JP4769390B2

JP4769390B2 - Power converter

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Publication number: JP4769390B2
Application number: JP2001251704A
Authority: JP
Inventors: 寛充鈴木
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: JP2003070258A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源装置から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に三相交流電力を供給する中性点電位を有する電力変換装置に係り、特に装置の外形の小型化、直流短絡故障発生時の被害拡大防止、および短絡故障発生箇所の有効な検出による装置故障復旧の容易化を図れるようにした電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電力系統の分野においては、直流電源装置から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に三相交流電力を供給する３レベル電力変換装置が、多く用いられてきている。
【０００３】
図１１は、この種の従来の３レベル電力変換装置の構成例を示す回路図である。
【０００４】
図１１において、３レベル電力変換装置は、正極Ｐ、負極Ｎ、および中性点Ｃを有し、直流電力を出力する直流電源装置１１と、当該直流電源装置１１から供給される直流電力を交流電力に逆変換して、負荷１８に三相交流電力を供給する３レベルインバータ回路（以下、インバータ回路部と称する）１２とから構成されている。
【０００５】
インバータ回路部１２は、Ｕ,Ｖ,Ｗ各相毎に、絶縁ゲート形トランジスタ等の半導体スイッチング素子１と、当該各半導体スイッチング素子１に逆並列にそれぞれ接続されたダイオード２と、Ｕ,Ｖ,Ｗ各相の正極Ｐと中性点Ｃとの間に接続された平滑コンデンサ３ａと、Ｕ,Ｖ,Ｗ各相の中性点Ｃと負極Ｎとの間に接続された平滑コンデンサ３ｂとから構成されている。
【０００６】
なお、インバータ回路部１２のＵ,Ｖ,Ｗ各相には、半導体スイッチング素子１の破損等により直流短絡となった場合に、装置を保護する目的でアームヒューズ２７がそれぞれ取り付けられている。
【０００７】
なお、かかる３レベル電力変換装置の動作についてはよく知られているものであり、ここではその説明を省略する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような３レベル電力変換装置においては、近年の半導体スイッチング素子１の高速スイッチング化に伴ない、サージ電圧を抑制するために半導体スイッチング素子１周辺の回路を小型化する必要性が強くなってきている。
【０００９】
アームヒューズ２７は、負荷１８に供給する電流が全て流れ、ヒューズ容量も大型化せざるを得ない。
【００１０】
外形の大きなアームヒューズ２７は、配線インダクタンスの増大を招き、サージ抑制の面で好ましくない。
【００１１】
また、半導体スイッチング素子１の破損等による直流短絡故障が発生した際、半導体スイッチング素子１に故障信号出力等の故障検知機能が備えられていない場合には、素子破損箇所を特定することが困難であり、装置を故障から復旧させるために多くの時間を費やすことになる。
【００１２】
本発明の目的は、装置の外形の小型化、直流短絡故障発生時の被害拡大防止、および短絡故障発生箇所の有効な検出による装置故障復旧の容易化を図ることが可能な電力変換装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に対応する電力変換装置は、正極、負極、および中性点を有し、直流電力を出力する直流電源装置と、複数の半導体スイッチング素子を有してなり、前記直流電源装置から供給される直流電力を交流電力に逆変換して、負荷に交流電力を供給する３レベルインバータ回路と、前記３レベルインバータ回路の前記正極と前記中性点との間に接続された第１の平滑コンデンサに直列に接続された第１のヒューズと、前記３レベルインバータ回路の前記中性点と前記負極との間に接続された第２の平滑コンデンサに直列に接続された第２のヒューズと、を備えて構成される電力変換装置本体を複数台備えて、前記各電力変換装置本体から前記負荷である複巻線モータに交流電力を供給する構成とし、前記直流電源装置から前記３レベルインバータ回路に直流電力を供給する直流母線を複数に分離する構成としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態による３レベル電力変換装置の構成例を示す回路図であり、図１１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００２９】
すなわち、本実施の形態による３レベル電力変換装置は、図１に示すように、前記図１１におけるインバータ回路部１２のＵ,Ｖ,Ｗ各相に設けていたアームヒューズ２５を省略し、これらに代えて新たに、インバータ回路部１２のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の正極Ｐと中性点Ｃとの間に接続された平滑コンデンサ３ａに、それぞれ直列に直流ヒューズ１３ａを接続し、さらにインバータ回路部１２のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の中性点Ｃと負極Ｎとの間に接続された平滑コンデンサ３ｂに対して、それぞれ直列に直流ヒューズ１３ｂを接続した構成としている。
【００３０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による３レベル電力変換装置においては、インバータ回路部１２のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の正極Ｐと中性点Ｃとの間、および中性点Ｃと負極Ｎとの間にそれぞれ接続された平滑コンデンサ３ａおよび３ｂに対してそれぞれ直列に直流ヒューズ１３ａおよび１３ｂを接続していることにより、それぞれの直流ヒューズ１３ａおよび１３ｂには直流電力のリプル分しか電流は流れず、前述した従来の場合に比べて容量の小さなヒューズで機能を満足できるため、配線インダクタンスが従来の場合に比べて小さくなり、半導体スイッチング素子１のサージ電圧の低減、および電力変換装置の外形の小型化を図ることができる。
【００３１】
以下に、かかる点について具体的に説明する。
【００３２】
図２は、従来における１相分の構成例を示す回路図である。
【００３３】
図２において、アームヒューズ２７が接続されている回路には、負荷１８に供給する電流が流れるため、アームヒューズ２７の容量を大きくとる必要があり、ヒューズ２７外形もそれに伴って大型化していた。
【００３４】
そして、この外形の大きなアームヒューズ２７のために、図示破線部で示される配線インダクタンス３1が大きくなり、半導体スイッチング素子１がスイッチングする際に発生するサージ電圧が大きくなるため、それを吸収するスナバ回路の巨大化、およびそのスナバ回路からの発熱を冷却するための冷却装置の巨大化等、電力変換装置の外形が大型化する傾向にあった。
【００３５】
これに対して、本実施の形態では、図３に回路図を示すように、図示位置の直流ヒューズ1３ａ，１３ｂには、直流電力のリプル分しか電流は流れず、図２に示す場合に比べて容量の小さな直流ヒューズ1３ａ，１３ｂで機能を満足することができる。
【００３６】
このため、配線インダクタンス３１が、図２の場合に比べて小さくなり、半導体スイッチング素子１のサージ電圧の低減、および電力変換装置の外形の小型化を図ることができる。
