JP5326655B2 - Power converter - Google Patents

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Description

この発明は、電動機等の駆動制御用電源として使用される電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device used as a power source for driving control of an electric motor or the like.

電動機等を駆動制御するための電力変換装置の一般的な構造として、部品等の点検および交換等を容易にするために、変換回路を複数に区分してユニット化した電力変換ユニットを複数組み合わせてスタックに収納するようにした、いわゆるユニット構造が従来から採用されている(特許文献1および特許文献2参照)。   As a general structure of a power conversion device for driving and controlling an electric motor, etc., in order to facilitate inspection and replacement of parts, etc., a plurality of power conversion units that are divided into a plurality of conversion circuits and combined into a unit are combined. A so-called unit structure that is housed in a stack has been conventionally employed (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

このようなユニット構造を採用した電力変換装置の従来例を図7および図8に示す。   A conventional example of a power conversion device employing such a unit structure is shown in FIGS.

この図7の従来例回路において、商用電源1からの交流電力はコンバータ回路2で直流電力に変換される。直流中間回路に接続している平滑コンデンサ3はこの直流電力に含まれている脈動分を吸収・除去して平滑にする。平滑された直流電力は3つの保護ヒューズ10R,10S,10Tを経てそれぞれのインバータ回路4R,4S,4Tへ入力する。インバータ回路4Rは半導体スイッチ素子としてのトランジスタをブリッジ接続した構成のトランジスタブリッジ回路6Rと、このトランジスタブリッジ回路6Rをオン・オフ動作させるためのベース駆動回路5Rとで構成しているが、インバータ回路4Sとインバータ回路4Tもこれと同じ構成である。これら3つのインバータ回路4R,4S,4Tから三相交流電力が得られ、誘導電動機9を所望の回転速度で運転する。   In the conventional circuit of FIG. 7, AC power from the commercial power source 1 is converted into DC power by the converter circuit 2. The smoothing capacitor 3 connected to the DC intermediate circuit absorbs and removes the pulsation contained in the DC power and smoothes it. The smoothed DC power is input to the respective inverter circuits 4R, 4S, and 4T through the three protective fuses 10R, 10S, and 10T. The inverter circuit 4R includes a transistor bridge circuit 6R having a structure in which transistors as semiconductor switching elements are bridge-connected, and a base drive circuit 5R for turning on / off the transistor bridge circuit 6R. The inverter circuit 4S The inverter circuit 4T has the same configuration. Three-phase AC power is obtained from these three inverter circuits 4R, 4S, 4T, and the induction motor 9 is operated at a desired rotational speed.

直流中間回路から電力の供給を受ける電源回路13がベース駆動用電源回路14と制御回路8へ電力を供給し、ベース駆動用電源回路14は、各相ベース駆動回路5R,5S,5Tへ電力を供給している。ここで例えばトランジスタブリッジ回路6Rにアーム短絡事故を生じたとすると、このアーム短絡事故によりトランジスタブリッジ回路6Rには過大な電流が流れるので、保護ヒューズ10Rが溶断してトランジスタブリッジ回路6Rが過電流破壊するのを防止しようとするのであるが、最近では保護ヒューズでトランジスタを過電流破壊から保護することは困難な場合が多くなってきている。しかしながらトランジスタブリッジ回路6Rの過電流破壊を防止できない場合でも、保護ヒューズ10Rが溶断することで、図示を省略している残余のトランジスタブリッジ回路6S,6Tへの事故の波及は防止できる。各保護ヒューズ10R,10S,10Tにはそれぞれ断線検出回路11R,11S,11Tが別個に付属していて、保護ヒューズが溶断すればその情報は制御回路8へ与えられ、故障表示回路12はどの保護ヒューズが溶断したかを表示する。   A power supply circuit 13 that receives power supply from the DC intermediate circuit supplies power to the base drive power supply circuit 14 and the control circuit 8, and the base drive power supply circuit 14 supplies power to the phase base drive circuits 5R, 5S, and 5T. Supply. Here, for example, if an arm short circuit accident occurs in the transistor bridge circuit 6R, an excessive current flows through the transistor bridge circuit 6R due to the arm short circuit accident, so that the protective fuse 10R is blown and the transistor bridge circuit 6R is overcurrent destroyed. In recent years, it has become increasingly difficult to protect a transistor from overcurrent breakdown with a protective fuse. However, even when the overcurrent breakdown of the transistor bridge circuit 6R cannot be prevented, the protective fuse 10R can be blown to prevent an accident from spreading to the remaining transistor bridge circuits 6S and 6T (not shown). Each of the protection fuses 10R, 10S, and 10T is provided with a disconnection detection circuit 11R, 11S, and 11T, respectively, and if the protection fuse is blown, the information is given to the control circuit 8, and the failure display circuit 12 has which protection. Displays whether the fuse has blown.

