JP3391025B2 - 3レベル電力変換器の短絡保護装置 - Google Patents
3レベル電力変換器の短絡保護装置Info
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Description
イポーラトランジスタ(以下、IGBTとも略記する)
からなり、正,零,負の3レベルの電圧を出力すること
が可能な3レベル電力変換器の短絡保護装置に関する。
いて、1a〜1dは電力変換器1相分を構成するスイッ
チング素子としてのIGBTで、例えば素子1aと1b
とをオンすること(スイッチングパターン1)で正の直
流電圧を、また、素子1bと1cとをオンすること(ス
イッチングパターン2)で零電圧を、さらに、素子1c
と1dとをオンすること(スイッチングパターン3)で
負電圧を、それぞれ出力する。
装置からなりスイッチング素子を駆動するゲート駆動装
置、6はこれらを制御するゲート制御装置である。ま
た、3a〜3dはゲート制御装置6からゲート駆動装置
2a〜2dに通常のIGBTのオン,オフ信号を伝える
信号線、5a〜5dはゲート駆動装置2a〜2dで検知
した情報をゲート制御装置6に伝える信号線を示す。
停止させるときは、直流側のIGBT1aまたは1dを
先にゲートオフし、続いて交流側のIGBT1bまたは
1cをオフするように制御している。つまり、この種の
短絡保護装置では、短絡時には即座に素子をオフするの
みで、特に素子の短絡を検知した場合に素子の短絡状態
を判別し、ゲート駆動装置の素子保護機能を一定のロジ
ックに従って動作させるなどの措置は取られていない。
力変換器にはスイッチング状態に或る条件を必要とし、
例えば下アームの2つのIGBT1c,1dがオンして
いる場合に、交流側のIGBT1cを先にオフすると、
負荷の電流は上アームの素子に還流し、このIGBT1
cのコレクタ側の電位は電源のPの電位まで上昇する。
また、このとき直流側のIGBT1dがオンしているの
で、エミッタ側の電位は電源のNの電位になる。したが
って、上記のようにすると短絡保護停止した素子(ここ
では1c)に電源の電圧が印加されるという問題が生じ
る。この問題は、上アームの2つの素子1a,1bがオ
ンしている場合に1bを先にオフすると、上記と同様の
問題が生じる。したがって、このような問題が生じない
ようにスイッチングを禁止するモードを以下禁止モード
と呼ぶが、この発明の課題は、この禁止モードとならな
いようにして素子の保護を図ることにある。
すべく、請求項1の発明では、IGBTからなる3レベ
ル電力変換器に対し、その各IGBTのスイッチングを
制御するゲート制御部と、短絡検知回路および短絡保護
回路を有し、前記ゲート制御部からの信号を受けて各I
GBTを駆動するゲート駆動部とを設け、IGBTを過
電流から保護するための3レベル電力変換器の短絡保護
装置において、前記ゲート制御部に短絡検知回路からの
出力に応動するロジック回路を設けるとともに、その出
力信号を前記ゲート駆動部に与える専用線を設け、短絡
検知時には前記ロジック回路によりこの専用線を介し
て、ゲート駆動部の前記短絡保護回路による短絡保護動
作の開始順序を制御するようにしている。
路からはロック信号のみを出力し、短絡検知時には、こ
のロック信号を入力されない前記ゲート駆動部では、直
ちに短絡保護動作を開始することができ(請求項2の発
明)、または、前記短絡保護回路は常時はロックしてお
く一方、前記ロジック回路からはロック解除信号のみを
出力し、短絡検知時にそのロック解除信号を受けたとき
のみ、ゲート駆動部では直ちに短絡保護動作を開始する
ことができ(請求項3の発明)、もしくは、前記ゲート
駆動部では、短絡検知時に前記ロジック回路からの入力
信号が反転したときは直ちに、または一定期間経過後に
短絡保護動作を開始し、入力信号が反転しない場合は短
絡検知時の状態を維持することができる(請求項4の発
明)。
す構成図である。同図からも明らかなように、これは図
4に示す従来例に対し、ゲート制御装置6内にロジック
回路6Aを設けた点、また、ゲート制御装置6からゲー
ト駆動装置2a〜2dの短絡保護装置に信号を伝えるた
めの信号線4a〜4dを付加した点で異なる以外は、図
4と同じである。
1aとIGBT1bを通るルートで通流時に、IGBT
1cが誤オンしてアーム短絡が生じた場合を想定する。
この場合、ゲート駆動装置2a〜2cによって短絡が検
知され、これが信号線5a〜5cを通してゲート制御装
置6に伝えられる。ゲート制御装置6ではこれによって
IGBT1a〜IGBT1cに短絡が発生したことを知
るとともに、ゲート駆動装置2a,2bにはオン信号,
ゲート駆動装置2c,2dにはオフ信号を出力している
ことから、IGBT1cが何らかの原因で誤点弧したこ
とを判別することができる。したがって、ゲート制御装
