JP2646654B2 - 電圧形インバータの保護回路 - Google Patents
電圧形インバータの保護回路Info
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- JP2646654B2 JP2646654B2 JP63121113A JP12111388A JP2646654B2 JP 2646654 B2 JP2646654 B2 JP 2646654B2 JP 63121113 A JP63121113 A JP 63121113A JP 12111388 A JP12111388 A JP 12111388A JP 2646654 B2 JP2646654 B2 JP 2646654B2
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- inverter
- circuit
- gto
- reactor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直流側に備えた回路により、直流を交流
に変換するインバータのアーム短絡事故や負荷短絡事故
などを保護できる電圧形インバータの保護回路に関す
る。
に変換するインバータのアーム短絡事故や負荷短絡事故
などを保護できる電圧形インバータの保護回路に関す
る。
〔従来の技術〕 第４図は電圧形インバータの保護の従来例を示した主
回路接続図である。
回路接続図である。
この第４図において、交流電源２からの交流電力は、
サイリスタを３相ブリッジ接続して構成されたサイリス
タ整流器３により直流電力に変換している。一方、６個
のゲートターンオフサイリスタ（以下ではGTOサイリス
タと略記する）11,12,13,14,15および16と、６個のフリ
ーホイールダイオード17,18,19,20,21および22とを各個
に逆並列に接続することで６組のアームを形成させ、こ
れらのアームを３相ブリッジ接続することでGTOインバ
ータ６を構成させ、サイリスタ整流器３が出力する直流
電力を直流リアクトル４を介してこのGTOインバータ６
に入力させているので、GTOインバータ６はこの直流電
力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換して負荷７に
供給する。またサイリスタ整流器３の直流側と、GTOイ
ンバータ６の直流側とを結合している、いわゆる直流中
間回路にはリアクトル31とダイオード32との並列接続回
路を平滑コンデンサ５に直列接続した回路が接続されて
いる。
サイリスタを３相ブリッジ接続して構成されたサイリス
タ整流器３により直流電力に変換している。一方、６個
のゲートターンオフサイリスタ（以下ではGTOサイリス
タと略記する）11,12,13,14,15および16と、６個のフリ
ーホイールダイオード17,18,19,20,21および22とを各個
に逆並列に接続することで６組のアームを形成させ、こ
れらのアームを３相ブリッジ接続することでGTOインバ
ータ６を構成させ、サイリスタ整流器３が出力する直流
電力を直流リアクトル４を介してこのGTOインバータ６
に入力させているので、GTOインバータ６はこの直流電
力を所望の電圧と周波数の交流電力に変換して負荷７に
供給する。またサイリスタ整流器３の直流側と、GTOイ
ンバータ６の直流側とを結合している、いわゆる直流中
間回路にはリアクトル31とダイオード32との並列接続回
路を平滑コンデンサ５に直列接続した回路が接続されて
いる。
この第４図に示す構成の電圧形インバータでは、たと
えば、GTOインバータ６の交流出力端子部分での短絡事
故、あるいは同一相の上下アームが同時にオンとなる、
いわゆるアーム短絡事故などが発生した場合には、この
GTOインバータ６の全アームを点弧させる保護方法がと
られる。すなわちGTOサイリスタ11がオンの期間中に、
誤まってGTOサイリスタ14がオンしてしまった場合には
Ｕ相アーム短絡となるが、このアーム短絡を検知する
と、全アームすなわち６弧のGTOサイリスタ11〜16にオ
ン指令を与える。これにより平滑コンデンサ５の蓄積電
荷はGTOインバータ６のU,VおよびＷ相に分流して放電す
ることになるので、このときの各GTOサイリスタの電流
２乗時間積が当該素子の許容値以内となるように、リア
クトル31の定数を定めておいて保護を図っている。
えば、GTOインバータ６の交流出力端子部分での短絡事
故、あるいは同一相の上下アームが同時にオンとなる、
いわゆるアーム短絡事故などが発生した場合には、この
GTOインバータ６の全アームを点弧させる保護方法がと
られる。すなわちGTOサイリスタ11がオンの期間中に、
誤まってGTOサイリスタ14がオンしてしまった場合には
Ｕ相アーム短絡となるが、このアーム短絡を検知する