図7に図示のインバータ装置は、図8に示すようにスタック15に収納される。図8におけるコンバータ回路トレイ16には図7に示したコンバータ回路2がユニット化して搭載されている。また図8のインバータトレイ17Rには図7のインバータ回路4Rがユニット化して搭載され、同様に図8のインバータトレイ17Sとインバータトレイ17Tにはそれぞれ図7のインバータ回路4Sとインバータ回路4Tがユニット化して搭載されている。これらの各トレイはスタック15に収納されていて簡単に引き出すことができるので、例えば前述したようにトランジスタブリッジ回路6Rが破壊したことが分かれば、故障表示回路12の指示に従ってインバータトレイ17Rを引き出して点検し、破損部品を交換すればよい。なお、図7に図示しているがこれらのトレイに搭載されない部品は、スタック15の下部の空間18に収納される。   The inverter device shown in FIG. 7 is housed in the stack 15 as shown in FIG. The converter circuit 2 shown in FIG. 7 is mounted as a unit on the converter circuit tray 16 in FIG. 8 is unitized and mounted on the inverter tray 17R of FIG. 8. Similarly, the inverter circuit 4S and inverter circuit 4T of FIG. 7 are unitized on the inverter tray 17S and inverter tray 17T of FIG. 8, respectively. It is installed. Since each of these trays is stored in the stack 15 and can be easily pulled out, for example, if it is known that the transistor bridge circuit 6R is broken as described above, the inverter tray 17R is pulled out according to the instruction of the failure display circuit 12. Check and replace damaged parts. Although shown in FIG. 7, the components that are not mounted on these trays are stored in the space 18 below the stack 15.

このようにユニット構造の電力変換装置において故障が発生した場合は、故障した電力変換ユニットだけをスタックから取り出して、修理したり、あるいは予備の電力変換ユニットと交換したりすることにより、故障を復旧することができる。   When a failure occurs in a unit-structure power conversion device in this way, only the failed power conversion unit is removed from the stack and repaired or replaced with a spare power conversion unit. can do.

この場合、修理したり、交換したりする電力変換ユニットはユニット化されていることにより小形になっているため、取り外して運搬するときの取扱いが容易となるが、修理および、予備品との交換をする間は、電力変換装置の運転を休止する必要があったので、復旧に長時間を要する問題がある。   In this case, the power conversion unit to be repaired or exchanged is small because it is unitized, so it is easy to handle when removed and transported, but repair and replacement with spare parts During the operation, it is necessary to stop the operation of the power conversion device, and thus there is a problem that it takes a long time to recover.

また、例えば、電気車両、電気推進船などの推進装置の駆動に使用する電力変換装置のように狭隘なスペースに設置する電力変換装置の場合は、故障に伴う復旧作業自体がやりにくいだけでなく、予備品の保管スペースおよび故障品の保管スペースの確保が容易でない問題もある。   In addition, for example, in the case of a power conversion device installed in a narrow space such as a power conversion device used to drive a propulsion device such as an electric vehicle or an electric propulsion ship, not only is the recovery work itself associated with a failure difficult to perform. There is also a problem that it is not easy to secure a storage space for spare parts and a storage space for defective parts.

従来の電力変換装置においては、このような問題への対応が十分とられていないため、電力変換装置の一部に故障が発生しても運転を続行する必要なのある装置、または短時間で故障の復旧を必要とする装置には使用することができなかった。   In conventional power converters, these problems are not adequately addressed, so even if a part of the power converter fails, it must continue operation, or it can fail in a short time. It was not possible to use it for the device that needs to be restored.

特開平08‐126329号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-126329 特開平11‐069841号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-069841

この発明は、前記の従来装置の不都合を除くために、電力変換装置の一部の電力変換ユニットに故障が生じた場合、故障した電力変換ユニットをスタックから完全に分離しないで運転を継続することができるようにすることにより、復旧時間を短縮することができかつ故障した電力変換ユニットを本体から分離して特別な保管スペースに移す必要のない電力変換装置を提供することを課題とするものである。   In order to eliminate the inconvenience of the conventional device described above, when a failure occurs in some power conversion units of the power conversion device, the operation is continued without completely separating the failed power conversion unit from the stack. It is an object of the present invention to provide a power conversion device that can shorten the recovery time and does not need to separate the failed power conversion unit from the main body and move it to a special storage space. is there.