置6はまずゲート駆動装置2aに保護動作を開始させる
とともに、他のIGBTのゲート駆動が正規のオン,オ
フ信号によって動作しないようにロックする。次に、一
定時間後IGBT1bのゲート駆動装置2bに保護動作
を開始させる。これらの保護動作およびロックの信号
は、通常のオン,オフ信号と区別するために、専用に設
けた信号線4a〜4dにより行なう。
構成図である。この例が図1と異なる点は、ゲート駆動
装置2a〜2dの短絡検知装置はその短絡保護装置に対
し直接短絡検知信号を与えるようにするとともに、この
短絡検知信号を入力されるゲート制御装置6では、どの
ゲート駆動装置をロックするか否かのみを判定し、専用
の信号線4a〜4dを介してゲート駆動装置にロック信
号を伝送するようにした点にある。したがって、ロック
信号を受け取ったゲート駆動装置では短絡時の状態を維
持し、ロック信号を受け取らなかったゲート駆動装置で
は即座に短絡保護動作に入り、装置を保護する。
通るルートで通流時に、IGBT1cが誤オンしてアー
ム短絡が生じた場合を想定すると、これがゲート駆動装
置2a〜2cによって短絡が検知され、その情報が信号
線5a〜5cを通してゲート制御装置6に伝えられる。
ゲート制御装置6ではこれによってIGBT1a〜IG
BT1cに短絡が発生したことを知るとともに、ゲート
駆動装置2a,2bにはオン信号,ゲート駆動装置2
c,2dにはオフ信号を出力していることから、IGB
T1cが何らかの原因で誤点弧したことが判別できる。
したがって、ゲート制御装置6はまずゲート駆動装置2
aに保護動作を開始させるべく、ゲートロック信号は入
力せず、他のIGBTのゲート駆動が正規のオン,オフ
信号により動作しないようにロックする。次に、一定時
間後IGBT1bのゲート駆動装置2bのゲートロック
を解除し、保護動作を開始させる。これらの保護動作お
よびロック信号は通常のオン,オフ信号と区別するため
に、専用線4a〜4dにより行なうのは、図1の場合と
同様である。
ク信号を与えるようにしたが、ゲート駆動装置が短絡保
護機能をロックした状態で維持しているものとすると、
以下のようにすることができる。すなわち、短絡検知し
た信号をゲート制御装置6が受けた時、どのゲート駆動
装置をロック解除するかのみを判断し、信号線4a〜4
cを介してゲート駆動装置にロック解除信号を伝送す
る。ロック解除信号を受け取ったゲート駆動装置は短絡
保護を開始し、ロック解除信号を受け取らなかったゲー
ト駆動装置はロック状態を保持する。
を通るルートで通流時に、IGBT1cが誤オンしてア
ーム短絡が生じた場合を想定すると、これがゲート駆動
装置2a〜2cによって短絡が検知され、その情報が信
号線5a〜5cを通してゲート制御装置6に伝えられ
る。ゲート制御装置6ではこれによってIGBT1a〜
IGBT1cに短絡が発生したことを知るとともに、ゲ
ート駆動装置2a,2bにはオン信号,ゲート駆動装置
2c,2dにはオフ信号を出力していることから、IG
BT1cが何らかの原因で誤点弧したことが判別でき
る。したがって、ゲート制御装置6はまずゲート駆動装
置2aに保護動作を開始させるべく、ゲートロックを解
除する信号を入力するとともに、他のIGBTのゲート
駆動が正規のオン,オフ信号および短絡保護機能により
動作しないようにロックする。次に、一定時間後IGB
T1bのゲート駆動装置2bのゲートロックを解除し、
保護動作を開始させる。これらの保護動作およびロック
信号は通常のオン,オフ信号と区別するために、専用線
4a〜4dにより行なうのは、これ迄と同様である。
構成図である。図2と比較すれば明らかなように、この
例は図2から専用線4a〜4dを削除した点、また、ゲ
ートロック信号は信号線3a〜3dを介して伝送するよ
うにした点が特徴である。ここでは、短絡を検知したこ
とがゲート制御装置6に伝えられると、どのゲート駆動
装置を保護動作させるかのみを判断し、短絡検知時に出
力していた信号の極性を反転させる。ゲート駆動装置で
は短絡検知したことと、入力信号の極性が反転したこと
を条件に短絡保護動作を開始する。このため、短絡保護
の専用線4a〜4dを必要としない。このとき、入力信
号の極性を反転させるタイミングを互いにずらすことに
より、短絡保護動作の開始時期を遅らせることができ
る。なお、入力信号の極性が反転しないゲート駆動装置
では、短絡検知時の状態を保持する。また、オフ状態で
短絡を検知しなかったゲート駆動装置では、そのままオ
フの状態を維持するように、ゲート制御装置6からは特
に信号を出力しないようにする。この例では、短絡検知
したときにIGBT1aのゲート駆動装置2aに、信号
線3aを介して反転信号を入力し、一定時間後にはIG
BT1b,IGBT1cの順でゲート駆動装置に反転信
号を入力すれば、図1と同様の短絡保護動作を行なうこ
とができる。
