JP2812123B2 - Power semiconductor device protection device - Google Patents

Power semiconductor device protection device

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JP2812123B2
JP2812123B2 JP5010415A JP1041593A JP2812123B2 JP 2812123 B2 JP2812123 B2 JP 2812123B2 JP 5010415 A JP5010415 A JP 5010415A JP 1041593 A JP1041593 A JP 1041593A JP 2812123 B2 JP2812123 B2 JP 2812123B2
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昇太郎 村上
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電力用半導体装置の保
護装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection device for a power semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電力用半導体装置の保護装置とし
て、保護ヒューズを各アームへ入れた例について説明す
る。すなわち、図4は電圧形変換器の電力用半導体装置
の保護装置を示す構成図である。なお、図4の電力用半
導体装置を自動式無効電力補償装置として用いる場合の
交流電源ラインとの接続関係を図5に示す。図4におい
て、1は直流電圧源となる直流コンデンサで、有効電力
を取り扱う場合は、直流側の直流電源より充電される
が、自動式無効電力の補償装置等のように無効電力のみ
の場合は交流側から直流コンデンサ1は充電され、後述
する電力用半導体装置を制御することによって一定値に
制御される。2a〜2lは各アームの上下に設けられた
保護ヒューズ、3a〜3lは電圧形変換器としての電力
用半導体装置で、例えばサイリスタ,GTO,トランジ
スタである。4A〜4Cは6相インバータで、6相イン
バータ4A,4Cは内部を省略して示している。5は前
記6相インバータ4A〜4Cの各相電圧を合成する直列
多重変圧器を示す。6は制御装置、7はしゃ断器、8は
電源を示す。
2. Description of the Related Art An example in which a protection fuse is inserted in each arm as a conventional protection device for a power semiconductor device will be described. That is, FIG. 4 is a configuration diagram showing a protection device for a power semiconductor device of a voltage source converter. FIG. 5 shows the connection relationship with the AC power supply line when the power semiconductor device of FIG. 4 is used as an automatic reactive power compensator. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a DC capacitor serving as a DC voltage source, which is charged from a DC power supply on the DC side when handling active power. The DC capacitor 1 is charged from the AC side, and is controlled to a constant value by controlling a power semiconductor device described later. Reference numerals 2a to 21 denote protection fuses provided above and below each arm, and reference numerals 3a to 31 denote power semiconductor devices as voltage-source converters, for example, thyristors, GTOs, and transistors. Reference numerals 4A to 4C denote six-phase inverters, and the insides of the six-phase inverters 4A and 4C are omitted. Reference numeral 5 denotes a series multiplex transformer for synthesizing the respective phase voltages of the six-phase inverters 4A to 4C. Reference numeral 6 denotes a control device, 7 denotes a circuit breaker, and 8 denotes a power supply.

【0003】次に、動作について説明する。直流コンデ
ンサ1の直流電圧は、制御装置6によって作られた点弧
信号が電力用半導体装置3a〜3lに与えられることに
より、交流電圧に変換される。6相インバータ4A〜4
Cの各出力相電圧は、直列多重変圧器5の巻線5A−1
〜5A−3,5B−1〜5B−3,5C−1〜5C−3
に印加されることにより、一次側出力電圧は正弦波に近
い形となる。
Next, the operation will be described. The DC voltage of the DC capacitor 1 is converted into an AC voltage by applying the ignition signal generated by the control device 6 to the power semiconductor devices 3a to 3l. 6-phase inverter 4A-4
C is connected to the winding 5A-1 of the series multiplex transformer 5.
5A-3, 5B-1 to 5B-3, 5C-1 to 5C-3
, The primary side output voltage has a shape close to a sine wave.