と、全アームすなわち６弧のGTOサイリスタ11〜16にオ
ン指令を与える。これにより平滑コンデンサ５の蓄積電
荷はGTOインバータ６のU,VおよびＷ相に分流して放電す
ることになるので、このときの各GTOサイリスタの電流
２乗時間積が当該素子の許容値以内となるように、リア
クトル31の定数を定めておいて保護を図っている。
第５図は第４図に示す従来例回路でアーム短絡を生じ
たときにGTOインバータ６に流入する電流の変化をあら
わしたグラフであって、横軸は時間を、縦軸は電流I1を
あらわし、このグラフ中の破線が、I1の時間的な変化I1
（ｔ）である。
たときにGTOインバータ６に流入する電流の変化をあら
わしたグラフであって、横軸は時間を、縦軸は電流I1を
あらわし、このグラフ中の破線が、I1の時間的な変化I1
（ｔ）である。
この第５図における時刻t0は、GTOインバータ６を構
成しているGTOサイリスタ11と12および16がオンの期間
中に、GTOサイリスタ14が誤オンすなわちＵ相アーム短
絡を生じた瞬間であり、時刻t1は平滑コンデンサ５の電
圧Ｅが零になる瞬間であるが、サイリスタ整流器３から
直流リアクトル４を介して出力される電流Ｉは、この直
流リアクトル３のために、時刻t0からt1までの期間は一
定値であるとする。
成しているGTOサイリスタ11と12および16がオンの期間
中に、GTOサイリスタ14が誤オンすなわちＵ相アーム短
絡を生じた瞬間であり、時刻t1は平滑コンデンサ５の電
圧Ｅが零になる瞬間であるが、サイリスタ整流器３から
直流リアクトル４を介して出力される電流Ｉは、この直
流リアクトル３のために、時刻t0からt1までの期間は一
定値であるとする。
リアクトル31のインダクタンス値をＬ、平滑コンデン
サ５の静電容量をＣ、またこの平滑コンデンサ５の電圧
Ｅの初期値をE0とすると、GTOインバータ６に流入する
電流I1の時間的な変化I1（ｔ）はt0なる時刻からの経過
時間をｔとすると下記の（１）式であらわされる。
サ５の静電容量をＣ、またこの平滑コンデンサ５の電圧
Ｅの初期値をE0とすると、GTOインバータ６に流入する
電流I1の時間的な変化I1（ｔ）はt0なる時刻からの経過
時間をｔとすると下記の（１）式であらわされる。
ただしI0は前述したようにGTOサイリスタ11と12およ
び16がオンしている場合は（２）式で示される。
び16がオンしている場合は（２）式で示される。
I0＝IU＋IV−Ｉ＝−IW−Ｉ……（２） 時刻t0にＵ相アーム短絡の発生を検知してGTOインバ
ータ６の全アーム点弧を行うと、当該GTOインバータ６
へ流入する電流I1はU,VおよびＷ相に分流して流れる。
よってこの時刻t0にE0なる値となっていた平滑コンデン
サ５の電圧は、リアクトル31との共振現象により、t1な
る時刻に零となるが、このとき電流I1の値は最大となる
が、この時点でダイオード32が導通して、リアクトル31
を流れていた電流はこのダイオード32に環流する。それ
故この時刻t1以降にすべてのGTOサイリスタ11〜16のゲ
ートをパルスオフしておけば、これらに再びアノード電
流が流れるおそれはない。このとき、各相アームに分流
した電流の２乗時間積が、これらGTOサイリスタ11〜16
の許容値以下であれば、GTOインバータ６を保護するこ
とができる。尚出力短絡事故時にも同様の保護方法によ
り装置の保護を行う。
ータ６の全アーム点弧を行うと、当該GTOインバータ６
へ流入する電流I1はU,VおよびＷ相に分流して流れる。
よってこの時刻t0にE0なる値となっていた平滑コンデン
サ５の電圧は、リアクトル31との共振現象により、t1な
る時刻に零となるが、このとき電流I1の値は最大となる
が、この時点でダイオード32が導通して、リアクトル31
を流れていた電流はこのダイオード32に環流する。それ
故この時刻t1以降にすべてのGTOサイリスタ11〜16のゲ
ートをパルスオフしておけば、これらに再びアノード電
流が流れるおそれはない。このとき、各相アームに分流
した電流の２乗時間積が、これらGTOサイリスタ11〜16
の許容値以下であれば、GTOインバータ６を保護するこ
とができる。尚出力短絡事故時にも同様の保護方法によ
り装置の保護を行う。
アーム短絡事故などの場合は、上述の全アーム点弧方
式により事故電流を分割して各アームに流すので、各ア
ーム毎の電流２乗時間積を流入電流I1の電流２乗時間積
にくらべて大幅に低減できる。
式により事故電流を分割して各アームに流すので、各ア
ーム毎の電流２乗時間積を流入電流I1の電流２乗時間積
にくらべて大幅に低減できる。
しかしながらこの流入電流I1のピーク値が大きな値で
あることから、各アームに分流する電流の２乗時間積が
当該GTOサイリスタの許容値以下となるようにするため
に、リアクトル31のインダクタンス値Ｌを大きくして波