【００３７】
上述したように、本実施の形態による３レベル電力変換装置では、半導体スイッチング素子１のサージ電圧の低減、および電力変換装置の外形の小型化を図ることが可能となる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
本実施の形態による３レベル電力変換装置は、前記図１におけるインバータ回路部１２のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の正極Ｐと中性点Ｃとの間に接続された平滑コンデンサ３ａの中性点Ｃ側に、それぞれ直列に直流ヒューズ１３ａを接続し、さらにインバータ回路部１２のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の中性点Ｃと負極Ｎとの間に接続された平滑コンデンサ３ｂの中性点Ｃ側に、それぞれ直列に直流ヒューズ１３ｂを接続した構成としている。
【００３９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による３レベル電力変換装置においては、インバータ回路部１２のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の正極Ｐと中性点Ｃとの間、および中性点Ｃと負極Ｎとの間にそれぞれ接続された平滑コンデンサ３ａおよび３ｂに対して中性点Ｃ側にそれぞれ直列に直流ヒューズ１３ａおよび１３ｂを接続していることにより、それぞれの直流ヒューズ１３ａおよび１３ｂには直流電力のリプル分しか電流は流れず、前述した従来の場合に比べて容量の小さなヒューズで機能を満足できるため、配線インダクタンスが従来の場合に比べて小さくなり、半導体スイッチング素子１のサージ電圧の低減、および電力変換装置の外形の小型化を図ることができる。
【００４０】
以下に、かかる点について具体的に説明する。
【００４１】
すなわち、従来の回路では、前記図２で説明したように、アームヒューズ２７が接続されている回路には、負荷１８に供給する電流が流れるため、アームヒューズ２７の容量を大きくとる必要があり、ヒューズ２７外形もそれに伴って大型化していた。
【００４２】
そして、この外形の大きなアームヒューズ２７のために、図示破線部で示される配線インダクタンス３1が大きくなり、半導体スイッチング素子１がスイッチングする際に発生するサージ電圧が大きくなるため、それを吸収するスナバ回路の巨大化、およびそのスナバ回路からの発熱を冷却するための冷却装置の巨大化等、電力変換装置の外形が大型化する傾向にあった。
【００４３】
これに対して、本実施の形態では、前記図３で説明した場合と同様に、図示位置の直流ヒューズ1３ａ，１３ｂには、直流電力のリプル分しか電流は流れず、図２に示す場合に比べて容量の小さな直流ヒューズ1３ａ，１３ｂで機能を満足することができる。
【００４４】
このため、配線インダクタンス３１が、図２の場合に比べて小さくなり、半導体スイッチング素子１のサージ電圧の低減、および電力変換装置の外形の小型化を図ることができる。
【００４５】
また、この場合、特に直流ヒューズ1３ａ，１３ｂを平滑コンデンサ３ａ，３ｂの中性点Ｃ側に接続していることにより、中性点Ｃを接地している場合には、直流ヒューズ1３ａ，１３ｂの対アース耐圧を下げる効果を得ることもできる。
【００４６】
上述したように、本実施の形態による３レベル電力変換装置では、半導体スイッチング素子１のサージ電圧の低減、および電力変換装置の外形の小型化を図ることが可能となる。
【００４７】
また、中性点Ｃを接地している場合には、直流ヒューズ1３ａ，１３ｂの対アース耐圧を下げることも可能となる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
図４は、本実施の形態による３レベル電力変換装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４９】
すなわち、本実施の形態による３レベル電力変換装置は、図４に示すように、前記図１における電力変換装置の直流電源装置１１およびインバータ回路部１２を複数台（図では２台）備えて、各電力変換装置から負荷１８である複巻線モータ（図では２巻線モータ）１９に交流電力を供給する構成とし、直流電源装置１１からインバータ回路部１２に直流電力を供給する直流母線、すなわち直流電源装置１１と直流電源装置とインバータ回路部１２との間を繋ぐ正極、負極、中性点の３本の直流母線Ｂ１，Ｂ２を、複数（図では２つ）に分離する構成としている。
【００５０】
次に、以上のように構成した本実施の形態による３レベル電力変換装置においては、複数台の電力変換装置の直流電源装置１１およびインバータ回路部１２を使用して、負荷である２巻線モータ１９に交流電力を供給する場合に、直流電源装置１１からインバータ回路部１２へ直流電力を供給する直流母線Ｂ１，Ｂ２を２つに分離して構成していることにより、直流短絡故障時に溶断するヒューズの個数を減らすことが可能となり、よって装置復旧を容易に行なうことができ、経済的とすることができる。
【００５１】
すなわち、直流短絡故障が発生した場合、その直流母線Ｂ１，Ｂ２に接続されている直流ヒューズは全て溶断するため、多数の直流ヒューズ交換等の手間がかかり、経済的ではない。
【００５２】
この点、本実施の形態では、直流母線Ｂ１，Ｂ２を分離していることにより、直流短絡故障時に溶断する直流ヒューズの個数を減らすことが可能となり、よって装置故障復旧を容易に行なうことができ、経済的となる。
【００５３】
上述したように、本実施の形態による３レベル電力変換装置では、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であると共に、装置故障復旧を容易に行なうことができ、経済性を向上することが可能となる。
【００５４】
（第４の実施の形態）
図５は、本実施の形態による３レベル電力変換装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５５】
すなわち、本実施の形態による３レベル電力変換装置は、図５に示すように、前記図１における電力変換装置の直流電源装置１１およびインバータ回路部１２を複数台（図では２台）備えて、各電力変換装置から負荷１８である複巻線モータ（図では２巻線モータ）１９に交流電力を供給する構成とし、直流電源装置１１からインバータ回路部１２に直流電力を供給する直流母線、すなわち直流電源装置１１と直流電源装置とインバータ回路部１２との間を繋ぐ正極、負極、中性点の３本の直流母線Ｂ１，Ｂ２のうちの少なくとも２本（図では２本）の直流母線間に、直流母線ヒューズ２０を接続する構成する構成としている。
【００５６】
次に、以上のように構成した本実施の形態による３レベル電力変換装置においては、複数台の電力変換装置の直流電源装置１１およびインバータ回路部１２を使用して、負荷である２巻線モータ１９に交流電力を供給する場合に、直流電源装置１１からインバータ回路部１２へ直流電力を供給する直流母線Ｂ１，Ｂ２間に直流母線ヒューズ２０を接続して構成していることにより、直流母線Ｂ１，Ｂ２同士の接合部に直流母線ヒューズ２０を接続して、直流短絡故障時に溶断するヒューズの個数を減らすことが可能となり、よって装置故障復旧を容易に行なうことができ、経済的とすることができる。
【００５７】
すなわち、直流短絡故障が発生した場合、その直流母線Ｂ１，Ｂ２に接続されている直流ヒューズは全て溶断するため、多数の直流ヒューズ交換等の手間がかかり、経済的ではない。
【００５８】
この点、本実施の形態では、直流母線Ｂ１，Ｂ２同士の接合部に直流母線ヒューズ２０を接続していることにより、直流短絡故障時に溶断する直流ヒューズの個数を減らすことが可能となり、よって装置故障復旧を容易に行なうことができ、経済的となる。
