JP6618081B2 - Power converter - Google Patents

Power converter Download PDF

Info

Publication number
JP6618081B2
JP6618081B2 JP2016176878A JP2016176878A JP6618081B2 JP 6618081 B2 JP6618081 B2 JP 6618081B2 JP 2016176878 A JP2016176878 A JP 2016176878A JP 2016176878 A JP2016176878 A JP 2016176878A JP 6618081 B2 JP6618081 B2 JP 6618081B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
signal
switching element
power
failure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016176878A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018042439A (en
Inventor
祐司 松岡
祐司 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp filed Critical Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority to JP2016176878A priority Critical patent/JP6618081B2/en
Publication of JP2018042439A publication Critical patent/JP2018042439A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6618081B2 publication Critical patent/JP6618081B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device.

一般に、ゲート駆動回路によりスイッチング素子を駆動することにより電力変換装置を制御することが知られている。また、複数のゲート駆動回路に電源を供給するゲート電源系統を備えた電力変換装置が開示されている(特許文献1参照)。   Generally, it is known to control a power converter by driving a switching element by a gate drive circuit. Moreover, a power conversion device including a gate power supply system that supplies power to a plurality of gate drive circuits is disclosed (see Patent Document 1).

特開2008−236994号公報JP 2008-236994 A

しかしながら、ゲート駆動回路の数が多い場合、ゲート駆動回路のそれぞれの電源経路で、短絡保護等のために過電流検出器又は切り離し装置等を設けると、電力変換装置を構成する部品類が多くなる。これは、電力変換装置全体の大型化又は製造コストの増加などを招き、好ましくない。また、ゲート電源系統の上位のみに過電流検出器及び切り離し装置等を設けた場合、下位で分岐した電源経路の1つで短絡等の故障が発生しても、電源経路のインピーダンス等により、上位で過電流を検出できない可能性がある。   However, when the number of gate drive circuits is large, if an overcurrent detector or a disconnecting device is provided for short-circuit protection or the like in each power supply path of the gate drive circuit, the number of components constituting the power conversion device increases. . This leads to an increase in the size of the entire power conversion device or an increase in manufacturing cost, which is not preferable. In addition, when an overcurrent detector and disconnection device are provided only in the upper part of the gate power supply system, even if a failure such as a short circuit occurs in one of the power supply paths branched in the lower order, the upper There is a possibility that overcurrent cannot be detected.

そこで、本発明の目的は、ゲート駆動回路毎に、簡易な構成で故障を検出する電力変換装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a power conversion device that detects a failure with a simple configuration for each gate drive circuit.

本発明の観点に従った電力変換装置は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子にゲートトリガを印加するゲート駆動回路と、前記スイッチング素子のゲートの状態に対応したフィードバック信号を出力するゲート状態検出手段と、を含むゲート駆動部と、前記スイッチング素子をスイッチング制御するためのコントローラであって、前記ゲート駆動回路にゲート信号を供給するスイッチング制御部と、前記スイッチング素子の故障の有無を判定する故障検出部と、を含むコントローラと、を備える。前記ゲート駆動回路は、前記スイッチング制御部から供給された前記ゲート信号に基づいて、前記スイッチング素子にゲートトリガを印加し、前記ゲート状態検出手段は、前記スイッチング素子のゲートの状態に対応したフィードバック信号を出力する。前記故障検出部は、前記ゲート信号と前記フィードバック信号とを同期させ、前記ゲート信号と前記フィードバック信号とを比較することにより、前記スイッチング素子の故障の有無を検出する。 A power conversion device according to an aspect of the present invention includes a switching element, a gate drive circuit that applies a gate trigger to the switching element, and a gate state detection unit that outputs a feedback signal corresponding to the state of the gate of the switching element. , A controller for controlling the switching of the switching element , a switching control unit for supplying a gate signal to the gate driving circuit, and a failure detecting unit for determining whether or not the switching element has failed And a controller including: The gate driving circuit applies a gate trigger to the switching element based on the gate signal supplied from the switching control unit , and the gate state detecting means is a feedback signal corresponding to the gate state of the switching element. Is output. The failure detection unit detects the presence or absence of a failure of the switching element by synchronizing the gate signal and the feedback signal and comparing the gate signal and the feedback signal.

本発明によれば、ゲート駆動回路毎に、簡易な構成で故障を検出する電力変換装置を提供することにある。   According to the present invention, there is provided a power conversion device that detects a failure with a simple configuration for each gate drive circuit.

本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置の故障を検出する構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure which detects the failure of the power converter device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。The lineblock diagram showing the composition of the power converter concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る故障検出部による故障の検出方法を示す波形図。The wave form diagram which shows the detection method of the failure by the failure detection part which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the power converter device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置10の故障を検出する構成を示す構成図である。図2は、第1の実施形態に係る電力変換装置10の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付して、異なる部分を主に説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration for detecting a failure of the power conversion device 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the configuration of the power conversion device 10 according to the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in drawing, and a different part is mainly demonstrated.

