JP4942143B2 - Inverter device and overvoltage protection method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ダイオードコンバータからの直流電力を入力するインバータ装置及びその過電圧保護方法に関する。   The present invention relates to an inverter device for inputting DC power from a diode converter and an overvoltage protection method thereof.

交流電動機を駆動するインバータ装置の入力となる直流電源は、直流電圧を制御する方式と制御しない方式に大別される。後者の代表例がダイオードコンバータである。   The DC power source that is the input of the inverter device that drives the AC motor is roughly classified into a system that controls the DC voltage and a system that does not control the DC voltage. A typical example of the latter is a diode converter.

ダイオードコンバータは直流電圧を制御できないため、直流電圧は交流入力電圧に応じて変化する。入力変圧器のインピーダンスを無視する場合、3相交流を全波整流するダイオードコンバータの直流出力電圧Edは次式で表される。ここで、Vは交流入力電圧実効値である。   Since the diode converter cannot control the DC voltage, the DC voltage changes according to the AC input voltage. When ignoring the impedance of the input transformer, the DC output voltage Ed of the diode converter that full-wave rectifies the three-phase AC is expressed by the following equation. Here, V is an AC input voltage effective value.

Ed=3×√2/π×V [ボルト] ・・・(1)
従って、例えば交流入力電圧Vが定格電圧に対して±10%変動するとき、直流出力電圧Edも同様に±10%変動する。尚、交流入力電圧の変動は比較的長い周期で生じる場合が多く、その単位は分オーダー以上になる。分オーダーを越える時間はインバータ装置にとってほぼ定常状態として扱われるレベルである。
Ed = 3 × √2 / π × V [volt] (1)
Therefore, for example, when the AC input voltage V varies by ± 10% with respect to the rated voltage, the DC output voltage Ed also varies by ± 10%. In many cases, the fluctuation of the AC input voltage occurs in a relatively long cycle, and the unit is more than a minute order. The time exceeding the minute order is a level that is treated as a steady state for the inverter device.

ここで、例えば定格直流電圧が2400ボルトのインバータの場合、定格交流入力電圧は(1)式によってV=1777ボルトと決まる。そして、交流入力電圧の仕様が±10%であれば、直流電圧は2160ボルトから2640ボルトの範囲で変化することになる。従って、インバータ装置の構成部品は、2640ボルトという直流過電圧が定常的に印加されることを想定して設計する必要がある。   Here, for example, in the case of an inverter having a rated DC voltage of 2400 volts, the rated AC input voltage is determined to be V = 1777 volts by the equation (1). If the specification of the AC input voltage is ± 10%, the DC voltage changes in the range of 2160 volts to 2640 volts. Therefore, it is necessary to design the components of the inverter device on the assumption that a DC overvoltage of 2640 volts is constantly applied.

ところで、近年、半導体スイッチング素子が、宇宙線の突入によって偶発的に破壊する現象が見つかった。そのため、半導体スイッチング素子の電圧利用を定格の60%以下に制限して使用すべき等の提言が為されている(例えば特許文献1参照。)。   By the way, in recent years, a phenomenon has been found in which semiconductor switching elements are accidentally destroyed by the entry of cosmic rays. For this reason, proposals have been made such that the voltage usage of the semiconductor switching element should be limited to 60% or less of the rating (see, for example, Patent Document 1).

また、特に高耐圧の半導体スイッチング素子に対して、宇宙線による故障率の電圧依存性のデータに基づく特別の対策方法が提案されている(例えば非特許文献1参照。)。
特開2004−513596号公報(第5頁) “三菱大電力半導体/スタック編「GTOサイリスタの特長とその応用」”、[平成17年11月18日検索]、インターネット<URL:http://www.mitsubishichips.com/Japan/files/manuals/kc0109a1.pdf>
In particular, a special countermeasure method based on data on the voltage dependency of the failure rate due to cosmic rays has been proposed for a high-voltage semiconductor switching element (see, for example, Non-Patent Document 1).
JP 2004-513596 A (page 5) “Mitsubishi Electric Power Semiconductor / Stack“ Features and Applications of GTO Thyristors ”” [searched on November 18, 2005], Internet <URL: http://www.mitsubishichips.com/Japan/files/manuals/ kc0109a1.pdf>

宇宙線の突入による半導体スイッチング素子の偶発的な破壊の確率を低減する方策として、非特許文献1に示されたように、この破壊現象への耐性を高めた半導体スイッチング素子のインバータ装置への適用が考えられる。上記の例で言えば、定常的に印加される可能性のある2640Vに対して、十分な耐性を有する素子を適用すれば良い。   As a measure for reducing the probability of accidental destruction of a semiconductor switching element due to the entry of cosmic rays, as shown in Non-Patent Document 1, application of a semiconductor switching element with improved resistance to this destruction phenomenon to an inverter device Can be considered. In the above example, an element having sufficient resistance may be applied to 2640 V that may be constantly applied.