【００５９】
上述したように、本実施の形態による３レベル電力変換装置では、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能であると共に、装置故障復旧を容易に行なうことができ、経済性を向上することが可能となる。
【００６０】
（第５の実施の形態）
図６は、本実施の形態による３レベル電力変換装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６１】
すなわち、本実施の形態による３レベル電力変換装置は、図６に示すように、前記図１におけるインバータ回路部１２のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の平滑コンデンサ３ａ，３ｂに直列に設けていた直流ヒューズ１３ａ，１３ｂを省略し、これらに代えて新たに、平滑コンデンサ３ａ，３ｂに対して、電流検知器２１ａ，２１ｂおよび補助コンデンサ２２ａ，２２ｂの直列回路を並列に接続して、新たなインバータ回路部２５を構成し、さらに検知手段２３を備えた構成としている。
【００６２】
電流検知器２１ａ，２１ｂは、補助コンデンサ２２ａ，２２ｂを流れる電流を検知する。
【００６３】
検知手段２３は、電流検知器２１ａ，２１ｂにより検知された検知信号を検知する。
【００６４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による３レベル電力変換装置においては、電力変換装置の正極Ｐと中性点Ｃとの間、もしくは中性点Ｃと負極Ｎとの間にて直流短絡故障が発生した場合に、補助コンデンサ２２ａ，２２ｂを流れる短絡電流を電流検知器２１ａ，２１ｂにて検知し、その検知信号を検知手段２３にて受信して、電力変換装置における直流短絡故障の発生を検知することが可能となり、よって短絡故障発生時の被害拡大を防止することができる。
【００６５】
図７は、検知手段２３の詳細な構成例を示すブロック図である。
【００６６】
すなわち、図７に示すように、検知手段２３においては、比較器２９を使って電流検知器２１ａ，２１ｂにて検知した電流値と、検出レベル設定器２８からの設定値とを比較し、電流値が設定値以上であれば、直流短絡発生とみなして検知信号３２を出力する。
【００６７】
すなわち、検出レベル設定器２８の設定値はあらかじめ設定しておき、この設定値以上の電流が電流検知器２１に流れていれば、直流短絡故障の発生を検知することが可能となる。
【００６８】
上述したように、本実施の形態による３レベル電力変換装置では、直流短絡故障の発生を検知することができ、短絡故障発生時の被害拡大を防止することが可能となる。
【００６９】
（第６の実施の形態）
図８は、本実施の形態による３レベル電力変換装置の構成例を示す回路図であり、図６と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７０】
すなわち、本実施の形態による３レベル電力変換装置は、図８に示すように、前記図６における電力変換装置のインバータ回路部２５を複数台（図では２台）備えて、複数台のインバータ回路部２５を、共通の直流母線Ｂに接続する構成とし、さらに特定手段２４を備えた構成としている。
【００７１】
特定手段２４は、前記検知手段２３から送出される検知信号が到達する順序を判定することにより、直流短絡故障が発生したインバータ回路部２５を特定する。
【００７２】
次に、以上のように構成した本実施の形態による３レベル電力変換装置においては、電力変換装置の正極Ｐと中性点Ｃとの間、もしくは中性点Ｃと負極Ｎとの間にて直流短絡故障が発生した場合に、補助コンデンサ２２ａ，２２ｂを流れる短絡電流を電流検知器２１ａ，２１ｂにて検知し、その検知信号を検知手段２３にて受信して、その検知信号３２から最初に検知した検知信号を特定手段２４によって特定し、電力変換装置における直流短絡故障が発生した箇所を特定することが可能となり、よって短絡故障発生箇所を有効に検出して装置故障復旧を容易に行なうことができる。
【００７３】
すなわち、直流短絡故障がインバータ回路部２５のいずれかで発生した場合、その直流短絡電流が他のインバータ回路部２５へ到達するまでに、数マイクロ秒の時間差が存在する。
【００７４】
そこで、本実施の形態では、これを利用して、インバータ回路部２５の検知手段２３によって検知された直流短絡故障の検知信号３２を特定手段２４に伝え、この検知信号３２の中で一番先に特定手段２４に到達した信号を特定することにより、直流短絡故障が発生したインバータ回路部２５を特定することができる。
【００７５】
図９は、特定手段２４の詳細な構成例を示すブロック図である。
【００７６】
すなわち、図９に示すように、特定手段２４においては、検知信号３２が入力され、ブロック回路３３を通過して、ラッチ回路３４に到達する。
【００７７】
最初に、ラッチ回路３４に到達した検知信号３２は、特定信号３５を出力すると共に、フィードバックされて、他の全ての検知信号３２に対するブロック回路３４に入力され、他の全ての検知信号３２をブロックする。
【００７８】
これにより、最初に特定手段２４に入力された検知信号３２のみをラッチすることができ、直流短絡故障が発生したインバータ回路部２５を特定することが可能となる。
【００７９】
上述したように、本実施の形態による３レベル電力変換装置では、直流短絡故障が発生した箇所を特定することが可能となり、よって短絡故障発生箇所を有効に検出して、装置故障復旧を容易に行なうことが可能となる。
【００８０】
（第７の実施の形態）
図１０は、本実施の形態による３レベル電力変換装置の構成例を示す回路図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８１】
すなわち、本実施の形態による３レベル電力変換装置は、図１０に示すように、前記図１におけるインバータ回路部１２のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の平滑コンデンサ３ａ，３ｂに直列に設けていた直流ヒューズ１３ａ，１３ｂを省略し、これらに代えて新たに、インバータ回路部１２のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の平滑コンデンサ３ａ，３ｂに対して、電流検知器２１ａ，２１ｂおよび補助コンデンサ２２ａ，２２ｂの直列回路をそれぞれ並列に接続して、新たなインバータ回路部２６を構成し、さらに検知手段２３と、特定手段２４とを備えた構成としている。
【００８２】
電流検知器２１ａ，２１ｂは、インバータ回路部２６のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の補助コンデンサ２２ａ，２２ｂを流れる電流を検知する。
【００８３】
検知手段２３は、インバータ回路部２６のＵ相３レベルインバータ回路１５、Ｖ相３レベルインバータ回路１６、およびＷ相３レベルインバータ回路１７の電流検知器２１ａ，２１ｂにより検知された検知信号を検知する。
【００８４】
特定手段２４は、検知手段２３から送出される検知信号が到達する順序を判定することにより、直流短絡故障が発生した３レベルインバータ回路部を特定する。
【００８５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による３レベル電力変換装置においては、電力変換装置の正極Ｐと中性点Ｃとの間、もしくは中性点Ｃと負極Ｎとの間にて直流短絡故障が発生した場合に、補助コンデンサ２２ａ，２２ｂを流れる短絡電流を電流検知器２１ａ，２１ｂで検出し、その信号を検知手段２３にて受信して、その検知信号３２から最初に検知した検知信号を特定手段２４によって特定し、直流短絡故障が発生した相を特定することが可能となり、よって短絡故障発生相を有効に検出して装置故障復旧を容易に行なうことができる。