【0004】一次側出力電圧は、しゃ断器7を通して電
源8につながっている。このような電圧形変換器の場
合、上下アームには、短絡防止期間を用いた180°パ
ルスを与えているが、過電流,点弧信号異常,電源8の
変動などが原因で上下アーム短絡が生じた場合、大容量
の直流コンデンサ1が電圧源のため、多大の電流が流れ
ることになる。このため、上下アームの保護ヒューズ2
a〜2lにより、短絡電流をしゃ断し、電力用半導体装
置3a〜3eやほかの機器の保護を行うとともに、電力
用半導体装置3a〜3lの逆並列回路を通して直流コン
デンサ1から回ってくる電流をしゃ断している。
The primary output voltage is connected to a power supply 8 through a circuit breaker 7. In the case of such a voltage source converter, a 180 ° pulse using a short-circuit prevention period is given to the upper and lower arms, but the upper and lower arms are short-circuited due to an overcurrent, an ignition signal abnormality, a fluctuation in the power supply 8, and the like. If this occurs, a large amount of current will flow because the large-capacity DC capacitor 1 is a voltage source. For this reason, the protection fuse 2 of the upper and lower arms
The short circuit current is interrupted by a to 21 to protect the power semiconductor devices 3a to 3e and other devices, and the current flowing from the DC capacitor 1 through the anti-parallel circuit of the power semiconductor devices 3a to 3l. doing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の電力用半導体装
置の保護装置は、以上のように構成されているので、必
要な保護ヒューズの個数が6相インバータで12個必要
であり、高価になること、また、電力用半導体装置の大
容量化,高電圧化にともない、従来の方法では、適用保
護ヒューズと電力用半導体装置の素子とは同一電流が流
れるため、高電圧,大容量化すると素子の許容I2
(Iは保護ヒューズに流れる電流、Tは時間でありI2
Tはジュール積分値である。)にくらべ保護ヒューズの
2 Tの方が大きくなり保護ヒューズとの保護協調が不
可能になるという問題点があった。本発明は、上記のよ
うな課題を解決するためになされたものであり、電力用
半導体装置、特に、電圧形変換器に用いられる電力用半
導体装置の保護を可能とするとともに、保護ヒューズの
個数を低減させ、安価な電力用半導体装置の保護装置を
提供することを目的とする。
Since the conventional protection device for a power semiconductor device is constructed as described above, the number of necessary protection fuses is 12 for a 6-phase inverter, which is expensive. In addition, with the increase in the capacity and the voltage of the power semiconductor device, in the conventional method, the same current flows through the applicable protective fuse and the element of the power semiconductor device. Allowable I 2 T
(I is the current flowing through the protection fuse, T is the time and I 2
T is the Joule integral value. ), The I 2 T of the protection fuse becomes larger, and there is a problem that the protection coordination with the protection fuse becomes impossible. The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and enables protection of a power semiconductor device, in particular, a power semiconductor device used in a voltage-source converter, and the number of protection fuses. And an inexpensive power semiconductor device protection device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1に
記載の電力用半導体装置の保護装置は、直列多重変圧器
と、この直列多重変圧器につながる多相インバータ群
と、この多相インバータ群の直流電源となり直流側につ
ながる直流コンデンサと、直流側にのみ設置された保護
ヒューズと、前記多相インバータ群の直流アーム短絡を
検出する短絡検出器と、前記短絡検出器によって検出さ
れた信号をインバータ群ごとに加算する加算器と、前記
加算器の信号により強制点弧を行うか、ゲートしゃ断を
行うかを選別する故障選別回路と、この故障選別回路の
結果に基づいて各インバータ群のゲート信号を発生する
ゲート発生回路と、を備えたものである。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a protection device for a power semiconductor device, comprising: a series multiplex transformer; a group of polyphase inverters connected to the series multiplex transformer; A DC capacitor that becomes a DC power supply for the inverter group and is connected to the DC side, a protective fuse installed only on the DC side, a short-circuit detector that detects a short-circuit of the DC arm of the multi-phase inverter group, and a short-circuit detector that detects the short-circuit. An adder for adding a signal for each inverter group, a fault selection circuit for selecting whether to perform forced ignition or gate cutoff based on the signal of the adder, and an inverter group based on the result of the fault selection circuit. And a gate generation circuit that generates the gate signal of