しかしながら、当該対策品は耐性の低い標準仕様の素子に比べて高価であるため、これを適用した場合にはインバータ装置の経済性の問題が生ずる。   However, since the countermeasure product is more expensive than the standard specification element having low tolerance, when this is applied, there is a problem of economic efficiency of the inverter device.

また、特許文献1に記載されているように、標準仕様の素子を適用する場合でも、定格直流電圧を低めに設定することによって破壊の確率は低減される。例えば定格直流電圧を2400ボルトから2250Vに下げれば、10%過電圧時の直流電圧が2475Vとなり、破壊の確率は低くなる。しかし、定格直流電圧を低減するとインバータの定格出力電圧が低下するため、場合によってはモータの定格電圧までも見直す必要が生じる恐れがあり、実質的にインバータの性能が低下したものと見做される。   Further, as described in Patent Document 1, even when a standard-specific element is applied, the probability of destruction is reduced by setting the rated DC voltage lower. For example, if the rated DC voltage is lowered from 2400 volts to 2250 V, the DC voltage at 10% overvoltage becomes 2475 V, and the probability of destruction decreases. However, if the rated DC voltage is reduced, the rated output voltage of the inverter will decrease, so it may be necessary to review the rated voltage of the motor in some cases, and it is considered that the performance of the inverter has been substantially reduced. .

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ダイオードコンバータから直流電力を得るインバータ装置を、高コスト化及び性能低下させることなく高信頼性化することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to increase the reliability of an inverter device that obtains DC power from a diode converter without increasing cost and reducing performance.

上記目的を達成するため、本発明の第1の発明であるインバータ装置及びその過電圧保護方法は、交流電源から負荷時タップ切換変圧器を介して供給される交流を直流に変換するダイオードコンバータと、このダイオードコンバータの直流出力を交流に変換するインバータと、前記インバータの入力となる直流電圧を監視する直流電圧監視器を備えたインバータ装置において、前記直流電圧監視器は、前記直流電圧が予め設定したしきい値電圧以上で、且つその継続時間が予め設定した第1の時間幅を超えたとき、警報信号を出力すると共に、前記負荷時タップ切換変圧器のタップを低電圧側に切換えるようにしたことを特徴としている。
また、本発明の第2の発明であるインバータ装置及びその過電圧保護方法は、交流電源から供給される交流を直流に変換するダイオードコンバータと、このダイオードコンバータの直流出力を交流に変換するインバータと、前記インバータの入力となる直流電圧を監視する直流電圧監視器と、前記インバータの出力電流の実効値を検出する電流検出手段から成るインバータ装置において、前記直流電圧が予め設定したしきい値電圧以上で、且つその継続時間が予め設定した第1の時間幅を超えたとき、警報信号を出力すると共に、前記電流検出手段の検出値に応じて前記しきい値電圧を補正するようにしたことを特徴としている。
In order to achieve the above object , an inverter device and an overvoltage protection method thereof according to the first invention of the present invention include a diode converter that converts alternating current supplied from an alternating current power source through a load-time tap switching transformer to direct current, In an inverter device comprising an inverter that converts the direct current output of the diode converter into alternating current and a direct current voltage monitor that monitors a direct current voltage that is input to the inverter, the direct current voltage monitor is preset with the direct current voltage. When the voltage exceeds the threshold voltage and the duration exceeds a preset first time width, an alarm signal is output and the tap of the on-load tap switching transformer is switched to the low voltage side . It is characterized by that.
Moreover, the inverter device and the overvoltage protection method thereof according to the second invention of the present invention include a diode converter that converts alternating current supplied from an alternating current power source into direct current, an inverter that converts direct current output of the diode converter into alternating current, and In an inverter device comprising a DC voltage monitor for monitoring a DC voltage to be input to the inverter and a current detecting means for detecting an effective value of an output current of the inverter, the DC voltage is equal to or higher than a preset threshold voltage. In addition, when the duration exceeds a preset first time width, an alarm signal is output and the threshold voltage is corrected according to the detection value of the current detection means. It is said.