【００８６】
すなわち、直流短絡故障が例えばＵ相３レベルインバータ回路１５で発生した場合、他のＶ相３レベルインバータ回路１６、Ｗ相３レベルインバータ回路１７へ直流短絡電流が到達するまでに、数マイクロ秒の時間差が存在する。
【００８７】
そこで、本実施の形態では、これを利用して、各相の平滑コンデンサ３ａ，３ｂに並列に接続された電流検知器２１ａ，２１ｂおよび補助コンデンサ２２ａ，２２ｂにて検出された直流短絡故障の検知信号３２を特定手段２４に伝え、この検知信号３２の中で一番先に特定手段２４に到達した信号を特定することにより、直流短絡故障が発生した相を特定することができる。
【００８８】
上述したように、本実施の形態による３レベル電力変換装置では、直流短絡故障が発生した相を特定することが可能となり、よって短絡故障発生相を有効に検出して、装置故障復旧を容易に行なうことが可能となる。
【００８９】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
また、各実施の形態は可能な限り適宜組合わせて実施してもよく、その場合には組合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電力変換装置のサージ電圧低減による装置小型化、および直流短絡事故発生時のヒューズ溶断個数の削減、および直流短絡事故発生箇所の特定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による３レベル電力変換装置の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】従来技術における問題点を説明するための回路図。
【図３】同第１の実施の形態の３レベル電力変換装置における作用効果を説明するための回路図。
【図４】本発明による３レベル電力変換装置の第３の実施の形態を示す回路図。
【図５】本発明による３レベル電力変換装置の第４の実施の形態を示す回路図。
【図６】本発明による３レベル電力変換装置の第５の実施の形態を示す回路図。
【図７】同第５の実施の形態の３レベル電力変換装置における検知手段２３の詳細な構成例を示すブロック図。
【図８】本発明による３レベル電力変換装置の第６の実施の形態を示す回路図。
【図９】同第６の実施の形態の３レベル電力変換装置における特定手段２４の詳細な構成例を示すブロック図。
【図１０】本発明による３レベル電力変換装置の第７の実施の形態を示す回路図。
【図１１】従来の３レベル電力変換装置の構成例を示す回路図。
【符号の説明】
１…半導体スイッチング素子
２…イオード
３ａ，３ｂ…平滑コンデンサ
１１…直流電源装置
１２…インバータ回路部
１３ａ，１３ｂ…直流ヒューズ
１５…Ｕ相３レベルインバータ回路
１６…Ｖ相３レベルインバータ回路
１７…Ｗ相３レベルインバータ回路
１８…負荷
１９…２巻線モータ
２０…直流母線ヒューズ
２１…電流検知器
２２…補助コンデンサ
２３…検知手段
２４…特定手段
２５…インバータ回路部
２６…インバータ回路部
２７…アームヒューズ
２８…検出レベル設定器
２９…比較器
３０…半導体スイッチング素子
３1…配線インダクタンス
３２…検知信号
３３…ブロック回路
３４…ラッチ回路
３５…特定信号。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device having a neutral point potential that converts DC power supplied from a DC power supply device into AC power and supplies three-phase AC power to a load. The present invention relates to a power converter capable of preventing damage expansion when a short-circuit fault occurs and facilitating restoration of the apparatus fault by effective detection of the location of the short-circuit fault.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the field of power systems, three-level power converters that convert DC power supplied from a DC power supply device into AC power and supply three-phase AC power to a load have been widely used.
[0003]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of this type of conventional three-level power converter.
[0004]
In FIG. 11, the three-level power converter has a positive electrode P, a negative electrode N, and a neutral point C, and outputs DC power and DC power supplied from the DC power supply 11 to AC. It is composed of a three-level inverter circuit (hereinafter referred to as an inverter circuit unit) 12 that converts the power back into power and supplies three-phase AC power to the load 18.
[0005]
The inverter circuit unit 12 includes, for each of U, V, and W phases, a semiconductor switching element 1 such as an insulated gate transistor, a diode 2 connected to each semiconductor switching element 1 in antiparallel, U, V, and W From the smoothing capacitor 3a connected between the positive electrode P and the neutral point C of each W phase, and the smoothing capacitor 3b connected between the neutral point C and the negative electrode N of each U, V, W phase. It is configured.
[0006]
Note that an arm fuse 27 is attached to each of the U, V, and W phases of the inverter circuit unit 12 for the purpose of protecting the device when a DC short circuit occurs due to damage to the semiconductor switching element 1 or the like.