電力変換装置10は、制御装置1、N個のゲートドライブ基板2、電力変換回路3、N個の変圧器4、開閉器5、及び、ゲート電源6を備える。なお、ここでは、ゲートドライブ基板2に供給されるゲート電源が交流電力の場合について説明するが、直流電力の場合についても同様に構成することができる。   The power conversion device 10 includes a control device 1, N gate drive substrates 2, a power conversion circuit 3, N transformers 4, a switch 5, and a gate power supply 6. Here, the case where the gate power source supplied to the gate drive substrate 2 is AC power will be described, but the same configuration can be applied to the case of DC power.

N個の変圧器4、開閉器5、及び、ゲート電源6は、ゲート電源系統を構成する。ゲート電源6は、各ゲートドライブ基板2に電源を供給するための交流電力を出力する。ゲート電源6は、交流電力を出力するものであれば、発電機又はインバータなど何でもよい。ゲート電源6から出力された交流電力は、開閉器5を介して、各ゲートドライブ基板2に分岐するそれぞれの電源系統に供給される。開閉器5は、MCCB(molded case circuit breaker)などの遮断器でもよいし、サーマルコンタクタ(電磁開閉器)又はサーキットプロテクタでもよい。各変圧器4は、分岐したそれぞれの電源系統に設けられる。各変圧器4は、入力された交流電力を各ゲートドライブ基板2に供給するのに適した電圧に変圧する。各ゲートドライブ基板2には、各変圧器4を介して、ゲート電源6から交流電力が供給される。   The N transformers 4, the switches 5, and the gate power supply 6 constitute a gate power supply system. The gate power supply 6 outputs AC power for supplying power to each gate drive substrate 2. The gate power source 6 may be anything such as a generator or an inverter as long as it outputs AC power. The AC power output from the gate power supply 6 is supplied to each power supply system branched to each gate drive substrate 2 via the switch 5. The switch 5 may be a circuit breaker such as an MCCB (molded case circuit breaker), a thermal contactor (electromagnetic switch), or a circuit protector. Each transformer 4 is provided in each branched power supply system. Each transformer 4 transforms the input AC power to a voltage suitable for supplying each gate drive substrate 2. AC power is supplied to each gate drive substrate 2 from a gate power supply 6 via each transformer 4.

電力変換回路3は、N個のスイッチング素子SW1,SW2,…,SWNで構成される。ここでは、電力変換回路3は、1つとして説明するが、複数の電力変換回路で構成されてもよい。スイッチング素子SW1〜SWNは、例えば、IGBT(insulated gate bipolar transistor)である。電力変換回路3は、複数のスイッチング素子を用いるのであれば、どのような回路でもよい。例えば、電力変換回路3は、交流電力を直流電力に変換するコンバータでもよいし、直流電力を交流電力に変換するインバータでもよい。また、電力変換回路3は、有効電力を扱うものに限らず、無効電力を扱う無効電力補償回路でもよい。   The power conversion circuit 3 includes N switching elements SW1, SW2,. Here, although the power converter circuit 3 is demonstrated as one, you may be comprised by the some power converter circuit. The switching elements SW1 to SWN are, for example, IGBTs (insulated gate bipolar transistors). The power conversion circuit 3 may be any circuit as long as a plurality of switching elements are used. For example, the power conversion circuit 3 may be a converter that converts AC power into DC power, or an inverter that converts DC power into AC power. The power conversion circuit 3 is not limited to one that handles active power, but may be a reactive power compensation circuit that handles reactive power.

ゲートドライブ基板2は、スイッチング素子SW1〜SWNに対応して設けられる。ゲートドライブ基板2は、制御装置1から受信するゲート信号Sgに応じて、対応するスイッチング素子SW1〜SWNを駆動(スイッチング)する。また、ゲートドライブ基板2は、対応するスイッチング素子SW1〜SWNの状態を判断し、判断した状態をフィードバック信号Sfとして、制御装置1に出力する。   Gate drive substrate 2 is provided corresponding to switching elements SW1 to SWN. The gate drive substrate 2 drives (switches) the corresponding switching elements SW <b> 1 to SWN according to the gate signal Sg received from the control device 1. Further, the gate drive substrate 2 determines the state of the corresponding switching elements SW1 to SWN, and outputs the determined state to the control device 1 as a feedback signal Sf.

ゲートドライブ基板2は、ゲート駆動回路21及びゲート状態判断部22を備える。   The gate drive substrate 2 includes a gate drive circuit 21 and a gate state determination unit 22.

