術力が必要であるため試験者が限定され、試験工程のボトルネックとなる問題があった。 In order to avoid this danger, in the process of device fabrication and assembly, the main circuit is set to a non-voltage state, first the gate pulse wiring reception confirmation test is performed, and it is confirmed that it is normal by visual inspection. We have taken steps to check the actual operation by charging the main circuit. However, the test process itself in the no-voltage state increases the test time. In addition, since the visual confirmation requires analysis technology at the time of malfunction, there are problems that testers are limited and become a bottleneck in the test process.
これに対し、誤配線を人的対策に委ねるのではなく、誤配線の監視装置を設ける電力変換器としては、特許文献1のものがある。
On the other hand, there is one disclosed in
特許文献1の監視装置の誤配線検出の考え方は、インバータを構成するパワートランジスタのベースエミッタ電圧・位相を検出し、正常時との差分により、誤配線を検出する。
The concept of erroneous wiring detection in the monitoring device of
ところで、新規製作時の組み立て場面以外に、運転後の事情により素子交換などを行うことがあるが、この場合、素子部分での検出方法となるため、作業者のアームの誤解による電圧検出配線とスイッチング配線を誤配線する可能性がある。こういったケースでは、特許文献1の方法では、有効な検出はできない。
By the way, in addition to the assembly scene at the time of new production, element replacement etc. may be performed due to circumstances after operation, but in this case, since it is a detection method at the element part, voltage detection wiring due to misunderstanding of the operator's arm and There is a possibility of miswiring the switching wiring. In such a case, effective detection cannot be performed by the method of
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は作業者のアームの誤解による電圧検出配線とスイッチング配線の誤配線を検出できる電力変換装置のゲートパルス誤配線検出方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a gate pulse miswiring detection method for a power converter capable of detecting miswiring of voltage detection wiring and switching wiring due to misunderstanding of an arm of an operator. There is to do.
本発明の電力変換装置は、複数の半導体素子で形成され、一方端を三相交流電源に接続され、他方端を直流端子として直流端子間に直流コンデンサを接続し、制御装置から半導体素子にゲートパルスを与える配線を備え、一方端の線間または星状にコンデンサを接続し、低減電圧を所定時間印加して直流コンデンサを充電した後、制御装置から半導体素子に所定の複数パターンでゲートパルスを与えてこのときの三相交流の各相電流を検知し、複数パターンでのゲートパルスを与えた半導体素子とこのときの三相交流の各相電流の関係を記憶し、制御装置から半導体素子にゲートパルスを与える配線が健全であるときの記憶された関係と、同じ手順により今回記憶された関係とからゲートパルスを与える配線の誤配線を検知する。 The power conversion device of the present invention is formed of a plurality of semiconductor elements, one end is connected to a three-phase AC power supply, the other end is a DC terminal, a DC capacitor is connected between the DC terminals, and a gate is connected from the control device to the semiconductor element. It is equipped with wiring that gives a pulse, and a capacitor is connected between one end of the line or in a star shape, and a DC voltage is charged by applying a reduced voltage for a predetermined time, and then a gate pulse is applied from the control device to the semiconductor element in a predetermined pattern. Given this, each phase current of the three-phase alternating current is detected and the relationship between the semiconductor element to which the gate pulse is given in multiple patterns and each phase current of the three-phase alternating current at this time is stored. An erroneous wiring of the wiring to which the gate pulse is applied is detected from the stored relationship when the wiring to which the gate pulse is applied is healthy and the relationship stored this time by the same procedure.
なお、複数の半導体素子は、上下に半導体素子を配置してアームを形成してアームの半導体素子間を前記三相交流の各相に接続し、アーム両端を直流端子に接続する3アームからなるブリッジ構成とされると共に、所定の複数パターンとは、個々のパターンでは異なるアームの上段と下段の1つずつの半導体素子に点弧信号を与え、かつ各半導体素子は2回ずつ点弧機会を与えられるように組み合わされた6つの点弧パターンとするのがよい。 The plurality of semiconductor elements include three arms in which semiconductor elements are arranged above and below to form arms, the semiconductor elements of the arms are connected to each phase of the three-phase AC, and both ends of the arm are connected to DC terminals. In addition to the bridge configuration, each of the predetermined patterns has an ignition signal for each of the upper and lower semiconductor elements of different arms, and each semiconductor element has an ignition opportunity twice. It is better to have 6 firing patterns combined as given.
また、低減電圧は、PN短絡が起きても半導体素子の破損が生じない範囲の低い直流電圧を直流母線に充電させるものとされるのがよい。 Further, the reduced voltage is preferably such that the DC bus is charged with a low DC voltage in a range where the semiconductor element is not damaged even if a PN short circuit occurs.