[0007]
The operation of such a three-level power converter is well known and will not be described here.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a three-level power conversion device, along with the recent high-speed switching of the semiconductor switching element 1, there is a strong need for downsizing the circuits around the semiconductor switching element 1 in order to suppress the surge voltage. It is coming.
[0009]
In the arm fuse 27, all of the current supplied to the load 18 flows, and the fuse capacity must be increased.
[0010]
The arm fuse 27 having a large outer shape causes an increase in wiring inductance, which is not preferable in terms of surge suppression.
[0011]
In addition, when a DC short-circuit failure due to damage or the like of the semiconductor switching element 1 occurs, it is difficult to identify the element breakage point if the semiconductor switching element 1 does not have a failure detection function such as a failure signal output. Yes, it takes a lot of time to restore the device from failure.
[0012]
An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of reducing the outer shape of the device, preventing the spread of damage when a DC short-circuit failure occurs, and facilitating the recovery of the device failure by effectively detecting the location of the short-circuit failure. There is to do.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a power conversion device according to this onset Ming, a positive electrode, a negative electrode, and has a neutral point, a DC power supply that outputs DC power, a plurality of semiconductor switching elements Te becomes, the inversely converted into AC power to DC power supplied from the DC power supply device, a three-level inverter circuit for supplying ac power to a load, said neutral point and said cathode of said three-level inverter circuit a first fuse and a second smoothing capacitor connected between said neutral point of said three-level inverter circuit and the negative electrode connected in series to the first smoothing capacitor connected between the a second fuse connected in series, includes a plurality of power conversion device main body which includes a structure for supplying AC power to the multi-winding motor is the load from the power conversion device main body And the DC power Wherein the device to three-level inverter circuit are configured so as to more to isolate the DC bus supplies DC power.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a three-level power converter according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here. .
[0029]
That is, the three-level power converter according to the present embodiment omits the arm fuses 25 provided in the U, V, and W phases of the inverter circuit unit 12 in FIG. 11 as shown in FIG. Instead, a smoothing newly connected between the positive point P and the neutral point C of the U-phase three-level inverter circuit 15, the V-phase three-level inverter circuit 16, and the W-phase three-level inverter circuit 17 of the inverter circuit unit 12. A DC fuse 13a is connected in series to the capacitor 3a, and further, a neutral point C of the U-phase three-level inverter circuit 15, the V-phase three-level inverter circuit 16 and the W-phase three-level inverter circuit 17 of the inverter circuit unit 12 A DC fuse 13b is connected in series to the smoothing capacitor 3b connected to the negative electrode N.
[0030]
Next, in the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above, U-phase three-level inverter circuit 15, V-phase three-level inverter circuit 16, and W-phase three-level inverter circuit of inverter circuit unit 12. DC fuses 13a and 13b are connected in series to the smoothing capacitors 3a and 3b connected between the positive electrode P and the neutral point C of 17 and between the neutral point C and the negative electrode N, respectively. As a result, only the ripple of DC power flows through each DC fuse 13a and 13b, and the function can be satisfied with a fuse having a smaller capacity compared to the conventional case, so that the wiring inductance is higher than that of the conventional case. To reduce the surge voltage of the semiconductor switching element 1 and to reduce the outer shape of the power converter. Kill.
[0031]
This point will be specifically described below.
[0032]
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a conventional configuration for one phase.
[0033]
In FIG. 2, since the current supplied to the load 18 flows in the circuit to which the arm fuse 27 is connected, it is necessary to increase the capacity of the arm fuse 27, and the outer shape of the fuse 27 is increased accordingly.
[0034]
Because of the large-sized arm fuse 27, the wiring inductance 31 shown by the broken line in the figure is increased, and the surge voltage generated when the semiconductor switching element 1 is switched is increased. The external shape of the power conversion device tended to increase in size, such as an increase in the size of the cooling device and an increase in the size of the cooling device for cooling the heat generated from the snubber circuit.
[0035]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in the circuit diagram of FIG. 3, the current flows through the DC fuses 13a and 13b at the illustrated positions only as much as the ripple of the DC power, compared with the case shown in FIG. Therefore, the functions can be satisfied by the small-capacity DC fuses 13a and 13b.
[0036]
For this reason, the wiring inductance 31 becomes smaller than in the case of FIG. 2, and the surge voltage of the semiconductor switching element 1 can be reduced and the size of the power converter can be reduced.
[0037]
As described above, in the three-level power conversion device according to the present embodiment, it is possible to reduce the surge voltage of the semiconductor switching element 1 and reduce the size of the power conversion device.
[0038]
(Second Embodiment)
The three-level power conversion apparatus according to the present embodiment includes the positive phase P and the middle of the U-phase three-level inverter circuit 15, the V-phase three-level inverter circuit 16, and the W-phase three-level inverter circuit 17 of the inverter circuit unit 12 in FIG. A DC fuse 13a is connected in series to the neutral point C side of the smoothing capacitor 3a connected to the neutral point C. Further, the U-phase three-level inverter circuit 15 and the V-phase three-level inverter of the inverter circuit unit 12 are connected. A DC fuse 13b is connected in series to the neutral point C side of the smoothing capacitor 3b connected between the neutral point C and the negative electrode N of the circuit 16 and the W-phase three-level inverter circuit 17.
[0039]
Next, in the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above, U-phase three-level inverter circuit 15, V-phase three-level inverter circuit 16, and W-phase three-level inverter circuit of inverter circuit unit 12. DC fuses 13a and 13b in series on the neutral point C side with respect to the smoothing capacitors 3a and 3b respectively connected between the positive electrode P and the neutral point C of 17 and between the neutral point C and the negative electrode N By connecting 13b, current flows only through the DC power ripple in each of the DC fuses 13a and 13b, and the function can be satisfied with a fuse having a smaller capacity than the conventional case described above. Is smaller than the conventional case, the surge voltage of the semiconductor switching element 1 is reduced, and the outer shape of the power converter is reduced. It is possible to achieve.
[0040]
This point will be specifically described below.
[0041]
That is, in the conventional circuit, the current supplied to the load 18 flows in the circuit to which the arm fuse 27 is connected as described with reference to FIG. The outer shape of the fuse 27 was also enlarged accordingly.