本発明によれば、ダイオードコンバータから直流電力を得るインバータ装置を、高コスト化及び性能低下させることなく高信頼性化することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to increase the reliability of an inverter device that obtains DC power from a diode converter without increasing cost and reducing performance.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

以下、本発明の実施例1に係るインバータ装置及びその過電圧保護方法を図1及び図2を参照して説明する。図1(a)は本発明の実施例1に係るインバータ装置の回路構成図である。   Hereinafter, an inverter device and an overvoltage protection method thereof according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a circuit configuration diagram of an inverter device according to Embodiment 1 of the present invention.

交流電源1から入力変圧器2を介してダイオードコンバータ3に交流が給電される。ダイオードコンバータ3は交流を直流に変換し、平滑コンデンサ4を介してインバータ5に直流を供給する。インバータ5は、ダイオードを逆並列接続した半導体スイッチング素子をブリッジ接続して構成され、交流電動機6に交流電力を供給する。平滑コンデンサ4に印加される直流電圧は、電圧検出器7で検出され、また、インバータ5の出力電流は電流検出器8によって検出されている。   AC power is supplied from the AC power source 1 to the diode converter 3 via the input transformer 2. The diode converter 3 converts alternating current into direct current, and supplies direct current to the inverter 5 through the smoothing capacitor 4. The inverter 5 is configured by bridge-connecting semiconductor switching elements having diodes connected in antiparallel, and supplies AC power to the AC motor 6. The DC voltage applied to the smoothing capacitor 4 is detected by the voltage detector 7, and the output current of the inverter 5 is detected by the current detector 8.

図1(a)におけるダイオードコンバータ3は6パルス整流方式であるが、この整流方式に限ったものではなく、例えば12パルス整流方式であっても良い。また、インバータ5は2レベル3相方式としているが、これもこの方式に限ったものではなく、例えば3レベル3相方式であっても良い。   The diode converter 3 in FIG. 1A is a 6-pulse rectification method, but is not limited to this rectification method, and may be a 12-pulse rectification method, for example. Further, although the inverter 5 is a two-level three-phase system, this is not limited to this system, and may be a three-level three-phase system, for example.

インバータ5を構成する半導体スイッチング素子は、制御ブロック9から与えられるゲートパルスによってオンオフ制御されている。この制御ブロック9にはフィードバック制御用に電圧検出器7で検出された直流電圧及び電流検出器8によって検出された出力電流が与えられている。尚、制御ブロック9の内部構成は、本発明の主題との関係が薄いのでその説明を省略する。   The semiconductor switching elements constituting the inverter 5 are on / off controlled by gate pulses supplied from the control block 9. The control block 9 is supplied with the DC voltage detected by the voltage detector 7 and the output current detected by the current detector 8 for feedback control. Note that the internal configuration of the control block 9 has little relationship with the subject of the present invention, and therefore the description thereof is omitted.

電圧検出器7で検出された直流電圧及び電流検出器8によって検出された出力電流は、保護ブロック10にも与えられる。保護ブロック10は、これ等の信号の異常値をチェックする過電圧検出器、過電流検出器を有するほか、直流電圧のゆっくりした電圧上昇を監視するための直流電圧監視器11を備えている。ここで、過電圧検出器は、直流電圧が予め設定された過電圧値Eovを越えたとき、インバータ5のトリップ信号を出力する機能を有する。また、過電流検出器は、出力電流が予め設定された過電流値Iocを越えたとき、インバータ5のトリップ信号を出力する機能を有する。   The DC voltage detected by the voltage detector 7 and the output current detected by the current detector 8 are also given to the protection block 10. The protection block 10 includes an overvoltage detector and an overcurrent detector for checking abnormal values of these signals, and a DC voltage monitor 11 for monitoring a slow voltage rise of the DC voltage. Here, the overvoltage detector has a function of outputting a trip signal of the inverter 5 when the DC voltage exceeds a preset overvoltage value Eov. The overcurrent detector has a function of outputting a trip signal for the inverter 5 when the output current exceeds a preset overcurrent value Ioc.