また、直流コンデンサを充電した後に半導体素子に与えるゲートパルスは、PN短絡が起きても半導体素子の破損を生じさせないために、三相交流の各相のリアクトルとコンデンサで定まる時定数の半分以下の時間幅のゲートパルス信号とされるのがよい。 In addition, the gate pulse given to the semiconductor element after charging the DC capacitor does not cause damage to the semiconductor element even if a PN short circuit occurs. It is preferable to use a gate pulse signal with a time width.
また、配線が健全であるときの記憶された関係と、同じ手順により今回記憶された関係とからゲートパルスを与える配線の誤配線を検知するにあたり、健全時の通流相と今回の通流相が一致する相と、一致しない相が存在する場合は、一致しない相のゲートパルス配線に誤接続が存在すると推定するのがよい。 In addition, when detecting the incorrect wiring of the wiring that gives the gate pulse from the stored relationship when the wiring is healthy and the relationship stored this time by the same procedure, the normal current phase and the current current phase If there is a phase that does not match and a phase that does not match, it is better to estimate that there is a misconnection in the gate pulse wiring of the phase that does not match.
また、配線が健全であるときの記憶された関係と、同じ手順により今回記憶された関係とからゲートパルスを与える配線の誤配線を検知するにあたり、実電流変化が無い場合は、ゲートパルス信号が接続されていないと判断するのがよい。 In addition, when detecting an incorrect wiring of a wiring that gives a gate pulse from the stored relationship when the wiring is healthy and the relationship stored this time by the same procedure, if there is no actual current change, the gate pulse signal is It is good to judge that it is not connected.
また、配線が健全であるときの前記記憶された関係と、同じ手順により今回記憶された関係とからゲートパルスを与える配線の誤配線を検知するにあたり、本来通流すべき相に通流が見られるが、同一相で全て極性が反転している場合には、電流検出器の極性が全て反転していると判断するのがよい。 In addition, when detecting a miswiring of a wiring that gives a gate pulse from the stored relationship when the wiring is healthy and the relationship stored this time by the same procedure, a flow is seen in the phase that should originally flow. However, when all the polarities are reversed in the same phase, it is preferable to determine that all the polarities of the current detectors are reversed.
作業者のアームの誤解による電圧検出配線とスイッチング配線の誤配線を検出できる。 It is possible to detect an incorrect wiring of the voltage detection wiring and the switching wiring due to the misunderstanding of the operator's arm.
以下、本発明の実施例を、図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下、本発明の適用される典型的な電力変換装置の一例と、本発明により付加される回路、装置部分について説明する。 Hereinafter, an example of a typical power conversion device to which the present invention is applied and a circuit and a device portion added by the present invention will be described.
まず、図1において、誤配線検出の対象となる電力変換器20は、いわゆるブリッジ接続された6組の半導体素子8から構成され、2組の半導体素子8の直列回路で構成される各アームの接続点が三相系統電力1の各相に接続され、3相の各アームの両端の直流回路側に負荷21が接続されている。なお、電力変換器20の交流側には、各相にリアクトル6が、各相間にコンデンサ5が設けられて、電力波形の平滑化が図られている。