ゲート駆動回路21は、オン指令を示すゲート信号Sgを受信すると、正バイアスとなるゲート電圧を、対応するスイッチング素子SW1〜SWNに印加する。これにより、対応するスイッチング素子SW1〜SWNはオンされる。ゲート駆動回路21は、オフ指令を示すゲート信号Sgを受信すると、負バイアスとなるゲート電圧を、対応するスイッチング素子SW1〜SWNに印加する。これにより、対応するスイッチング素子SW1〜SWNはオフされる。なお、ここでは、スイッチング素子SW1〜SWNは、ターンオンさせるためにゲートに印加するゲートトリガを電圧とするものについて説明するが、ゲートトリガを電流とするスイッチング素子についても同様に構成することができる。   When the gate drive circuit 21 receives the gate signal Sg indicating the ON command, the gate drive circuit 21 applies a gate voltage that becomes a positive bias to the corresponding switching elements SW1 to SWN. Thereby, the corresponding switching elements SW1 to SWN are turned on. When the gate drive circuit 21 receives the gate signal Sg indicating the off command, the gate drive circuit 21 applies a negative gate voltage to the corresponding switching elements SW1 to SWN. Thereby, the corresponding switching elements SW1 to SWN are turned off. Here, switching elements SW1 to SWN will be described in which the gate trigger applied to the gate to be turned on is a voltage, but a switching element having a gate trigger as a current can be similarly configured.

ゲート状態判断部22は、対応するスイッチング素子SW1〜SWNのゲート電圧を検出し、ゲートの状態を判断する。ゲートの状態は、正バイアス有、負バイアス有、及び、バイアス無の3種類である。正バイアス有は、スイッチング素子SW1〜SWNがオン状態であることを示す。負バイアス有は、スイッチング素子SW1〜SWNがオフ状態であることを示す。バイアス無は、スイッチング素子SW1〜SWNのゲート電源が喪失した状態であることを示す。   The gate state determination unit 22 detects the gate voltage of the corresponding switching elements SW1 to SWN and determines the state of the gate. There are three types of gate states: positive biased, negative biased, and no biased. The presence of positive bias indicates that the switching elements SW1 to SWN are on. The presence of negative bias indicates that the switching elements SW1 to SWN are in an off state. No bias indicates that the gate power supply of the switching elements SW1 to SWN has been lost.

例えば、ゲート状態判断部22は、予め設定された正極の閾値よりも検出したゲート電圧が高い場合は、正バイアス有と判断し、予め設定された負極の閾値よりも検出したゲート電圧が低い場合は、負バイアス有と判断する。いずれにも該当しない場合は、ゲート状態判断部22は、バイアス無と判断する。ゲート状態判断部22は、ゲートの状態の判断結果に基づいて、故障を検出するためのフィードバック信号Sfを生成する。   For example, when the detected gate voltage is higher than a preset positive threshold value, the gate state determination unit 22 determines that there is a positive bias, and the detected gate voltage is lower than the preset negative threshold value. Is determined to have a negative bias. If none of these applies, the gate state determination unit 22 determines that there is no bias. The gate state determination unit 22 generates a feedback signal Sf for detecting a failure based on the determination result of the gate state.

ゲート状態判断部22は、正バイアス有のときは、フィードバック信号Sfを1にし、それ以外(負バイアス有又はバイアス無)のときは、フィードバック信号Sfを0にする。ゲート状態判断部22は、常時、ゲートの状態を判断して、生成したフィードバック信号Sfを制御装置1に出力する。なお、ここでは、フィードバック信号Sfを二値化された値として説明するが、これに限らない。例えば、負バイアス有のときとバイアス無のときも区別できるように、フィードバック信号Sfを3種類以上の状態を示すようにしてもよい。   The gate state determination unit 22 sets the feedback signal Sf to 1 when the positive bias is present, and sets the feedback signal Sf to 0 when it is not (with negative bias or without bias). The gate state determination unit 22 always determines the state of the gate and outputs the generated feedback signal Sf to the control device 1. Here, the feedback signal Sf is described as a binarized value, but is not limited thereto. For example, the feedback signal Sf may indicate three or more states so that it can be distinguished when the negative bias is present and when there is no bias.

制御装置1は、電力変換装置10を制御する。例えば、制御装置1は、電力変換回路3を構成する各スイッチング素子SW1〜SWNにゲート信号Sgを出力して、電力変換回路3の電力変換動作を制御する。また、制御装置1は、電力変換装置10の短絡又は地絡などの故障を検出して、保護動作を行う。   The control device 1 controls the power conversion device 10. For example, the control device 1 outputs a gate signal Sg to each of the switching elements SW <b> 1 to SWN configuring the power conversion circuit 3 to control the power conversion operation of the power conversion circuit 3. Moreover, the control apparatus 1 detects failure, such as a short circuit or a ground fault of the power converter device 10, and performs protection operation.

