JPH02303362A - Input current detecting circuit and overcurrent detecting circuit for power converter - Google Patents

Input current detecting circuit and overcurrent detecting circuit for power converter

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JPH02303362A
JPH02303362A JP1123304A JP12330489A JPH02303362A JP H02303362 A JPH02303362 A JP H02303362A JP 1123304 A JP1123304 A JP 1123304A JP 12330489 A JP12330489 A JP 12330489A JP H02303362 A JPH02303362 A JP H02303362A
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circuit
current
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switching element
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Haruyoshi Mori
治義 森
Michio Kataoka
道雄 片岡
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce the cost by providing an output current detecting means and an operating means for simulating the input current. CONSTITUTION:A power converter inverts power fed from a DC power source 1 into AC power through a switching element circuit, i.e. a single-phase inverter circuit 4, and feeds the inverted power to a load 5. A DC current detector 6 as an input current detecting means, an AC current detector 10 as an output current detecting means, an operating circuit 11 for simulating the input current, and a subtractor 12 are provided, and an ON/OFF signal S for each element Q is provided from a control circuit 9. The operating circuit 11 combines the simulation current for each arm and operates simulation input current for the inverter circuit 4.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トランジスタ等のスイッチング素子をオン
オフ制御することにより、例えば直流電力を交流電力に
その電力形態を変換する電力変換装置に係り、特にその
入力電流を出力電流から模擬的に求める入力電流検出回
路およびスイッチング素子等の内部異常による過電流を
検出する過電流検出回路に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a power conversion device that converts, for example, DC power into AC power by controlling switching elements such as transistors on and off, and particularly relates to The present invention relates to an input current detection circuit that simulates the input current from the output current, and an overcurrent detection circuit that detects an overcurrent due to an internal abnormality in a switching element or the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図は、例えば昭和59年1月発行電気学会技術報告
(■部)第162号P、53に記載された電力変換装置
における従来の過電流検出方式を単相インバータ回路に
適用したものを示す回路図である。
Figure 8 shows a case in which the conventional overcurrent detection method in a power conversion device described in, for example, Technical Report (■ Part) No. 162, P. 53, published in January 1980, is applied to a single-phase inverter circuit. FIG.

図において、(1)は直流電源で、第1の電力形態であ
る直流の電圧を発生する直流電圧発生源(2)と電圧の
平滑化を図るコンデンサ(3)とからなる。(4)はス
イッチング素子回路としての単相インバータ回路で、図
に示すように、相互に直並列接続してブリッジに構成し
た4個のアームAU、 AX、 AV、 AYからなり
、各アームはそれぞれスイッチング素子としてのトラン
ジスタQU、 QX、 QV、 QYとこれと逆並列接
続されたダイオードDυ、 DX、 DV、 DYとか
らなル、 BU、 BX、 eV、 BYはトランジス
タQ[J〜QYのオンオフ駆動を行う駆動回路である。
In the figure, (1) is a DC power supply, which is composed of a DC voltage generation source (2) that generates DC voltage, which is the first form of power, and a capacitor (3) that smooths the voltage. (4) is a single-phase inverter circuit as a switching element circuit, and as shown in the figure, it consists of four arms AU, AX, AV, and AY connected in series and parallel to each other to form a bridge. Transistors QU, QX, QV, QY as switching elements and diodes Dυ, DX, DV, DY connected in antiparallel to these, BU, BX, eV, BY are transistors Q [J to QY on/off drive This is a drive circuit that performs

そして、この単相インバータ回路4)の入力端子(41
)が直流電源(1)に接続されている。(51は単相イ
ンバータ回路−の出力端子(42)に接続された負荷で
、直流から変換して得られた第2の電力形態である交流
の出力電流?ACが流れる。(6)は直流電源(1)か
ら単相インバータ回路(イ)の入力端子(41)に流入
する入力電流IDCを検出する入力電流検出手段として
の直流電流検出器、■は低域通過フィルタ、(8)はコ
ンパレータ、(9)は後述する一連のオンオフモードに
従い所′定のタイ°ミングで各駆動回路8O−BYにト
ランジスタのオンオフ信号su、 sx、 sv、 s
yを送出する制御回路である。
The input terminal (41) of this single-phase inverter circuit 4)
) is connected to the DC power supply (1). (51 is a load connected to the output terminal (42) of the single-phase inverter circuit, and an AC output current (AC), which is the second form of power obtained by converting from DC, flows through it. (6) is a load connected to the output terminal (42) of the single-phase inverter circuit. A DC current detector serves as an input current detection means for detecting the input current IDC flowing from the power supply (1) to the input terminal (41) of the single-phase inverter circuit (A), ■ is a low-pass filter, and (8) is a comparator , (9) transmits transistor on/off signals su, sx, sv, s to each drive circuit 8O-BY at a predetermined timing according to a series of on/off modes to be described later.
This is a control circuit that sends out y.

次に動作を第9図の波形を参照して説明する。Next, the operation will be explained with reference to the waveforms shown in FIG.

