JP4215238B2 - 半導体電力変換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体電力変換装置に関し、特に、半導体素子用短絡保護ヒューズの劣化診断を行うことが可能な半導体電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体電力変換装置においては、電力変換装置を半導体素子の故障による回路短絡から保護するため、半導体素子と直列に半導体素子用短絡保護ヒューズ（以下、短絡保護ヒューズと略す）が接続されている。
【０００３】
ところで、ヒューズの劣化に対処するため、従来、電動機などの制御回路に使用されているヒューズについては、ヒューズの自然劣化などによりヒューズが溶断した場合に、予備の第２のヒューズに切替えられるとともに警報回路を作動させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ヒューズと保護リレーからなる保護継電装置においては、保護リレーの動作特性とヒューズの劣化開始特性とを記憶し、定格電流値を越える事故電流値が発生した時、その事故電流値に対応する保護リレーの遮断所要時間が事故電流値に対応するヒューズの劣化開始時間より長い場合は、ヒューズ劣化履歴が発生したと判断して警告出力するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかし、半導体電力変換装置においては、従来、装置運転中に短絡保護ヒューズの経年劣化や疲労劣化を判別する手段は設けられていない。
【０００６】
【特許文献１】
実公平７−１８１２０号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特開平８−２３６００６号公報（第４−５頁、図２−４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の半導体電力変換装置においては、装置運転中に短絡保護ヒューズの経年劣化や疲労劣化を判別する手段は設けられていないため、劣化を判別することができず、装置の運転を停止させ、短絡保護ヒューズを装置から取外して単体試験をしなければ、劣化診断できなかった。そのため、半導体素子を並列接続して使う半導体電力変換装置では、１つの短絡保護ヒューズが劣化して導通がなくなっても、並列接続された他のヒューズ及び半導体素子からなる健全な回路で運転継続がなされ、劣化に気付かず、健全な短絡保護ヒューズ及び半導体素子に大きな負担をかける可能性があった。
【０００８】
本発明は、従来のこのような点に鑑みて為されたもので、装置の運転中でも半導体素子用短絡保護ヒューズの劣化診断を行うことが可能な半導体電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体電力変換装置は、電力変換装置を半導体素子の故障による回路短絡から保護するための半導体素子用短絡保護ヒューズのそれぞれに設けられ、半導体素子用短絡保護ヒューズの温度を検出する温度センサーと、装置運転中、半導体素子用短絡保護ヒューズのそれぞれの温度を検出して温度センサーのそれぞれから出力されるセンサー信号を常時監視し、半導体素子用短絡保護ヒューズの温度が所定値より低下したとき、その半導体素子用短絡保護ヒューズが劣化したと判定する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成の本発明によれば、装置の運転中でも半導体素子用短絡保護ヒューズの劣化診断を行なうことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る半導体電力変換装置の一実施形態の概略構成を示す図である。
【００１３】
同図において、１は交流電源、２は交流電源を直流電源に変換する整流器（例えばサイリスタ整流器）である。この整流器２は、例えば図示のように、Ｕ、Ｖ、Ｗ、およびＸ、Ｙ、Ｚの各相の整流器からなり、１相当り、半導体素子（例えばサイリスタ素子）３と電力変換装置を半導体素子３の故障による回路短絡から保護するための短絡保護ヒューズ４とを直列に接続した回路を複数個並列接続して構成されることまでは、従来の半導体電力変換装置の構成と同じである。
【００１４】