【0007】また、請求項2に係る電力用半導体装置の
保護装置は、直列多重変圧器と、この直列多重変圧器に
つながる多相インバータ群と、この多相インバータ群の
直流電源となり直流側につながる多数個の直流コンデン
サと、各々の直流コンデンサに直列に接続された保護ヒ
ューズと、前記多相インバータ群の直流アーム短絡を検
出する短絡検出器と、前記短絡検出器によって検出され
た信号を各インバータごとに加算する加算器と、前記加
算器の信号により強制点弧を行うか、ゲートしゃ断を行
うかを選別する故障選別回路と、この故障選別回路の結
果に基づいて各インバータのゲート信号を発生するゲー
ト発生回路と、を備えたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a protection device for a power semiconductor device, comprising: a series multiplex transformer; a group of polyphase inverters connected to the series multiplex transformer; A large number of connected DC capacitors, a protective fuse connected in series to each DC capacitor, a short-circuit detector for detecting a short-circuit of the DC arm of the polyphase inverter group, and a signal detected by the short-circuit detector. An adder for adding for each inverter, a fault selection circuit for selecting whether to perform forced ignition or gate cutoff based on the signal of the adder, and a gate signal for each inverter based on the result of the fault selection circuit. And a gate generation circuit that generates the signal.

【0008】さらに、請求項3に係る電力用半導体装置
の保護装置は、直列多重変圧器と、この直列多重変圧器
につながる多相インバータ群と、この多相インバータ群
の直流電源となり直流側につながる多数個の直流コンデ
ンサと、各々の直流コンデンサに直列に接続された保護
ヒューズと、前記多相インバータ群の直流アーム短絡を
検出する短絡検出器と、前記短絡検出器によって検出さ
れた信号をインバータ群ごとに加算する加算器と、前記
加算器の信号により強制点弧を行うか、ゲートしゃ断を
行うかを選別する故障選別回路と、この故障選別回路の
結果に基づいて各インバータ群のゲート信号を発生する
ゲート発生回路とを備え、さらに、直流端子間に保護ヒ
ューズ動作時の直流過電圧を防止するための半導体スイ
ッチと抵抗を直列に備えたものである。
Further, a protection device for a power semiconductor device according to a third aspect of the present invention is a series multiplex transformer, a group of polyphase inverters connected to the series multiplex transformer, and a DC power source for the group of polyphase inverters, and A large number of connected DC capacitors, a protective fuse connected in series to each DC capacitor, a short-circuit detector for detecting a short-circuit of the DC arm of the multi-phase inverter group, and an inverter for detecting a signal detected by the short-circuit detector. An adder for adding for each group, a fault selection circuit for selecting whether to perform forced ignition or gate cutoff based on the signal of the adder, and a gate signal for each inverter group based on the result of the fault selection circuit. And a series connection of a semiconductor switch and a resistor between the DC terminals to prevent DC overvoltage during protection fuse operation. It includes those were.

【0009】[0009]

【作用】本発明の請求項1に記載の発明においては、直
流側の保護ヒューズは、アーム短絡検出後、そのアーム
が属する多相インバータの各アームが強制点弧されるた
め、ヒューズ通過電流が増大し、速くしゃ断されること
になる。その結果、各電力用半導体装置の通過電流は分
流し低減するため、電力用半導体装置の保護協調は可能
となる。また、他の多相インバータは同時にゲートしゃ
断されるため直列多重変圧器の巻線効果で、電力用半導
体装置の逆並列回路を通して電源から回ってくる電流
は、増大しない。また、請求項2に記載の発明において
は、各コンデンサは保護ヒューズを設けることにより、
保護協調を保ちながら直流コンデンサが保護される。さ
らに、請求項3に記載の発明においては、抵抗と半導体
スイッチを直流コンデンサに並列に設けたので、保護ヒ
ューズ動作時の直流過電圧が防止される。
According to the first aspect of the present invention, since the protection fuse on the DC side forcibly fires each arm of the polyphase inverter to which the arm belongs after the short-circuit detection of the arm, the fuse passing current is reduced. It will increase and be cut off quickly. As a result, the passing current of each power semiconductor device is divided and reduced, so that protection coordination of the power semiconductor devices becomes possible. Also, since the other polyphase inverters are gated off at the same time, the current flowing from the power supply through the anti-parallel circuit of the power semiconductor device does not increase due to the winding effect of the series multiple transformer. According to the second aspect of the present invention, each capacitor is provided with a protective fuse,
The DC capacitor is protected while maintaining protection coordination. Furthermore, according to the third aspect of the present invention, since the resistor and the semiconductor switch are provided in parallel with the DC capacitor, DC overvoltage during operation of the protection fuse is prevented.