制御装置1は、N個のゲートドライブ基板2にそれぞれ対応するN個の制御部C1,C2,…,CNを備える。全ての制御部C1〜CNは、同様に構成されているため、代表して第1のスイッチング素子SW1を駆動する制御を行う第1の制御部C1について説明する。   The control device 1 includes N control units C1, C2,..., CN corresponding to the N gate drive substrates 2, respectively. Since all the control parts C1-CN are comprised similarly, the 1st control part C1 which performs control which drives 1st switching element SW1 as a representative is demonstrated.

第1の制御部C1は、スイッチング制御部11及び故障検出部12を備える。   The first control unit C1 includes a switching control unit 11 and a failure detection unit 12.

スイッチング制御部11は、第1のスイッチング素子SW1をスイッチング制御するためのゲート信号Sgを生成する。スイッチング制御部11は、生成したゲート信号Sgを第1のスイッチング素子SW1を駆動するための第1のゲートドライブ基板2に出力する。ゲート信号Sgは、オン指令又はオフ指令のいずれかを示す。ゲート信号Sgが1の場合は、オン指令を示している。ゲート信号Sgが0の場合は、オフ指令を示している。ゲート信号Sgは、電力変換回路3の出力などに対する指令値に応じて決定される。   The switching control unit 11 generates a gate signal Sg for controlling the switching of the first switching element SW1. The switching control unit 11 outputs the generated gate signal Sg to the first gate drive substrate 2 for driving the first switching element SW1. The gate signal Sg indicates either an on command or an off command. When the gate signal Sg is 1, it indicates an on command. When the gate signal Sg is 0, it indicates an off command. The gate signal Sg is determined according to a command value for the output of the power conversion circuit 3 and the like.

故障検出部12には、スイッチング制御部11により生成されたゲート信号Sg、及び、ゲート状態判断部22により生成されたフィードバック信号Sfが入力される。故障検出部12は、ゲート信号Sgとフィードバック信号Sfを常時比較して、故障か否かを判断する。故障検出部12は、ゲート信号Sgとフィードバック信号Sfが一致している場合は、正常と判断し、一致していない場合は、故障と判断する。例えば、故障検出部12は、ゲート信号Sgとフィードバック信号Sfを入力として、XOR(排他的論理和)の演算結果が1のときに故障検出としてもよい。故障検出部12は、故障を検出すると、保護動作として、開閉器5を開放(トリップ)させるためのトリップ信号TPを出力する。   The failure detection unit 12 receives the gate signal Sg generated by the switching control unit 11 and the feedback signal Sf generated by the gate state determination unit 22. The failure detection unit 12 always compares the gate signal Sg and the feedback signal Sf to determine whether or not there is a failure. The failure detection unit 12 determines that the gate signal Sg and the feedback signal Sf match each other, and determines that the failure is normal. For example, the failure detection unit 12 may perform failure detection when the gate signal Sg and the feedback signal Sf are input and the calculation result of XOR (exclusive OR) is 1. When detecting a failure, the failure detection unit 12 outputs a trip signal TP for opening (tripping) the switch 5 as a protection operation.

なお、故障検出部12は、ゲート電源系統が短絡などの故障電流に耐える範囲で、故障を検出してから一定時間経過後にトリップ信号TPを出力してもよい。開閉器5が開放すると、健全なゲート電源の経路も開放される。また、各ゲートドライブ基板2へのゲート電源の供給停止は、電力変換回路3の停止後にされるのが望ましい。そこで、故障を検出してから一定時間経過後にトリップ信号TPを出力することで、開閉器5が開放される前に、電力変換回路3を停止させるための時間を確保することができる。   The failure detection unit 12 may output the trip signal TP after a predetermined time has elapsed since the failure was detected within a range in which the gate power supply system can withstand a failure current such as a short circuit. When the switch 5 is opened, a healthy gate power supply path is also opened. Further, it is desirable that the supply of gate power to each gate drive substrate 2 is stopped after the power conversion circuit 3 is stopped. Therefore, by outputting the trip signal TP after a certain time has elapsed since the failure was detected, it is possible to secure a time for stopping the power conversion circuit 3 before the switch 5 is opened.

また、第1の制御部C1は、トリップ信号TPを出力する前に、第1のスイッチング素子SW1をゲートブロックなどの停止させるための信号をゲートドライブ基板2に出力してもよいし、同時に、他の制御部C2〜CN又は健全なゲート電源が供給される他のゲートドライブ基板2にも、他のスイッチング素子SW2〜SWNを停止させるための信号を出力してもよい。   Further, the first control unit C1 may output a signal for stopping the first switching element SW1 to the gate block or the like to the gate drive substrate 2 before outputting the trip signal TP. A signal for stopping the other switching elements SW2 to SWN may also be output to the other control units C2 to CN or other gate drive substrates 2 to which healthy gate power is supplied.