今、第9図最上段に示すオンオフモードで各アームAU
〜AYのトランジスタQυ〜QYをオンオフ制御した場
合、負荷(町にかかる出力電圧VACおよび負荷(51
に流れる出力電流IACは同図に示す波形となり、直流
電源(1)からの直流電力が単相インバータ回路(4)
により交流電力に変換される訳である。そして、各アー
ムAX、 AYには同じく第9図に示す電流IX。
Now, each arm AU is in the on/off mode shown in the top row of Figure 9.
When the transistors Qυ~QY of ~AY are on/off controlled, the output voltage VAC applied to the load (town) and the load (51
The output current IAC flowing through the circuit has the waveform shown in the figure, and the DC power from the DC power supply (1) is transferred to the single-phase inverter circuit (4).
This means that it is converted into AC power. The current IX shown in FIG. 9 is applied to each arm AX and AY.

IYが流れ、ソノ和IX+ IY= IDCが直流電源
(1)から単相インバータ回路(イ)への入力電流とな
る。
IY flows, and the sonosum IX+IY=IDC becomes the input current from the DC power supply (1) to the single-phase inverter circuit (A).

ここで、例えば、駆動回路BYに異常が発生し、オンオ
フモードによる正規の状態ではオフ信号が送出されてい
る期間である時刻T=TIにおいて、駆動回路BYがア
ームAYのトランジスタQYをターンオンさせる異常信
号を発生したとする。このトランジスタQYのターンオ
ンにより両アームAVおよびAYで短絡回路が形成され
、直流電源(1)から上記両アームAV、 AYに短絡
による過電流が流れる(第9図にその波形を点線で示す
)、この過電流分は当然、入力電流IDCにも含まれ、
直流電流検出器(6)で検出され、設定値IPRを越え
るとコンパレータ(81の出力信号Aが立上る(時刻T
=T2)、出力信号Aの立上りを受けると、制御n[i
il H(9)はすべてのトランジスタQU−QYにオ
フ信号を送出して時刻T=73で電流を遮断し、単相イ
ンバータ回路(イ)としての過電流保護を行っている。
Here, for example, an abnormality occurs in the drive circuit BY, and the drive circuit BY turns on the transistor QY of the arm AY at time T=TI, which is a period in which an off signal is sent in the normal state in the on-off mode. Suppose a signal is generated. By turning on transistor QY, a short circuit is formed in both arms AV and AY, and an overcurrent due to the short circuit flows from the DC power supply (1) to both arms AV and AY (the waveform thereof is shown by the dotted line in FIG. 9). This overcurrent is naturally included in the input current IDC,
It is detected by the DC current detector (6), and when it exceeds the set value IPR, the output signal A of the comparator (81) rises (at time T
= T2), upon receiving the rising edge of the output signal A, the control n[i
il H (9) sends an off signal to all transistors QU-QY to cut off the current at time T=73, thereby providing overcurrent protection as a single-phase inverter circuit (a).

この場合、コンパレータ(5)に入力する設定値IPf
tは、負荷(5)への出力電流IACの最大値をIAC
,、、とすると、正常動作時に誤検出をしないための余
裕をΔIPRとして次式によって設定される。
In this case, the setting value IPf input to the comparator (5)
t is the maximum value of the output current IAC to the load (5)
, , , the margin to prevent erroneous detection during normal operation is set as ΔIPR by the following equation.

IPR= IAC,、、十ΔIPR−・・−・−(11
〔発明が解決しようとする課題〕 単相インバータ回路(4)における従来の過電流検出は
以上のようになされているので、第9図に示すように、
過電流は異常アームAYでない他のアームAVにも同時
に流れ、かつ、このアームAVではこの過電流分が本来
の出力電流に重畳されることになる。
IPR= IAC,, 10ΔIPR−・・−・−(11
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional overcurrent detection in the single-phase inverter circuit (4) is performed as described above, as shown in FIG.
The overcurrent flows simultaneously to other arms AV other than the abnormal arm AY, and in this arm AV, this overcurrent is superimposed on the original output current.

従って、コンパレータ咄により、入力電流IDCが設定
値11’Rを越えたことでアーム八Yの異常を検出して
も、アームAVの電流IVは、最悪、次式で示される最
大電流値1v、、。に達することになる。
Therefore, even if the comparator detects an abnormality in arm 8Y due to the input current IDC exceeding the set value 11'R, the current IV in arm AV will, in the worst case, be the maximum current value 1v, which is expressed by the following formula: ,. will reach.

IV=、、=IPR+IAC,,X=21AC,、、+
AIP11 −=・(21この結果、各トランジスタQ
LI〜QYの過電流耐量をその分増大しておく必要があ
り、装置が大形で高価となる問題点があった。また、複
数のトランジスタを並列接続して1アームを構成するよ
うな場合には、出力電流の最大値IAC,□どの比率が
実質的に増大し、1素子のみの短絡が検出不能になる場
合も生じ得た。
IV=,,=IPR+IAC,,X=21AC,,,+
AIP11 -=・(21 As a result, each transistor Q
It is necessary to increase the overcurrent withstand capacity of LI to QY by that amount, and there is a problem that the device becomes large and expensive. In addition, when multiple transistors are connected in parallel to form one arm, the maximum value IAC, □Which ratio of the output current increases substantially, and a short circuit in only one element may become undetectable. It could have happened.

また、別の観点として、入力電流IDCを検出する直流
電流検出器(6)には以下の問題点があった、即ち、こ
の直流電流検出器(6)にはホール素子CT等、通常、
鉄心を使用したものが採用されるが、第9 。
In addition, from another point of view, the DC current detector (6) that detects the input current IDC has the following problems. Namely, the DC current detector (6) usually includes a Hall element CT, etc.
A type using an iron core is adopted, but it is the 9th type.