知した素子の位置情報をもとに、3レベル電力変換器の
禁止モードにならないよう、ゲート駆動装置をして素子
の保護動作を行なうようにしたので、短絡保護停止時に
IGBT素子に多大な電圧責務を加えることなく装置を
停止させることが可能となる利点が得られる。
る。
る。
る。
3a〜3d,4a〜4d,5a〜5d…信号線、6…ゲ
ート制御装置、6A…ロジック回路。
Claims (4)
- 【請求項1】 IGBTからなる3レベル電力変換器に
対し、その各IGBTのスイッチングを制御するゲート
制御部と、短絡検知回路および短絡保護回路を有し、前
記ゲート制御部からの信号を受けて各IGBTを駆動す
るゲート駆動部とを設け、IGBTを過電流から保護す
るための3レベル電力変換器の短絡保護装置において、 前記ゲート制御部に短絡検知回路からの出力に応動する
ロジック回路を設けるとともに、その出力信号を前記ゲ
ート駆動部に与える専用線を設け、短絡検知時には前記
ロジック回路によりこの専用線を介して、ゲート駆動部
の前記短絡保護回路による短絡保護動作の開始順序を制
御することを特徴とする3レベル電力変換器の短絡保護
装置。 - 【請求項2】 前記ロジック回路からはロック信号のみ
を出力し、短絡検知時には、このロック信号を入力され
ない前記ゲート駆動部では、直ちに短絡保護動作を開始
することを特徴とする請求項1に記載の3レベル電力変
換器の短絡保護装置。 - 【請求項3】 前記短絡保護回路は常時はロックしてお
く一方、前記ロジック回路からはロック解除信号のみを
出力し、短絡検知時にそのロック解除信号を受けたとき
のみ、ゲート駆動部では直ちに短絡保護動作を開始する
ことを特徴とする請求項1に記載の3レベル電力変換器
の短絡保護装置。 - 【請求項4】 前記ゲート駆動部では、短絡検知時に前
記ロジック回路からの入力信号が反転したときは直ち
に、または一定期間経過後に短絡保護動作を開始し、入
力信号が反転しない場合は短絡検知時の状態を維持する
ことを特徴とする請求項1に記載の3レベル電力変換器
の短絡保護装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21565596A JP3391025B2 (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 3レベル電力変換器の短絡保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21565596A JP3391025B2 (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 3レベル電力変換器の短絡保護装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1066348A JPH1066348A (ja) | 1998-03-06 |
JP3391025B2 true JP3391025B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=16675996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21565596A Expired - Lifetime JP3391025B2 (ja) | 1996-08-15 | 1996-08-15 | 3レベル電力変換器の短絡保護装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3391025B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5226183B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2013-07-03 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 多レベル電力変換装置 |
JP5605183B2 (ja) * | 2010-11-17 | 2014-10-15 | 富士電機株式会社 | 3レベル電力変換器の保護装置 |
JP5661694B2 (ja) * | 2012-08-02 | 2015-01-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 多レベル電力変換装置 |
-
1996
- 1996-08-15 JP JP21565596A patent/JP3391025B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1066348A (ja) | 1998-03-06 |
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