JPH0398420A - Arm short-circuit detector for power converter - Google Patents

Arm short-circuit detector for power converter

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JPH0398420A
JPH0398420A JP1222386A JP22238689A JPH0398420A JP H0398420 A JPH0398420 A JP H0398420A JP 1222386 A JP1222386 A JP 1222386A JP 22238689 A JP22238689 A JP 22238689A JP H0398420 A JPH0398420 A JP H0398420A
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arm
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Toshihiro Nomura
野村 年弘
Kunihiko Karube
軽部 邦彦
Masaaki Fujii
藤井 正昭
Kouji Funamoto
船元 孝二
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Abstract

PURPOSE:To prevent breaking, burning, etc., by outputting a detecting signal only in the case of an arm short circuit and turning the switching element of power conversion OFF when voltage on the DC power supply side suddenly drops. CONSTITUTION:DC supply voltage VD is applied at a point A through a parallel circuit 13, and the potential of a detecting output e1 is elevated to the positive side at all times by the fluctuation of VD and the effect of a differential capacitor 11. The detecting output e1 is clamped within the range of the voltage of a power supply 17 for detection by the effects of clamping diodes 14a, 14b. When DC supply voltage VD suddenly drops by an arm short circuit, the detecting output e1 also drops instantaneously. When the value of the detecting output e1 is made lower than a comparison level e2, a comparator 15 is operated, a detecting signal e3 rises, and the arm short circuit is detected. The detection of the arm short circuit is stored in a flip-flop circuit 18, and transmitted over a control circuit 26 as the OFF command e4 of transistors, and the OFF command is transmitted over all transistors Q1-Q4 of an inverter 21.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,電力変換器のアーム短絡検知回路に関するも
のである. (従来の技術) 電力変換システムにおいては、過電流等からスイッチン
グ素子や電力変換器自体を保護するため、各種の保護手
段が採用されている. 従来、負荷短絡に関しては負荷電流が所定の値を越えた
場合にはトランジスタ等のスイッチング素子をオフする
等の手段によりインバータ等の電力変換器を過電流から
保護している例が多い.しかし,アーム短絡については
電力変換器内部の問題であるとして保護しない例も多く
、これを保護する場合にはりプル吸収用コンデンサの回
路またはトランジスタの回路に電流検出用変流器(CT
)を設け、このCTで検出した電流値が所定の値を越え
たことでアーム短雑を検知していた.第8図は従来のア
ーム短絡検知回路を備えた電圧形インバータシステムを
示している.同図において,三相交流電源2lの電圧は
整流器22により整流され,その出力側に接続されたり
プル吸収用コンデンサ23を介しインバータ24に印加
される。各アームがトランジスタQ1〜Q4により構成
されたインバータ24は、制御回路26からのオン/オ
フ指令により逆変換動作を行い,負荷25には交流電力
が供給されることとなる。
[Detailed Description of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to an arm short circuit detection circuit for a power converter. (Prior Art) In power conversion systems, various protection measures are employed to protect switching elements and power converters themselves from overcurrents and the like. Conventionally, in many cases, power converters such as inverters are protected from overcurrent by turning off switching elements such as transistors when the load current exceeds a predetermined value. However, there are many cases where arm short circuits are not protected because they are problems inside the power converter, and when protecting against arm short circuits, a current detection current transformer (CT) is installed in the pull absorbing capacitor circuit or transistor circuit.
), and arm shortness was detected when the current value detected by this CT exceeded a predetermined value. Figure 8 shows a voltage source inverter system equipped with a conventional arm short circuit detection circuit. In the figure, the voltage of a three-phase AC power source 2l is rectified by a rectifier 22, and is connected to its output side or applied to an inverter 24 via a pull absorption capacitor 23. The inverter 24, each arm of which is composed of transistors Q1 to Q4, performs a reverse conversion operation in response to an on/off command from the control circuit 26, and the load 25 is supplied with alternating current power.