図1(b)は直流電圧監視器11の内部構成図である。過電圧しきい値設定器101には上記過電圧値Eovより低い過電圧しきい値Ethが設定され、比較器102によって電圧検出器7で検出された直流電圧と比較される。そして、直流電圧が過電圧しきい値Eth以上となる時間をタイマ103で計時し、所定時間以上経過したとき、警報を出力する。   FIG. 1B is an internal configuration diagram of the DC voltage monitor 11. An overvoltage threshold Eth that is lower than the overvoltage value Eov is set in the overvoltage threshold setting device 101, and is compared with the DC voltage detected by the voltage detector 7 by the comparator 102. Then, the timer 103 measures the time during which the DC voltage is equal to or higher than the overvoltage threshold Eth, and outputs a warning when a predetermined time or longer has elapsed.

以下、上記直流電圧監視器11の動作を図2の動作タイムチャートを用いて説明する。   Hereinafter, the operation of the DC voltage monitor 11 will be described with reference to the operation time chart of FIG.

直流電圧Edが電圧上昇し、時刻t=toで過電圧しきい値Eth以上となる。タイマ103の設定時間を時間幅Tw1としたとき、上記の直流電圧Edが過電圧しきい値Eth以上となった状態が時間幅Tw1以上継続したときに警報が出力される。尚、警報を発生した後もインバータ5の運転は継続させる。これは、想定している素子破壊が偶発現象であり、高めの直流電圧が印加されたことによって直ちに問題が生じる恐れは少ないためである。   The DC voltage Ed rises and becomes over the overvoltage threshold Eth at time t = to. When the set time of the timer 103 is a time width Tw1, an alarm is output when the state where the DC voltage Ed is equal to or higher than the overvoltage threshold Eth continues for the time width Tw1 or longer. Note that the operation of the inverter 5 is continued even after the alarm is generated. This is because the assumed element destruction is an accidental phenomenon and there is little possibility that a problem will occur immediately when a higher DC voltage is applied.

ここで、設定値の例を示す。まず、定格直流電圧を2400ボルトとする。これに対して過電圧値Eovは、インバータ側の制御過渡状態も考慮して定格直流電圧の120%とする。したがって、Eov=2400ボルト×1.2=2880ボルトとなる。一方、過電圧しきい値Ethは、半導体スイッチング素子の故障率が100FITとなるような直流電圧値とする。Ed(100FIT)=2500ボルトであれば、過電圧しきい値Eth=2500ボルトとする。   Here, examples of setting values are shown. First, the rated DC voltage is 2400 volts. On the other hand, the overvoltage value Eov is set to 120% of the rated DC voltage in consideration of the control transient state on the inverter side. Therefore, Eov = 2400 volts × 1.2 = 2880 volts. On the other hand, the overvoltage threshold Eth is a DC voltage value at which the failure rate of the semiconductor switching element is 100 FIT. If Ed (100FIT) = 2500 volts, the overvoltage threshold Eth = 2500 volts.

上記において、1FITとは、デバイスが故障する確率が稼働10^9時間中に1個という単位であり、例えば100FITは10^7時間(=1142年=10^7時間/24時間/365日)中に1個となる。信頼性を要求されるインバータ装置の設計においては、半導体スイッチング素子の故障率が10FITから100FITとなるように選定するのが通常である。   In the above, 1FIT is a unit in which the probability that a device will fail is one unit during 10 ^ 9 hours of operation. For example, 100FIT is 10 ^ 7 hours (= 1142 = 10 ^ 7 hours / 24 hours / 365 days) One inside. In designing an inverter device that requires reliability, it is usual to select a failure rate of the semiconductor switching element from 10 FIT to 100 FIT.

ここで、図1(a)に示すインバータ装置の直流電圧の上昇要因としては、交流入力電圧上昇の他に、モータの負荷変動に起因するものが考えられる。後者の例が、負荷の急変によって過渡的に回生状態になる場合であり、負荷側からのエネルギー流入によって平滑コンデンサが充電され、直流電圧が上昇する。ただし、上記負荷変動に起因する直流電圧上昇は制御によって抑えられるため、直流電圧が一旦過電圧しきい値Eth以上になったとしても、高々秒オーダー以下で定格直流電圧に復帰する。   Here, as an increase factor of the DC voltage of the inverter device shown in FIG. 1A, in addition to the increase of the AC input voltage, the increase factor of the motor load can be considered. The latter example is a case where the regenerative state is transiently caused by a sudden change in the load, and the smoothing capacitor is charged by the inflow of energy from the load side, and the DC voltage rises. However, since the increase in the DC voltage due to the load fluctuation is suppressed by the control, even if the DC voltage once exceeds the overvoltage threshold Eth, it returns to the rated DC voltage at most on the order of seconds.