First, in FIG. 1, a
概ね、上記のように構成される通常の電力変換装置に対して、本発明においてはさらに三相系統電力1の各相に接続された系統接続スイッチ4以外に、これと並列に補助スイッチ回路3を備える。そして、系統接続スイッチ4と補助スイッチ回路3のいずれかにより、電力変換器20に電力供給を行うように構成されている。なお、補助スイッチ回路3は、スイッチと抵抗が直列接続されており、この結果、補助スイッチ回路3が選択されて投入されたときに電力変換装置に印加される交流電圧は低減電圧となる。
In general, in addition to the
本発明の制御装置14は、上記のような主回路構成の装置を対象として、ブリッジ接続された6組の半導体素子8の点弧制御を実行して交直電力変換を行うと共に、誤配線検出機能を果たす。制御装置14は、点弧制御並びに誤配線検出機能を果たすために、系統接続スイッチ4と補助スイッチ回路3の切替制御を行ない、交流側各相電流IinU,IinV、IinWを検出する為の電流検出器7と、直流電圧Vdcを検出する為の電圧検出器を備え、各半導体素子8の点弧制御信号9を与える。なお、電圧検出器は、直流回路に抵抗10,12の直列回路を設け、抵抗10に並列に設けられた直流コンデンサ11の端子電圧を、直流電圧Vdcとして検出する。
The
図2は、誤配線検出のための作業手順と、誤配線がないときの制御装置の各部入力と、各点弧信号の関係を示している。図において、上部から補助スイッチ回路3の開閉状態、直流電圧Vdc、半導体素子8(UP〜WN)へのゲートパルス信号、電流計測器7で観測する各相電流値IinU〜IinWを示している。なおブリッジ接続された6組の半導体素子8は、その半導体素子が接続されているアーム、従って三相系統電力1の各相(U,V,W)と、アームの上段(P)と下段(N)とで、表記、区別した記号を付して示す。
FIG. 2 shows the relationship between work procedures for detecting miswiring, input of each part of the control device when there is no miswiring, and firing signals. In the figure, the open / close state of the
誤配線検出のための作業手順としては、まずPN短絡が起きても半導体素子8が破壊されない程度の直流電圧を直流コンデンサ11に充電する。このために、補助スイッチ回路3を時刻t1からt2までの時間Tの間、三相系統電力1に接続する。補助スイッチ回路3の抵抗値並びに投入期間Tは、PN短絡が起きても半導体素子8が破壊されない程度の直流電圧となるように選択される。
As a work procedure for detecting erroneous wiring, first, the DC capacitor 11 is charged with a DC voltage that does not destroy the
ここで、PN短絡が起きても半導体素子8が破壊されない程度の直流電圧は、以下のようにして決定される。例えば、半導体素子8がIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である場合、半導体素子8が破壊する状況は、コレクタC−エミッタE間への過電圧印加による短絡破損、または、コレクタC−エミッタE間への過電流導通による熱破損が想定される。
Here, the DC voltage that does not destroy the
本発明において回避すべきは過電流破損である。半導体素子8がPN短絡を起こしている状況においては、直流コンデンサ11の両端電圧Vdcと、半導体素子8のうちのP,N組(例えばWPとWN)を結ぶ配線インダクタンスLdcと、半導体素子8のON電圧Eonと、短絡開始からの経過時間tから、短絡過電流Idが算出される。
What should be avoided in the present invention is overcurrent damage. In a situation where the
[数1]
Id=(Vdc−Eon)・t/Ldc (1)
一方、半導体素子8は所定の過電流耐量を持つ。例として定格1600AのIGBTの場合は、3200A、1msの過電流耐量を持つ。以上のことから、直流コンデンサ11に充電すべき直流電圧Vdcは、(1)式において過電流耐量Idと、電流確認時間tと、配線インダクタンスLdcから算出された値以下とする。
[Equation 1]
Id = (Vdc−Eon) · t / Ldc (1)
On the other hand, the
以上の環境下において、次に半導体素子8に対して、以下に説明する6パターンでゲートパルスを入れ、半導体素子8を順番にONにする。なお、ゲートパルスの時間幅は、コンデンサ5とリアクトル7の共振周期以下であることが第1要件である。これは振動的な電流が単調増加する範囲を選ぶ意図である。次に、通電開始とAD変換器のデータホールドからAD変換器のデータ取得までの時間以上であることが第2要件である。第1要件と第2要件の間の時間で、前述の過電流耐量を考慮して実際のゲートパルス幅を決定する。
Under the above environment, next, gate pulses are applied to the
図2は正しく配線されているときの、各パターンでのゲートパルスと、計測電流を示している。各パターンでの応答は以下のようになる。 FIG. 2 shows gate pulses and measurement currents in each pattern when wiring is performed correctly. The response in each pattern is as follows.