高値を低減させる必要がある。（しかしながら平滑コン
デンサ５の静電容量Ｃを減少させて電流ピーク値を抑制
することは、GTOインバータ６を使用する際の別の制約
から困難であるため、ここではこの静電容量Ｃは一定値
とする。） 一方、リアクトル31のインダクタンス値Ｌを大にする
と、通常使用中のこのGTOインバータ６の出力電圧リッ
プルを増大させることになるので、当該GTOインバータ
６の性能を低下させる大きな欠点を有する。
あることから、各アームに分流する電流の２乗時間積が
当該GTOサイリスタの許容値以下となるようにするため
に、リアクトル31のインダクタンス値Ｌを大きくして波
高値を低減させる必要がある。（しかしながら平滑コン
デンサ５の静電容量Ｃを減少させて電流ピーク値を抑制
することは、GTOインバータ６を使用する際の別の制約
から困難であるため、ここではこの静電容量Ｃは一定値
とする。） 一方、リアクトル31のインダクタンス値Ｌを大にする
と、通常使用中のこのGTOインバータ６の出力電圧リッ
プルを増大させることになるので、当該GTOインバータ
６の性能を低下させる大きな欠点を有する。
そこでこの発明の目的は、インバータの重要な特性で
ある出力電圧リップルを極端に増大させることなく、全
アーム点弧方式により電圧形インバータのアーム短絡保
護や出力短絡保護が行えるようにすることにある。
ある出力電圧リップルを極端に増大させることなく、全
アーム点弧方式により電圧形インバータのアーム短絡保
護や出力短絡保護が行えるようにすることにある。
上記目的を達成するために、この発明の電圧形インバ
ータは、直流電圧を充電するコンデンサを備え、このコ
ンデンサからの直流電力を入力して交流電力に交換する
電圧形インバータにおいて、前記コンデンサと電圧形イ
ンバータとの間に、このコンデンサの放電を阻止する極
性のダイオードとリアクトルと抵抗との並列接続回路を
挿入するものとする。
ータは、直流電圧を充電するコンデンサを備え、このコ
ンデンサからの直流電力を入力して交流電力に交換する
電圧形インバータにおいて、前記コンデンサと電圧形イ
ンバータとの間に、このコンデンサの放電を阻止する極
性のダイオードとリアクトルと抵抗との並列接続回路を
挿入するものとする。
この発明は、インバータの直流側に設けられているコ
ンデンサに直列接続されている、リアクトルとダイオー
ドとの並列回路にさらに抵抗を並列接続することで、全
アーム点弧時の素子電流波高値を抑制するようにしてい
るので、前記のリアクトルのインダクタンス値を増大さ
せることなしに、すなわちインバータ出力電圧リップル
を増大させることなしに、素子に流れる電流の２乗時間
積を当該素子の許容値以下に抑制するものである。
ンデンサに直列接続されている、リアクトルとダイオー
ドとの並列回路にさらに抵抗を並列接続することで、全
アーム点弧時の素子電流波高値を抑制するようにしてい
るので、前記のリアクトルのインダクタンス値を増大さ
せることなしに、すなわちインバータ出力電圧リップル
を増大させることなしに、素子に流れる電流の２乗時間
積を当該素子の許容値以下に抑制するものである。
第１図は本発明の第１の実施例をあらわした主回路接
続図である。
続図である。
この第１図において、交流電源２、サイリスタ整流器
３、直列リアクトル４、平滑コンデンサ５、GTOインバ
ータ６とこのインバータを構成している６個のGTOサイ
リスタ11〜16と６個のフリーホイールダイオード17〜2
2、負荷７、リアクトル31およびダイオード32の名称・
用途・機能は、第４図において既述の従来例回路の場合
と同じであるから、これらの説明は省略する。
３、直列リアクトル４、平滑コンデンサ５、GTOインバ
ータ６とこのインバータを構成している６個のGTOサイ
リスタ11〜16と６個のフリーホイールダイオード17〜2
2、負荷７、リアクトル31およびダイオード32の名称・
用途・機能は、第４図において既述の従来例回路の場合
と同じであるから、これらの説明は省略する。
本発明においては、リアクトル31とダイオード32との
並列回路に、さらに抵抗33が並列に接続される。
並列回路に、さらに抵抗33が並列に接続される。
この抵抗33の抵抗値をＲ、リアクトル31のインダクタ
ンス値をＬ、平滑コンデンサ５の静電容量をＣ、これの
電圧初期値をE0とすると、GTOインバータ６に流入する
電流I2の時間的な変化I2（ｔ）は下記の（３）式とな
る。但しｔは時刻t0からの経過時間である。
ンス値をＬ、平滑コンデンサ５の静電容量をＣ、これの
電圧初期値をE0とすると、GTOインバータ６に流入する
電流I2の時間的な変化I2（ｔ）は下記の（３）式とな
る。但しｔは時刻t0からの経過時間である。
ただしαとωとは下記の（４）式と（５）式で示され
る。
る。
第２図は第１図に示す実施例回路による効果をあらわ
