JP3864793B2 - PWM cycloconverter and PWM cycloconverter protection method - Google Patents

PWM cycloconverter and PWM cycloconverter protection method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、PWMサイクロコンバータ駆動時に異常状態が発生した場合、モータ誘起電圧以上のサージ電圧の発生を防ぎ、PWMサイクロコンバータを安全に停止させることを目的とした保護方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
モータ駆動用インバータにおいては、過電流、過電圧、瞬時停電、あるいは外部からの緊急停止指令等、インバータ動作を緊急停止する必要のある何らかの異常状態が発生した場合、半導体スイッチを同時にOFFにしても、半導体スイッチと並列に接続されたダイオードにより、モータに流れている電流が三相全波整流され、平滑コンデンサ等、DCリンクキャパシタに流れ込む。これによりモータのインダクタンス部に存在するエネルギーはDCリンクキャパシタに貯蔵され、モータ誘起電圧以上の電圧は発生しない。
しかしながらPWMサイクロコンバータは、三相交流電源電圧を直接任意の電圧・周波数に変換するAC−AC直接電力変換装置であるため、その回路構成においてDCリンクキャパシタを有さない。これによりエネルギー貯蔵部がなく、モータのインダクタンス部に存在するエネルギーによりサージ電圧を発生し、場合によっては過電圧破壊を起こしてしまう。
この過電圧抑制方法として、図1に示すDCクランプ型スナバ回路を用いる場合は、スナバ用キャパシタに静電容量の大きなものを用いることで過電圧を抑制することができる。
また、他の保護方式として、特開2000−139076のような方式も考えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のスナバ用キャパシタを用いた場合、モータのインダクタンス値が大きくなると、それに比例して静電容量を大きくする必要がある。これを実現するためには電解コンデンサなどの短寿命部品を使う必要があり、PWMサイクロコンバータの大きな利点が損なわれてしまう。
また一般に、使用するモータのインダクタンス値は通電するまで不明の場合が多い。そのため、スナバ用キャパシタの静電容量を決定する場合、想定しうる最大のインダクタンスを考慮して決定する必要があり、これにより更なる静電容量の増加を検討しなくてはならない。
特開2000−139076のような方式を用いる場合、入力電源が確立していることが条件であり、瞬時停電や、電源遮断が発生した場合、サージ電圧を抑制することができない。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、PWMサイクロコンバータの駆動時に過電流などの異常状態が発生した場合、まず、PWMサイクロコンバータの出力全相を交流電源の1の入力相に全て接続させ、出力を短絡状態にする。その場合、モータの誘起電圧により電流が流れるが、この電流はモータの誘起電圧とモータ内部インピータンスのみで決定される。
しかし、この電流によりモータは制動トルクを発生してしまう。そこで、まず短絡した際、各相ごと出力電流がゼロになった瞬間、いいかえればゼロクロスの際に、その出力相に接続されている双方向半導体スイッチをすべて遮断する。これにより、モータのインダクタンスエネルギーが無い状態で双方向半導体スイッチの遮断を行い、モータ誘起電圧以上の電圧は発生しない。
また、短絡電流が三相交流電流であるため、電流のゼロクロスが最初に来た出力相に接続された双方向半導体スイッチから順次遮断していくと、遮断された相のスイッチの両端に、最悪、3相交流電源の線間電圧とモータ線間誘起電圧の和の最大値が印加される恐れがある。これを回避するため、出力短絡のために接続する3相交流電源の1の入力相を、遮断された双方向半導体スイッチの両端子間に印加される電圧を最も小さくできる入力相に順次切り替えていけば、1相遮断した場合でも先の最大電圧印加を防止できる。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的実施例に基づいて説明する。
図1は本発明を実施するための、PWMサイクロコンバータのシステム構成を示す。図2は本発明を実施するための、電流方向検出回路を示す。図3は本発明を実施するための、電流波形と、スイッチングパターンを示す。図4は本発明を実施するための、電圧波形とスイッチングパターンを示す。