[0042]
Because of the large-sized arm fuse 27, the wiring inductance 31 shown by the broken line in the figure is increased, and the surge voltage generated when the semiconductor switching element 1 is switched is increased. The external shape of the power conversion device tended to increase in size, such as an increase in the size of the cooling device and an increase in the size of the cooling device for cooling the heat generated from the snubber circuit.
[0043]
On the other hand, in the present embodiment, as in the case described with reference to FIG. 3, the current flows through the DC fuses 13a and 13b at the positions shown in FIG. In comparison, the DC fuses 13a and 13b having a smaller capacity can satisfy the function.
[0044]
For this reason, the wiring inductance 31 becomes smaller than in the case of FIG. 2, and the surge voltage of the semiconductor switching element 1 can be reduced and the size of the power converter can be reduced.
[0045]
Further, in this case, in particular, when the neutral point C is grounded by connecting the DC fuses 13a and 13b to the neutral point C side of the smoothing capacitors 3a and 3b, the DC fuses 13a and 13b It is also possible to obtain the effect of lowering the withstand voltage against ground.
[0046]
As described above, in the three-level power conversion device according to the present embodiment, it is possible to reduce the surge voltage of the semiconductor switching element 1 and reduce the size of the power conversion device.
[0047]
In addition, when the neutral point C is grounded, it is possible to lower the withstand voltage of the DC fuses 13a and 13b.
[0048]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of the three-level power converter according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here. .
[0049]
That is, as shown in FIG. 4, the three-level power conversion device according to the present embodiment includes a plurality of DC power supply devices 11 and inverter circuit units 12 (two in the figure) of the power conversion device in FIG. A DC bus that supplies AC power from the DC power supply device 11 to the inverter circuit unit 12, that is, a configuration in which AC power is supplied from each power converter to a multi-winding motor (two-winding motor in the figure) 19 that is a load 18, that is, Three DC buses B1 and B2 of the positive electrode, the negative electrode, and the neutral point that connect the DC power supply device 11, the DC power supply device, and the inverter circuit unit 12 are separated into a plurality (two in the figure).
[0050]
Next, in the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above, a two-winding motor as a load using the DC power supply device 11 and the inverter circuit unit 12 of a plurality of power conversion devices. When the AC power is supplied to 19, the DC buses B1 and B2 that supply DC power from the DC power supply device 11 to the inverter circuit unit 12 are separated into two, so that they are blown when a DC short-circuit fault occurs. The number of fuses can be reduced, so that the apparatus can be restored easily and economically.
[0051]
That is, when a DC short-circuit failure occurs, all the DC fuses connected to the DC buses B1 and B2 are blown, which requires a lot of time and labor for replacing a large number of DC fuses, which is not economical.
[0052]
In this respect, in the present embodiment, by separating the DC buses B1 and B2, it is possible to reduce the number of DC fuses that are blown at the time of a DC short-circuit failure, and therefore, it is possible to easily perform device failure recovery. Become economical.
[0053]
As described above, in the three-level power conversion device according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment, and it is possible to easily perform the device failure recovery, which is economical. Can be improved.
[0054]
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of the three-level power conversion device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here. .
[0055]
That is, as shown in FIG. 5, the three-level power converter according to this embodiment includes a plurality of DC power supply devices 11 and inverter circuit units 12 (two in the figure) of the power converter in FIG. A DC bus that supplies AC power from the DC power supply device 11 to the inverter circuit unit 12, that is, a configuration in which AC power is supplied from each power converter to a multi-winding motor (two-winding motor in the figure) 19 that is a load 18, that is, Between at least two (two in the figure) DC buses among the three DC buses B1 and B2 of the positive electrode, the negative electrode, and the neutral point connecting the DC power supply device 11, the DC power supply device, and the inverter circuit unit 12. In addition, the DC bus bar fuse 20 is connected.
[0056]
Next, in the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above, a two-winding motor as a load using the DC power supply device 11 and the inverter circuit unit 12 of a plurality of power conversion devices. When the AC power is supplied to 19, the DC bus B1 is connected between the DC buses B1 and B2 for supplying the DC power from the DC power supply device 11 to the inverter circuit unit 12, thereby forming the DC bus B1. , B2 can be connected to the DC bus fuse 20 to reduce the number of fuses that are blown at the time of a DC short-circuit failure. it can.
[0057]
That is, when a DC short-circuit failure occurs, all the DC fuses connected to the DC buses B1 and B2 are blown, which requires a lot of time and labor for replacing a large number of DC fuses, which is not economical.
[0058]
In this respect, in the present embodiment, by connecting the DC bus fuse 20 to the joint between the DC buses B1 and B2, it is possible to reduce the number of DC fuses that are blown at the time of a DC short-circuit fault. Failure recovery can be easily performed, which is economical.
[0059]
As described above, in the three-level power conversion device according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment, and it is possible to easily perform the device failure recovery, which is economical. Can be improved.
[0060]
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the three-level power conversion device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here. .
[0061]
That is, as shown in FIG. 6, the three-level power conversion device according to the present embodiment includes a U-phase three-level inverter circuit 15, a V-phase three-level inverter circuit 16, and a W-phase 3 of the inverter circuit unit 12 in FIG. The DC fuses 13a and 13b provided in series with the smoothing capacitors 3a and 3b of the level inverter circuit 17 are omitted, and instead of these, current detectors 21a and 21b and auxiliary capacitors are newly added to the smoothing capacitors 3a and 3b. The series circuit of 22a, 22b is connected in parallel, the new inverter circuit part 25 is comprised, and it is set as the structure provided with the detection means 23 further.
[0062]
The current detectors 21a and 21b detect the current flowing through the auxiliary capacitors 22a and 22b.
[0063]
The detection means 23 detects the detection signals detected by the current detectors 21a and 21b.
[0064]
Next, in the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above, between the positive electrode P and the neutral point C or between the neutral point C and the negative electrode N of the power conversion device. When a DC short-circuit failure occurs, the short-circuit current flowing through the auxiliary capacitors 22a and 22b is detected by the current detectors 21a and 21b, and the detection signal is received by the detection means 23, so that the DC short-circuit failure in the power converter is performed. It is possible to detect the occurrence of this, and thus it is possible to prevent the spread of damage when a short-circuit failure occurs.