この実施形態は、図１に示すように、従来の構成に加えて、温度センサー５と制御装置６とからなる短絡保護ヒューズの劣化診断装置を設けたものである。すなわち、各短絡保護ヒューズ４に、短絡保護ヒューズ４の温度を検出する温度センサー５をそれぞれ取付け、短絡保護ヒューズ４の温度を検出して温度センサー５のそれぞれから出力されるセンサー信号を制御装置６に取込み、変換装置運転中、センサー信号を常時監視する。短絡保護ヒューズ４が劣化すると、短絡保護ヒューズ４のインピーダンスが大きくなり、電流が流れにくくなるため、短絡保護ヒューズ４の温度が低くなることを利用し、変換装置運転中でも、短絡保護ヒューズ４の劣化を診断するように構成している。
【００１５】
次に、図２に示す制御フローを参照して、この実施形態における短絡保護ヒューズの劣化診断動作を説明する。
【００１６】
まず、変換装置運転中、温度センサー５のそれぞれから出力されるセンサー信号を制御装置６に取込むことにより、各短絡保護ヒューズ５の温度が入力され、制御装置６において、入力された各短絡保護ヒューズ５の温度のデータを、次のように、各相毎のデータに分ける（ステップＳ２０１）。
【００１７】
Ｕ相：Ｔｕ-１、Ｔｕ-２、……………、Ｔｕ-ｎ
Ｖ相：Ｔｖ-１、Ｔｖ-２、……………、Ｔｖ-ｎ
……………………………………………………
Ｚ相：Ｔｚ-１、Ｔｚ-２、……………、Ｔｚ-ｎ
次に、各相のヒューズ温度の平均値Ｔａ-ｕ、Ｔａ-ｖ、…、Ｔａ-ｚ、および各相のヒューズ温度の標準偏差σｕ、σｖ、…、σｚを算出した上で、次のように、各ヒューズ温度の偏差値を算出する（ステップＳ２０２）。
【００１８】
Ｕ相１番：Ｓｕ-１＝（Ｔｕ-１−Ｔａ-ｕ）／σｕ×１０＋５０
Ｕ相２番：Ｓｕ-２＝（Ｔｕ-２−Ｔａ-ｕ）／σｕ×１０＋５０
……………………………………………………
Ｚ相ｎ番：Ｓｚ-ｎ＝（Ｔｚ-ｎ−Ｔａ-ｚ）／σｚ×１０＋５０
そして、算出された各ヒューズ温度の偏差値Ｓｕ-１、Ｓｕ-２、…、Ｓｚ-ｎをヒューズの劣化判定値Ｌと比較し、ヒューズの劣化判定値Ｌより小さければ劣化と判定することにより、各短絡保護ヒューズ４のそれぞれについての劣化診断を行う（ステップＳ２０３）。
【００１９】
この劣化診断動作を、変換装置運転中、所定の周期で繰り返す。
【００２０】
以上説明したように、この実施形態によれば、各短絡保護ヒューズ４の劣化診断のために変換装置の運転を停止させ、短絡保護ヒューズを変換装置から取外して単体試験を行う必要がなく、変換装置運転中でも、短絡保護ヒューズ４の劣化診断をすることができる。従って、万が一いくつかの短絡保護ヒューズ４に劣化があっても、診断結果に基づき、これらを取り換えることにより、健全な短絡保護ヒューズ４や半導体素子３への負担増加を未然に防ぐことが可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体電力変換装置によれば、装置の運転中でも半導体素子用短絡保護ヒューズの劣化診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る半導体電力変換装置の一実施形態の概略構成図。
【図２】 本発明の一実施形態における短絡保護ヒューズの劣化診断動作を説明するための制御フロー図。
【符号の説明】
１…交流電源
２…整流器
３…半導体素子
４…短絡保護ヒューズ
５…温度センサー
６…制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体電力変換装置に関し、特に、半導体素子用短絡保護ヒューズの劣化診断を行うことが可能な半導体電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体電力変換装置においては、電力変換装置を半導体素子の故障による回路短絡から保護するため、半導体素子と直列に半導体素子用短絡保護ヒューズ（以下、短絡保護ヒューズと略す）が接続されている。
【０００３】
ところで、ヒューズの劣化に対処するため、従来、電動機などの制御回路に使用されているヒューズについては、ヒューズの自然劣化などによりヒューズが溶断した場合に、予備の第２のヒューズに切替えられるとともに警報回路を作動させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ヒューズと保護リレーからなる保護継電装置においては、保護リレーの動作特性とヒューズの劣化開始特性とを記憶し、定格電流値を越える事故電流値が発生した時、その事故電流値に対応する保護リレーの遮断所要時間が事故電流値に対応するヒューズの劣化開始時間より長い場合は、ヒューズ劣化履歴が発生したと判断して警告出力するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかし、半導体電力変換装置においては、従来、装置運転中に短絡保護ヒューズの経年劣化や疲労劣化を判別する手段は設けられていない。