まず、図1についてPWMサイクロコンバータは三相交流電源1とモータ5への入力となる三相出力との間を計9個の双方向スイッチ群4を用いて直接接続し、交流電源電圧を直流に変換することなく、任意の周波数・電圧を出力することができる。しかし、双方向スイッチ群4の入力段には、各双方向スイッチのオン・オフ動作に伴いパルス状の電流が流れる。そのために三相交流リアクトル2と三相交流キャパシタ3を用いてフィルタを構成している。また、双方向スイッチ群の保護回路として、スナバダイオード群7とスナバダイオード群8によりDCクランプ型スナバ回路13を構成し、直流化された電流をスナバ用キャパシタ6に吸収することで、双方向スイッチの保護を行う。
【0006】
このような回路構成において、PWMサイクロコンバータを動作させるが、その動作中、過電流、過電圧、瞬時停電、あるいは外部からの緊急停止指令等、インバータ動作を緊急停止する必要のある何らかの異常状態が発生した場合、装置を安全に停止させるための保護動作が必要になる。まず、考えられるのが双方向スイッチ群4を全遮断する方法(以下ベースブロックとする)である。この時、モータ5に電流が流れていると、モータ5のインダクタンス部には電流の2乗に比例したエネルギーが蓄えられていることになる。このエネルギーは、双方向スイッチの遮断、いいかえればベースブロックを行うと、スナバダイオード群7を介し、スナバ用キャパシタ6に吸収される。この時、モータ5のインダクタンスが大きい場合、または、流れている電流が大きい場合は、スナバ用キャパシタ6の端子間電圧が著しく上昇し、最悪過電圧破壊を招く可能性がある。
この対処方法としては、スナバ用キャパシタ6の静電容量を大きくすることが考えられる。しかし、静電容量の大きなDCコンデンサを採用するには、電解コンデンサを用いなくてはならない。これは少スペース、長寿命というPWMサイクロコンバータの大きな利点を損なうことになる。
【0007】
また、特開2000−139076のような方法を用いて、交流電源に電流を回生する方法も考えられる。しかし、その方法は交流電源側が正常であることが前提であり、交流電源遮断や瞬時停電が起こった場合、電流を流す経路が無くなり、結果、上記と同じようにDCクランプ型スナバ回路13に電流が流れ込み、過電圧破壊を起こしてしまう。
【0008】
このような問題を解決する手段として、本発明では、通常電流制御に用いる出力電流検出器10U,10V,10Wから得られる出力電流信号9U,9V,9Wを図2のようなコンパレータ回路を用い、電流の正負をデジタル信号に変換した出力電流方向信号12U,12V,12Wを作成する。この信号の立ち上がり、もしくは立下りのエッジでは、出力電流はほとんどゼロである。そのため、双方向スイッチを遮断する場合、この出力電流方向信号のエッジにより、その相に接続されている双方向スイッチを全て遮断(例えば双方向スイッチ群4のうち、S1,S2,S3を全て遮断する)すれば、モータのインダクタンス部に蓄えられたエネルギーが小さい時に遮断することになるので、スナバ用キャパシタ6へ充電がごくわずかですむ。
【0009】
しかし、実際の動作においては、異常が発生した場合、すぐに保護動作を起こす必要がある。よって本発明では、異常が発生した場合、まず双方向スイッチ群4を用いてモータ5の全出力端子を短絡状態とし、PWMサイクロコンバータの入力部(3相交流電源1側)と出力部(モータ5側)を切り離す。するとモータ5の誘起電圧により各出力相ごとに各々短絡電流が流れ、この各相出力電流のゼロクロスで各相の双方向スイッチを遮断することで、スナバ用キャパシタ6の端子間電圧上昇を抑えながら、安全に運転停止することができる。この動作を図3を用いて説明する。
通常のスイッチングを行うことでモータ5を駆動している状態から、異常信号が発生した場合を想定する。
図3中の異常信号がHighになると、まず、双方向スイッチ群4のうちR相に接続されている双方向スイッチS1、S4、S7を常にONとし、それ以外の双方向スイッチをOFFとする。これによりモータ5の全出力端子を短絡させる。この実施例では、モータ5の全出力端子の短絡を双方向スイッチを構成する2つの片方向半導体スイッチをともにオンすることで実現しているが、出力電流方向信号12U,12V,12Wにより検出した出力電流の方向に対応する片方向半導体スイッチングのみをオンすることでも同様な効果は実現できる。
【0010】
次に出力短絡したことにより、モータ誘起電圧により各出力相ごとに各々短絡電流が流れる。この電流のゼロクロスを検出するが、図3ではまずU相の電流がLowからHighになり、ゼロクロスが検出される。この瞬間に双方向スイッチS1をOFFとする。するとV相とW相の電流は、その瞬間から単相交流電流となる。よって、残りの2相の電流がゼロになった瞬間で同時にS4とS7をOFFにする。これによりスナバ用キャパシタ6に過充電することなく、安全にPWMサイクロコンバータを運転停止とすることができる。