一方、交流入力電圧上昇は、他の負荷需要が軽減された場合や進相コンデンサが投入された場合などに発生する。また、上記事象は一般に日負荷変動と関連していることから、時間オーダーの比較的長時間に亘って継続する。秒オーダー程度継続する直流電圧上昇を異常と見做すことは、インバータ装置の運用に支障を来す恐れがあるが、半導体スイッチング素子の信頼性確保の観点で、分オーダーから時間オーダー程度継続する直流電圧上昇を異常とすることは合理的である。このため、時間幅Tw1は、分オーダーから時間オーダーを設定するのが好ましい。   On the other hand, the AC input voltage rise occurs when demand for other loads is reduced or when a phase advance capacitor is inserted. Moreover, since the said event is generally related with the daily load fluctuation, it continues for a relatively long time in the time order. Considering a DC voltage rise that lasts for about seconds as an abnormality may hinder the operation of the inverter device, but from the viewpoint of ensuring the reliability of semiconductor switching elements, it continues for about a minute order to a minute order. It is reasonable to make the DC voltage rise abnormal. For this reason, the time width Tw1 is preferably set from the minute order to the time order.

以上のように、本発明によれば、インバータを構成する半導体スイッチング素子が、宇宙線によって偶発破壊する確率が高まったことを知ることができ、その確率を低減するための対処、例えば系統のコンデンサ開放などの手動操作による電圧低減措置を施すことができる。このため、上記破壊要因に対する耐性を高めた高価な素子を使用することなく、また定格直流電圧を見直すこともなく、インバータ装置を高信頼性化することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to know that the probability that the semiconductor switching elements constituting the inverter have been accidentally destroyed by cosmic rays has increased, and countermeasures for reducing the probability, for example, system capacitors Voltage reduction measures can be taken by manual operation such as opening. For this reason, it is possible to increase the reliability of the inverter device without using an expensive element with increased resistance to the above-described destruction factor and without reexamining the rated DC voltage.

以下、本発明の実施例2に係るインバータ装置及びその過電圧保護方法を図3及び図4を参照して説明する。   Hereinafter, an inverter device and its overvoltage protection method according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS.

図3は本発明の実施例2に係るインバータ装置の直流電圧監視器11Aのブロック構成図である。この実施例2の各部について、図1(b)の実施例1に係るインバータ装置の直流電圧監視器のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例2が実施例1と異なる点は、タイマ103と並列にタイマ/カウンタ104を設け、タイマ/カウンタ104の出力でインバータ5をトリップするように構成した点である。   FIG. 3 is a block diagram of a DC voltage monitor 11A of the inverter device according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the same parts as those in the block diagram of the DC voltage monitor of the inverter device according to the first embodiment shown in FIG. 1B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in that a timer / counter 104 is provided in parallel with the timer 103, and the inverter 5 is tripped by the output of the timer / counter 104.

上記直流電圧監視器11Aの動作を図4の動作タイムチャートを用いて説明する。   The operation of the DC voltage monitor 11A will be described using the operation time chart of FIG.

直流電圧Edが電圧上昇し、時刻t=toで過電圧しきい値Eth以上となる。前述のようにタイマ103の設定時間を時間幅Tw1とすれば、直流電圧Edが過電圧しきい値Eth以上となった状態が時間幅Tw1以上継続したときに警報が出力される。そして、タイマ/カウンタ104の設定時間を時間幅Tw2(Tw2>Tw1)とすると、直流電圧Edが過電圧しきい値Eth以上となった状態が時間幅Tw2以上継続したときにトリップ信号が発生し、インバータ5はトリップ停止する。   The DC voltage Ed rises and becomes over the overvoltage threshold Eth at time t = to. As described above, if the set time of the timer 103 is set to the time width Tw1, an alarm is output when the state where the DC voltage Ed is equal to or higher than the overvoltage threshold Eth continues for the time width Tw1 or longer. When the set time of the timer / counter 104 is a time width Tw2 (Tw2> Tw1), a trip signal is generated when the state where the DC voltage Ed is equal to or higher than the overvoltage threshold Eth continues for the time width Tw2 or more. The inverter 5 stops tripping.