【０００６】
【特許文献１】
実公平７−１８１２０号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特開平８−２３６００６号公報（第４−５頁、図２−４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の半導体電力変換装置においては、装置運転中に短絡保護ヒューズの経年劣化や疲労劣化を判別する手段は設けられていないため、劣化を判別することができず、装置の運転を停止させ、短絡保護ヒューズを装置から取外して単体試験をしなければ、劣化診断できなかった。そのため、半導体素子を並列接続して使う半導体電力変換装置では、１つの短絡保護ヒューズが劣化して導通がなくなっても、並列接続された他のヒューズ及び半導体素子からなる健全な回路で運転継続がなされ、劣化に気付かず、健全な短絡保護ヒューズ及び半導体素子に大きな負担をかける可能性があった。
【０００８】
本発明は、従来のこのような点に鑑みて為されたもので、装置の運転中でも半導体素子用短絡保護ヒューズの劣化診断を行うことが可能な半導体電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体電力変換装置は、電力変換装置を半導体素子の故障による回路短絡から保護するための半導体素子用短絡保護ヒューズのそれぞれに設けられ、半導体素子用短絡保護ヒューズの温度を検出する温度センサーと、装置運転中、半導体素子用短絡保護ヒューズのそれぞれの温度を検出して温度センサーのそれぞれから出力されるセンサー信号を常時監視し、半導体素子用短絡保護ヒューズの温度が所定値より低下したとき、その半導体素子用短絡保護ヒューズが劣化したと判定する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成の本発明によれば、装置の運転中でも半導体素子用短絡保護ヒューズの劣化診断を行なうことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る半導体電力変換装置の一実施形態の概略構成を示す図である。
【００１３】
同図において、１は交流電源、２は交流電源を直流電源に変換する整流器（例えばサイリスタ整流器）である。この整流器２は、例えば図示のように、Ｕ、Ｖ、Ｗ、およびＸ、Ｙ、Ｚの各相の整流器からなり、１相当り、半導体素子（例えばサイリスタ素子）３と電力変換装置を半導体素子３の故障による回路短絡から保護するための短絡保護ヒューズ４とを直列に接続した回路を複数個並列接続して構成されることまでは、従来の半導体電力変換装置の構成と同じである。
【００１４】
この実施形態は、図１に示すように、従来の構成に加えて、温度センサー５と制御装置６とからなる短絡保護ヒューズの劣化診断装置を設けたものである。すなわち、各短絡保護ヒューズ４に、短絡保護ヒューズ４の温度を検出する温度センサー５をそれぞれ取付け、短絡保護ヒューズ４の温度を検出して温度センサー５のそれぞれから出力されるセンサー信号を制御装置６に取込み、変換装置運転中、センサー信号を常時監視する。短絡保護ヒューズ４が劣化すると、短絡保護ヒューズ４のインピーダンスが大きくなり、電流が流れにくくなるため、短絡保護ヒューズ４の温度が低くなることを利用し、変換装置運転中でも、短絡保護ヒューズ４の劣化を診断するように構成している。
【００１５】
次に、図２に示す制御フローを参照して、この実施形態における短絡保護ヒューズの劣化診断動作を説明する。
【００１６】
まず、変換装置運転中、温度センサー５のそれぞれから出力されるセンサー信号を制御装置６に取込むことにより、各短絡保護ヒューズ５の温度が入力され、制御装置６において、入力された各短絡保護ヒューズ５の温度のデータを、次のように、各相毎のデータに分ける（ステップＳ２０１）。
【００１７】
Ｕ相：Ｔｕ-１、Ｔｕ-２、……………、Ｔｕ-ｎ
Ｖ相：Ｔｖ-１、Ｔｖ-２、……………、Ｔｖ-ｎ
……………………………………………………
Ｚ相：Ｔｚ-１、Ｔｚ-２、……………、Ｔｚ-ｎ
次に、各相のヒューズ温度の平均値Ｔａ-ｕ、Ｔａ-ｖ、…、Ｔａ-ｚ、および各相のヒューズ温度の標準偏差σｕ、σｖ、…、σｚを算出した上で、次のように、各ヒューズ温度の偏差値を算出する（ステップＳ２０２）。