【0011】
この遮断方法を用いた場合、懸念される問題点も存在する。それは最初のゼロクロスで1相のみ遮断した場合、遮断された双方向スイッチの両端に3相交流電源1の線間電圧とモータ5の線間誘起電圧の和が印加され、これにより過電圧となる可能性がある。そこで、初期状態の出力短絡状態の時に、3相交流電源1のうち、遮断された双方向スイッチの両端に印加される電圧を小さくできる入力相で短絡状態を作ることで、1相遮断となった場合でも、当該相に係る双方向スイッチの両端に印加される電圧を小さく抑えることができる。
上記第1の方法として、異常状態が発生した場合、3相交流電源1のうち相電圧の中間電圧相に接続することで出力短絡状態を作る。この場合、短絡接続する3相交流電源1の入力相を中間電圧相とすることで、遮断された双方向スイッチの両端に印加される電圧、すなわち3相交流電源の線間電圧とモータ線間誘起電圧の和に関し、3相交流電源の線間電圧を小さくして、前記印加電圧を小さく抑えることが可能となる。
この動作を、さらに図4で説明する。
図4中のスイッチング例(2)においては、中間電圧相がS→R→T→S→R→Tと移り変わっている。その場合、短絡させる双方向スイッチも、S2・S5・S8→S1・S4・S7→S3・S6・S9→S2・S5・S8→S1・S4・S7→S3・S6・S9と変化する。これにより、常に出力短絡が行われる入力相は入力電圧の中間電圧相となるため、U相電流のゼロクロスでS2をOFFし、S1・S2・S3が全てOFFとなってもS1・S2・S3それぞれの双方向スイッチの両端に印加される電圧を小さい状態に保つことができる。
また第2の方法として、まず1相遮断する瞬間に、PWMサイクロコンバータの出力端子間電圧を測定し、遮断した相の出力端子電圧が他の相に比べて大きい場合には3相交流電源の入力相電圧の小さい相で出力短絡状態を作り、また、遮断した相の出力端子電圧が他の相に比べて小さい場合には入力相電圧の大きい相で出力短絡状態を作り、これによって遮断された双方向スイッチの両端に印加される電圧を小さく抑えることが可能となる。
さらに、1相遮断したのちもPWMサイクロコンバータの出力端子間電圧を継続的に測定し、短絡状態を作る3相交流電源の入力相を上記による最適な入力相に順次切り替えていくことで、遮断された双方向スイッチの両端に印加される電圧を小さく保持することが可能となる。
【0012】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明を用いることで、PWMサイクロコンバータ駆動時に過電流などの異常状態が発生しても、DCクランプ型スナバ回路として静電容量の小さなスナバ用キャパシタを用いることができ、双方向半導体スイッチの遮断時におけるサージ電圧の発生を抑えることができ、遮断中に双方向半導体スイッチ両端に印加される電圧を低減でき、従って、過電圧等により装置を破損することなく安全に運転停止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための、PWMサイクロコンバータのシステム構成を示したもの
【図2】本発明を実施するための、電流方向検出回路を示したもの
【図3】本発明を実施するための、電流波形と、スイッチングパターンを示したもの
【図4】本発明を実施するための、電圧波形とスイッチングパターンを示したもの
【符号の説明】
1 三相交流電源
2 三相交流リアクトル
3 三相交流キャパシタ
4 双方向スイッチ群
5 モータ
6 スナバ用キャパシタ
7 スナバダイオード群1
8 スナバダイオード群2
9U 出力電流信号1
9V 出力電流信号2
9W 出力電流信号3
10U,10V,10W 出力電流検出器
11U コンパレータ1
11V コンパレータ2
11W コンパレータ3
12U 出力電流方向信号1
12V 出力電流方向信号2
12W 出力電流方向信号3
13 DCクランプ型スナバ回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a protection method for preventing the occurrence of a surge voltage higher than a motor induced voltage when an abnormal state occurs during driving of a PWM cycloconverter, and safely stopping the PWM cycloconverter.