第1パターンP1:制御装置14から、半導体素子UPとVNに点弧パルス投入する。従って配線が正しく行われている状況では、直流コンデンサ11から、半導体素子UP、コンデンサ5、半導体素子VNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する為の電流検出器7では、U相にIinU、V相に−IinVが検出される。なお、ここで半導体素子から流出する側を正とし、流入する側を負としている。
First pattern P1: An ignition pulse is applied from the
第2パターンP2:制御装置14から、半導体素子UPとWNに点弧パルス投入する。従って配線が正しく行われている状況では、直流コンデンサ11から、半導体素子UP、コンデンサ5、半導体素子WNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する為の電流検出器7では、U相にIinU、W相に−IinWが検出される。
Second pattern P2: An ignition pulse is applied from the
第3パターンP3:制御装置14から、半導体素子UNとVPに点弧パルス投入する。従って配線が正しく行われている状況では、直流コンデンサ11から、半導体素子VP、コンデンサ5、半導体素子UNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する為の電流検出器7では、U相に−IinU、V相にIinVが検出される。
Third pattern P3: An ignition pulse is applied from the
第4パターンP4:制御装置14から、半導体素子VPとWNに点弧パルス投入する。従って配線が正しく行われている状況では、直流コンデンサ11から、半導体素子VP、コンデンサ5、半導体素子WNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する為の電流検出器7では、V相にIinV、W相に−IinWが検出される。
Fourth pattern P4: An ignition pulse is applied from the
第5パターンP5:制御装置14から、半導体素子UNとWPに点弧パルス投入する。従って配線が正しく行われている状況では、直流コンデンサ11から、半導体素子WP、コンデンサ5、半導体素子UNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する為の電流検出器7では、U相に−IinU、W相にIinWが検出される。
Fifth pattern P5: An ignition pulse is applied from the
第6パターンP6:制御装置14から、半導体素子WPとVNに点弧パルス投入する。従って配線が正しく行われている状況では、直流コンデンサ11から、半導体素子WP、コンデンサ5、半導体素子VNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する為の電流検出器7では、W相にIinW、V相に−IinVが検出される。
Sixth pattern P6: An ignition pulse is applied from the
図3は、上記の関係を表に纏めたものであり、左の欄は制御回路14が認識している半導体素子名、左から3列目の欄は半導体素子8側で実際に接続された半導体素子名を表記しており、この場合には同じ表記がされ、誤配線がないことを意味している。従って、パターンP1乃至P6のときに、制御回路14としては、各パターンに対してどの相の交流電圧が正になり、負になるのかが予め知りえる。例えば、パターンP1のときには、U相電流が正になり、V相電流が負になるはずであることが、パターンごとに予め準備されて知りえる状態にある。なお、中央下の部分で、各相電流がXとあるのは電流が検知されない(電流零)ことを意味している。
FIG. 3 is a table summarizing the above relationships, the left column is the name of the semiconductor element recognized by the
これに対し、このパターンにならないときは何が原因かというと、誤配線以外にPN短絡があるが、この問題については補助スイッチ回路3を投入し、PN短絡が起きても半導体素子8が破壊されない程度の直流電圧を直流コンデンサ11に充電した状態を作り出しているので、起こりえないとしている。誤配線検出を行う最初の段階で、PN短絡の可能性を除外した環境を作り出している。
On the other hand, if this pattern does not occur, what is the cause is that there is a PN short circuit besides miswiring, but for this problem, the
このため、誤配線があったときには、以下のことから誤配線と判別可能である。図4は、図1と同じ主回路構成、制御装置構成、入力であるが、誤配線がある。制御装置14としては半導体素子UPに出力したつもりが誤配線によりVPにパルス入力し、半導体素子VPに出力したつもりが誤配線によりUPにパルス入力しているものとする。
For this reason, when there is an incorrect wiring, it can be determined as an incorrect wiring from the following. FIG. 4 shows the same main circuit configuration, control device configuration, and input as FIG. 1, but there are miswirings. It is assumed that the
図5は上記誤配線されているときの、各パターンでのゲートパルスと、計測電流を示している。各パターンでの応答は以下のようになる。 FIG. 5 shows a gate pulse and a measurement current in each pattern when the wiring is incorrect. The response in each pattern is as follows.