【0010】[0010]

【実施例】〔実施例1〕以下、本発明の実施例を図に基
づいて説明する。図1は本発明の第1の実施例を示すも
ので、直列多重変圧器につながる電圧形変換器(6相イ
ンバータ3群で、18相)の電力用半導体装置の保護装
置の構成図である。図1において、1は直流電圧源とな
る直流コンデンサ、2A〜2Cは各ア−ムの上下に設け
ていたものを直流側1個のみとした保護ヒューズ、3a
〜3lは、制御装置6により出力された点弧信号でオン
・オフする電力用半導体装置、4A〜4Cは6相インバ
ータ、5はこれら各6相インバータ4A〜4Cの出力電
圧を合成して、正弦波に近い電圧とする直列多重変圧器
で、その出力はしゃ断器7によって電源8に接続され
る。9a〜9lは前記電力用半導体装置3a〜3lのd
i/dt抑制用アノードリアクトル、10a〜10fは
アーム短絡を検出する短絡検出器、11A〜11Cは前
記各6相インバータ4A〜4Cごとに、アーム短絡信号
を加算する短絡故障信号加算器、12は前記各6相イン
バータ4A〜4Cのアーム短絡信号により、強制点弧か
ゲートしゃ断かを選別する故障選別回路、13は通常信
号、14はこの通常信号13と故障選別回路12の出力
により、点弧信号を発生するゲート発生回路である。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and is a configuration diagram of a protection device for a power semiconductor device of a voltage source converter (18 groups of 6-phase inverters 3 groups) connected to a series multiplex transformer. . In FIG. 1, 1 is a DC capacitor serving as a DC voltage source, 2A to 2C are protection fuses which are provided above and below each arm and have only one DC side, 3a
Reference numerals 31 to 31 denote power semiconductor devices that are turned on / off by the ignition signal output by the control device 6, 4A to 4C are six-phase inverters, and 5 is a composite of output voltages of these six-phase inverters 4A to 4C. A series multiplex transformer having a voltage close to a sine wave, the output of which is connected to a power supply 8 by a circuit breaker 7. 9a to 9l are d of the power semiconductor devices 3a to 3l.
i / dt suppressing anode reactor, 10a to 10f short-circuit detectors for detecting arm short-circuits, 11A to 11C short-circuit fault signal adders for adding arm short-circuit signals for each of the 6-phase inverters 4A to 4C, 12 A fault selection circuit for selecting forced firing or gate cut-off based on the arm short-circuit signal of each of the six-phase inverters 4A to 4C, 13 is a normal signal, 14 is an ignition based on the normal signal 13 and the output of the fault selection circuit 12, This is a gate generation circuit that generates a signal.