したグラフであって、横軸は時間、縦軸は電流であっ
て、本発明により流れる電流I2の変化I2（ｔ）が実線で
画かれている。なお従来例と対比してその効果を明かに
するために、第５図に示す従来例海路により流れる電流
I1の変化I1（ｔ）が破線で示されているが、この両者を
求めるために使用している静電容量Ｃ、リアクタンスＬ
と平滑コンデンサ５の電圧初期値E0の値は、いずれも同
一である。
したグラフであって、横軸は時間、縦軸は電流であっ
て、本発明により流れる電流I2の変化I2（ｔ）が実線で
画かれている。なお従来例と対比してその効果を明かに
するために、第５図に示す従来例海路により流れる電流
I1の変化I1（ｔ）が破線で示されているが、この両者を
求めるために使用している静電容量Ｃ、リアクタンスＬ
と平滑コンデンサ５の電圧初期値E0の値は、いずれも同
一である。
この第２図と（３）式からあきらかなように、抵抗33
の効果により流入電流I2の波形高値は抑制され、従って
電流２乗時間積も小となる。
の効果により流入電流I2の波形高値は抑制され、従って
電流２乗時間積も小となる。
また、平滑コンデンサ５に蓄積される初期電荷量Q0は
下記（６）式の値となる。
下記（６）式の値となる。
すなわち、従来例回路でダイオード32が導通を開始す
る時刻t1よりも長い時間を経過した時刻t2に、本発明の
実施例回路では平滑コンデンサ５の電圧Ｅが零となるの
で、この時刻t2以降に各GTOサイリスタ11〜16をパルス
オフしておけば、従来例回路と同様に、これらのGTOサ
イリスタ11〜16が再びオンすることはない。
る時刻t1よりも長い時間を経過した時刻t2に、本発明の
実施例回路では平滑コンデンサ５の電圧Ｅが零となるの
で、この時刻t2以降に各GTOサイリスタ11〜16をパルス
オフしておけば、従来例回路と同様に、これらのGTOサ
イリスタ11〜16が再びオンすることはない。
第３図は本発明の第２の実施例をあらわにした主回路
接続図であるが、この第３図に図示している交流電源
２、サイリスタ整流器３、直流リアクトル４、平滑コン
デンサ５、GTOサイリスタ６および負荷７の名称・用途
・機能は、前述の第１図と同様に第４図で既述の従来例
回路の場合と同じであるから、これらの説明は省略す
る。
接続図であるが、この第３図に図示している交流電源
２、サイリスタ整流器３、直流リアクトル４、平滑コン
デンサ５、GTOサイリスタ６および負荷７の名称・用途
・機能は、前述の第１図と同様に第４図で既述の従来例
回路の場合と同じであるから、これらの説明は省略す
る。
この第３図に示す第２実施例回路でも、リアクトル31
とダイオード32と抵抗33とを相互に並列接続した回路を
使用するのであるが、この並列接続回路の挿入場所が第
１図の実施例回路とは異なっているが、これの電流抑制
機能は同じであるので、動作説明は省略する。
とダイオード32と抵抗33とを相互に並列接続した回路を
使用するのであるが、この並列接続回路の挿入場所が第
１図の実施例回路とは異なっているが、これの電流抑制
機能は同じであるので、動作説明は省略する。
電圧形インバータにアーム短絡あるいは出力短絡事故
を生じた場合に、このインバータの直流側に設けられて
いるコンデンサからの電流により、当該インバータの素
子が破壊するのを防止するために、全アーム点弧方式に
よりこの電流を分流させるとともに、従来はこのコンデ
ンサとインバータとの間に、リアクトルとダイオードの
並列回路を挿入していたが、各素子への電流２乗時間積
が素子の許容値を上廻る場合には、リアクトルのインダ
クタンス値を増大させることで対処していた。しかしイ
ンダクタンス値の増大は、当該インバータが通常運転時
の出力電圧リップルを増大させる不都合があったが、本
発明においては、前述のリアクトルとダイオードとの並
列回路に、更に抵抗に並列に接続することで、全アーム
点弧時にコンデンサからインバータへ流入する電流のピ
ーク値を抑制しているので、リアクトルのインダクタン
ス値を増大させることなく、電流２乗時間積を素子の許
容値以内に抑制できるので、当該インバータの出力電圧
リップルを増大させることなく、電圧形インバータの保
護が行える効果が得られる。
を生じた場合に、このインバータの直流側に設けられて
いるコンデンサからの電流により、当該インバータの素
子が破壊するのを防止するために、全アーム点弧方式に
よりこの電流を分流させるとともに、従来はこのコンデ
ンサとインバータとの間に、リアクトルとダイオードの
並列回路を挿入していたが、各素子への電流２乗時間積
が素子の許容値を上廻る場合には、リアクトルのインダ
クタンス値を増大させることで対処していた。しかしイ
ンダクタンス値の増大は、当該インバータが通常運転時
の出力電圧リップルを増大させる不都合があったが、本
発明においては、前述のリアクトルとダイオードとの並