図3は、本実施形態に係る故障検出部12による故障の検出方法を示す波形図である。図3は、時刻t1に、変圧器4とゲートドライブ基板2との間で、ゲート電源の短絡故障が発生した場合を示している。なお、実際には、フィードバック信号Sfは、ゲート信号Sgよりも遅れて生成されるため、正常時でも、ゲート信号Sgとフィードバック信号Sfは必ずしも一致しない。ここでは、フィードバック信号Sfが生成されてから故障検出部12に入力されるまでの遅延時間を考慮して、ゲート信号Sgとフィードバック信号Sfが一致するように調整されているものとする。   FIG. 3 is a waveform diagram showing a failure detection method by the failure detection unit 12 according to the present embodiment. FIG. 3 shows a case where a short circuit failure of the gate power source occurs between the transformer 4 and the gate drive substrate 2 at time t1. Actually, since the feedback signal Sf is generated later than the gate signal Sg, the gate signal Sg and the feedback signal Sf do not always match even in a normal state. Here, it is assumed that the gate signal Sg and the feedback signal Sf are adjusted so as to coincide with each other in consideration of a delay time from when the feedback signal Sf is generated until the feedback signal Sf is input to the failure detection unit 12.

時刻t1よりも前では、ゲート信号Sgとフィードバック信号Sfは常に一致している。したがって、正常と判断される。   Prior to time t1, the gate signal Sg and the feedback signal Sf always match. Therefore, it is determined as normal.

時刻t1で生じた短絡故障により、ゲートドライブ基板2には、ゲート電源が入力されなくなる。これにより、ゲート信号Sgが1(オン指令)か0(オフ指令)かにかかわらず、スイッチング素子SW1に印加されるゲート電圧を測定すると、ゲートの状態は、バイアス無となる。したがって、時刻t1以降は、ゲート状態判断部22は、フィードバック信号Sfを0にして出力する。但し、時刻t1直後では、ゲート信号Sgが0であり、フィードバック信号Sfの0と一致するため、故障とは判断されない。   Due to the short-circuit failure that occurred at time t1, the gate power supply is not input to the gate drive substrate 2. Thus, regardless of whether the gate signal Sg is 1 (ON command) or 0 (OFF command), the gate state is biasless when the gate voltage applied to the switching element SW1 is measured. Therefore, after time t1, the gate state determination unit 22 sets the feedback signal Sf to 0 and outputs it. However, immediately after time t1, since the gate signal Sg is 0 and coincides with 0 of the feedback signal Sf, it is not determined that there is a failure.

時刻t2で、短絡故障発生後、最初にゲート信号Sgが1になった瞬間に、ゲート信号Sgとフィードバック信号Sfが不一致になる。これにより、故障検出部12は、故障と判断して、故障を検出する。   At time t2, the gate signal Sg and the feedback signal Sf become inconsistent at the moment when the gate signal Sg first becomes 1 after the occurrence of the short circuit failure. Thereby, the failure detection unit 12 determines that there is a failure and detects the failure.

また、ゲート信号Sgが0(オフ指令)で、フィードバック信号Sfが1(スイッチング素子SW1がオン状態)のときも同様に故障と判断される。   Similarly, when the gate signal Sg is 0 (off command) and the feedback signal Sf is 1 (the switching element SW1 is in the on state), it is similarly determined as a failure.

本実施形態によれば、各スイッチング素子SW1〜SWNについて、ゲート信号Sgとゲートの状態を示すフィードバック信号Sfを比較することで、各ゲートドライブ基板2に供給されるゲート電源の短絡又は地絡などを含む故障を検出することができる。これにより、各ゲートドライブ基板2にゲート電源が供給される電源経路毎に、過電流検出器又は切り離し装置等を設けなくても、各電源経路で生じる故障に対する保護動作を行うことができる。   According to the present embodiment, for each switching element SW1 to SWN, the gate signal Sg is compared with the feedback signal Sf indicating the state of the gate, so that the gate power supply supplied to each gate drive substrate 2 is short-circuited or grounded. Can be detected. Accordingly, it is possible to perform a protection operation against a failure occurring in each power supply path without providing an overcurrent detector or a disconnecting device or the like for each power supply path through which gate power is supplied to each gate drive substrate 2.

また、ゲート信号Sgとゲートの状態を反映したフィードバック信号Sfを比較して、ゲート電源系統の故障を検出するため、過電流リレーなどで検出された故障信号を外部から受信するよりも、早く故障を検出することができる。   Also, since the gate signal Sg and the feedback signal Sf reflecting the gate state are compared to detect a failure in the gate power supply system, the failure occurs earlier than when a failure signal detected by an overcurrent relay or the like is received from the outside. Can be detected.