インバータ装置がトリップした後、例えば前述した直流電圧の低減策を施し、インバータ装置を再起動させる。尚、時間幅Tw2は、例えば時間幅Tw1の10倍程度に設定するのが好ましい。   After the inverter device trips, for example, the above-described measures for reducing the DC voltage are taken and the inverter device is restarted. The time width Tw2 is preferably set to about 10 times the time width Tw1, for example.

以上のような機能を追加することによって、直流電圧低減策の確実な実施が可能となり、インバータ装置を高信頼性化することができる。   By adding the functions as described above, the DC voltage reduction measure can be reliably implemented, and the inverter device can be made highly reliable.

尚、上記においては、過電圧しきい値Eth以上の直流電圧の継続時間を監視しているが、積算時間を監視することによっても同様の効果が得られる。積算時間の監視は、交流電源の電圧が時間幅Tw2より短い周期で変動するような場合に特に有効である。具体的には、例えば時間幅Tw1を越える過電圧の継続が積算値で時間幅Tw2を越えたとき、インバータ装置のトリップ信号を出力するようにする。   In the above description, the duration of the DC voltage equal to or higher than the overvoltage threshold Eth is monitored, but the same effect can be obtained by monitoring the integration time. The monitoring of the accumulated time is particularly effective when the voltage of the AC power supply fluctuates with a period shorter than the time width Tw2. Specifically, for example, when the continuation of overvoltage exceeding the time width Tw1 exceeds the time width Tw2 as an integrated value, a trip signal of the inverter device is output.

図5(a)は本発明の実施例3に係るインバータ装置の回路構成図である。この実施例3の各部について、図1(a)の実施例1に係るインバータ装置の回路構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例3が実施例1と異なる点は、入力変圧器を負荷時タップ切換器付き変圧器2Aとし、直流電圧監視器11Bの出力によってタップ切換制御用に設けたタップ切換制御器12を介してこのタップを切換えるように構成した点である。   FIG. 5A is a circuit configuration diagram of an inverter device according to Embodiment 3 of the present invention. About each part of this Example 3, the same part as each part of the circuit block diagram of the inverter apparatus which concerns on Example 1 of Fig.1 (a) is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The third embodiment is different from the first embodiment in that the input transformer is a transformer 2A with a load tap changer, and the tap change controller 12 provided for the tap change control by the output of the DC voltage monitor 11B is used. The point is that the lever is switched.

図5(b)は直流電圧監視器11Bの内部構成図である。直流電圧監視器11Bの内部構成は、実施例1で示した直流電圧監視器11の内部構成と基本的に同一であるが、タイマ103の出力を警報とせず、減電圧指令としている。そして、この減電圧指令を図5(a)のタップ切換制御器12に与え、負荷時タップ切換器付き変圧器2Aのタップを低電圧側に切換える。   FIG. 5B is an internal configuration diagram of the DC voltage monitor 11B. The internal configuration of the DC voltage monitor 11B is basically the same as the internal configuration of the DC voltage monitor 11 shown in the first embodiment, but the output of the timer 103 is not used as an alarm and is used as a voltage reduction command. Then, this voltage reduction command is given to the tap switching controller 12 in FIG. 5A to switch the tap of the transformer 2A with a load tap changer to the low voltage side.

以上の構成を採用することによって、インバータ装置を自動的に高信頼性化することが可能となる。   By adopting the above configuration, the inverter device can be automatically made highly reliable.

図6は本発明の実施例4に係るインバータ装置の直流電圧監視器11Cのブロック構成図である。この実施例4の各部について、図1(b)の実施例1に係るインバータ装置の直流電圧監視器のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例4が実施例1と異なる点は、出力電流を入力とするRMS電流検出器105を設け、このRMS電流検出器105で検出された出力電流の実効値に応じて過電圧しきい値設定器101で設定される過電圧しきい値Ethを補正するように構成した点である。   FIG. 6 is a block diagram of a DC voltage monitor 11C of the inverter device according to Embodiment 4 of the present invention. In the fourth embodiment, the same parts as those in the block diagram of the DC voltage monitor of the inverter device according to the first embodiment shown in FIG. 1B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that an RMS current detector 105 having an output current as an input is provided, and an overvoltage threshold value is set according to the effective value of the output current detected by the RMS current detector 105. The overvoltage threshold Eth set by the device 101 is corrected.