[0002]
[Prior art]
In the motor drive inverter, if any abnormal condition that requires the inverter operation to be urgently stopped, such as overcurrent, overvoltage, instantaneous power failure, or emergency stop command from the outside, even if the semiconductor switch is turned OFF at the same time, A diode connected in parallel with the semiconductor switch causes the current flowing in the motor to be three-phase full-wave rectified and flows into a DC link capacitor such as a smoothing capacitor. As a result, the energy present in the inductance part of the motor is stored in the DC link capacitor, and no voltage higher than the motor induced voltage is generated.
However, the PWM cycloconverter is an AC-AC direct power converter that directly converts a three-phase AC power supply voltage into an arbitrary voltage / frequency, and therefore does not have a DC link capacitor in its circuit configuration. As a result, there is no energy storage part, and a surge voltage is generated by the energy present in the inductance part of the motor, and in some cases, an overvoltage breakdown occurs.
As the overvoltage suppressing method, when the DC clamp type snubber circuit shown in FIG. 1 is used, the overvoltage can be suppressed by using a snubber capacitor having a large capacitance.
As another protection method, a method as disclosed in JP 2000-139076 is also conceivable.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above-described snubber capacitor is used, it is necessary to increase the capacitance in proportion to the increase in the inductance value of the motor. In order to realize this, it is necessary to use a short-life component such as an electrolytic capacitor, and the great advantage of the PWM cycloconverter is lost.
In general, the inductance value of the motor to be used is often unknown until energization. For this reason, when determining the capacitance of the snubber capacitor, it is necessary to consider the maximum possible inductance, and thus further increase in capacitance must be considered.
In the case of using a method such as Japanese Patent Laid-Open No. 2000-139076, it is a condition that an input power source is established. When an instantaneous power failure or power interruption occurs, the surge voltage cannot be suppressed.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, when an abnormal state such as an overcurrent occurs when the PWM cycloconverter is driven, all the output phases of the PWM cycloconverter are first connected to one input phase of the AC power supply, and the output is short-circuited. In this case, a current flows due to the induced voltage of the motor, but this current is determined only by the induced voltage of the motor and the internal impedance of the motor.
However, this current causes the motor to generate braking torque. Therefore, when a short circuit is first made, all bidirectional semiconductor switches connected to the output phase are shut off at the moment when the output current for each phase becomes zero, in other words, at the time of zero crossing. As a result, the bidirectional semiconductor switch is shut off in the absence of the inductance energy of the motor, and no voltage higher than the motor induced voltage is generated.
In addition, since the short-circuit current is a three-phase AC current, if the current is crossed sequentially from the bidirectional semiconductor switch connected to the output phase where the zero crossing came first, the worst-case There is a possibility that the maximum value of the sum of the line voltage of the three-phase AC power supply and the induced voltage between the motor lines is applied. To avoid this, one input phase of the three-phase AC power supply connected for output short-circuiting is sequentially switched to an input phase that can minimize the voltage applied between both terminals of the shut-off bidirectional semiconductor switch. If this is the case, the previous maximum voltage application can be prevented even when one phase is interrupted.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
FIG. 1 shows a system configuration of a PWM cycloconverter for carrying out the present invention. FIG. 2 shows a current direction detection circuit for carrying out the present invention. FIG. 3 shows a current waveform and a switching pattern for carrying out the present invention. FIG. 4 shows voltage waveforms and switching patterns for carrying out the present invention.
First, with reference to FIG. 1, the PWM cycloconverter directly connects the three-phase AC power source 1 and the three-phase output as the input to the motor 5 using a total of nine bidirectional switch groups 4, and the AC power source voltage is set to DC. Any frequency / voltage can be output without converting to. However, a pulsed current flows through the input stage of the bidirectional switch group 4 as each bidirectional switch is turned on / off. For this purpose, a filter is configured using the three-phase AC reactor 2 and the three-phase AC capacitor 3. Further, as a protection circuit for the bidirectional switch group, the snubber diode group 7 and the snubber diode group 8 constitute a DC clamp type snubber circuit 13, and the bidirectional current switch is absorbed by the snubber capacitor 6 by absorbing the DC current. To protect.
[0006]
In such a circuit configuration, the PWM cycloconverter is operated, but during that operation, some abnormal condition such as overcurrent, overvoltage, instantaneous power failure, or emergency stop command from the outside needs to be stopped urgently. In such a case, a protective operation for safely stopping the apparatus is required. First, a method of completely blocking the bidirectional switch group 4 (hereinafter referred to as a base block) is conceivable. At this time, if a current flows through the motor 5, energy proportional to the square of the current is stored in the inductance part of the motor 5. This energy is absorbed by the snubber capacitor 6 via the snubber diode group 7 when the bidirectional switch is cut off, that is, when the base block is performed. At this time, if the inductance of the motor 5 is large, or if the flowing current is large, the voltage between the terminals of the snubber capacitor 6 is remarkably increased, which may cause the worst overvoltage breakdown.