前記の課題を解決するため、この発明は、電力変換回路を複数のユニットに区分し、この区分したユニットをそれぞれ引き出し形のトレイに組み込んで複数の電力変換ユニットを構成し、各電力変換ユニットをスタックに出し入れ可能に収納し、かつ各電力変換ユニットと前記スタックの間に前記電力変換ユニットの出し入れに応じてユニットの内部回路と外部回路との接続を断続する断路部を設けてなる電力変換装置において、
前記各電力変換ユニットが前記スタック内に挿入されて前記断路部が接続状態となる接続位置では、長さの短い通常の固定ボルトにより前記各電力変換ユニットを断路部の接続状態を保って前記スタックに締め付け固定し、前記各電力変換ユニットが前記スタックから引き出され前記断路部が断路状態となる断路位置では、前記断路部の断路間隔を保つスペーサを有する長さの長い断路用固定ボルトにより前記各電力変換ユニットを前記断路部の断路状態を保って前記スタックに固定することを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems, the present invention divides a power conversion circuit into a plurality of units, and each of the divided units is incorporated in a drawer-type tray to form a plurality of power conversion units. A power conversion device that is housed in a stack so as to be able to be inserted and removed, and is provided with a disconnection portion that connects and disconnects an internal circuit and an external circuit of each unit according to the insertion and removal of the power conversion unit between each power conversion unit and the stack In
At the connection position where each power conversion unit is inserted into the stack and the disconnection portion is in a connected state, the stack is obtained by maintaining the connection state of the disconnection portion with the normal fixing bolt having a short length. At the disconnection position where each power conversion unit is pulled out of the stack and the disconnection part is disconnected, the long disconnector fixing bolts each having a spacer for maintaining the disconnection interval of the disconnection part are used. The power conversion unit is fixed to the stack while maintaining a disconnection state of the disconnection portion.

また、この発明の電力変換装置は、前記断路部に接続状態を確認する断路確認手段を設けるようにするのが良い。   Moreover, the power converter device of this invention is good to provide the disconnection confirmation means which confirms a connection state in the said disconnection part.

この発明は、電力変換回路を複数のユニットに区分し、この区分したユニットをそれぞれ引き出し形のトレイに組み込んで複数の電力変換ユニットを構成し、各電力変換ユニットをスタックに出し入れ可能に収納し、かつ各電力変換ユニットと前記スタックの間に前記電力変換ユニットの出し入れに応じてユニットの内部回路と外部回路との接続を断続する断路部を設けてなる電力変換装置において、前記各電力変換ユニットが前記スタック内に挿入され前記断路部が接続状態となる接続位置および前記各電力変換ユニットが前記スタックから引き出され前記断路部が断路状態となる断路位置のそれぞれにおいて前記各電力変換ユニットを前記スタックに固定する固定手段を設けているので、何れかの電力変換ユニットに故障が生じた際に、この故障した電力変換ユニットの運転を停止するとともにこのユニットをスタックから前記断路部が断路状態となる断路位置まで引き出した状態においてスタックに固定することにより、この故障したユニットをスタックにより一時的に保持することができる。   This invention divides the power conversion circuit into a plurality of units, each of the divided units is assembled in a drawer-type tray to form a plurality of power conversion units, and each power conversion unit is stored in a stackable manner, In addition, in each power conversion device, the power conversion unit is provided with a disconnection unit that connects and disconnects the internal circuit and the external circuit of the unit according to the insertion and removal of the power conversion unit between each power conversion unit and the stack. Each power conversion unit is connected to the stack at each of a connection position where the disconnection part is inserted into the stack and the disconnection part is pulled out and the disconnection part is pulled out of the stack and the disconnection part is disconnected. Since a fixing means for fixing is provided, when a failure occurs in any of the power conversion units, This unit is temporarily held by the stack by stopping the operation of the failed power conversion unit and fixing the unit to the stack in a state where the unit is pulled out of the stack to the disconnection position where the disconnection part is disconnected. can do.

これにより、故障した電力変換ユニットを装置から切り離ししてスタックに保持した状態で、残りの正常な電力変換ユニットで電力変換装置の運転を継続することができるので、電力変換装置の故障発生から運転可能な状態に復旧するまでの時間を著しく短縮することができるとともに、故障した電力変換ユニットをスタックに断路状態で固定し保持することができるので故障ユニットの特別な保管スペースが不要となる等の効果が得られる。

As a result, the operation of the power conversion device can be continued with the remaining normal power conversion units in a state where the failed power conversion unit is disconnected from the device and held in the stack. The time to recover to a possible state can be remarkably shortened, and the failed power conversion unit can be fixed and held on the stack in a disconnected state, so that no special storage space for the failed unit is required. An effect is obtained.