宇宙線によって半導体スイッチング素子が偶発破壊する確率は、印加電圧だけでなく、インバータ装置が設置されるサイトの標高や動作温度にも依存する。標高については、特別の高地に設置する場合にはその条件を考慮して過電圧しきい値Ethを設定すれば良いが、温度については運転状態によって変化する。   The probability that the semiconductor switching element is accidentally destroyed by cosmic rays depends not only on the applied voltage but also on the altitude and operating temperature of the site where the inverter device is installed. As for the altitude, when it is installed in a special highland, the overvoltage threshold Eth may be set in consideration of the condition, but the temperature changes depending on the operating state.

実際の温度を測定して過電圧しきい値Ethを補正するのは装置が複雑化するので、本実施例に示したように、電流の比較的長時間の実効値をRMS電流検出器105で検出し、この値が小さくなったとき、温度が低下したと見做して設定された過電圧しきい値Ethを低減するように補正する。上記における比較的長時間とは、半導体スイッチング素子の冷却時定数に比べて長い時間という意味である。   Since it is complicated to correct the overvoltage threshold Eth by measuring the actual temperature, the RMS current detector 105 detects a relatively long time effective value of the current as shown in this embodiment. When this value becomes small, correction is made so as to reduce the set overvoltage threshold Eth assuming that the temperature has dropped. The comparatively long time in the above means a longer time than the cooling time constant of the semiconductor switching element.

以上のように構成すれば、更に合理的にインバータ装置を高信頼性化することが可能となる。   If comprised as mentioned above, it will become possible to make an inverter apparatus highly reliable more rationally.

本発明の実施例1に係るインバータ装置の回路構成図及び直流電圧監視器の内部構成図。The circuit block diagram of the inverter apparatus which concerns on Example 1 of this invention, and the internal block diagram of a DC voltage monitor. 実施例1における直流電圧監視器の動作タイムチャート。FIG. 3 is an operation time chart of the DC voltage monitor in Embodiment 1. FIG. 本発明の実施例1に係るインバータ装置に用いられる直流電圧監視器の内部構成図。The internal block diagram of the DC voltage monitor used for the inverter apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 実施例2における直流電圧監視器の動作タイムチャート。The operation | movement time chart of the DC voltage monitor in Example 2. FIG. 本発明の実施例3に係るインバータ装置の回路構成図及び直流電圧監視器の内部構成図。The circuit block diagram of the inverter apparatus which concerns on Example 3 of this invention, and the internal block diagram of a DC voltage monitor. 本発明の実施例4に係るインバータ装置に用いられる直流電圧監視器の内部構成図。The internal block diagram of the DC voltage monitor used for the inverter apparatus which concerns on Example 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
2 入力変圧器
2A 負荷時タップ切換器付き変圧器
3 ダイオードコンバータ
4 平滑コンデンサ
5 インバータ
6 交流電動機
7 電圧検出器
8 電流検出器
9 制御ブロック
10 保護ブロック
11、11A、11B、11C 直流電圧監視器
12 タップ切換制御器
101 過電圧しきい値設定器
102 比較器
103 タイマ
104 タイマ/カウンタ
105 RMS電流検出器

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Input transformer 2A Transformer 3 with load tap changer 3 Diode converter 4 Smoothing capacitor 5 Inverter 6 AC motor 7 Voltage detector 8 Current detector 9 Control block 10 Protection block 11, 11A, 11B, 11C DC voltage Monitor 12 Tap switching controller 101 Overvoltage threshold setting device 102 Comparator 103 Timer 104 Timer / counter 105 RMS current detector

Claims (7)