As a countermeasure for this, it is conceivable to increase the capacitance of the snubber capacitor 6. However, to employ a DC capacitor having a large capacitance, an electrolytic capacitor must be used. This detracts from the great advantage of the PWM cycloconverter, which is small space and long life.
[0007]
Further, a method of regenerating current in an AC power source using a method such as that disclosed in JP 2000-139076 is also conceivable. However, this method is based on the premise that the AC power supply side is normal, and when the AC power supply is cut off or an instantaneous power failure occurs, there is no path for current to flow. As a result, the current is supplied to the DC clamp type snubber circuit 13 in the same manner as described above. Flows in, causing overvoltage breakdown.
[0008]
As a means for solving such a problem, in the present invention, the output current signals 9U, 9V, and 9W obtained from the output current detectors 10U, 10V, and 10W used for normal current control are used by using a comparator circuit as shown in FIG. Output current direction signals 12U, 12V, and 12W are generated by converting the positive and negative currents into digital signals. At the rising edge or falling edge of this signal, the output current is almost zero. Therefore, when shutting off the bidirectional switch, all the bidirectional switches connected to the phase are shut off by the edge of the output current direction signal (for example, all of S1, S2 and S3 in the bidirectional switch group 4 are shut off). If this is done, it will be cut off when the energy stored in the inductance part of the motor is small, so the snubber capacitor 6 needs to be charged very little.
[0009]
However, in actual operation, when an abnormality occurs, it is necessary to immediately perform a protective operation. Therefore, in the present invention, when an abnormality occurs, first, all output terminals of the motor 5 are short-circuited using the bidirectional switch group 4, and the input part (three-phase AC power source 1 side) and the output part (motor) of the PWM cycloconverter. 5 side). Then, a short-circuit current flows for each output phase due to the induced voltage of the motor 5, and the bidirectional switch of each phase is shut off at the zero crossing of each phase output current, thereby suppressing the voltage increase between the terminals of the snubber capacitor 6. Can be safely shut down. This operation will be described with reference to FIG.
Assume that an abnormal signal is generated from a state in which the motor 5 is driven by performing normal switching.
When the abnormal signal in FIG. 3 becomes High, first, the bidirectional switches S1, S4, S7 connected to the R phase in the bidirectional switch group 4 are always turned on, and the other bidirectional switches are turned off. . As a result, all output terminals of the motor 5 are short-circuited. In this embodiment, a short circuit of all output terminals of the motor 5 is realized by turning on both of the two unidirectional semiconductor switches constituting the bidirectional switch, but this is detected by the output current direction signals 12U, 12V, 12W. A similar effect can be realized by turning on only one-way semiconductor switching corresponding to the direction of the output current.
[0010]
Next, when the output is short-circuited, a short-circuit current flows for each output phase due to the motor-induced voltage. The zero cross of this current is detected. In FIG. 3, first, the U-phase current changes from Low to High, and the zero cross is detected. At this moment, the bidirectional switch S1 is turned off. Then, the V-phase and W-phase currents become single-phase alternating current from that moment. Therefore, S4 and S7 are simultaneously turned OFF at the moment when the remaining two-phase current becomes zero. As a result, the PWM cycloconverter can be safely stopped without overcharging the snubber capacitor 6.
[0011]
When this blocking method is used, there is a problem that is a concern. When only one phase is cut off at the first zero cross, the sum of the line voltage of the three-phase AC power supply 1 and the line induced voltage of the motor 5 is applied to both ends of the cut-off bidirectional switch. There is sex. Therefore, when the output short circuit is in the initial state, the one-phase circuit is cut off by creating a short circuit with the input phase that can reduce the voltage applied to both ends of the bidirectional switch of the three-phase AC power source 1. Even in this case, the voltage applied to both ends of the bidirectional switch related to the phase can be kept small.