(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置10Aの構成を示す構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a power conversion device 10A according to the second embodiment of the present invention.

電力変換装置10Aは、図1に示す第1の実施形態に係る電力変換装置10において、制御装置1を制御装置1Aに代え、N個の変圧器4を複数の変圧器4a,4bに代え、2つの開閉器5a,5bを追加したものである。その他の点については、第1の実施形態と同様である。   In the power conversion device 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1, the power conversion device 10A replaces the control device 1 with the control device 1A, replaces the N transformers 4 with a plurality of transformers 4a and 4b, Two switches 5a and 5b are added. The other points are the same as in the first embodiment.

開閉器5a,5bは、開閉器5の下位系統で2つに分岐するそれぞれの電源経路に設けられる。変圧器4a,4bは、第1の実施形態に係る変圧器4の巻線の数よりも多い巻線を備えたものである。変圧器4a,4bは、負荷側の各巻線にそれぞれゲートドライブ基板2を接続している。これにより、各変圧器4a,4bから複数のゲートドライブ基板2にゲート電源が供給される。図2では、第1の実施形態に係る変圧器4の巻線の数を2つとし、図4では、本実施形態に係る変圧器4a,4bの巻線の数を4つとしているが、変圧器4a,4bの巻線の数は、3つ以上であればいくつでもよい。   The switches 5 a and 5 b are provided in each power supply path that branches into two in the lower system of the switch 5. The transformers 4a and 4b are provided with more windings than the number of windings of the transformer 4 according to the first embodiment. In the transformers 4a and 4b, the gate drive substrate 2 is connected to each load-side winding. As a result, gate power is supplied from the transformers 4 a and 4 b to the plurality of gate drive substrates 2. In FIG. 2, the number of windings of the transformer 4 according to the first embodiment is two, and in FIG. 4, the number of windings of the transformers 4a and 4b according to the present embodiment is four. The number of windings of the transformers 4a and 4b may be any number as long as it is three or more.

制御装置1Aは、第1の実施形態に係る制御装置1において、故障検出時に、開閉器5に加え、2つの開閉器5a,5bもトリップ信号TPにより開放(トリップ)させるようにしたものである。その他の点については、第1の実施形態に係る制御装置1と同様である。   In the control device 1 according to the first embodiment, the control device 1A is configured to open (trip) the two switches 5a and 5b with the trip signal TP in addition to the switch 5 when a failure is detected. . About another point, it is the same as that of the control apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment.

本実施形態によれば、第1の実施形態による作用効果に加え、ゲート電源系統の下位で分岐するそれぞれの電源経路にも開閉器5a,5bを設け、事故検出時にこれらの開閉器5a,5bも開放することで、より確実に故障電流を除去することができる。なお、開閉器5a,5bを設ける代わりに開閉器5を設けなくてもよい。この場合でも、2つの開閉器5a,5bが開閉器5と同様の役割を果すため、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the switches 5a and 5b are also provided in the respective power supply paths that branch below the gate power supply system, and these switches 5a and 5b are detected when an accident is detected. Can also be removed more reliably. In addition, it is not necessary to provide the switch 5 instead of providing the switches 5a and 5b. Even in this case, since the two switches 5a and 5b play the same role as the switch 5, it is possible to obtain the same operational effects as those of the first embodiment.

また、巻線の数が多い変圧器4a,4bを用いることで、変圧器4a,4bの数を減らすことができる。   Moreover, the number of transformers 4a and 4b can be reduced by using the transformers 4a and 4b having a large number of windings.

(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態に係る電力変換装置10Bの構成を示す構成図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a power conversion device 10B according to the third embodiment of the present invention.

電力変換装置10Bは、図4に示す第2の実施形態に係る電力変換装置10Aにおいて、複数の変圧器4a,4bを複数の変圧器4aB,4bBに代えたものである。その他の点については、第2の実施形態と同様である。   The power converter 10B is obtained by replacing the plurality of transformers 4a and 4b with a plurality of transformers 4aB and 4bB in the power converter 10A according to the second embodiment shown in FIG. The other points are the same as in the second embodiment.

変圧器4aB,4bBは、負荷側の1つの巻線に対して、複数のゲートドライブ基板2を接続したものである。これにより、変圧器4aB,4bBの1つの巻線から複数のゲートドライブ基板2にゲート電源が供給される。変圧器4aB,4bBの巻線の数はいくつでもよい。   The transformers 4aB and 4bB are obtained by connecting a plurality of gate drive substrates 2 to one load-side winding. Thereby, gate power is supplied to the plurality of gate drive substrates 2 from one winding of the transformers 4aB and 4bB. Any number of windings may be used for the transformers 4aB and 4bB.

本実施形態によれば、第2の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   According to this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.