図に示すように、その検出すべき入力電流IDCには峻
度の高いリップル分が含まれる。従って、単相インバー
タ回路(4)のスイッチング周波数の増大につれて上記
した電流の高周波リップル分によって直流電流検出器(
6)の鉄心に発生する損失が増大する傾向となり、それ
による過熱を防止するためには鉄心の板厚を特別に薄く
したりアモルファス材料を使用するなどの特別の対策が
必要となり検出器(6)が高価になるという問題点があ
った。
As shown in the figure, the input current IDC to be detected includes a ripple component with high steepness. Therefore, as the switching frequency of the single-phase inverter circuit (4) increases, the above-mentioned high-frequency ripple of the current causes the DC current detector (
6) The loss occurring in the iron core tends to increase, and in order to prevent overheating due to this, special measures such as making the iron core plate thinner or using an amorphous material are required. ) was expensive.

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、出力電流から入力電流を求めることができる
電力変換装置の入力電流検出回路および過電流の検出レ
ベルを低く設定することができる電力変換装置の過電流
検出回路を得ることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and includes an input current detection circuit for a power conversion device that can determine the input current from the output current, and an overcurrent detection level that can be set low. The purpose is to obtain an overcurrent detection circuit for a power conversion device.

〔課題を解決するための手段および作用〕この発明に係
る電力変換装置の入力電流検出回路は、スイッチング素
子回路の出力端子から出力される電流を検出する出力電
流検出手段と、オンオフ信号のタイミングで各オンオフ
モードにより定まる各アームの通電期間を求め、この通
電M間に上記出力電流検出手段からの出力電流が流れる
と模擬して上記各アームの電流を演算し更にこれら各ア
ームの模擬電流を合成することにより、上記スイッチン
グ素子回路の入力端子への模擬入力電流を演算する模擬
電流演算手段とを備えたものである。
[Means and effects for solving the problem] The input current detection circuit of the power conversion device according to the present invention includes an output current detection means for detecting the current output from the output terminal of the switching element circuit, and an input current detection circuit that detects the current output from the output terminal of the switching element circuit, and The energization period of each arm determined by each on/off mode is determined, the current of each arm is calculated by simulating that the output current from the output current detection means flows between the energization M, and the simulated current of each arm is synthesized. By doing so, the present invention includes simulated current calculation means for calculating a simulated input current to the input terminal of the switching element circuit.

一般にリップル成分の大きい入力電流それ自体を測定検
出することなく、出力電流から入力?C流を演算検出す
る。各アームが正常に動作している限り、この演算検出
した入力電流が実際の入力電流に等しいものとなる。
In general, is it possible to measure the input current with a large ripple component without detecting the input current from the output current? Computationally detects the C flow. As long as each arm is operating normally, the input current detected by this calculation will be equal to the actual input current.

また、この発明に係る電力変換装置の過電流検出回路は
、スイッチング素子回路の入力端子への入力電流を検出
する入力電流検出手段を備え、上記入力電流検出回路の
出力と上記入力電流検出手段の出力との差から各アーム
の異常による過電流を検出するものである。
Further, the overcurrent detection circuit of the power conversion device according to the present invention includes input current detection means for detecting the input current to the input terminal of the switching element circuit, and the output of the input current detection circuit and the input current detection means are connected to each other. It detects overcurrent due to abnormality in each arm from the difference in output.

上記差成分は、負荷としての出力電流成分を含まずアー
ムの異常に伴う過電流成分のみとなるので、その分、過
電流検出のための設定値を低く抑えることが可能となる
The difference component does not include an output current component as a load, but only an overcurrent component associated with an abnormality in the arm, so it is possible to keep the set value for overcurrent detection low accordingly.

〔実 施 例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例による電力変換装置および
その入力電流、過電流検出回路を示す回路図である1図
において、第8図と同一符号は同一部分を示し説明を省
略する。0〔は負荷(51に流れる出力電流IACを検
出する出力電流検出手段としての交流電流検出器、(1
1)は交流電流検出器−の出力と制御回路(9)からの
オンオフ信号sx、 syとから模擬アーム電流IX”
 、 IY”を演算する模擬電流演算手段としての演算
回路で、詳細は以下の減算器(12)とともに第2図に
よって後述する。 (12)は直流電流検出器(6)か
らの出力IDCと演算回路(lりからの出力IX” 、
 IY”との差を演算してコンパレータ(へ)へ出力す
る減算器である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power converter and its input current/overcurrent detection circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals as in FIG. 8 indicate the same parts and the explanation thereof will be omitted. 0 [ is an alternating current detector as an output current detection means for detecting the output current IAC flowing through the load (51), (1
1) is the simulated arm current IX from the output of the AC current detector and the on/off signals sx and sy from the control circuit (9).
, IY'', the details of which will be described later in conjunction with the subtractor (12) below with reference to FIG. circuit (output from IX),
This is a subtracter that calculates the difference from "IY" and outputs it to the comparator.