As the first method, when an abnormal state occurs, an output short circuit state is created by connecting to an intermediate voltage phase of the phase voltage of the three-phase AC power source 1. In this case, by setting the input phase of the short-circuited three-phase AC power supply 1 as an intermediate voltage phase, the voltage applied to both ends of the blocked bidirectional switch, that is, the line voltage of the three-phase AC power supply and the motor line With respect to the sum of the induced voltages, the line voltage of the three-phase AC power supply can be reduced to keep the applied voltage small.
This operation will be further described with reference to FIG.
In the switching example (2) in FIG. 4, the intermediate voltage phase is changed from S → R → T → S → R → T. In this case, the bidirectional switch to be short-circuited also changes as S2, S5, S8, S1, S4, S7, S3, S6, S9, S2, S5, S8, S1, S4, S7, S3, S6, S9. As a result, the input phase in which the output is always short-circuited is the intermediate voltage phase of the input voltage. The voltage applied to both ends of each bidirectional switch can be kept small.
As a second method, the voltage between the output terminals of the PWM cycloconverter is first measured at the moment when one phase is interrupted. If the output terminal voltage of the interrupted phase is larger than the other phases, the three-phase AC power supply An output short circuit is created in the phase with a small input phase voltage, and if the output terminal voltage of the shut-off phase is small compared to the other phases, an output short circuit is created in the phase with a large input phase voltage, which is shut off. In addition, the voltage applied to both ends of the bidirectional switch can be kept small.
In addition, after one phase is shut off, the voltage between the output terminals of the PWM cycloconverter is continuously measured, and the input phase of the three-phase AC power supply that creates a short circuit is switched to the optimal input phase as described above. The voltage applied to both ends of the bidirectional switch thus made can be kept small.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, by using the present invention, a snubber capacitor having a small capacitance can be used as a DC clamp type snubber circuit even if an abnormal state such as an overcurrent occurs when the PWM cycloconverter is driven. Surge voltage generation when the bidirectional semiconductor switch is shut off can be suppressed, and the voltage applied to both ends of the bidirectional semiconductor switch during shutdown can be reduced. Therefore, the operation can be safely stopped without damaging the device due to overvoltage etc. There is an effect that can be done.
[Brief description of the drawings]
1 shows a system configuration of a PWM cycloconverter for carrying out the present invention. FIG. 2 shows a current direction detection circuit for carrying out the present invention. FIG. 3 implements the present invention. FIG. 4 shows a voltage waveform and a switching pattern for carrying out the present invention. [Description of Symbols]
1 Three-phase AC power supply 2 Three-phase AC reactor 3 Three-phase AC capacitor 4 Bidirectional switch group 5 Motor 6 Snubber capacitor 7 Snubber diode group 1
8 Snubber diode group 2
9U output current signal 1
9V output current signal 2
9W Output current signal 3
10U, 10V, 10W Output current detector 11U Comparator 1
11V Comparator 2
11W Comparator 3
12U Output current direction signal 1
12V Output current direction signal 2
12W Output current direction signal 3
13 DC clamp type snubber circuit

Claims (8)

交流電源の各相とM(Mは2以上)相出力の電力変換器の各相出力とが、1方向のみ通電できる片方向半導体スイッチが双方向通電の可能となる方向に2個並列接続され、かつ各々の前記片方向半導体スイッチが独立にオンオフできるよう構成された双方向半導体スイッチで直接接続され、出力電圧指令に応じて前記各双方向半導体スイッチをオンオフ制御し、任意の電圧を出力する前記電力変換器であるPWMサイクロコンバータにおいて、
異常状態が発生した場合、前記双方向半導体スイッチを用いて、前記PWMサイクロコンバータの出力全相を前記交流電源の相電圧値が中間となる相に接続して短絡状態にし、
前記短絡状態において、前記交流電源の相電圧値の中間となる相が順次切り替わるのに同期し、前記短絡状態を当該相での短絡状態に切り替えていくことを特徴とするPWMサイクロコンバータの保護方法。
Two unidirectional semiconductor switches that can be energized in only one direction are connected in parallel with each phase of the AC power supply and each phase output of the power converter with M (M is 2 or more) phase output. In addition, each unidirectional semiconductor switch is directly connected by a bidirectional semiconductor switch configured to be able to be turned on / off independently, and each bidirectional semiconductor switch is controlled to be turned on / off in accordance with an output voltage command to output an arbitrary voltage . In the PWM cycloconverter that is the power converter,
When an abnormal state occurs, the bidirectional semiconductor switch is used to connect all phases of the output of the PWM cycloconverter to a phase in which the phase voltage value of the AC power supply is in the middle,
A method of protecting a PWM cycloconverter, characterized in that, in the short-circuit state, the short-circuit state is switched to a short-circuit state in the phase in synchronization with the phase that is intermediate between the phase voltages of the AC power supply being sequentially switched. .