この発明の実施例による電力変換装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the power converter device by the Example of this invention. この発明の電力変換装置に使用する電力変換ユニットの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the power conversion unit used for the power converter device of this invention. この発明の電力変換装置における電力変換ユニットを取付けたスタックの構成図であり、(a)は正面図、(b)は側面断面図である。It is a block diagram of the stack | stuck which attached the power conversion unit in the power converter device of this invention, (a) is a front view, (b) is side sectional drawing. この発明の電力変換装置における電力変換ユニットの接続位置での取付け状態を示す部分的な平面断面図である。It is a partial plane sectional view which shows the attachment state in the connection position of the power conversion unit in the power converter device of this invention. この発明の電力変換装置における電力変換ユニットの断路位置での取付け状態を示す部分的な平面断面図である。It is a partial plane sectional view which shows the attachment state in the disconnecting position of the power conversion unit in the power converter device of this invention. この発明に使用する固定ボルトを示す平面図である。It is a top view which shows the fixing bolt used for this invention. 従来の電力変換装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional power converter device. 従来の電力変換装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the conventional power converter device.

この発明の実施の形態を図1ないし図6に示す実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the examples shown in FIGS.

図1は、交流電動機Mを可変速駆動するためのインバータにより構成されたこの発明の電力変換装置の実施例を示すものである。電力変換装置は、直流電力母線P,Nから供給される直流電力を交流電力に変換する単相のインバータユニットU1,U2、V1、V2、W1、W2により2組の3相インバータを構成する。各相の単相インバータユニットが3相交流電動機Mの各相巻線U,V,Wにそれぞれ接続され、この交流電動機Mに3相交流電力を供給する。3相インバータにより交流電動機Mへ供給する電力を制御して交流電動機Mの速度を制御する。   FIG. 1 shows an embodiment of a power conversion device of the present invention constituted by an inverter for driving an AC motor M at a variable speed. The power conversion device constitutes two sets of three-phase inverters by single-phase inverter units U1, U2, V1, V2, W1, and W2 that convert DC power supplied from DC power buses P and N into AC power. A single-phase inverter unit for each phase is connected to each phase winding U, V, W of the three-phase AC motor M, and supplies three-phase AC power to the AC motor M. The electric power supplied to the AC motor M is controlled by the three-phase inverter to control the speed of the AC motor M.

各単相インバータユニットは、図2に示すように半導体素子Q1ないしQ4により構成した単相インバータ回路INVとその制御回路CTRを備え、1つのユニットトレイUTに組み込まれてユニット化される。このユニット内には、その他に平滑コンデンサC,直流入力電流を検出する入力電流検出器CTD、交流出力電流を検出する出力電流検出器CTA、インバータ回路INVを直流入力電流の過電流から保護するヒューズFP、交流出力電流の過電流から保護するヒューズFUが設けられる。そして、ヒューズFPおよびFUはそれぞれヒューズが溶断したとき接点をオンして警報出力を発生する溶断警報接点FPAおよびFUAを備える。   Each single-phase inverter unit includes a single-phase inverter circuit INV constituted by semiconductor elements Q1 to Q4 and its control circuit CTR as shown in FIG. 2, and is integrated into one unit tray UT to be unitized. The unit also includes a smoothing capacitor C, an input current detector CTD for detecting DC input current, an output current detector CTA for detecting AC output current, and a fuse for protecting the inverter circuit INV from overcurrent of the DC input current. A fuse FU is provided to protect against FP and AC overcurrent. The fuses FP and FU are respectively provided with blown alarm contacts FPA and FUA that turn on the contact and generate an alarm output when the fuse is blown.

各ユニットトレイUTは、図3に示すようにスタックSTに挿入、引き出し可能に構成された引き出し形トレイからなり、トレイ内部の回路と外部の回路とを接続するためにトレイの背面にトレイの挿入、引き出し操作により断続される主回路断路部MDSおよび補助回路断路部SDSを備える。主回路断路部MDSは、インバータ回路INVと直流入力母P,Nおよび交流出力母線U,Vとを接続する主回路の断続を行うものである。補助回路断路部SDSは、接地回路および断路部の断路状態を確認するための断路確認回路DSC等の補助回路の断続を行うものである。断路確認回路DSCは、2つの断路端子間を導体により接続し、この2つの断路端子間の導通状態をユニット側の制御回路CTRで確認するものである。さらにユニットトレイUTの前面には、制御回路CTRと外部の監視制御装置とを接続する制御ケーブルを接続するための制御回路コネクタCNTおよび挿入、引き出し操作する際にトレイを把持するためのハンドルHDが設けられている。   As shown in FIG. 3, each unit tray UT comprises a drawer-type tray that can be inserted into and pulled out from the stack ST, and the tray is inserted into the back of the tray to connect the circuit inside the tray and the outside circuit. The main circuit disconnecting part MDS and the auxiliary circuit disconnecting part SDS which are interrupted by the pull-out operation are provided. The main circuit disconnection unit MDS is for disconnecting the main circuit that connects the inverter circuit INV, the DC input buses P and N, and the AC output buses U and V. The auxiliary circuit disconnecting part SDS connects and disconnects auxiliary circuits such as a disconnection confirmation circuit DSC for confirming the disconnection state of the ground circuit and the disconnecting part. The disconnection confirmation circuit DSC connects the two disconnection terminals with a conductor, and confirms the conduction state between the two disconnection terminals with the control circuit CTR on the unit side. Further, on the front surface of the unit tray UT, there is a control circuit connector CNT for connecting a control cable for connecting the control circuit CTR and an external monitoring control device, and a handle HD for gripping the tray when inserting and pulling out. Is provided.

