JP3231413B2 - 直流コンデンサ回路 - Google Patents

直流コンデンサ回路

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JP3231413B2
JP3231413B2 JP24607292A JP24607292A JP3231413B2 JP 3231413 B2 JP3231413 B2 JP 3231413B2 JP 24607292 A JP24607292 A JP 24607292A JP 24607292 A JP24607292 A JP 24607292A JP 3231413 B2 JP3231413 B2 JP 3231413B2
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capacitor
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秀彦 菊池
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力変換器の直流フィ
ルタに使用する直流コンデンサの異常検出を可能とする
直流コンデンサ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電力変換器の直流フィルタに使用
する直流コンデンサ回路について、図２を参照して説明
する。
【０００３】直流コンデンサ１-1〜１-nは電力変換器２
のスイッチングリプルの吸収、或いは有効電力変動によ
る直流電圧変動を抑える等の目的で電力変換器２と並列
に直流母線Ｐ，Ｎ間に挿入して使用する。電力変換器２
の直流電圧がＤＣ２０００Ｖを超える場合、直流フィル
タ用の直流コンデンサとしてアルミ箔コンデンサを用い
ることが多い。その場合、直流コンンサ１-1の構造は並
列接続したコンデンサ素子３a-1 ，３b-1 と４a-1 ，４
b-1 を直列接続し、コンデンサケ―ス５-1に収納し、並
列接続したコンデンサ素子３a-1 ，３b-1 の片端子をコ
ンデンサケ―ス５-1と絶縁たれた端子６a-1 に接続し、
並列接続したコンデンサ素子４a-1 ，４b-1 の反対側端
子をコンデンサケ―ス５-1と絶縁された端子６b-1 に接
続したものとなっている。（直流コンデンサ１-1の構造
としてはコンデンサ素子を並列接続しない、即ち１並列
の構造も含む）コンデンサケ―ス５-1と絶縁された端子
６a-1 ，６b-1 が直流母線Ｐ，Ｎ間に接続されている。
直流コンデンサ１-1と並列に直流コンデンサ１n が接続
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】コンデンサ素子が絶縁
破壊すると、コンデンサ素子が直列接続されていない場
合（コンデンサ素子４a-1 ，４b-1 が無い場合）、同一
コンデンサケ―ス内に並列接続されたコンデンサ素子の
エネルギが絶縁破壊したコンデンサ素子に流入すると共
に、外部で並列接続されているコンデンサ１-2〜１-nの
エネルギが絶縁破壊したコンデンサ１-1に流入し、コン
デンサケ―ス５-1が破壊する可能性が高い。また、コン
デンサ素子が直列接続されている場合においても、コン
デンサ素子３a-1 が絶縁破壊すると同一コンデンサケ―
ス内で並列接続されたコンデンサ素子３b-1 のエネルギ
が絶縁破壊したコンデンサ素子３a-1 に流入すると共に
外部で並列接続されているコンデンサ１-2，１-nのエネ
ルギが絶縁破壊したコンデンサ１-1に流入する。この場
合、コンデンサケ―ス５-1内で並列接続した健全コンデ
ンサ４a-1 ，４b-1 で流入エネルギを抑制して短時間
（数時間〜数週間）ではコンデンサケ―スの破壊に至ら
ない。しかし、そのまま放置してコンデンサ素子４a-1
又は４b-1 が絶縁破壊すると、コンデンサケ―ス５-1が
衝撃音を伴って破壊し、コンデンサの内容物が飛散す
る。
【０００５】そこで、本発明は、コンデンサ素子の絶縁
破壊が発生した場合においても、コンンデンサケ―スの
破壊に至らないように、故障検出を可能とした直流コン
デンサ回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、電力変換器
の直流フィルタに使用される直流コンデンサ回路におい
て、直列接続したコンデンサ素子３a-1 ，４a-1 と、コ
ンデンサ素子３a-1 ，４a-1 を収納するコンデンサケ―
ス５-1と、直列接続したコンデンサ素子３a-1，４a-1
の一端子と片側端子をそれぞれ前記コンデンサケ―ス５
-1の外部へ引き出す、コンデンサケ―ス５-1と絶縁され
た端子６a-1 ，６b-1 と、コンデンサ素子３a-1 ，４a-
1 の直列接続部からコンデンサケ―ス５-1へ引き出す端
子７-1を設けた直流コンデンサ１-1と直流コンデンサ１
-1の端子７-1に検出器９-1を取付けることによって達成
できる。
【０００７】
【作用】直列接続したコンデンサ素子３a-1 ４a-1 のい
ずれか一方が絶縁破壊すると短絡電流が流れ、コンデン
サ素子３a-1 の両端電圧とコンデンサ素子４a-1 の両端
電圧に差が生ずる。その電流或いは電圧を検出器にて検
出する。直列接続したコンデンサ素子の一つが絶縁破壊
により短絡した場合においても短時間（数時間〜数週
間）であればコンデンサとしては絶縁破壊することなく
動作できるので、その間に保護が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下本発明の一実施例をひ図１の構成図を参
照して説明する。直流コンデンサ１-1は電力変換器２の
スイッチングリプルの吸収、或いは有効電力変動を抑え