第2図は演算回路(11)および減算器(12)の構成
の詳細を示す回路図である0図において、(13)はゲ
イン1の反転アンプ、(14) (15)はオンオフ信
号SXおよびSYのそれぞれオンおよびオフ信号出力に
応じて回路の開閉を合うアナログ信号開閉スイッチで、
例えばMOS )ランリスタ等を使って構成される。 
(+61はゲイン1の反転アンプ、(17)ないしく2
0)は抵抗、(21)はノイズ除去用のコンデンサ、(
22)はオペアンプである。
Figure 2 is a circuit diagram showing details of the configuration of the arithmetic circuit (11) and subtracter (12). An analog signal open/close switch that opens and closes the circuit according to the on and off signal output of SY, respectively.
For example, it is configured using a MOS (MOS) run lister.
(+61 is an inverting amplifier with a gain of 1, (17) or 2
0) is a resistor, (21) is a capacitor for noise removal, (
22) is an operational amplifier.

次に動作を第3図の波形を参照して説明する。Next, the operation will be explained with reference to the waveforms shown in FIG.

単相インバータ回路(4)の本来の電力変換動作は従来
と同様であるが、ここでは負荷(51に流れる出力電流
IACを交流電流検出器00)により検出し、これを演
算回路(11)に送り込んでいる。減算器I?t(Il
+は別途、制御回路(9)から2つのアームAXおよび
ΔYへのオンオフ信号SXおよびSYを取込み、このオ
ンオフ信号SxおよびSYで動作するアナログ信号開閉
スイッチ(14)および(!5)を介して上記両アーム
の模擬アーム電流■x5およびIY8を作成する。即ち
、アームAXについては、出力電流IACの極性を反転
させた上、オンオフ信号SXがオンのwi間のみ上記出
力電流IACを出力することにより模擬アーム電流IX
”を出力する。同様に、アームAYについては、オンオ
フ信号SYがオンの期間のみ出力電流IACを出力する
ことにより模擬アーム電流fY*を出力する。そして、
減算器(12)により、この4!!、aアーム電流IX
”およびIY”は相互に加算され、直流電流検出器(6
)により検出された入力電流IDCは減算されてその差
電流の結果が信号ΔIとしてコンパレータ(へ)に送出
される。
The original power conversion operation of the single-phase inverter circuit (4) is the same as the conventional one, but here, the output current IAC flowing through the load (51) is detected by the AC current detector 00, and this is sent to the arithmetic circuit (11). I'm sending it in. Subtractor I? t(Il
+ separately receives on/off signals SX and SY from the control circuit (9) to the two arms AX and ΔY, and connects them via analog signal open/close switches (14) and (!5) that operate with these on/off signals Sx and SY. Create simulated arm currents x5 and IY8 for both arms. That is, for the arm AX, the polarity of the output current IAC is reversed, and the above output current IAC is output only during the period wi when the on-off signal SX is on, thereby creating a simulated arm current IX.
Similarly, arm AY outputs simulated arm current fY* by outputting output current IAC only during the period when on-off signal SY is on.
By the subtractor (12), this 4! ! , a-arm current IX
"and IY" are added together and the DC current detector (6
) is subtracted and the difference current result is sent to the comparator (to) as a signal ΔI.

ここで、模擬アーム電流fX”およびIY8の和、即ち
ix”+rぴ= rpc”は模擬入力電流となり、この
模擬入力電流rDc”は、第3図からも判るように、単
相インバータ回路(イ)がオンオフ信号SU〜syに基
づき正常な動作を続ける限り実際の入力電力IDCと等
しくなる。従って、正常動作を前提とすると、この模擬
アーム電流H”と■Y′との和、即ちIDC”を別途出
力するようにすれば、交流電流検出器α0による出力電
流fAcから入力電流IOCが得られる訳である。
Here, the sum of the simulated arm current fX'' and IY8, that is, ix''+rpi=rpc'' becomes the simulated input current, and this simulated input current rDc'', as seen from FIG. ) remains equal to the actual input power IDC as long as it continues to operate normally based on the on/off signals SU~sy. Therefore, assuming normal operation, if the sum of this simulated arm current H" and That is why it is done.

次に、従来の第9図において想定したと同様、アームA
Yの駆動回路BYに異常が発生し、オンオフモードによ
る正規の状態ではオフ信号が送出されている期間である
時刻T=TIにおいて、駆動回路BYがアームAYのj
・ランリスタQYをターンオンさせる異常信号を発生し
たとする。この場合、演算回路(11)は、制a1回路
(9)から送出されてくる正規のオンオフ信号SXおよ
びSYによって動作しているので、たとえ駆動回路BY
が異常信号を発生してもそれまでと同様の動作を継続し
模擬アーム?I2流lx8および(Y”を出力する。一
方、°直流電流検出器(6)は実際の入力電流IDCを
検出するので、当然、上記アームAYの5?!常による
過電流成分も含めて検出する。
Next, as assumed in the conventional figure 9, arm A
An abnormality occurs in the drive circuit BY of arm Y, and at time T=TI, which is a period in which an off signal is sent in the normal state in the on-off mode, the drive circuit BY
- Assume that an abnormal signal is generated that turns on the run lister QY. In this case, since the arithmetic circuit (11) is operated by the regular on/off signals SX and SY sent from the control a1 circuit (9), even if the drive circuit BY
Even if an abnormal signal is generated, the simulated arm continues to operate as before? It outputs I2 current lx8 and (Y". On the other hand, since the DC current detector (6) detects the actual input current IDC, it naturally also detects the overcurrent component caused by arm AY's 5?! do.