【００１８】
Ｕ相１番：Ｓｕ-１＝（Ｔｕ-１−Ｔａ-ｕ）／σｕ×１０＋５０
Ｕ相２番：Ｓｕ-２＝（Ｔｕ-２−Ｔａ-ｕ）／σｕ×１０＋５０
……………………………………………………
Ｚ相ｎ番：Ｓｚ-ｎ＝（Ｔｚ-ｎ−Ｔａ-ｚ）／σｚ×１０＋５０
そして、算出された各ヒューズ温度の偏差値Ｓｕ-１、Ｓｕ-２、…、Ｓｚ-ｎをヒューズの劣化判定値Ｌと比較し、ヒューズの劣化判定値Ｌより小さければ劣化と判定することにより、各短絡保護ヒューズ４のそれぞれについての劣化診断を行う（ステップＳ２０３）。
【００１９】
この劣化診断動作を、変換装置運転中、所定の周期で繰り返す。
【００２０】
以上説明したように、この実施形態によれば、各短絡保護ヒューズ４の劣化診断のために変換装置の運転を停止させ、短絡保護ヒューズを変換装置から取外して単体試験を行う必要がなく、変換装置運転中でも、短絡保護ヒューズ４の劣化診断をすることができる。従って、万が一いくつかの短絡保護ヒューズ４に劣化があっても、診断結果に基づき、これらを取り換えることにより、健全な短絡保護ヒューズ４や半導体素子３への負担増加を未然に防ぐことが可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体電力変換装置によれば、装置の運転中でも半導体素子用短絡保護ヒューズの劣化診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る半導体電力変換装置の一実施形態の概略構成図。
【図２】 本発明の一実施形態における短絡保護ヒューズの劣化診断動作を説明するための制御フロー図。
【符号の説明】
１…交流電源
２…整流器
３…半導体素子
４…短絡保護ヒューズ
５…温度センサー
６…制御装置
Claims (1)
- 電力変換装置を半導体素子の故障による回路短絡から保護するための半導体素子用短絡保護ヒューズのそれぞれに設けられ、半導体素子用短絡保護ヒューズの温度を検出する温度センサーと、装置運転中、前記半導体素子用短絡保護ヒューズのそれぞれの温度を検出して前記温度センサーのそれぞれから出力されるセンサー信号を常時監視し、前記半導体素子用短絡保護ヒューズの温度が所定値より低下したとき、その半導体素子用短絡保護ヒューズが劣化したと判定する手段とを備えたことを特徴とする半導体電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003034728A JP4215238B2 (ja) | 2003-02-13 | 2003-02-13 | 半導体電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003034728A JP4215238B2 (ja) | 2003-02-13 | 2003-02-13 | 半導体電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004248390A JP2004248390A (ja) | 2004-09-02 |
| JP4215238B2 true JP4215238B2 (ja) | 2009-01-28 |
Family
ID=33020334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003034728A Expired - Fee Related JP4215238B2 (ja) | 2003-02-13 | 2003-02-13 | 半導体電力変換装置 |
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| JP5459751B2 (ja) * | 2007-12-25 | 2014-04-02 | Ｎｅｃネットワークプロダクツ株式会社 | 安定化電源装置及びその制御方法 |
| GB2527074A (en) * | 2014-06-10 | 2015-12-16 | Sicame Uk Ltd | Smart cut-out carrier |
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2003
- 2003-02-13 JP JP2003034728A patent/JP4215238B2/ja not_active Expired - Fee Related
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