【0011】次に、動作について説明する。上記のよう
な構成からなる本発明の電力用半導体装置の保護装置に
おいて、大容量の電力用半導体装置の保護を可能とする
ためには、保護ヒューズ2A〜2Cの通過電流を増大さ
せ、保護ヒューズ2A〜2Cを速くしゃ断させること
と、各電力用半導体装置3a〜3lの通過電流を小さく
すること、電源8側からの回りこみ電流が少ないことな
どが必要である。そこで、本実施例では、上下アームの
たて短絡を、短絡検出器10a〜10fにて短時間に検
出し、各6相インバータ4A〜4Cごとに短絡故障信号
加算器11A〜11Cにて加算し、各6相インバータ4
A〜4Cごとのアーム短絡を検出する。すなわち、短絡
故障信号加算器11Bを例にとると、6相インバータ4
B中の6個のアーム短絡をそれぞれの短絡検出器10a
〜10fで検出し、これらの短絡検出信号の論理和を短
絡故障信号加算器11Bでとって(1個以上検出した場
合、オン)、制御装置6に6相分のアーム短絡検出信号
を送る。各6相インバータ4A,4Cでも同様である。
故障選別回路12にてアーム短絡をした6相インバータ
の電力用半導体装置を全アーム強制点弧させ、他の6相
インバータの電力用半導体装置は全数ゲートしゃ断させ
る。このような動作により直流側の保護ヒューズ2A〜
2Cを流れる電流は増大し、しゃ断が速くなるととも
に、最初に短絡したアーム電流は、同一群の全アームを
強制点弧することにより同一6相インバータ内の他の5
アームの電流に分流するため、電力用半導体装置の通過
電流を小さくすることができる。また、この時、電流側
から直列多重変圧器5を見ると、強制点弧を行っている
インバータ群の巻線は、電力用半導体装置の逆並列回路
のため短絡となっているが、他の直列巻線につながるイ
ンバータ群はゲートしゃ断をしているため、多大の短絡
電流は流れないことになる。従って、電流側からの大き
な回りこみ電流を防ぐことができる。
Next, the operation will be described. In the power semiconductor device protection device of the present invention having the above-described configuration, in order to enable protection of a large-capacity power semiconductor device, the protection fuses 2 </ b> A to 2 </ b> C need to have an increased current passing therethrough. It is necessary to cut off 2A to 2C quickly, to reduce the current passing through each of the power semiconductor devices 3a to 3l, and to reduce the sneak current from the power supply 8 side. Therefore, in the present embodiment, short-circuits of the upper and lower arms are detected in a short time by the short-circuit detectors 10a to 10f, and added by the short-circuit fault signal adders 11A to 11C for each of the six-phase inverters 4A to 4C. , Each 6-phase inverter 4
Detects arm short circuits every A to 4C. That is, taking the short-circuit fault signal adder 11B as an example, the six-phase inverter 4
B are connected to the respective short-circuit detectors 10a.
F10f, and the logical sum of these short-circuit detection signals is taken by the short-circuit fault signal adder 11B (ON when one or more are detected), and the arm short-circuit detection signals for six phases are sent to the control device 6. The same applies to each of the six-phase inverters 4A and 4C.
The power semiconductor devices of the six-phase inverter whose arms are short-circuited by the fault selection circuit 12 are forcibly fired on all arms, and all the power semiconductor devices of the other six-phase inverters are gated off. By such an operation, the protection fuses 2A to
The current flowing through the 2C increases, the cutoff becomes faster, and the first short-circuited arm current is reduced by forcibly firing all the arms of the same group to the other 5 in the same 6-phase inverter.
Since the current is divided into the current of the arm, the current passing through the power semiconductor device can be reduced. At this time, looking at the series multiplex transformer 5 from the current side, the windings of the inverter group performing the forced ignition are short-circuited due to the anti-parallel circuit of the power semiconductor device. Since the inverter group connected to the series winding blocks the gate, a large short-circuit current does not flow. Therefore, a large sneak current from the current side can be prevented.

【0012】このように、電力用半導体装置3a〜3l
の破壊通過電流に至るまでに保護ヒューズ2A〜2Cの
しゃ断を行い回路をしゃ断するとともに、電源8側から
の回りこみ電流を防ぐことによって保護を行うものであ
る。なお、上記実施例では、6相インバータ4A〜4
C,3直列多重変圧器5の例を示したが、n相インバー
タ,m直列多重変圧器についても同様の効果を奏する。
As described above, the power semiconductor devices 3a to 3l
The protection fuses 2A to 2C are cut off before reaching the breakdown passing current to cut off the circuit, and protection is performed by preventing a sneak current from the power supply 8 side. In the above embodiment, the six-phase inverters 4A to 4A
Although the example of the C, 3 series multiplex transformer 5 is shown, the same effect can be obtained with an n-phase inverter and an m series multiplex transformer.