従って、この入力電流IDCと模擬入力電流IDC”と
の差を演算する減算器(12)からの出力信号ΔIは、
第3図の下段に示すように、上記5m常に伴う過電流成
分のみとなる。この結果、過電流を検出するコンパレー
タ(81の検出レベルである設定値■PCとしては、正
常動作時に誤検出をしないための余裕ΔIPCをみてお
けば十分である。即ち、IPR=  ΔIPR・・・・
・・・・・B)でよく、低い設定値を採用することがで
きる。従って、アームAYの異常に伴うアームAVに流
れる最大の電流IV、、、は次式で示されることになる
Therefore, the output signal ΔI from the subtracter (12) that calculates the difference between this input current IDC and the simulated input current IDC'' is:
As shown in the lower part of FIG. 3, only the overcurrent component that always accompanies the above 5m is present. As a result, for the setting value PC, which is the detection level of the comparator (81) that detects overcurrent, it is sufficient to look at the margin ΔIPC to avoid false detection during normal operation. That is, IPR = ΔIPR...・
...B) is sufficient, and a low setting value can be adopted. Therefore, the maximum current IV flowing through arm AV due to an abnormality in arm AY is expressed by the following equation.

IV、、X=IPR+IAC,、、=IAC,,X+A
IPR・−・−・[4)従って、時刻T=T2で過電流
を検出し、時刻T=73で全トランジスタQU〜QYを
遮断する動作は従来の場合と同様であるが、(イ)式を
従来の(2)式と比較すると、この最大電流IV、、、
はIAC,、、の値だけ小さくなっており、この分、過
電流検出および電流遮断までの時間が短縮され、各トラ
ンジスタQU〜QYに必要な過電流耐量を低減すること
ができ、装置の小形、低廉化が可能となる訳である。
IV,,X=IPR+IAC,,,=IAC,,X+A
IPR - - - - [4] Therefore, the operation of detecting overcurrent at time T = T2 and cutting off all transistors QU to QY at time T = 73 is the same as in the conventional case, but formula (A) When compared with the conventional equation (2), this maximum current IV,...
is smaller by the value of IAC, , , which shortens the time required for overcurrent detection and current cutoff, reducing the overcurrent withstand capacity required for each transistor QU to QY, and reducing the size of the device. This makes it possible to reduce the cost.

なお、上記実施例でトランジスタQU〜QYのオンオフ
モードとして、例えば、相互に直列に接続されるトラン
ジスタQUとQXとについて見ると、一方がオンのとき
は他方は必ずオフ、また、逆に一方がオフのときは他方
は必ずオンとなっている。
Note that in the above embodiment, when looking at the on/off modes of the transistors QU to QY, for example, regarding the transistors QU and QX that are connected in series, when one is on, the other is always off, and conversely, when one is on, the other is always off. When one is off, the other is always on.

しかし、電圧形インバータにおいて、スイッチング素子
であるトランジスタがオンオフ信号の指令と同時に動作
する理想スイッチとみなせる場合はよいが、厳密にはこ
れらの動作にはわずかながら時間を要する。従って、特
にターンオフの時間がターンオンの時間より長い場合、
例えば、上段のアーム八UのトランジスタQUにオフ指
令を与えると同時に下段のアームAXのトランジスタQ
Xにオン指令を与えると、両トランジスタQ(J、 Q
Xが同時にオンする期間が生じて両アームAU、 AX
が短絡状君になる。そこで、この不具合を避けるため、
上段アームAUのトランジスタQLIにオフ指令を与え
てがら下段アームΔXのトランジスタQXにオン指令を
与えるまでに両アームALI、 AXのトランジスタQ
U、 QXを共にオフとするモードを追加する場合が多
い。
However, in a voltage source inverter, it may be possible to consider a transistor as a switching element to be an ideal switch that operates simultaneously with an on/off signal command, but strictly speaking, these operations require a little time. Therefore, especially if the turn-off time is longer than the turn-on time,
For example, at the same time an off command is given to transistor QU of upper arm 8U, transistor Q of lower arm AX is given an off command.
When an on command is given to X, both transistors Q (J, Q
There is a period when X is on at the same time, and both arms AU and AX
becomes short-circuit-kun. Therefore, to avoid this problem,
While giving an OFF command to the transistor QLI of the upper arm AU, before giving an ON command to the transistor QX of the lower arm ΔX, the transistors Q of both arms ALI and AX are
In many cases, a mode is added in which both U and QX are turned off.

第4図(I)ないしく■)はこの場合のオンオフモード
および通電状況をトランジスタQUおよびQXについて
図示したものである0図において、(I)(II )(
I )は通電の極性が出力電流■八Cのベクトルの向き
と同じ場合、(IV)(V)(VI)は逆の場合である
0図中、トランジスタの信号を丸で囲んでいるものはオ
ン信号を受けている状態、丸のないものはオフ信号を受
けている状態を示し、また、ダイオードの信号を黒で塗
りつぶしたものはオンの状悪、塗りつぶしていないもの
はオフの状態をそれぞれ示す。
Figures 4 (I) to (■) illustrate the on/off mode and energization status of transistors QU and QX in this case.
I ) is when the polarity of energization is the same as the direction of the vector of the output current ■8C, (IV) (V) (VI) is the opposite case 0 In the figure, the transistor signal is circled. Diodes with no circles indicate that they are receiving an on signal; those without a circle indicate that they are receiving an off signal; those with black diode signals indicate that they are in a bad on state, and those without a circle indicate that they are in an off state. show.