このようなインバータユニット回路は引き出し形のユニットトレイUTに組み込まれてインバータユニットU1,U2〜W1,W2を構成し、図3に示すようにスタックSTに引き出し可能に挿入され、断路部MDS,SDSが接続状態となる接続位置において長さの短い通常の固定ボルトA(図6参照)により固定される(図3参照)。   Such an inverter unit circuit is incorporated in a drawer-type unit tray UT to constitute inverter units U1, U2 to W1, W2, and is inserted into the stack ST so as to be drawable as shown in FIG. Is fixed by a normal fixing bolt A (see FIG. 6) having a short length at the connection position where the is connected (see FIG. 3).

この状態において正常に運転を行う場合は、複数のインバータユニットにより構成された2組の3相インバータが直流入力母線P,Nから供給される直流電力を3相の交流電力に変換して交流出力母線U,V,Wに接続された交流電動機Mに供給し、これを駆動することができる。   When normal operation is performed in this state, two sets of three-phase inverters composed of a plurality of inverter units convert the DC power supplied from the DC input buses P and N into three-phase AC power and output AC. It can be supplied to the AC motor M connected to the buses U, V, W and driven.

インバータユニット(U1)を収容したユニットトレイUTのスタックSTへの取付け状態の詳細を図4および図5に示す。   4 and 5 show details of a state in which the unit tray UT containing the inverter unit (U1) is attached to the stack ST.

ユニットトレイUTの背面には主回路断路部MDSの可動断路端子MDA、補助回路断路部SDSの可動の断路確認端子SDA、および、接地断路端子EAを配置し、また、前面には制御回路コネクタCNTおよびハンドルHDを配置している。   A movable disconnect terminal MDA of the main circuit disconnect section MDS, a movable disconnect confirmation terminal SDA of the auxiliary circuit disconnect section SDS, and a ground disconnect terminal EA are disposed on the back of the unit tray UT, and the control circuit connector CNT is disposed on the front. And a handle HD.

正常な状態では、ユニットトレイUTは、その可動断路端子MDA,SDA,EAがそれぞれスタックST側に設けた断路部の固定断路端子MDB,SDB,EBに挿入接続されるまでスタックST内に挿入された接続位置において、図6に示す長さの短い通常の固定ボルトAで図4に示すようにスタックSTの固定フレームに固定される。   In a normal state, the unit tray UT is inserted into the stack ST until the movable disconnect terminals MDA, SDA, and EA are inserted and connected to the fixed disconnect terminals MDB, SDB, and EB of the disconnect sections provided on the stack ST side, respectively. At the connected position, the normal fixing bolt A having a short length shown in FIG. 6 is used to fix the fixed frame of the stack ST as shown in FIG.

そして、故障が発生した場合は、故障ユニットのトレイを図5に示すように、主回路断路部MDSおよび補助回路断路部SDSが断路され、かつ電気的に十分安全となる距離Lだけ離間された断路位置まで引き出す。これにより、故障したインバータユニットが外部の回路から切り離されるので、この断路位置で図6に示す、長さの長い断路用固定ボルトBを長さLのスリーブ状のスペーサSを介してスタックSTの固定フレームに固定すれば、背面に配置した主回路断路部MDSおよび補助回路断路部SDSが断路した状態でインバータユニットU1をスタックSTに固定支持することができる。   When a failure occurs, as shown in FIG. 5, the tray of the failed unit is disconnected from the main circuit disconnecting part MDS and the auxiliary circuit disconnecting part SDS by a distance L that is electrically safe enough. Pull out to the disconnect position. As a result, the failed inverter unit is disconnected from the external circuit. At this disconnection position, the long disconnection fixing bolt B shown in FIG. 6 is connected to the stack ST via the sleeve-shaped spacer S having the length L. If fixed to the fixed frame, the inverter unit U1 can be fixedly supported on the stack ST in a state in which the main circuit disconnecting part MDS and the auxiliary circuit disconnecting part SDS arranged on the back face are disconnected.