第1パターンP1:制御装置14から、半導体素子UPとVNに点弧パルス投入するが、実際にはUPではなく、VPに点弧パルスを与えているので、半導体素子VP、VN間で短絡し、直流コンデンサ11から、半導体素子VP、半導体素子VNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。このとき、交流側には電流が流れないので、各相電流の検出器7では、電流検出しない。
First pattern P1: An ignition pulse is applied to the semiconductor elements UP and VN from the
第2パターンP2:制御装置14から、半導体素子UPとWNに点弧パルス投入するが、実際にはUPではなく、VPに点弧パルスを与えているので、直流コンデンサ11から、半導体素子VP、コンデンサ5、半導体素子WNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する電流検出器7では、V相にIinV、W相に−IinWが検出される。この場合に電流は検知されるが、本来流れるべき相ではない。
Second pattern P2: The
第3パターンP3:制御装置14から、半導体素子UNとVPに点弧パルス投入するが、実際にはVPではなく、UPに点弧パルスを与えているので、半導体素子UP、UN間で短絡し、直流コンデンサ11から、半導体素子UP、半導体素子UNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。このとき、交流側には電流が流れないので、各相電流の検出器7では、電流検出しない。
Third pattern P3: The
第4パターンP4:制御装置14から、半導体素子VPとWNに点弧パルス投入するが、実際にはVPではなく、UPに点弧パルスを与えているので、直流コンデンサ11から、半導体素子UP、コンデンサ5、半導体素子WNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する電流検出器7では、U相にIinU、W相に−IinWが検出される。この場合にU相に電流は検知されるが、本来流れるべき相ではない。
Fourth pattern P4: The
第5パターンP5:制御装置14から、半導体素子UNとWPに点弧パルス投入する。この場合、配線が正しく行われているので、直流コンデンサ11から、半導体素子WP、コンデンサ5、半導体素子UNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する電流検出器7では、U相に−IinU、W相にIinWが検出される。
Fifth pattern P5: An ignition pulse is applied from the
第6パターンP6:制御装置14から、半導体素子WPとVNに点弧パルス投入する。この場合にも、配線が正しく行われているので、直流コンデンサ11から、半導体素子WP、コンデンサ5、半導体素子VNを経由して、直流コンデンサ11に戻る回路が形成される。そしてこのとき、交流側各相電流を検出する電流検出器7では、W相にIinW、V相に−IinVが検出される。
Sixth pattern P6: An ignition pulse is applied from the
図6は、上記の関係を表に纏めたものであり、左の欄は制御回路14が認識している半導体素子名、左から3列目の欄は半導体素子8側で実際に接続された半導体素子名を表記しており、この場合にはUPをVPとし、VPをUPとする誤配線を生じていることを意味している。
FIG. 6 is a table summarizing the above relationships, the left column is the name of the semiconductor element recognized by the
このときの、各相電流の通流結果を図6下段に示すが、要するに
パターンP1:いずれの相も通流なし。
パターンP2:V相正、W相負の通流。
パターンP3:いずれの相も通流なし。
パターンP4:U相正、W相負の通流。
パターンP5:W相正、U相負の通流。
パターンP6:W相正、V相負の通流。
という結果が得られた。
The results of the current flow of each phase at this time are shown in the lower part of FIG. 6, but in short, pattern P1: none of the phases flow.
Pattern P2: V-phase positive and W-phase negative flow.
Pattern P3: No flow in any phase.
Pattern P4: U-phase positive and W-phase negative flow.
Pattern P5: W-phase positive and U-phase negative flow.
Pattern P6: W-phase positive and V-phase negative flow.
The result was obtained.
ところで、パターンP1乃至P6は、各半導体素子に対して2回ずつ点弧信号を与えたものである。例えば、UPについてみると、パターンP1とP2で点弧信号を与えている。UNであれば、パターンP3とP5で点弧信号を与えている。このことから、この結果をさらに、制御回路14の側から評価すると、制御回路14が半導体素子UPと信じて点弧信号を与えたパターンP1とP2のときのU相電流は、2回共に流れていないという結果であることがわかる。
By the way, the patterns P1 to P6 are obtained by giving an ignition signal to each semiconductor element twice. For example, in the case of UP, firing signals are given by patterns P1 and P2. If it is UN, the ignition signal is given by the patterns P3 and P5. Therefore, when this result is further evaluated from the side of the
同様にして、制御回路14の側から評価すると、以下のようになる。
UP:パターンP1とP2で通流のはずが、U相電流は2回共に無通流。
UN:パターンP3とP5で通流のはずが、U相電流は1回通流、1回無通流。
VP:パターンP3とP4で通流のはずが、V相電流は2回共に無通流。
VN:パターンP1とP6で通流のはずが、V相電流は1回通流、1回無通流。
WP:パターンP5とP6で通流のはずが、W相電流は2回共に通流。
WN:パターンP2とP4で通流のはずが、W相電流は2回共に通流。
Similarly, the evaluation from the
UP: Although the currents should flow in the patterns P1 and P2, the U-phase current is not flown twice.
UN: The patterns P3 and P5 should flow, but the U-phase current flows once and does not flow once.
VP: It should be flowing in patterns P3 and P4, but the V-phase current is not flowing both times.
VN: Although it should flow in patterns P1 and P6, the V-phase current flows once and does not flow once.
WP: Although it should be flowing in patterns P5 and P6, the W-phase current is flowing twice.
WN: Although it should be flowing in patterns P2 and P4, the W-phase current is flowing twice.
これらの結果からは、2回共に通流しないUPと、VPの間の誤配線が疑われることが判明する。なお、先にも述べたように、PN短絡の可能性を排除したチェック結果であるので、誤配線と考えてよく、かつその場所はUPと、VPの間の誤配線と考えられる。 From these results, it is found that there is a suspicion of miswiring between UP and VP that do not pass through twice. As described above, since the check result excludes the possibility of a PN short circuit, it may be considered as an incorrect wiring, and the location is considered as an incorrect wiring between UP and VP.