そして、モード(Ilと(■)とが両トランジスタQU
、 QXが共にオフ信号を受けているモードである。
And mode (Il and (■) are both transistors QU
, QX are both receiving off signals.

この図から判るように、両トランジスタQU、 QXが
共にオフしている期間にも、負荷(句に流れる出力電流
IACは両トランジスタQU、 QXに逆並列されたダ
イオードD[IまたはDXに流れる。この結果、第2図
で示した演算回路(11)をそのまま使用すると、両ア
ームAX、^Yの電流を正確に模擬することができない
ことになる。
As can be seen from this figure, even during the period when both transistors QU and QX are off, the output current IAC flowing through the load flows through the diode D[I or DX, which is connected anti-parallel to both transistors QU and QX. As a result, if the arithmetic circuit (11) shown in FIG. 2 is used as is, it will not be possible to accurately simulate the currents in both arms AX and ^Y.

第5図は、以上の点を加味した演算回路(It)の内部
ill造を示す回路図である0図において、(13)な
いしく15)は第2図のものと同一のものである。
FIG. 5 is a circuit diagram showing the internal illumination structure of the arithmetic circuit (It) taking the above points into consideration. In FIG. 0, (13) to 15) are the same as those in FIG.

(23)は出力電流IACの極性を判別するコンパレー
タで、出力電流(ACの極性が正の時その出力がHレベ
ルになる。ここでは、全オンオフ信号SU〜SYを取込
んでおり、オンオフ信号su、 sxは論理回路(24
)で処理され、その出力信号によりアナログ信号開閉ス
イッチ(14)が動作する。同様に、オンオフ信号SV
、 SYは論理回路(25)で処理され、その出力信号
によりアナログ信号開閉スイッチ(15)が動作する。
(23) is a comparator that determines the polarity of the output current IAC, and when the polarity of the output current (AC) is positive, its output becomes H level. su, sx are logic circuits (24
), and the output signal operates the analog signal open/close switch (14). Similarly, on-off signal SV
, SY are processed by a logic circuit (25), and an analog signal open/close switch (15) is operated by the output signal thereof.

そして、(241) (25+)はNOR回路、(24
2)(252)はAND回路、(243) (253)
はOR回路、(26)はN07回路である。
And (241) (25+) is a NOR circuit, (24
2) (252) is an AND circuit, (243) (253)
is an OR circuit, and (26) is an N07 circuit.

次に、第5図の演算口n(It)を使用した場合の動作
を第6図の波形を参照して説明する。fjJ単のためア
ームAU、へXに着目して説明する。ここでは、アーム
AUおよび八にのトランジスタQUおよびQXに共にオ
フ信号が送出される期間Pl、 P2. P3・・・が
発生し、これに対応してNote@路(241>の出力
がこの期間だけHレベルになる。しかし、その後段に設
けられたAND回路(242)は、出力電流!ACが正
のとき出力をHレベルとするコンパレータ(23)から
の出力信号との論理積をとっているので、結果として上
記のうち期間P2のみがアナログ信号開閉スイッチ(1
4)を駆動するOR回路(243)を動作させることに
なる。即ち、第4図で示したモード(III)および(
M)のうち、ダイオードOXに電流が流れるモード(I
)のみを選択し、コノP2ノ期間、IX” =−IAC
トして出力することになる。
Next, the operation when using the arithmetic port n(It) shown in FIG. 5 will be described with reference to the waveforms shown in FIG. 6. The explanation will be focused on the arm AU and the arm X for fjJ. Here, periods Pl, P2 . P3 . Since the logical AND is performed with the output signal from the comparator (23) which makes the output H level when it is positive, as a result, only period P2 of the above results in the analog signal opening/closing switch (1
4) is operated. That is, mode (III) and (
M), the mode in which current flows through the diode OX (I
), select only Cono P2 period, IX" = -IAC
and output it.

以上のように、両アームA(JおよびAXに同時にオフ
信号が送出されるモードを有する場合にも、論理回路(
24)を設けることによりアームAXの模擬電流IX”
を正確に作成することができる。アームAVおよびAY
については説明は省略するが、上記と同様の動作を行い
、結果として正確な模擬入力電流IDC”が得られる。
As described above, even when there is a mode in which off signals are sent to both arms A (J and AX) at the same time, the logic circuit (
24) by providing a simulated current IX of arm AX.
can be created accurately. Arm AV and AY
Although the explanation will be omitted, the same operation as above is performed, and as a result, an accurate simulated input current IDC'' is obtained.

また、単相インバータ回路(4)内の例えば、駆動回路
BYに異常があった場合の過電流検出についても、第1
図ないし第3図に示す実施例の場合と同様、高速度の検
出が可能となる。
Also, regarding overcurrent detection when there is an abnormality in, for example, the drive circuit BY in the single-phase inverter circuit (4), the first
As in the case of the embodiment shown in the figures through FIG. 3, high-speed detection is possible.