この状態では、図示しない監視装置が、制御回路CTRを介して断路確認回路DSCの断路を検知することにより故障したユニットを確認することができるので、故障ユニットへの運転指令を停止する。   In this state, since the monitoring device (not shown) can detect the failed unit by detecting the disconnection of the disconnection confirmation circuit DSC via the control circuit CTR, the operation command to the failed unit is stopped.

なお、インバータユニットU1は、接続位置まで挿入された状態では、アース回路も同時に接続されるので(図4参照)、電気的安全性が確保され、かつ、コモンモードノイズ対策も確保される。   Note that when the inverter unit U1 is inserted to the connection position, the ground circuit is also connected at the same time (see FIG. 4), so that electrical safety is ensured and countermeasures against common mode noise are also secured.

次にこのようなこの発明の電力変換装置における故障または異常発生時の復旧操作について説明する。
(1)直流入力回路のヒューズFPの溶断
制御信号の異常、または、インバータ回路INV(図2参照)の半導体素子Q1〜Q4の異常動作によって、Q1とQ2、または、Q3とQ4が同時にオンした場合には、Q1とQ2、または、Q3とQ4が直流回路P―Nを短絡するため直流入力回路に短絡電流が流れて、この回路のヒューズFPが溶断する。
Next, a recovery operation when a failure or abnormality occurs in the power conversion apparatus of the present invention will be described.
(1) Fusing of fuse FP of DC input circuit Q1 and Q2 or Q3 and Q4 are turned on at the same time due to abnormal control signal or abnormal operation of semiconductor elements Q1 to Q4 of inverter circuit INV (see FIG. 2) In this case, since Q1 and Q2 or Q3 and Q4 short-circuit the DC circuit PN, a short-circuit current flows through the DC input circuit, and the fuse FP of this circuit is blown.

ヒューズFPが溶断すると溶断警報接点FPAがオンし、オン信号を制御回路CTRから制御回路ケーブルを介して、別に設けた図示しない監視装置に伝達する。   When the fuse FP is blown, the blow alarm contact FPA is turned on, and an on signal is transmitted from the control circuit CTR to a separate monitoring device (not shown) via the control circuit cable.

この場合、故障したインバータ回路はヒューズFPによって直流母線P,Nから切り離されているので、監視装置はヒューズFPの溶断警報接点FPAのオン検出信号を判別して、故障したインバータユニットに停止指令を与え、健全な他のインバータユニットへは運転指令を与えて運転を継続させることにより、電力変換装置は停止することなく運転を継続することができる。   In this case, since the failed inverter circuit is disconnected from the DC buses P and N by the fuse FP, the monitoring device determines the ON detection signal of the fusing alarm contact FPA of the fuse FP and issues a stop command to the failed inverter unit. By giving an operation command to another healthy inverter unit and continuing the operation, the power conversion device can continue the operation without stopping.

しかる後、運転を停止した故障インバータユニットを、通常の固定ボルトAを外して断路部MDS,SDSが断路し、電気的に安全となる所定の距離Lだけ離間した断路位置までスタックSTから引き出し、その位置で図6に示す断路用の固定ボルトBによりスペーサSを介してスタックSTに固定し、一時的に保持しておく。
(2)直流入力回路の過電流
正常動作では電流検出器CTDにより検出される直流入力回路電流が所定の設定電流を超過しないよう制御されるので、この電流が設定電流を超過した場合は異常動作であるから、ユニット内制御回路がこれを検知して半導体素子Q1〜Q4を停止させると共に、別途設けた監視装置が当該ユニットへ停止指令を与える。
Thereafter, the faulty inverter unit whose operation has been stopped is pulled out of the stack ST to a disconnection position separated by a predetermined distance L that is electrically safe when the normal fixing bolt A is removed and the disconnecting parts MDS and SDS are disconnected. At that position, the fixing bolt B for disconnection shown in FIG. 6 is fixed to the stack ST via the spacer S and temporarily held.
(2) Overcurrent of the DC input circuit In normal operation, the DC input circuit current detected by the current detector CTD is controlled so as not to exceed a predetermined set current. Therefore, if this current exceeds the set current, abnormal operation occurs. Therefore, the in-unit control circuit detects this and stops the semiconductor elements Q1 to Q4, and a separately provided monitoring device gives a stop command to the unit.

半導体素子Q1〜Q4を停止させて異常電流が消滅すれば、異常が発生したインバータユニットを停止させて、健全な他のインバータユニットへの運転指令を与えて運転を継続させる。   If the semiconductor elements Q1 to Q4 are stopped and the abnormal current disappears, the inverter unit in which the abnormality has occurred is stopped, and a healthy operation command is given to another inverter unit to continue the operation.