【0013】〔実施例2〕また、上記実施例1では、直
流コンデンサ1を1つ具備したものを示したが、実際に
は大容量になると、直流コンデンサ1は多並列接続とな
ることが多く、図2に示すように、各直流コンデンサ1
a〜1fに個々に保護ヒューズ15a〜15fを設けて
組み合わせることにより、コンデンサ単体の保護および
電力用半導体装置3a〜3lの保護を行うことができ
る。すなわち、個々の直流コンデンサ単体のいずれかで
短絡故障が生じた場合は、故障コンデンサについている
保護ヒューズに他のコンデンサ電流が集中するため、速
くしゃ断することができ直流コンデンサの爆発を防止す
ることができる。また、6相インバータ4A〜4Cのア
ーム短絡が生じた場合、各直流コンデンサ1a〜1fか
ら電流が流れるが、上記実施例によりインバータ側の保
護ヒューズ2A〜2Cがしゃ断し、直流コンデンサ1a
〜1f側の保護ヒューズ15a〜15fはしゃ断しない
ような保護協調を行うことができ、実施例1と同様の効
果を奏する。また、直流コンデンサ1の分割数を6個に
した場合について説明したが、分割数がn個の場合にお
いても同様の効果を奏する。
[Embodiment 2] In Embodiment 1 described above, one having one DC capacitor 1 is shown. However, when the capacity becomes large, the DC capacitor 1 is often connected in multiple parallel. As shown in FIG.
By providing protection fuses 15a to 15f individually for a to 1f and combining them, protection of the capacitor alone and protection of the power semiconductor devices 3a to 31 can be performed. In other words, if a short-circuit fault occurs in one of the individual DC capacitors, the other capacitor current concentrates on the protective fuse on the faulty capacitor, so that it can be cut off quickly and prevent the DC capacitor from exploding. it can. When the arm short-circuit of the six-phase inverters 4A to 4C occurs, current flows from each of the DC capacitors 1a to 1f. However, according to the above embodiment, the protection fuses 2A to 2C on the inverter side are cut off and the DC capacitor 1a
The protection fuses 15a to 15f on the side of .about.1f can perform protection coordination so as not to be blown, and the same effects as in the first embodiment can be obtained. Also, the case where the number of divisions of the DC capacitor 1 is set to six has been described, but the same effect can be obtained when the number of divisions is n.