交流電源の各相とM(Mは2以上)相出力の電力変換器の各相出力とが、1方向のみ通電できる片方向半導体スイッチが双方向通電の可能となる方向に2個並列接続され、かつ各々の前記片方向半導体スイッチが独立にオンオフできるよう構成された双方向半導体スイッチで直接接続され、出力電圧指令に応じて前記各双方向半導体スイッチをオンオフ制御し、任意の電圧を出力する前記電力変換器であるPWMサイクロコンバータにおいて、Two unidirectional semiconductor switches that can be energized in only one direction are connected in parallel with each phase of the AC power supply and each phase output of the power converter with M (M is 2 or more) phase output. In addition, each unidirectional semiconductor switch is directly connected by a bidirectional semiconductor switch configured to be able to be turned on / off independently, and each bidirectional semiconductor switch is controlled to be turned on / off in accordance with an output voltage command to output an arbitrary voltage. In the PWM cycloconverter that is the power converter,
異常状態が発生した場合には、前記双方向半導体スイッチを用いて、前記PWMサイクロコンバータの出力全相を前記交流電源の相電圧値が中間となる相に接続して短絡状態にし、前記短絡状態において、前記交流電源の相電圧値の中間となる相が順次切り替わるのに同期し、前記短絡状態を当該相での短絡状態に切り替えていくことを特徴とするPWMサイクロコンバータ。When an abnormal state occurs, the bidirectional semiconductor switch is used to connect all phases of the output of the PWM cycloconverter to a phase in which the phase voltage value of the AC power supply is in the short-circuit state, and the short-circuit state The PWM cycloconverter is characterized in that the short circuit state is switched to the short circuit state in the phase in synchronization with the phase that is intermediate between the phase voltage values of the AC power supply being sequentially switched.
流電源の各相とM(Mは2以上)相出力の電力変換器の各相出力とが、1方向のみ通電できる片方向半導体スイッチが双方向通電の可能となる方向に2個並列接続され、かつ各々の前記片方向半導体スイッチが独立にオンオフできるよう構成された双方向半導体スイッチで直接接続され、出力電圧指令に応じて前記各双方向半導体スイッチをオンオフ制御し、任意の電圧を出力する前記電力変換器であるPWMサイクロコンバータにおいて、
異常状態が発生した場合、前記交流電源の任意の1の相に接続された双方向半導体スイッチを全てオン状態とし、
出力各相ごとに出力電流のゼロクロスを検出し、
ゼロクロスを検出した出力相に接続された前記双方向半導体スイッチを遮断することを特徴とするPWMサイクロコンバータの保護方法。
(The M 2 or more) phases and M of the ac power source and each phase output of phase output of the power converter, two parallel-connected in a direction unidirectional semiconductor switches which can be energized in one direction only is possible bidirectional energization And each unidirectional semiconductor switch is directly connected by a bidirectional semiconductor switch configured to be able to be turned on / off independently, and each bidirectional semiconductor switch is controlled to be turned on / off in response to an output voltage command to output an arbitrary voltage. In the PWM cycloconverter that is the power converter,
When an abnormal state occurs, all the bidirectional semiconductor switches connected to any one phase of the AC power supply are turned on,
Detect zero crossing of output current for each output phase,
PWM cycloconverter protection method, characterized by interrupting said bidirectional semiconductor switch connected to an output phase of detecting the zero crossing.
請求項3記載のPWMサイクロコンバータの保護方法において、
異常状態が発生した場合、前記交流電源の任意の1の相に接続された双方向半導体スイッチのうち出力電流の方向に対応した側の片方向半導体スイッチのみオン状態とし、
出力各相ごとに出力電流のゼロクロスを検出し、
ゼロクロスを検出した出力相に接続された前記片方向半導体スイッチを遮断することを特徴とするPWMサイクロコンバータの保護方法。
The method of protecting a PWM cycloconverter according to claim 3,
When an abnormal state occurs, only the unidirectional semiconductor switch on the side corresponding to the direction of the output current among the bidirectional semiconductor switches connected to any one phase of the AC power supply is turned on,
Detect zero crossing of output current for each output phase,
A method for protecting a PWM cycloconverter , comprising: cutting off the one-way semiconductor switch connected to an output phase in which a zero cross is detected .