その後、運転を停止した故障インバータユニットをスタックの断路位置まで引き出し、この位置で、断路用固定ボルトBで固定し、電源および負荷の接続された外部回路から当該インバータユニットが電気的に完全に分離されるので、装置の一層の安全が確保される。   After that, the failed inverter unit whose operation has been stopped is pulled out to the disconnection position of the stack, fixed at this position with the fixing bolt B for disconnection, and the inverter unit is completely electrically separated from the external circuit to which the power source and the load are connected. Therefore, further safety of the apparatus is ensured.

また、半導体素子Q1〜Q4を停止させても異常電流が継続する場合は制御不能の異常状態であるから、直ちに直流母線P,Nに接続された直流電源を遮断した後に故障したインバータユニットをスタックの断路位置まで引き出して固定し、一時的に保持した後、再度電源を投入して残りの健全なインバータユニットだけで運転を再開する。
(3)交流出力回路のヒューズFUの溶断
交流負荷回路に短絡などの異常が発生した場合には、交流出力回路のヒューズFUが溶断する。ヒューズFUの溶断によりその溶断警報接点FUAがオンして、オン信号が制御回路CTRから制御回路ケーブルを介して、別途設けた監視装置に伝達される。
In addition, if the abnormal current continues even if the semiconductor elements Q1 to Q4 are stopped, it is an uncontrollable abnormal state. Therefore, immediately after shutting off the DC power source connected to the DC buses P and N, the faulty inverter unit is stacked. Pull it out to the disconnect position, fix it, hold it temporarily, turn on the power again, and restart the operation with only the remaining healthy inverter unit.
(3) Fusing of the fuse FU of the AC output circuit When an abnormality such as a short circuit occurs in the AC load circuit, the fuse FU of the AC output circuit is blown. When the fuse FU is blown, the blow alarm contact FUA is turned on, and an ON signal is transmitted from the control circuit CTR to a separately provided monitoring device via the control circuit cable.

この場合は、故障したインバータユニットが交流出力回路から切り離されているので、監視装置は故障したユニットへ停止指令を与え、健全な他のユニットへは運転指令を与えて運転を継続させる。   In this case, since the failed inverter unit is disconnected from the AC output circuit, the monitoring device gives a stop command to the failed unit and gives an operation command to another healthy unit to continue the operation.

その後、運転を停止された故障ユニットをスタックの断路位置まで引き出して断路用固定ボルトBにスペーサSを挿通してスタックに固定し、一時的に保持する。これにより補助回路も分離されるので一層の安全が確保される。
(4)交流出力回路の過電流
正常動作では電流検出器CTAにより検出される交流出力回路の電流が所定の設定電流を超過しないよう制御されているので、この電流が制御されるべき設定値を超過した場合は異常動作であるから、ユニット内制御回路CTRおよび、別途設けた外部の監視装置がこれを検知して異常のある故障インバータユニットへ停止指令を与える。
After that, the faulty unit whose operation has been stopped is pulled out to the disconnection position of the stack, the spacer S is inserted into the disconnection fixing bolt B, and fixed to the stack, and temporarily held. As a result, the auxiliary circuit is also separated, thereby further ensuring safety.
(4) Overcurrent of AC output circuit In normal operation, the current of the AC output circuit detected by the current detector CTA is controlled so as not to exceed a predetermined set current. If it exceeds, it is an abnormal operation, and the in-unit control circuit CTR and an external monitoring device provided separately detect this and give a stop command to the faulty inverter unit having an abnormality.

これによりユニット内のインバータ回路INVの半導体素子Q1〜Q4が停止されて異常電流が消滅すれば、監視装置は故障ユニットへの停止指令を与えたまま、健全な他の電力変換装置へは運転指令を与えて運転を継続させる。   As a result, when the semiconductor elements Q1 to Q4 of the inverter circuit INV in the unit are stopped and the abnormal current disappears, the monitoring device gives an operation command to another healthy power conversion device while giving a stop command to the failed unit. To continue driving.

その後、運転を停止させた故障インバータユニットをスタックの断路位置まで引き出し、この位置で、断路用固定ボルトBにスペーサSを挿通してスタックに固定し、一時的に保持する。これにより、ユニットが電源および負荷の接続された外部回路から完全に分離されるので一層の安全が確保される。   Thereafter, the faulty inverter unit whose operation has been stopped is pulled out to the disconnection position of the stack, and at this position, the spacer S is inserted into the disconnection fixing bolt B and fixed to the stack, and temporarily held. Thereby, since the unit is completely separated from the external circuit to which the power source and the load are connected, further safety is ensured.