【0014】〔実施例3〕さらに、上記実施例1におい
て、直列多重巻線の効果により電源8側からの回りこみ
電流を防ぐことができるが、直列多重巻線の直列数が小
さい場合は直流側の電圧が高くなる場合があり、これを
防ぐために図3に示す実施例3では、半導体スイッチ
(SW)16、例えばGTOと抵抗17を用いて保護時
の直流過電圧を防止する。すなわち、直列多重変圧器5
の直列多重巻線の直列数をmとすると、インバータ巻線
側にはm/(m−1)倍の電圧が印加されることにな
り、mが小さい場合には、1巻線当りの電圧分担が増し
て、2次巻線の出力が大きくなり、電力用半導体装置3
a〜3lの逆並列回路により直流コンデンサ1a〜1f
をピーク充電し、直流過電圧になる場合がある。従っ
て、直流母線に半導体スイッチ16、例えばGTOと抵
抗17を直列にして設置し、短絡検出器10a〜10f
によって検出された直流短絡信号により半導体スイッチ
16をオンさせることによって、直流電圧の上昇を抑え
ることができ、上記実施例1,2と同様の効果を奏す
る。
[Embodiment 3] Furthermore, in the first embodiment, the sneak current from the power supply 8 can be prevented by the effect of the series multiplex winding. In order to prevent this, the third embodiment shown in FIG. 3 uses a semiconductor switch (SW) 16, for example, a GTO and a resistor 17, to prevent DC overvoltage during protection. That is, the series multiplex transformer 5
Is m / (m-1) times, and if m is small, the voltage per winding is m / (m-1). As the sharing increases, the output of the secondary winding increases, and the power semiconductor device 3
DC capacitors 1a to 1f by the anti-parallel circuit of
May be charged at a peak, resulting in a DC overvoltage. Therefore, a semiconductor switch 16, for example, a GTO and a resistor 17 are installed in series on the DC bus, and the short-circuit detectors 10a to 10f
By turning on the semiconductor switch 16 in response to the DC short-circuit signal detected by the above, an increase in the DC voltage can be suppressed, and the same effects as in the first and second embodiments can be obtained.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
に記載の発明によれば、直列多重変圧器のインバータ装
置においてn相インバータ1群ごとに直流側に1個の保
護ヒューズを設け、直流アーム短絡を速く検出し、イン
バータごとに強制点弧とゲートしゃ断を行うように構成
したので、大容量の電力用半導体装置の保護が可能とな
るとともに、各アームの上下に設置していた保護ヒュー
ズが1群インバータで1個となり、装置が安価にできる
効果がある。また、請求項2に記載の発明によれば、各
直流コンデンサに保護ヒューズを設けることにより、保
護協調を保ちながら直流コンデンサの保護も行える効果
がある。さらに、請求項3に記載の発明によれば、直列
多重変圧器の直列数が少ない時にも、抵抗と半導体スイ
ッチを組み合わせて直流コンデンサに並列に設置して制
御することにより直流過電圧を防止してインバータの保
護を行える効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
According to the invention described in (1), in the inverter device of the series multiplex transformer, one protection fuse is provided on the DC side for each group of n-phase inverters, the short-circuit of the DC arm is quickly detected, the forced ignition and the gate are provided for each inverter. Since the configuration is such that the cutoff is performed, it is possible to protect a large-capacity power semiconductor device, and the number of protection fuses installed above and below each arm is reduced to one with a group of inverters. There is. According to the second aspect of the present invention, by providing a protection fuse for each DC capacitor, the DC capacitor can be protected while maintaining protection coordination. Furthermore, according to the third aspect of the present invention, even when the number of series multiplex transformers is small, a DC overvoltage is prevented by installing a resistor and a semiconductor switch in parallel with a DC capacitor and controlling them in parallel. This has the effect of protecting the inverter.

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

【図1】本発明の電力用半導体装置の保護装置の実施例
1を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing Embodiment 1 of a protection device for a power semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の電力用半導体装置の保護装置の実施例
2を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing Embodiment 2 of the protection device for a power semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の電力用半導体装置の保護装置の実施例
3を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing Embodiment 3 of a protection device for a power semiconductor device of the present invention.

【図4】従来の電力用半導体装置の保護装置を示す構成
図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional protection device for a power semiconductor device.

【図5】図4の従来例における要部の詳細接続図であ
る。
FIG. 5 is a detailed connection diagram of main parts in the conventional example of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流コンデンサ 2A〜2C 保護ヒューズ 3a〜3l 電力用半導体装置 4A〜4C 6相インバータ 5 直列多重変圧器 6 制御装置 7 しゃ断器 8 電源 9a〜9l アノードリアクトル 10a〜10f 短絡検出器 11A〜11C 短絡故障信号加算器 12 故障選別回路 13 通常信号 14 ゲート発生回路 15a〜15f 保護ヒューズ 16 半導体スイッチ 17 抵抗 REFERENCE SIGNS LIST 1 DC capacitor 2A to 2C Protective fuse 3a to 3l Power semiconductor device 4A to 4C 6-phase inverter 5 Series multiplex transformer 6 Control device 7 Breaker 8 Power supply 9a to 9l Anode reactor 10a to 10f Short circuit detector 11A to 11C Short circuit fault Signal adder 12 Failure selection circuit 13 Normal signal 14 Gate generation circuit 15a to 15f Protective fuse 16 Semiconductor switch 17 Resistance