交流電源から負荷時タップ切換変圧器を介して供給される交流を直流に変換するダイオードコンバータと、
このダイオードコンバータの直流出力を交流に変換するインバータと、
前記インバータの入力となる直流電圧を監視する直流電圧監視器
を備え、
前記直流電圧監視器は、
前記直流電圧が予め設定したしきい値電圧以上で、且つその継続時間が予め設定した第1の時間幅を超えたとき、
警報信号を出力すると共に、前記負荷時タップ切換変圧器のタップを低電圧側に切換えるようにしたことを特徴とするインバータ装置。
A diode converter that converts alternating current supplied from an alternating current power source through a tap switching transformer when loaded to direct current;
An inverter that converts the direct current output of the diode converter into alternating current;
A DC voltage monitor for monitoring a DC voltage to be input to the inverter;
The DC voltage monitor is
When the DC voltage is equal to or higher than a preset threshold voltage and its duration exceeds a preset first time width,
An inverter device characterized by outputting an alarm signal and switching the tap of the on-load tap switching transformer to a low voltage side .
交流電源から供給される交流を直流に変換するダイオードコンバータと、A diode converter that converts alternating current supplied from an alternating current power source into direct current; and
このダイオードコンバータの直流出力を交流に変換するインバータと、An inverter that converts the direct current output of the diode converter into alternating current;
前記インバータの入力となる直流電圧を監視する直流電圧監視器と、A DC voltage monitor for monitoring a DC voltage to be input to the inverter;
前記インバータの出力電流の実効値を検出する電流検出手段とCurrent detecting means for detecting an effective value of the output current of the inverter;
を備え、With
前記直流電圧監視器は、The DC voltage monitor is
前記直流電圧が予め設定したしきい値電圧以上で、且つその継続時間が予め設定した第1の時間幅を超えたとき、When the DC voltage is equal to or higher than a preset threshold voltage and its duration exceeds a preset first time width,
警報信号を出力すると共に、前記電流検出手段の検出値に応じて前記しきい値電圧を補正するようにしたことを特徴とするインバータ装置。An inverter device that outputs an alarm signal and corrects the threshold voltage according to a detection value of the current detection means.
前記第1の時間幅より長い第2の時間幅を予め設定し、
前記継続時間が前記第2の時間幅を超えたとき、
前記インバータをトリップ停止させるようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインバータ装置。
Preset a second time width longer than the first time width;
When the duration exceeds the second time width,
The inverter apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that so as to trip stop the inverter.
前記第1の時間幅より長い第2の時間幅を予め設定し、Preset a second time width longer than the first time width;
前記継続時間が前記第1の時間幅を超える時間を積算し、その積算値が前記第2の時間幅を超えたとき、When the duration exceeds the first time width, and when the integrated value exceeds the second time width,
前記インバータをトリップ停止させるようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインバータ装置。The inverter device according to claim 1, wherein the inverter is trip-stopped.
前記しきい値電圧を、
前記インバータを構成する半導体スイッチング素子の故障率が10FIT以上100FIT以下となるように選定したことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のインバータ装置。
The threshold voltage,
5. The inverter device according to claim 1, wherein a failure rate of a semiconductor switching element constituting the inverter is selected to be 10 FIT or more and 100 FIT or less.
交流電源から負荷時タップ切換変圧器を介して供給される交流を直流に変換するダイオードコンバータと、A diode converter that converts alternating current supplied from an alternating current power source through a tap switching transformer when loaded to direct current;
このダイオードコンバータの直流出力を交流に変換するインバータInverter that converts the DC output of this diode converter into AC
から成るインバータ装置において、In an inverter device comprising:
前記インバータの入力となる直流電圧が、予め設定したしきい値電圧以上で、且つその継続時間が予め設定した第1の時間幅を超えたとき、When the DC voltage to be input to the inverter is equal to or higher than a preset threshold voltage and its duration exceeds a preset first time width,
警報信号を出力すると共に、前記負荷時タップ切換変圧器のタップを低電圧側に切換えるようにしたことを特徴とするインバータ装置の過電圧保護方法。An overvoltage protection method for an inverter device, characterized by outputting an alarm signal and switching the tap of the on-load tap switching transformer to a low voltage side.
交流電源から供給される交流を直流に変換するダイオードコンバータと、
このダイオードコンバータの直流出力を交流に変換するインバータと、
前記インバータの入力となる直流電圧を監視する直流電圧監視器と
前記インバータの出力電流の実効値を検出する電流検出手段
から成るインバータ装置において、
前記直流電圧が予め設定したしきい値電圧以上で、且つその継続時間が予め設定した第1の時間幅を超えたとき、
警報信号を出力すると共に、前記電流検出手段の検出値に応じて前記しきい値電圧を補正するようにしたことを特徴とするインバータ装置の過電圧保護方法。
A diode converter that converts alternating current supplied from an alternating current power source into direct current; and
An inverter that converts the direct current output of the diode converter into alternating current;
A DC voltage monitor for monitoring a DC voltage to be input to the inverter ;
In an inverter device comprising current detection means for detecting an effective value of the output current of the inverter,
When the DC voltage is equal to or higher than a preset threshold voltage and its duration exceeds a preset first time width,
An inverter device overvoltage protection method characterized by outputting an alarm signal and correcting the threshold voltage in accordance with a detection value of the current detection means .
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