列回路に、更に抵抗に並列に接続することで、全アーム
点弧時にコンデンサからインバータへ流入する電流のピ
ーク値を抑制しているので、リアクトルのインダクタン
ス値を増大させることなく、電流２乗時間積を素子の許
容値以内に抑制できるので、当該インバータの出力電圧
リップルを増大させることなく、電圧形インバータの保
護が行える効果が得られる。
第１図は本発明の第１の実施例をあらわした主回路接続
図、第２図は第１図に示す実施例回路による効果をあら
わしたグラフ、第３図は本発明の第２の実施例をあらわ
した主回路接続図であり、第４図は電圧形インバータの
保護の従来例を示した主回路接続図、第５図は第４図に
示す従来例回路でアーム短絡を生じたときにGTOインバ
ータ６に流入する電流の変化をあらわしたグラフであ
る。 ２……交流電源、３……サイリスタ整流器、４……直流
リアクトル、５……平滑コンデンサ、６……GTOインバ
ータ、７……負荷、11,12,13,14,15,16……GTOサイリス
タ、17,18,19,20,21,22……フリーホイールダイオー
ド、31……リアクトル、32……ダイオード、33……抵
抗。
図、第２図は第１図に示す実施例回路による効果をあら
わしたグラフ、第３図は本発明の第２の実施例をあらわ
した主回路接続図であり、第４図は電圧形インバータの
保護の従来例を示した主回路接続図、第５図は第４図に
示す従来例回路でアーム短絡を生じたときにGTOインバ
ータ６に流入する電流の変化をあらわしたグラフであ
る。 ２……交流電源、３……サイリスタ整流器、４……直流
リアクトル、５……平滑コンデンサ、６……GTOインバ
ータ、７……負荷、11,12,13,14,15,16……GTOサイリス
タ、17,18,19,20,21,22……フリーホイールダイオー
ド、31……リアクトル、32……ダイオード、33……抵
抗。
Claims (1)
- 【請求項１】直流電圧を充電するコンデンサを備え、こ
のコンデンサからの直流電力を入力して交流電力に交換
する電圧形インバータにおいて、前記コンデンサと電圧
形インバータとの間に、このコンデンサの放電を阻止す
る極性のダイオードとリアクトルと抵抗との並列接続回
路を挿入することを特徴とする電圧形インバータの保護
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63121113A JP2646654B2 (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 電圧形インバータの保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63121113A JP2646654B2 (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 電圧形インバータの保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01291672A JPH01291672A (ja) | 1989-11-24 |
| JP2646654B2 true JP2646654B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=14803204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63121113A Expired - Lifetime JP2646654B2 (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 電圧形インバータの保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2646654B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60153690U (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-14 | 株式会社東芝 | 電力変換装置 |
| JPH0732530B2 (ja) * | 1985-07-03 | 1995-04-10 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置における短絡保護方式 |
-
1988
- 1988-05-18 JP JP63121113A patent/JP2646654B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01291672A (ja) | 1989-11-24 |
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