なお、上記各実施例では、単相インバータ回路(4)へ
の入力電流IDCは、単一の直流電流検出器(6)によ
り検出するようにしたが、入力電流がいくつかの枝路か
ら流入するような場合には、各枝路の電流を個々に検出
しこれらの検出出力を別途加算して単相インバータ回路
(4)への入力電流IDCとする構成を採用してもよい
In each of the above embodiments, the input current IDC to the single-phase inverter circuit (4) is detected by a single DC current detector (6), but the input current may flow from several branches. In such a case, a configuration may be adopted in which the currents in each branch are individually detected and the detected outputs are separately added to form the input current IDC to the single-phase inverter circuit (4).

また、第7図に示すように、単相インバータ回路(イ)
をアームAtl、 AXとアームAV、 AYとの2つ
のブロックA、Bに分割し、各ブロック毎に、上述した
コンパレータ、演算回路および減算器を設けるようにし
てもよい。
In addition, as shown in Figure 7, a single-phase inverter circuit (A)
may be divided into two blocks A and B, arms Atl, AX and arms AV, AY, and each block may be provided with the above-mentioned comparator, arithmetic circuit, and subtracter.

更に、上記各実施例では、スイッチング素子回路として
いわゆるフルブリッジ形の単相インバータ回i (41
を採用した場合について説明したが、これに限らず、い
わゆるハーフブリッジ形のイン・ハーフや多相インバー
タ、チョッパ装置、更にはサイクロコンバータ等にもこ
の発明は適用することができる。また、直流から交流へ
の電力変換装置に限らず、交流電力を直流電力に変換す
る各種コンバータ装置や5いわゆるアクティブフィルタ
のように瞬時的な電力の融通を行い平均的には有効電力
を扱わない装置にも適用することができる。
Furthermore, in each of the above embodiments, a so-called full-bridge single-phase inverter circuit i (41
The present invention is not limited to this, but can be applied to a so-called half-bridge type in-half, a multiphase inverter, a chopper device, a cycloconverter, and the like. In addition, it is not limited to DC to AC power conversion devices, but also various converter devices that convert AC power to DC power, and so-called active filters, which allow instantaneous power exchange and do not handle active power on the average. It can also be applied to devices.

また、スイッチング素子としては、トランジスタに限ら
ず、GTO,FET、 BiMO8やサイリスタ等であ
ってもよく、更に、これらスイッチング素子複数個で1
アームを構成するようにしてもよい。
Further, the switching element is not limited to a transistor, but may also be a GTO, FET, BiMO8, thyristor, etc. Furthermore, a plurality of these switching elements can be used in one
An arm may also be configured.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明ではスイッチング素子回路の出
力電流を検出する出力電流検出手段と、スイッチング素
子へのオンオフ信号と上記出力電流検出手段の出力信号
とから上記スイッチング素子回路の入力電流を模擬する
所定の模擬電流演算手段とを設けたので、−mにリップ
ル成分の大きい入力電流それ自体を測定検出することな
く、スイッチング素子回路の出力電流からその入力電流
を演算検出することが可能となり、電流検出手段が簡便
、安価となる。
As described above, in the present invention, the input current of the switching element circuit is simulated based on the output current detection means for detecting the output current of the switching element circuit, the on/off signal to the switching element, and the output signal of the output current detection means. Since a predetermined simulated current calculation means is provided, it is possible to calculate and detect the input current from the output current of the switching element circuit without measuring and detecting the input current itself with a large ripple component at -m, and the current The detection means is simple and inexpensive.