ロクロスを検出した出力相に接続された前記双方向半導体スイッチを遮断し、かつ前記PWMサイクロコンバータのはじめに遮断された出力相に係る出力端子と他の出力端子との間に発生する端子間電圧を検出し、
遮断されていない出力相を前記双方向半導体スイッチにより短絡接続する前記交流電源の1の相として、前記遮断された双方向半導体スイッチの両端子間に印加される電圧を小さくできる前記交流電源の1の相を選択し接続することを特徴とする請求項記載のPWMサイクロコンバータの保護方法。
Blocking the bidirectional semiconductor switch connected to an output phase of detecting the zero Rokurosu, and inter-terminal voltage generated between the output terminal and the other output terminal of the output phase is interrupted at the beginning of the PWM cycloconverter Detect
As one phase of the AC power supply that short-circuits the output phase that is not cut off by the bidirectional semiconductor switch, the voltage applied between both terminals of the cut-off bidirectional semiconductor switch can be reduced. 4. The method of protecting a PWM cycloconverter according to claim 3 , wherein the phases are selected and connected.
前記遮断された双方向半導体スイッチの両端子間に印加される電圧を小さくできる相が切り替わるのに同期し、遮断されていない出力相を前記双方向半導体スイッチにより短絡接続する前記交流電源の1の相として、前記遮断された双方向半導体スイッチの両端子間に印加される電圧を小さくできる相に接続を切り替えていくことを特徴とする請求項5記載のPWMサイクロコンバータの保護方法。  In synchronization with the switching of the phase that can reduce the voltage applied between the two terminals of the blocked bidirectional semiconductor switch, the output phase of the AC power supply is short-circuited by the bidirectional semiconductor switch. 6. The method of protecting a PWM cycloconverter according to claim 5, wherein the connection is switched to a phase that can reduce a voltage applied between both terminals of the blocked bidirectional semiconductor switch as a phase. 交流電源の各相とM(Mは2以上)相出力の電力変換器の各相出力とが、1方向のみ通電できる片方向半導体スイッチが双方向通電の可能となる方向に2個並列接続され、かつ各々の前記片方向半導体スイッチが独立にオンオフできるよう構成された双方向半導体スイッチで直接接続され、出力電圧指令に応じて前記各双方向半導体スイッチをオンオフ制御し、任意の電圧を出力する前記電力変換器であるPWMサイクロコンバータにおいて、Two unidirectional semiconductor switches that can be energized in only one direction are connected in parallel with each phase of the AC power supply and each phase output of the power converter with M (M is 2 or more) phase output. In addition, each unidirectional semiconductor switch is directly connected by a bidirectional semiconductor switch configured to be able to be turned on / off independently, and each bidirectional semiconductor switch is controlled to be turned on / off in accordance with an output voltage command to output an arbitrary voltage. In the PWM cycloconverter that is the power converter,
異常状態が発生した場合には、前記交流電源の任意の1の相に接続された双方向半導体スイッチを全てオン状態とし、出力各相ごとに出力電流のゼロクロスを検出し、ゼロクロスを検出した出力相に接続された前記双方向半導体スイッチを遮断することを特徴とするPWMサイクロコンバータ。When an abnormal condition occurs, all the bidirectional semiconductor switches connected to any one phase of the AC power supply are turned on, and the output current is detected by detecting the zero cross of the output current for each output phase. A PWM cycloconverter characterized in that the bidirectional semiconductor switch connected to a phase is cut off.
請求項7記載のPWMサイクロコンバータにおいて、The PWM cycloconverter according to claim 7,
異常状態が発生した場合には、前記交流電源の任意の1の相に接続された双方向半導体スイッチのうち出力電流の方向に対応した側の片方向半導体スイッチのみオン状態とし、出力各相ごとに出力電流のゼロクロスを検出し、ゼロクロスを検出した出力相に接続された前記片方向半導体スイッチを遮断することを特徴とするPWMサイクロコンバータ。When an abnormal state occurs, only the unidirectional semiconductor switch on the side corresponding to the direction of the output current among the bidirectional semiconductor switches connected to any one phase of the AC power supply is turned on, and each output phase A PWM cycloconverter characterized by detecting a zero crossing of the output current and shutting off the one-way semiconductor switch connected to the output phase where the zero crossing is detected.
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