る等の目的で電力変換器２と並列に直流母線Ｐ，Ｎ間に
挿入して使用する。直流コンデンサ１-1の構造は直列接
続したコンデンサ素子３a-1 ，３b-1 と４a-1 ，４b-1
を直列接続し、コンデンサケ―ス５-1に収納し、並列接
続したコンデンサ素子３a-1 ，３b-1 の片側端子をコン
デンサケ―ス５-1と絶縁され端子６a-1 に接続し、並列
接続したコンデンサ素子３a-1 ，3b-1の反対側端子と並
列接続したコンデンサ素子４a-1 ，４b-1 の片側端子を
コンデンサケ―スと同電位の端子７-1に接続し、並列接
続したコンデンサ素子４a-1 ，４b-1 の反対側端子をコ
ンデンサケ―ス５-1と絶縁された端子６b-1 に接続す
る。
【０００９】コンデンサケ―ス５-1と絶縁された端子６
a-1 ，６b-1 が直流母線Ｐ，Ｎ間に接続されている。直
流母線Ｐには分圧抵抗８a-1 の一端が接続され分圧抵抗
８a-1 の他端には分圧抵抗８b-1 の一端が接続されてい
る。分圧抵抗８b-1 の他端は直流母線Ｎに接続されてい
る。コンデンサ短絡検出器９-1は分圧抵抗８a-1 と分圧
抵抗８b-1 の接続部と、コンデンサ素子３a-1 ，３b-1
とコンデンサ素子４a-1 ，４b-1 とを接続したコンデン
サケ―ス５-1と同電位の端子７-1に接続される。同様
に、コンデンサ短絡検出器９-nは分圧抵抗８a-n と分圧
抵抗８b-n の接続部と、コンデンサ素子３a-n ，３b-n
とコンデンサ素子４a-n ，４b-n とを接続したコンデン
サケ―ス５-nと同電位の端子７-nに接続される。
【００１０】図１において、直流コンデンサ１-1が正常
な場合、直列接続されたコンデンサ素子３a-1 ，３b-1
と４a-1 ，４b-1 の接続点である端子７-1と、分圧抵抗
８a-1 と８b-1 の間の点は同電位であるため、コンデン
サ短絡検出器９-1は動作しない。直流コンデンサ１-1内
のコンデンサ素子３a-1 が絶縁破壊により短絡すると同
一コンデンサケ―ス５-1内で並列接続されたコンデンサ
素子３b-1 のエネルギが絶縁破壊したコンデンサ素子３
a-1 に流入すると共に外部で並列接続されているコンデ
ンサ１-2〜１-nのエネルギが絶縁破壊したコンデンサ１
-1に流入する。コンデンサケ―ス５-1内で直列接続した
健全コンデンサ４a-1 ，４b-1 で流入エネルギを抑制し
て短時間ではコンデンサケ―ス５-1は破壊には至らな
い。一方、コンデンサ素子３a-1 の短絡により、直列接
続されたコンデンサ素子３a-1 ，３ｂ-1と４a-1 ，４b-
1 の接続点である端子７-1は母線Ｐの電位となるため、
端子７-1と分圧抵抗８a-1 と８b-1 間の点には電位差が
生じる。
【００１１】この電位差により、コンデンサ短絡検出器
９-1が動作する。コンデンサ短絡検出器９-1の検出信号
により、電力変換器２を停止し電源を遮断することによ
りコンデンサケ―ス５-1の破壊を防ぐことができる。
【００１２】本実施例では、直流コンデンサ１-1〜１-n
まで並列接続した例を示したが並列接続でなくてもよ
い。又、直流コンデンサ内のコンデンサ素子は並列接続
でなくてもよい。更に、直流コンデンサ内のコンデンサ
素子の直列数は２直列以上であればよい。
【００１３】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、直流
コンデンサ内のコンデンサ素子の絶縁破壊を検出できる
ので安全な直流コンデンサ回路を提供できる。
【００１４】又、コンデンサ素子が短絡しても連続で残
りの健全素子で電圧に耐えうるようにコンデンサ素子の
定格とする場合に比べて、短時間だけ耐えうるコンデン
サ素子にできるので安価な直流コンデンサ回路を提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す直流コンデンサ回路の
構成図。
【図２】従来の直流コンデンサ回路の構成図。
【符号の説明】
１−1 〜１-n ……直流コンデンサ、 ２ ……電力変換回路 ３a-1 〜３a-n ……コンデンサ素子、 ３b-1 〜３b-n ……コンデンサ素子 ４a-1 〜４a-n ……コンデンサ素子、 ４b-1 〜４b-14 ……コンデンサ素子 ５-1〜５-n ……コンデンサケ―ス、 ６a-1 〜６a-n ……コンデンサと絶縁された端子、 ６b-1 〜６b-n ……コンデンサと絶縁された端子、 ７-1〜７-n ……コンデンサケ―スと同電位の端
子、 ８a-1 〜８a-n ……分圧抵抗、 ８b-1 〜８b-n ……分圧抵抗、 ９-1〜９-n ……コンデンサ短絡検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力変換器の直流フィルタに使用する
    直流コンデンサ回路において、直列接続した少くとも２
    個のコンデンサ素子から成る直列回路と、該直列回路を
    収納するコンデンサケ―スと、前記直列回路の一方の端
    子と他方の端子とをそれぞれ前記コンデンサケ―スの外
    部へ引き出すために前記コンデンサケ―スと絶縁されて
    設けられる１対の端子と、前記コンデンサケ―スに設け
    られ前記コンデンサ素子の直列接続点と同電位の引出し
    端子と、前記１対の端子が接続される正負母線間に接続
    される分圧器と、この分圧器の分圧点と前記引出し端子
    との間に接続される検出器を具備し、該検出器により、
    前記コンデンサ素子の絶縁破壊を検出することを特徴と
    する直流コンデンサ回路。
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