また、上記両手段からなる入力電流検出回路と別途スイ
ッチング素子回路の入力電流を検出する入力電流検出手
段とを備えて両者の出力差からスイッチング素子の異常
による過電流を検出するようにしたものでは、過電流成
分のみの検出が可能となりその検出設定値を低く抑えて
検出速度を向上することができ、その分スイッチング素
子に必要な過電流耐量を低減することができ装置の経済
性が向上する。
Furthermore, an input current detection circuit consisting of both of the above means and an input current detection means for separately detecting the input current of the switching element circuit are provided, and an overcurrent due to an abnormality in the switching element is detected from the output difference between the two. , it becomes possible to detect only the overcurrent component, and the detection setting value can be kept low to improve the detection speed, and the overcurrent withstand capacity required for the switching element can be reduced accordingly, improving the economic efficiency of the device. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による単相インバータ回路
およびその入力電流、過電流検出回路を示す回路図、第
2図は第1図の演算回路および減算器の詳MI構成を示
す回路図、第3図は以上の回路の動作を説明するための
波形図、第4図は他の実施例におけるオンオフモードを
説明する図、第5図は第4図のオンオフモードを考慮し
た演算回路の詳MJJ構成を示す回路図、第6図は第5
図の回路の動作を説明するための波形図、第7図は更に
他の実施例によるものを示す回路図、第8図は従来の単
相インバータ回路およびその過電流検出回路を示す回路
図、第9図は第8図の回路の動作を説明するための波形
図である。 図において、(1)は第1の電力形態を有する電源電力
としての直流電源、(41はスイッチング素子回路とし
ての単相インバータ回路、(41)および(42)はそ
れぞれその入力端子および出力端子、(5]は第2の電
力形態を有する負荷電力としての負荷、(6)は入力電
流検出手段としての直流電流検出器、Oalは出力電流
検出手段としての交流電流検出器、(11)は模擬電流
演算手段としての演算回路、(12)は減算器、AU〜
AYはアーム、QU−QYはスイッチング素子としての
トランジスタ、IDCは入力電流、IACハ出力電流、
IDC” 、 IX” 、 IY”は模擬入力電流であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士  大 岩 増 雄 IX二IY”6オ爽調鑓し入fJt3先51<3 0         リ り 第3図 第4図 (I)(π)(X) (N)     (V)     (II)第5図 第9図 手続補正書(自発) ■図  面 6捕正の内容 (1)明#書第4ページ第■行に[負荷(へ)にかかる
とあるのを、「負荷(51に印加される」と訂正する。 (21同第14ペ一ジ第15行に「通電の極性」とある
のを、「通電電流の極性」と訂正する。 0)同第15ページ第7行に「逆並列された」とあるの
を、「逆並列接続された」と訂正する。 41同第17ペ一ジ第5行から第6行にかけてrア−ム
AVおよびAYJとあるのを、r 7− ムAYjと訂
正する。 (51図同第7図を別紙の通り訂正する。 7添付書類の目録 (1)訂正後の図面第7図        1通第7図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a single-phase inverter circuit and its input current and overcurrent detection circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed MI configuration of the arithmetic circuit and subtracter in FIG. 1. , FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the above circuit, FIG. 4 is a diagram for explaining the on-off mode in another embodiment, and FIG. 5 is a diagram for explaining the on-off mode in FIG. 4. A circuit diagram showing the detailed MJJ configuration, Figure 6 is the 5th
A waveform diagram for explaining the operation of the circuit shown in the figure, FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment, and FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional single-phase inverter circuit and its overcurrent detection circuit. FIG. 9 is a waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG. 8. In the figure, (1) is a DC power source as a source power having a first power form, (41 is a single-phase inverter circuit as a switching element circuit, (41) and (42) are its input terminal and output terminal, respectively, (5) is the load as the load power having the second power form, (6) is the DC current detector as the input current detection means, Oal is the AC current detector as the output current detection means, and (11) is the simulated Arithmetic circuit as current computing means, (12) is a subtracter, AU~
AY is an arm, QU-QY is a transistor as a switching element, IDC is an input current, IAC is an output current,
IDC", IX", and IY" are simulated input currents. The same symbols in each figure indicate the same or corresponding parts. Agent: Patent Attorney Masuo Oiwa IX2IY"6 51 < 3 0 Figure 3 Figure 4 (I) (π) (X) (N) (V) (II) Figure 5 Figure 9 procedural amendment (voluntary) ■Drawing 6 Contents (1) In the 4th page, line 0) In the 7th line of page 15 of the same page, the phrase ``connected in antiparallel'' should be changed to ``connected in antiparallel.'' Correct. 41 Correct the words r-arm AV and AYJ from the 5th line to the 6th line of page 17 to read r 7-arm AYj. Correct. 7 List of attached documents (1) Revised drawing Figure 7 1 copy Figure 7

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)スイッチング素子を有するアームを複数個、直列
または並列に接続してなるスイッチング素子回路を設け
、一連のオンオフモードに従い上記スイッチング素子に
所定のタイミングでオンオフ信号を送出して制御するこ
とにより、上記スイッチング素子回路の入力端子に流入
する第1の電力形態を有する電源電力を上記第1の電力
形態と異なる第2の電力形態に変換して上記スイッチン
グ素子回路の出力端子から負荷電力として取出す電力変
換装置において、 上記スイッチング素子回路の出力端子から出力される電
流を検出する出力電流検出手段と、上記オンオフ信号の
タイミングで上記各オンオフモードにより定まる各アー
ムの通電期間を求め、この通電期間に上記出力電流検出
手段からの出力電流が流れると模擬して上記各アームの
電流を演算し更にこれら各アームの模擬電流を合成する
ことにより、上記スイッチング素子回路の入力端子への
模擬入力電流を演算する模擬電流演算手段とからなる電
力変換装置の入力電流検出回路。
(1) By providing a switching element circuit consisting of a plurality of arms each having a switching element connected in series or in parallel, and controlling the switching element by sending an on/off signal at a predetermined timing to the switching element according to a series of on/off modes, Power that is extracted from the output terminal of the switching element circuit as load power by converting the source power having the first power form flowing into the input terminal of the switching element circuit into a second power form different from the first power form. In the converter, an output current detection means detects the current output from the output terminal of the switching element circuit, and the energization period of each arm determined by each of the on/off modes is determined at the timing of the on/off signal, and the A simulated input current to the input terminal of the switching element circuit is calculated by simulating the flow of the output current from the output current detection means, calculating the current in each of the arms, and then composing the simulated currents in each arm. An input current detection circuit for a power conversion device comprising simulated current calculation means.
(2)スイッチング素子回路の入力端子への入力電流を
検出する入力電流検出手段を備え、請求項1記載の入力
電流検出回路の出力と上記入力電流検出手段の出力との
差から各アームの異常による過電流を検出する電力変換
装置の過電流検出回路。
(2) An input current detection means for detecting the input current to the input terminal of the switching element circuit is provided, and an abnormality in each arm is detected from the difference between the output of the input current detection circuit according to claim 1 and the output of the input current detection means. Overcurrent detection circuit for power conversion equipment that detects overcurrent due to
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100397822B1 (en) * 2001-10-31 2003-09-13 현동석 Active-Clamped Class-E Inverter System for controlling High Power

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