また、半導体素子Q1〜Q4を停止させても異常電流が継続する場合は制御不能の異常状態であるから、直ちに直流電源を遮断した後に故障ユニットを断路位置まで引き出して断路用固定ボルトBでスタックに固定し、一時的に保持した後に電源を投入し運転を再開する。   Further, if the abnormal current continues even if the semiconductor elements Q1 to Q4 are stopped, it is an abnormal state that cannot be controlled. Therefore, immediately after shutting off the DC power supply, the faulty unit is pulled out to the disconnection position and stacked with the disconnection fixing bolt B. After holding it temporarily, turn on the power and resume operation.

この発明によれば、スタックに挿入された各電力変換ユニットをスタック内の断路部が接続される接続位置だけでなく断路部が断路される断路位置においてもスタックに固定可能にしているため、電力変換ユニットの1つが故障した場合、この故障したユニットを完全にスタックから引き出すことなく断路位置でスタックに固定して一時的に保持したまま残りの健全な電力変換ユニットで運転を継続することができるので、短時間で故障を復旧することができるとともに、故障ユニットの保管のために特別なスペースを必要としなくなる。   According to this invention, each power conversion unit inserted into the stack can be fixed to the stack not only at the connection position where the disconnection portion in the stack is connected but also at the disconnection position where the disconnection portion is disconnected. If one of the conversion units fails, it is possible to continue operation with the remaining healthy power conversion units while temporarily holding the failed unit fixed to the stack at the disconnect position without pulling the failed unit out of the stack. Therefore, the failure can be recovered in a short time and no special space is required for storing the failed unit.

なお、外部回路から分離してスタックに一時的に保持された故障した電力変換ユニットは、電力変換装置の運転が停止して修理可能な状態になったところで、修理または予備品との交換を行うようにする。   The failed power conversion unit separated from the external circuit and temporarily held in the stack is repaired or replaced with a spare part when the operation of the power conversion device is stopped and becomes repairable. Like that.

この発明は、設置スペースの限られた船舶や車両に搭載される電力変換装置に最適である。   The present invention is most suitable for a power conversion device mounted on a ship or vehicle having a limited installation space.

ST:スタック、U1,U2〜W1,W2:インバータユニット(電力変換ユニット)、MDS:主回路断路部、SDS:補助回路断路部、A:通常の固定ボルト、B:断路用固定ボルト、S:スペーサ。   ST: Stack, U1, U2-W1, W2: Inverter unit (power conversion unit), MDS: Main circuit disconnection part, SDS: Auxiliary circuit disconnection part, A: Normal fixing bolt, B: Fixing bolt for disconnection, S: Spacer.

Claims (2)

電力変換回路を複数のユニットに区分し、この区分したユニットをそれぞれ引き出し形のトレイに組み込んで複数の電力変換ユニットを構成し、各電力変換ユニットをスタックに出し入れ可能に収納し、かつ各電力変換ユニットと前記スタックの間に前記電力変換ユニットの出し入れに応じてユニットの内部回路と外部回路との接続を断続する断路部を設けてなる電力変換装置において、
前記各電力変換ユニットが前記スタック内に挿入されて前記断路部が接続状態となる接続位置では、長さの短い通常の固定ボルトにより前記各電力変換ユニットを断路部の接続状態を保って前記スタックに締め付け固定し、前記各電力変換ユニットが前記スタックから引き出され前記断路部が断路状態となる断路位置では、前記断路部の断路間隔を保つスペーサを有する長さの長い断路用固定ボルトにより前記各電力変換ユニットを前記断路部の断路状態を保って前記スタックに固定することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion circuit is divided into a plurality of units, and each of the divided units is assembled into a drawer-type tray to form a plurality of power conversion units. Each power conversion unit is stored in a stackable manner, and each power conversion is stored. In the power conversion device provided between the unit and the stack by providing a disconnecting portion for interrupting the connection between the internal circuit and the external circuit of the unit in accordance with the insertion and removal of the power conversion unit,
At the connection position where each power conversion unit is inserted into the stack and the disconnection portion is in a connected state, the stack is obtained by maintaining the connection state of the disconnection portion with the normal fixing bolt having a short length. At the disconnection position where each power conversion unit is pulled out of the stack and the disconnection part is disconnected, the long disconnector fixing bolts each having a spacer for maintaining the disconnection interval of the disconnection part are used. A power conversion device, wherein a power conversion unit is fixed to the stack while maintaining a disconnection state of the disconnection portion.
前記断路部に接続状態を確認する断路確認手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1, wherein a disconnection confirmation unit that confirms a connection state is provided in the disconnection unit.
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