またさらに、点弧したはずの半導体素子と、通流相の関係からは、
パターンP2:UPに点弧信号を与え、U相電流が得られるはずが、V相に正電流を検知。
パターンP4:VPに点弧信号を与え、V相電流が得られるはずが、U相に正電流を検知。
の関係が現れている。
Furthermore, from the relationship between the semiconductor element that should have been ignited and the flow phase,
Pattern P2: An ignition signal is given to UP and a U-phase current should be obtained, but a positive current is detected in the V-phase.
Pattern P4: An ignition signal is given to VP and a V-phase current should be obtained, but a positive current is detected in the U-phase.
The relationship appears.
この結果も、UPと、VPの間の誤配線が疑われることを示している。 This result also indicates that a miswiring between UP and VP is suspected.
なお、パターンP1,P3のときの三相共に通流がない状態は、このパターンのみをみると誤配線ではなく、非接続の可能性もあるが、他のパターンでは通竜していることも含めれば非接続ではないと判定できる。 Note that when there is no flow in the three phases at the time of the patterns P1 and P3, there is a possibility that the wiring is not erroneously connected and there is a possibility of disconnection in other patterns. If it is included, it can be determined that it is not disconnected.
また、本来通流すべき相に通流が見られるが、同一相で全て極性が反転している場合には、電流検出器の極性が全て反転していると考えられる。 In addition, current is seen in the phase that should be passed, but if the polarity is reversed in the same phase, it is considered that the polarity of the current detector is reversed.
以上の原理説明に基づき、本発明においては図7のフローに従い、誤配線の検出を実行する。 Based on the above description of the principle, in the present invention, detection of erroneous wiring is executed according to the flow of FIG.
誤配線検出にあたり、まずステップS101において、図4の補助スイッチ回路3を短時間投入し、直流コンデンサ11を低電圧にて充電する。この充電電圧は、式(1)で説明したところのPN短絡が起きても半導体素子8が破壊されない程度の直流電圧とされる。
In detecting erroneous wiring, first, in step S101, the
次にステップS102では、図3、図6に示したパターンP1乃至P6での点弧制御を実施する。このパターン群は、個々のパターンでは異なるアームの上段と下段の1つずつの半導体素子に点弧信号を与え、かつ各半導体素子は2回ずつ点弧機会を与えられるように組み合わされた6つの点弧パターンとするのが好ましい。 Next, in step S102, ignition control is performed with the patterns P1 to P6 shown in FIGS. This pattern group consists of six elements that are combined so that each pattern is given an ignition signal to each of the upper and lower semiconductor elements of different arms, and each semiconductor element is given an opportunity to fire twice. A firing pattern is preferred.
次にステップS103では、図4の交流側各相電流を検出する電流検出器7の出力を入力し、検出した相と正負極性の信号として記憶する。なお、電流検出のタイミングは、ステップS102の半導体素子点弧のタイミングに同期して行われ、点弧結果通流が行われる時刻タイミングで電流検知し、パターンと関連して記憶される。なお、図4の制御装置14には、直流電圧Vdcも入力されているが、これは直流コンデンサ11に十分な電荷が保持されているか確認するために使用される。つまり、点弧信号を与えるにしても直流コンデンサ11に十分な電荷が保持されておらず、通流が期待できない状態での誤配線検出を阻止するために使用される。
Next, in step S103, the output of the
ステップS104では、ステップ103の検出結果を例えばマイコンに取り込む。マイコンは制御装置であってもよいし、別途汎用計算機などに取り込んで評価するものであってもよい。 In step S104, the detection result in step 103 is taken into a microcomputer, for example. The microcomputer may be a control device or may be separately incorporated into a general purpose computer for evaluation.
次にステップS105では、マイコン基板保存のデータとして例えば図3の正常時のゲートパルスの入力パターンと電流極性の関係を保持している。他方で、今回の検出結果として取り込んだデータから、図6の今回のゲートパルスの入力パターンと電流極性の関係を関連付けて作成、記憶しており、図3と図6を比較照合する。 In step S105, the relation between the input pattern of the normal gate pulse and the current polarity in FIG. On the other hand, the relationship between the input pattern of the current gate pulse in FIG. 6 and the current polarity is created and stored from the data captured as the current detection result, and FIG. 3 and FIG. 6 are compared and collated.