[0065]
FIG. 7 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the detection unit 23.
[0066]
That is, as shown in FIG. 7, the detection means 23 compares the current value detected by the current detectors 21 a and 21 b using the comparator 29 with the set value from the detection level setting unit 28, If the value is equal to or greater than the set value, the detection signal 32 is output assuming that a DC short circuit has occurred.
[0067]
That is, if the set value of the detection level setter 28 is set in advance and a current equal to or greater than this set value flows through the current detector 21, it is possible to detect the occurrence of a DC short-circuit fault.
[0068]
As described above, in the three-level power conversion device according to the present embodiment, it is possible to detect the occurrence of a DC short-circuit fault, and to prevent the spread of damage when a short-circuit fault occurs.
[0069]
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of the three-level power converter according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here. .
[0070]
That is, as shown in FIG. 8, the three-level power converter according to the present embodiment includes a plurality of inverter circuit units 25 (two in the figure) of the power converter shown in FIG. The unit 25 is configured to be connected to the common DC bus B, and further includes a specifying unit 24.
[0071]
The specifying unit 24 specifies the inverter circuit unit 25 in which the DC short-circuit fault has occurred by determining the order in which the detection signals sent from the detecting unit 23 arrive.
[0072]
Next, in the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above, between the positive electrode P and the neutral point C or between the neutral point C and the negative electrode N of the power conversion device. When a DC short-circuit failure occurs, the short-circuit current flowing through the auxiliary capacitors 22a and 22b is detected by the current detectors 21a and 21b, the detection signal is received by the detection means 23, and the detection signal 32 is used first. It is possible to specify the detected signal by the specifying means 24 and to specify the location where the DC short-circuit fault has occurred in the power converter, and thus to easily detect the location where the short-circuit fault has occurred and easily recover the device fault. Can do.
[0073]
That is, when a DC short-circuit fault occurs in any one of the inverter circuit units 25, there is a time difference of several microseconds until the DC short-circuit current reaches another inverter circuit unit 25.
[0074]
Therefore, in the present embodiment, using this, the DC short-circuit fault detection signal 32 detected by the detection means 23 of the inverter circuit unit 25 is transmitted to the specifying means 24, and the first of the detection signals 32 is detected. By specifying the signal that has reached the specifying means 24, the inverter circuit unit 25 in which the DC short-circuit fault has occurred can be specified.
[0075]
FIG. 9 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the specifying unit 24.
[0076]
That is, as shown in FIG. 9, the detection signal 32 is input to the specifying unit 24, passes through the block circuit 33, and reaches the latch circuit 34.
[0077]
First, the detection signal 32 reaching the latch circuit 34 outputs a specific signal 35 and is fed back to the block circuit 34 for all other detection signals 32 to block all other detection signals 32. To do.
[0078]
As a result, only the detection signal 32 initially input to the specifying unit 24 can be latched, and the inverter circuit unit 25 in which the DC short-circuit fault has occurred can be specified.
[0079]
As described above, in the three-level power conversion device according to the present embodiment, it is possible to identify the location where the DC short-circuit failure has occurred, and thus it is possible to effectively detect the location where the short-circuit failure has occurred and easily restore the device failure. Can be performed.
[0080]
(Seventh embodiment)
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of the three-level power converter according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and only different parts are described here. .
[0081]
That is, as shown in FIG. 10, the three-level power converter according to the present embodiment includes a U-phase three-level inverter circuit 15, a V-phase three-level inverter circuit 16, and a W-phase 3 of the inverter circuit unit 12 in FIG. The DC fuses 13a and 13b provided in series with the smoothing capacitors 3a and 3b of the level inverter circuit 17 are omitted, and instead of these, a U-phase three-level inverter circuit 15 and a V-phase three-level inverter of the inverter circuit unit 12 are newly added. A series circuit of current detectors 21a and 21b and auxiliary capacitors 22a and 22b is connected in parallel to the smoothing capacitors 3a and 3b of the circuit 16 and the W-phase three-level inverter circuit 17, respectively, and a new inverter circuit unit 26 is obtained. , And further includes a detection unit 23 and a specifying unit 24.
[0082]
Current detectors 21 a and 21 b detect currents flowing through auxiliary capacitors 22 a and 22 b of U-phase three-level inverter circuit 15, V-phase three-level inverter circuit 16, and W-phase three-level inverter circuit 17 of inverter circuit unit 26.
[0083]
The detecting means 23 detects the detection signals detected by the current detectors 21 a and 21 b of the U-phase three-level inverter circuit 15, the V-phase three-level inverter circuit 16, and the W-phase three-level inverter circuit 17 in the inverter circuit unit 26. .
[0084]
The specifying unit 24 determines the order in which the detection signals sent from the detecting unit 23 arrive, thereby specifying the three-level inverter circuit unit in which the DC short-circuit fault has occurred.
[0085]
Next, in the three-level power conversion device according to the present embodiment configured as described above, between the positive electrode P and the neutral point C or between the neutral point C and the negative electrode N of the power conversion device. When a DC short-circuit failure occurs, the short-circuit current flowing through the auxiliary capacitors 22a and 22b is detected by the current detectors 21a and 21b, the signal is received by the detection means 23, and is first detected from the detection signal 32. The detection signal can be specified by the specifying means 24, and the phase in which the DC short-circuit fault has occurred can be specified. Therefore, the short-circuit fault occurrence phase can be detected effectively and the apparatus fault can be easily recovered.
[0086]
That is, when a DC short-circuit fault occurs in, for example, the U-phase three-level inverter circuit 15, several microseconds are required until the DC short-circuit current reaches the other V-phase three-level inverter circuit 16 and W-phase three-level inverter circuit 17. There is a time difference.
[0087]
Therefore, in the present embodiment, this is used to detect a DC short-circuit fault detected by the current detectors 21a and 21b and the auxiliary capacitors 22a and 22b connected in parallel to the smoothing capacitors 3a and 3b of the respective phases. By transmitting the signal 32 to the specifying unit 24 and specifying the signal that has reached the specifying unit 24 first among the detection signals 32, the phase in which the DC short-circuit fault has occurred can be specified.