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直列多重変圧器と、この直列多重変圧器
につながる多相インバータ群と、この多相インバータ群
の直流電源となり直流側につながる直流コンデンサと、
直流側にのみ設置された保護ヒューズと、前記多相イン
バータ群の直流アーム短絡を検出する短絡検出器と、前
記短絡検出器によって検出された信号をインバータ群ご
とに加算する加算器と、前記加算器の信号により強制点
弧を行うか、ゲートしゃ断を行うかを選別する故障選別
回路と、この故障選別回路の結果に基づいて各インバー
タ群のゲート信号を発生するゲート発生回路と、を備え
たことを特徴とする電力用半導体装置の保護装置。
1. A series multiplex transformer, a multi-phase inverter group connected to the series multiplex transformer, a DC capacitor serving as a DC power supply of the multi-phase inverter group and connected to a DC side,
A protection fuse installed only on the DC side, a short-circuit detector for detecting a short-circuit of the DC arm of the polyphase inverter group, an adder for adding a signal detected by the short-circuit detector for each inverter group, A fault selection circuit that selects whether to perform forced ignition or gate cutoff based on a signal from a heat generator, and a gate generation circuit that generates a gate signal for each inverter group based on the result of the fault selection circuit. A protection device for a power semiconductor device, characterized in that:
【請求項2】 直列多重変圧器と、この直列多重変圧器
につながる多相インバータ群と、この多相インバータ群
の直流電源となり直流側につながる多数個の直流コンデ
ンサと、各々の直流コンデンサに直列に接続された保護
ヒューズと、前記多相インバータ群の直流アーム短絡を
検出する短絡検出器と、前記短絡検出器によって検出さ
れた信号を各インバータごとに加算する加算器と、前記
加算器の信号により強制点弧を行うか、ゲートしゃ断を
行うかを選別する故障選別回路と、この故障選別回路の
結果に基づいて各インバータのゲート信号を発生するゲ
ート発生回路と、を備えたことを特徴とする電力用半導
体装置の保護装置。
2. A series multiplex transformer, a multi-phase inverter group connected to the series multiplex transformer, a plurality of DC capacitors serving as a DC power source of the multi-phase inverter group and connected to the DC side, and a series connected to each DC capacitor. , A short-circuit detector for detecting a short-circuit of the DC arm of the group of polyphase inverters, an adder for adding a signal detected by the short-circuit detector for each inverter, and a signal of the adder. A fault selection circuit that selects whether to perform forced ignition or gate cutoff, and a gate generation circuit that generates a gate signal for each inverter based on the result of the fault selection circuit. Power semiconductor device protection device.
【請求項3】 直列多重変圧器と、この直列多重変圧器
につながる多相インバータ群と、この多相インバータ群
の直流電源となり直流側につながる多数個の直流コンデ
ンサと、各々の直流コンデンサに直列に接続された保護
ヒューズと、前記多相インバータ群の直流アーム短絡を
検出する短絡検出器と、前記短絡検出器によって検出さ
れた信号をインバータ群ごとに加算する加算器と、前記
加算器の信号により強制点弧を行うか、ゲートしゃ断を
行うかを選別する故障選別回路と、この故障選別回路の
結果に基づいて各インバータ群のゲート信号を発生する
ゲート発生回路とを備え、さらに、直流端子間に保護ヒ
ューズ動作時の直流過電圧を防止するための半導体スイ
ッチと抵抗を直列に備えたことを特徴とする電力用半導
体装置の保護装置。
3. A series multiplex transformer, a multi-phase inverter group connected to the series multiplex transformer, a plurality of DC capacitors serving as a DC power source of the multi-phase inverter group and connected to the DC side, and a series connected to each DC capacitor. And a short-circuit detector for detecting a short-circuit of the DC arm of the polyphase inverter group, an adder for adding a signal detected by the short-circuit detector for each inverter group, and a signal of the adder. A fault selection circuit for selecting whether to perform forced ignition or gate cutoff, and a gate generation circuit for generating a gate signal for each inverter group based on the result of the fault selection circuit. A protection device for a power semiconductor device, comprising, in series, a semiconductor switch and a resistor for preventing a DC overvoltage during operation of a protection fuse.
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