最後にステップS106では、この結果から、誤配線箇所を特定する。特定論理は、先に述べた幾つかの手法があるので、図3と図6のパターンの相違から誤配線を特定する。正常の場合、ステップS107で正常の旨を表示し、異常の場合ステップS108で異常の旨を表示し、終了する。 Finally, in step S106, a miswiring location is specified from this result. Since the identification logic has some methods described above, an erroneous wiring is identified from the difference between the patterns in FIGS. If normal, a message indicating normal is displayed in step S107, and if abnormal, a message indicating abnormality is displayed in step S108, and the process ends.
本発明は、電力変換装置の誤配線を簡便な装置で検知できるので、電力変換装置の種別を問わず採用することができる。 The present invention can detect miswiring of a power conversion device with a simple device, and thus can be adopted regardless of the type of the power conversion device.
1:三相系統電力
3:補助スイッチ回路
4:系統接続スイッチ
5:コンデンサ
6:リアクトル
8:半導体素子
9:点弧制御信号
10,12:抵抗
11:直流コンデンサ
14:制御装置
20:電力変換器
21:負荷
1: three-phase system power 3: auxiliary switch circuit 4: system connection switch 5: capacitor 6: reactor 8: semiconductor element 9:
Claims (7)
一方端の線間または星状にコンデンサを接続し、低減電圧を所定時間印加して前記直流コンデンサを充電した後、前記制御装置から前記半導体素子に所定の複数パターンでゲートパルスを与えてこのときの三相交流の各相電流を検知し、前記複数パターンでのゲートパルスを与えた前記半導体素子とこのときの三相交流の各相電流の関係を記憶し、前記制御装置から前記半導体素子にゲートパルスを与える配線が健全であるときの前記記憶された関係と、同じ手順により今回記憶された関係とから前記ゲートパルスを与える配線の誤配線を検知する電力変換装置のゲートパルス誤配線検出方法。 A wiring is formed of a plurality of semiconductor elements, one end is connected to a three-phase AC power source, the other end is a DC terminal, a DC capacitor is connected between the DC terminals, and a gate pulse is applied from the control device to the semiconductor element. In the power converter,
Capacitors are connected between one end of the lines or in a star shape, a reduced voltage is applied for a predetermined time to charge the DC capacitor, and then a gate pulse is applied from the control device to the semiconductor element in a predetermined plurality of patterns. Each phase current of the three-phase alternating current is detected, the relationship between the semiconductor element to which the gate pulse in the plurality of patterns is applied and each phase current of the three-phase alternating current at this time is stored, from the control device to the semiconductor element Gate pulse miswiring detection method for a power converter that detects miswiring of the wiring to which the gate pulse is applied from the stored relationship when the wiring to which the gate pulse is applied is healthy and the relationship stored this time by the same procedure .
前記複数の半導体素子は、上下に半導体素子を配置してアームを形成してアームの半導体素子間を前記三相交流の各相に接続し、アーム両端を直流端子に接続する3アームからなるブリッジ構成とされると共に、前記所定の複数パターンとは、個々のパターンでは異なるアームの上段と下段の1つずつの半導体素子に点弧信号を与え、かつ各半導体素子は2回ずつ点弧機会を与えられるように組み合わされた6つの点弧パターンとすることを特徴とする電力変換装置のゲートパルス誤配線検出方法。 The gate pulse miswiring detection method for a power converter according to claim 1,
The plurality of semiconductor elements include a three-arm bridge in which arms are formed by arranging semiconductor elements above and below, connecting the semiconductor elements of the arms to each phase of the three-phase AC, and connecting both ends of the arm to a DC terminal. The predetermined plurality of patterns are different from each other in that each pattern gives an ignition signal to each of the upper and lower semiconductor elements of different arms, and each semiconductor element has an ignition opportunity twice. 6. A method for detecting an erroneous wiring of a gate pulse in a power conversion device, wherein six ignition patterns are combined as given.
前記低減電圧は、PN短絡が起きても半導体素子の破損が生じない範囲の低い直流電圧を直流母線に充電させるものとされたことを特徴とする電力変換装置のゲートパルス誤配線検出方法。 The gate pulse miswiring detection method for a power converter according to claim 1,
The reduced voltage is a gate pulse miswiring detection method for a power converter, characterized in that the DC bus is charged with a low DC voltage in a range in which a semiconductor element is not damaged even if a PN short circuit occurs.
前記直流コンデンサを充電した後に前記半導体素子に与えるゲートパルスは、前記三相交流の各相のリアクトルと前記コンデンサで定まる時定数の半分以下の時間幅のゲートパルス信号とされたことを特徴とする電力変換装置のゲートパルス誤配線検出方法。 The gate pulse miswiring detection method for a power converter according to claim 1,
The gate pulse applied to the semiconductor element after charging the DC capacitor is a gate pulse signal having a time width equal to or less than half the time constant determined by the reactor and the capacitor of each phase of the three-phase AC. A method of detecting a gate pulse miswiring in a power converter.