なお、各実施形態において説明したゲート電源系統は一例であり、変圧器、開閉器、及び、ゲート電源は、どのようにいくつ配置してもよいし、変圧器は無くてもよい。また、系統の構成は、どのように分岐させてもよい。   In addition, the gate power supply system demonstrated in each embodiment is an example, and how many a transformer, a switch, and a gate power supply may be arrange | positioned, and a transformer may not be provided. Further, the system configuration may be branched in any way.

なお、本発明は上記実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

1…制御装置、2…ゲートドライブ基板、3…電力変換回路、10…電力変換装置、11…スイッチング制御部、12…故障検出部、C1〜CN…制御部、SW1…スイッチング素子、TP…トリップ信号。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control apparatus, 2 ... Gate drive board, 3 ... Power conversion circuit, 10 ... Power conversion apparatus, 11 ... Switching control part, 12 ... Failure detection part, C1-CN ... Control part, SW1 ... Switching element, TP ... Trip signal.

Claims (7)

スイッチング素子と、
前記スイッチング素子にゲートトリガを印加するゲート駆動回路と、前記スイッチング素子のゲートの状態に対応したフィードバック信号を出力するゲート状態検出手段と、を含むゲート駆動部と、
前記スイッチング素子をスイッチング制御するためのコントローラであって、前記ゲート駆動回路にゲート信号を供給するスイッチング制御部と、前記スイッチング素子の故障の有無を判定する故障検出部と、を含むコントローラと、
を備え、
前記ゲート駆動回路は、前記スイッチング制御部から供給された前記ゲート信号に基づいて、前記スイッチング素子にゲートトリガを印加し、
前記ゲート状態検出手段は、前記スイッチング素子のゲートの状態に対応したフィードバック信号を出力し
前記故障検出部は、前記ゲート信号と前記フィードバック信号とを同期させ、前記ゲート信号と前記フィードバック信号とを比較することにより、前記スイッチング素子の故障の有無を検出することを特徴とする電力変換装置。
A switching element;
A gate driving unit including a gate driving circuit that applies a gate trigger to the switching element, and a gate state detection unit that outputs a feedback signal corresponding to a gate state of the switching element;
And a controller for controlling switching of the switching element, and a controller including a switching control unit for supplying a gate signal to the gate drive circuit, and a failure detection unit determines the presence or absence of failure of the switching element,
With
The gate driving circuit applies a gate trigger to the switching element based on the gate signal supplied from the switching control unit ,
The gate state detection means outputs a feedback signal corresponding to the state of the gate of the switching element,
Said failure detection unit, the is synchronized with the gate signal and the feedback signal, by comparing the gate signal and the feedback signal and the power, wherein the benzalkonium detecting the presence or absence of a failure of the switching element Conversion device.
前記故障検出は、前記ゲート信号が前記スイッチング素子をオンさせるオン指令であり、前記スイッチング素子のゲートの状態がオン状態でない場合、前記スイッチング素子の故障を示すトリップ信号を出力することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 The failure detection unit outputs an trip command indicating a failure of the switching element when the gate signal is an on command to turn on the switching element and a gate state of the switching element is not an on state. power converter according to claim 1 Symbol mounting to. 前記ゲート駆動回路にゲート電源を供給するゲート電源系統をさらに備え、
前記ゲート電源系統は、前記ゲート電源の供給および停止を制御する開閉手段を含み、
前記故障検出部から出力された前記トリップ信号により前記開閉手段を開放し、前記ゲート駆動回路への前記ゲート電源の供給を停止ることを特徴とする請求項2記載の電力変換装置。
A gate power supply system for supplying gate power to the gate drive circuit ;
The gate power supply system includes opening / closing means for controlling supply and stop of the gate power supply ,
The opened front Symbol closing means Ri by the outputted the trip signal from the fault detection unit, said to that請 Motomeko 2 Symbol mounting, wherein the benzalkonium to stop the supply of the gate power to the gate drive circuit Power converter.
前記スイッチング素子は、複数設けられ、
前記複数のスイッチング素子のそれぞれを駆動する前記ゲート駆動部が複数配置され、
前記コントローラは、前記複数のゲート駆動部のそれぞれのゲート駆動回路にゲート信号を供給する前記スイッチング制御部と、前記複数のゲート駆動部のそれぞれのゲート状態検出手段から出力されるフィードバック信号を受ける前記故障検出部と、をそれぞれ複数含み、
前記コントローラは、前記複数の故障検出部のいずれかよりトリップ信号が出力された場合に、前記トリップ信号を前記開閉手段に出力することを特徴とする請求項3記載の電力変換装置。
A plurality of the switching elements are provided,
A plurality of the gate driving units for driving each of the plurality of switching elements are arranged,
The controller receives the feedback signal output from the switching control unit that supplies a gate signal to each gate driving circuit of the plurality of gate driving units, and each gate state detection unit of the plurality of gate driving units. A plurality of failure detection units,
The power converter according to claim 3 , wherein the controller outputs the trip signal to the opening / closing means when a trip signal is output from any of the plurality of failure detection units.
前記コントローラは、所定の時間遅れをもって前記トリップ信号を出力することを特徴とする請求項4記載の電力変換装置。The power converter according to claim 4, wherein the controller outputs the trip signal with a predetermined time delay. 前記コントローラは、前記複数の故障検出部のうちの前記トリップ信号を出力していない故障検出部につながった前記ゲート状態検出手段を含む前記ゲート駆動部に対し、前記スイッチング制御部から前記スイッチング素子を停止させる信号を出力させた後、前記トリップ信号を出力することを特徴とする請求項4記載の電力変換装置。The controller sends the switching element from the switching control unit to the gate drive unit including the gate state detection unit connected to the failure detection unit that does not output the trip signal among the plurality of failure detection units. The power converter according to claim 4, wherein the trip signal is output after the signal to be stopped is output. 前記ゲート電源系統は、前記開閉手段を複数含み、前記複数の開閉手段は、第1開閉手段と、第2開閉手段と、を含み、The gate power supply system includes a plurality of the opening / closing means, and the plurality of opening / closing means includes a first opening / closing means and a second opening / closing means,
前記複数のゲート駆動部は、前記第1開閉手段を介して前記ゲート電源を供給されるゲート駆動部を含む第1グループと、前記第2開閉手段を介して前記ゲート電源を供給されるゲート駆動部を含む第2グループと、を含み、The plurality of gate driving units include a first group including a gate driving unit to which the gate power is supplied through the first opening / closing unit, and a gate driving to which the gate power is supplied through the second opening / closing unit. A second group including a part,
前記コントローラは、前記第1開閉手段および前記第2開閉手段に前記トリップ信号を出力することを特徴とする請求項3〜6のいずれか1つに記載の電力変換装置。The power converter according to any one of claims 3 to 6, wherein the controller outputs the trip signal to the first opening / closing means and the second opening / closing means.
JP2016176878A 2016-09-09 2016-09-09 Power converter Active JP6618081B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016176878A JP6618081B2 (en) 2016-09-09 2016-09-09 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016176878A JP6618081B2 (en) 2016-09-09 2016-09-09 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018042439A JP2018042439A (en) 2018-03-15
JP6618081B2 true JP6618081B2 (en) 2019-12-11