[0088]
As described above, in the three-level power conversion device according to the present embodiment, it is possible to specify the phase in which the DC short-circuit fault has occurred, and thus it is possible to effectively detect the short-circuit fault occurrence phase and easily recover the device fault. Can be performed.
[0089]
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention at the stage of implementation.
In addition, the embodiments may be implemented in appropriate combinations as much as possible, and in that case, combined effects can be obtained.
Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements.
For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem (at least one) described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect of the invention can be solved. When (at least one of) the effects described in the column can be obtained, a configuration in which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0090]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the power conversion device by reducing the surge voltage, to reduce the number of blown fuses when a DC short-circuit accident occurs, and to specify the location where a DC short-circuit accident has occurred.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a three-level power converter according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining problems in the prior art.
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining operational effects of the three-level power conversion device according to the first embodiment;
FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of a three-level power converter according to the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of a three-level power converter according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of a three-level power converter according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration example of a detection unit 23 in the three-level power conversion device according to the fifth embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the three-level power converter according to the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a detailed configuration example of specifying means 24 in the three-level power conversion device according to the sixth embodiment;
FIG. 10 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of a three-level power converter according to the present invention.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional three-level power converter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor switching element 2 ... Iode 3a, 3b ... Smoothing capacitor 11 ... DC power supply device 12 ... Inverter circuit part 13a, 13b ... DC fuse 15 ... U phase 3 level inverter circuit 16 ... V phase 3 level inverter circuit 17 ... W phase 3-level inverter circuit 18 ... load 19 ... 2-winding motor 20 ... DC bus fuse 21 ... current detector 22 ... auxiliary capacitor 23 ... detection means 24 ... specifying means 25 ... inverter circuit section 26 ... inverter circuit section 27 ... arm fuse 28 ... detection level setting device 29 ... comparator 30 ... semiconductor switching element 31 ... wiring inductance 32 ... detection signal 33 ... block circuit 34 ... latch circuit 35 ... specific signal.

Claims

A DC power supply device having a positive electrode, a negative electrode, and a neutral point and outputting DC power;
It has a plurality of semiconductor switching elements, wherein the inversely converted into AC power to DC power supplied from the DC power supply device, a three-level inverter circuit for supplying ac power to a load,
A first fuse connected in series with a first smoothing capacitor connected between said neutral point and said cathode before Symbol 3-level inverter circuit,
A second fuse connected in series to a connected second smoothing capacitor between said neutral point of said three-level inverter circuit and the negative electrode,
Comprising a plurality of power conversion device bodies configured with
A configuration in which AC power is supplied from each power converter main body to the multi-winding motor that is the load,
A power conversion device comprising a plurality of DC buses for supplying DC power from the DC power supply device to the three-level inverter circuit .

A DC power supply device having a positive electrode, a negative electrode, and a neutral point and outputting DC power;
It has a plurality of semiconductor switching elements, wherein the inversely converted into AC power to DC power supplied from the DC power supply device, a three-level inverter circuit for supplying ac power to a load,
A first fuse connected in series with a first smoothing capacitor connected between said neutral point and said cathode of said three-level inverter circuit,
A second fuse connected in series to a connected second smoothing capacitor between said neutral point of said three-level inverter circuit and the negative electrode,
Comprising a plurality of power conversion device bodies configured with
A configuration in which AC power is supplied from each power converter main body to the multi-winding motor that is the load,
A third fuse is connected to at least two DC buses among the three DC buses of the positive electrode, the negative electrode, and the neutral point that connect between the DC power supply device and the three-level inverter circuit; The power converter characterized by having performed.

A DC power supply device having a positive electrode, a negative electrode, and a neutral point and outputting DC power;
It has a plurality of semiconductor switching elements, wherein the inversely converted into AC power to DC power supplied from the DC power supply device, a three-level inverter circuit for supplying ac power to a load,
A first auxiliary capacitor connected in parallel with the first smoothing capacitor connected between said neutral point and said cathode of said three-level inverter circuit,
A second auxiliary capacitor connected in parallel to the connected second smoothing capacitor between said neutral point of said three-level inverter circuit and the negative electrode,
First current detection means for detecting a current flowing through the first auxiliary capacitor;
Second current detection means for detecting a current flowing through the second auxiliary capacitor;
A failure detection means for detecting a failure based on the current detected by the first current detection means and the current detected by the second current detection means;
Power conversion apparatus characterized by comprising a.

A DC power supply device having a positive electrode, a negative electrode, and a neutral point and outputting DC power;
It has a plurality of semiconductor switching elements, wherein the inversely converted into AC power to DC power supplied from the DC power supply device, a three-level inverter circuit for supplying ac power to a load,
A first auxiliary capacitor connected in parallel with the first smoothing capacitor connected between said neutral point and said cathode of said three-level inverter circuit,
A second auxiliary capacitor connected in parallel to the connected second smoothing capacitor between said neutral point of said three-level inverter circuit and the negative electrode,
First current detection means for detecting a current flowing through the first auxiliary capacitor;
Second current detection means for detecting a current flowing through the second auxiliary capacitor;
A failure detection means for detecting a failure based on the current detected by the first current detection means and the current detected by the second current detection means;
A plurality of power conversion device main bodies configured to be connected to a common DC bus ,
A power conversion apparatus comprising: a specifying unit that specifies the three-level inverter circuit in which a failure has occurred by determining the order in which detection signals sent from the failure detection unit arrive .

A DC power supply device having a positive electrode, a negative electrode, and a neutral point and outputting DC power;
It has a plurality of semiconductor switching elements, wherein the inversely converted into AC power to DC power supplied from the DC power supply device, a three-level inverter circuit for supplying ac power to a load,
A first auxiliary capacitor connected in parallel with the first smoothing capacitor connected between said neutral point and said cathode before Symbol 3-level inverter circuit,
A second auxiliary capacitor connected in parallel to the connected second smoothing capacitor between said neutral point of said three-level inverter circuit and the negative electrode,
First current detection means for detecting a current flowing through the first auxiliary capacitor;
Second current detection means for detecting a current flowing through the second auxiliary capacitor;
A failure detection means for detecting a failure based on the current detected by the first current detection means and the current detected by the second current detection means ;
Identifying means for identifying the location where the failure has occurred by determining the order in which the detection signals sent from the failure detection means arrive;
Power conversion apparatus characterized by comprising a.