配線が健全であるときの前記記憶された関係と、同じ手順により今回記憶された関係とから前記ゲートパルスを与える配線の誤配線を検知するにあたり、健全時の通流相と今回の通流相が一致する相と、一致しない相が存在する場合は、一致しない相のゲートパルス配線に誤接続が存在すると推定することを特徴とする電力変換装置のゲートパルス誤配線検出方法。 The gate pulse miswiring detection method for a power converter according to claim 1,
In detecting the incorrect wiring of the wiring that gives the gate pulse from the stored relationship when the wiring is healthy and the relationship stored this time by the same procedure, the current flowing phase and the current flowing phase are detected. When there is a phase that does not match and a phase that does not match, it is estimated that there is a misconnection in the gate pulse wiring of the phase that does not match, and a gate pulse miswiring detection method for a power converter, characterized in that:
配線が健全であるときの前記記憶された関係と、同じ手順により今回記憶された関係とから前記ゲートパルスを与える配線の誤配線を検知するにあたり、実電流変化が無い場合は、ゲートパルス信号が接続されていないと判断することを特徴とする電力変換装置のゲートパルス誤配線検出方法。 The gate pulse miswiring detection method for a power converter according to claim 1,
When detecting an incorrect wiring of the wiring that gives the gate pulse from the stored relationship when the wiring is healthy and the relationship stored this time by the same procedure, if there is no actual current change, the gate pulse signal is A gate pulse miswiring detection method for a power conversion device, characterized in that it is determined that they are not connected.
配線が健全であるときの前記記憶された関係と、同じ手順により今回記憶された関係とから前記ゲートパルスを与える配線の誤配線を検知するにあたり、本来通流すべき相に通流が見られるが、同一相で全て極性が反転している場合には、電流検出器の極性が全て反転していると判断することを特徴とする電力変換装置のゲートパルス誤配線検出方法。 The gate pulse miswiring detection method for a power converter according to claim 1,
In detecting an erroneous wiring of the wiring that gives the gate pulse from the stored relationship when the wiring is healthy and the relationship stored this time by the same procedure, there is a flow in the phase that should be flown through originally. A method for detecting an erroneous wiring of a gate pulse in a power converter, wherein, when the polarities are all reversed in the same phase, it is determined that the polarities of the current detectors are all reversed.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014155864A1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 株式会社日立産機システム | Electric power conversion device |
CN113508555A (en) * | 2019-03-13 | 2021-10-15 | 思科技术公司 | Multi-phase pulse power in network communication system |
US12126456B2 (en) | 2021-12-23 | 2024-10-22 | Cisco Technology, Inc. | Multiple phase pulse power in a network communications system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0720190A (en) * | 1993-06-30 | 1995-01-24 | Yaskawa Electric Corp | Method for detecting abnormal connection on servo motor |
JPH0970197A (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Toyota Motor Corp | Device for detecting abnormality of switching signal line |
JP2001186774A (en) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Capacitor discharge circuit of converter |
JP2004538493A (en) * | 2001-08-14 | 2004-12-24 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Apparatus and method for connection monitoring of an electric supply unit |
JP2006262599A (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
-
2010
- 2010-07-02 JP JP2010151718A patent/JP5420484B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0720190A (en) * | 1993-06-30 | 1995-01-24 | Yaskawa Electric Corp | Method for detecting abnormal connection on servo motor |
JPH0970197A (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-11 | Toyota Motor Corp | Device for detecting abnormality of switching signal line |
JP2001186774A (en) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Capacitor discharge circuit of converter |
JP2004538493A (en) * | 2001-08-14 | 2004-12-24 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Apparatus and method for connection monitoring of an electric supply unit |
JP2006262599A (en) * | 2005-03-16 | 2006-09-28 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014155864A1 (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 株式会社日立産機システム | Electric power conversion device |
JP2014195375A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-09 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Electric power conversion system |
CN113508555A (en) * | 2019-03-13 | 2021-10-15 | 思科技术公司 | Multi-phase pulse power in network communication system |
CN113508555B (en) * | 2019-03-13 | 2024-05-24 | 思科技术公司 | Multi-phase pulsed power in a network communication system |
US12126456B2 (en) | 2021-12-23 | 2024-10-22 | Cisco Technology, Inc. | Multiple phase pulse power in a network communications system |
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