Family

ID=61626663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016176878A Active JP6618081B2 (en) 2016-09-09 2016-09-09 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6618081B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230208275A1 (en) * 2020-05-12 2023-06-29 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion device, semiconductor switch drive device, and control method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7279831B1 (en) * 2022-03-17 2023-05-23 株式会社明電舎 Power converter gate drive circuit

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0631390U (en) * 1992-09-28 1994-04-22 株式会社明電舎 IGBT element drive circuit protection circuit
JP2004222367A (en) * 2003-01-10 2004-08-05 Toshiba Corp Gate driver and power converter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230208275A1 (en) * 2020-05-12 2023-06-29 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Power conversion device, semiconductor switch drive device, and control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018042439A (en) 2018-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016213179A (en) DC circuit breaker and method of use
US11695269B2 (en) Electrical AC/DC conversion arrangement
JP2011072068A (en) Uninterruptible power supply system
JP6618081B2 (en) Power converter
JP5322784B2 (en) Protection relay device characteristic test system
JP6262241B2 (en) System for protecting multiple DC voltage sources
KR101198413B1 (en) Switching control system of the semiconductor for operating circuit breaker and the methods thereof
JP3950340B2 (en) System switching device
JP2011258375A (en) Protective relay
JP2011182525A (en) Power distribution controller, and power distribution facility for power plant
JP5674278B2 (en) Insulating device for power semiconductor and its operation method, power module, and system apparatus
KR100955806B1 (en) The automatic power transfer device for selection connection of the normal power and photovoltaic power supply to load detecting power state of the load
JP6290011B2 (en) Power converter control device, thyristor rectifier control device and control method
JP2017195716A (en) Power transmission line protection system
JP2007166844A (en) Power supply switching device
JP5458912B2 (en) AC / DC converter
KR100344704B1 (en) protective device of electric power equipment
JP3742375B2 (en) Interlock device for switching busbar disconnectors in distribution substations.
KR20200012573A (en) All electrostatic discharge devices in substations
JP2002199586A (en) Power system linkage
JP2001178148A (en) Protector for self-excited converter
KR102700740B1 (en) Motor protection relay and motor protection system comprising the same
JPH1132427A (en) Distribution system
JPH027831A (en) Protective circuit for inverter
WO2020121466A1 (en) Power supply system and power supply method

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20170613

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170623

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190610

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190613

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190723

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6618081

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250