このようなインバータシステムにおいて、例えばQ.,
Q.が同時にオンとなってアーム短絡が生じた場合には
、トランジスタの破壊等が生ずる。
In such an inverter system, for example, Q. ,
Q. If both are turned on at the same time and an arm short circuit occurs, the transistor will be destroyed.

この不都合を防止するため、従来では、第8図に示すよ
うにリプル吸収用コンデンサz3の回路またはトランジ
スタQ1〜Q4を構成する回路に電流検出用CT28を
設け、このCT2gにより検出した電流値が所定の値を
越えたことをアーム短絡検知回路29により検知して制
御回路26に指令を送り,トランジスタQ1〜Q.をオ
フさせていた。
In order to prevent this inconvenience, conventionally, as shown in FIG. 8, a current detection CT28 is provided in the circuit of the ripple absorbing capacitor z3 or the circuit constituting the transistors Q1 to Q4, and the current value detected by this CT2g is set to a predetermined value. The arm short-circuit detection circuit 29 detects that the value exceeds the value of the transistors Q1-Q. was turned off.

(発明が解決しようとする課題) ところが、現実には上記のようなアーム短絡の検知方式
には以下の問題点があり、あまり使用されない傾向にあ
る. 1)CT2gは鉄心と巻線で構成されるので重くなり価
格も高い. 2)CT28を挿入するにはインバータ側配線の電線を
数0余分に必要とし,該配線のインダクタンスが増加し
てインバータのスイッチング動作に悪影響を及ぼす. 3)最近では,この配線のインダクタンスをごく小さく
するため、銅帯と絶縁フィルムとを重ねたラミネートバ
ー配線等が適用されているため、CT2gを挿入する余
地がなくなりつつある.このように従来では、アーム短
絡検知のためにCTを用いるため,これに伴う上述のよ
うな種々の問題を生じていた. 本発明は上記問題点を解決するために提案されたもので
あって,アーム短絡が生じた場合にCTを用いることな
くこれを確実に検知してスイッチング素子や電力変換器
の破壊、焼損等を防止するようにした電力変換器のアー
ム短絡検知回路を提供することを目的とする。
(Problem to be solved by the invention) However, in reality, the arm short circuit detection method described above has the following problems and tends not to be used much. 1) CT2g is made up of an iron core and windings, so it is heavy and expensive. 2) Inserting the CT28 requires several tens of extra wires on the inverter side, which increases the inductance of the wires and adversely affects the switching operation of the inverter. 3) Recently, in order to minimize the inductance of this wiring, laminate bar wiring, which is a layered layer of copper strips and insulating films, has been used, so there is no room for inserting CT2g. In this way, in the past, CT was used to detect arm short circuits, which caused various problems as described above. The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and when an arm short circuit occurs, it can be reliably detected without using CT to prevent destruction or burnout of switching elements and power converters. An object of the present invention is to provide an arm short circuit detection circuit for a power converter that prevents arm short circuits.

(課題を解決するための手段) 発明者等は,上記問題点についての検討を重ねた結果,
リプル吸収用コンデンサの端子電圧は、正常時でも大き
なりプル電圧を含んでいるが、アーム短絡時には、急激
に大きな短絡電流が流れるのでコンデンサの電圧が大き
く急降下することに着目した。そして、このリプル吸収
用コンデンサの端子電圧に注目すれば従来の如<CTを
使用しなくても、アーム短絡を検知できるとの知見を得
た。
(Means for solving the problem) As a result of repeated consideration of the above problems, the inventors have
We focused on the fact that the terminal voltage of the ripple absorption capacitor includes a large pull voltage even in normal conditions, but when the arm is short-circuited, a large short-circuit current suddenly flows, resulting in a large and sudden drop in the capacitor voltage. We have also found that by paying attention to the terminal voltage of this ripple absorbing capacitor, it is possible to detect an arm short circuit without using a conventional CT.

即ち第1の発明は,直流電源側にリプル吸収用コンデン
サを有し、少なくとも上下2アーム以上の半導体スイッ
チング素子を設けてなる電力変換器に用いるアーム短絡
検知回路において、前記リプル吸収用コンデンサの端子
間電圧の急降下を検出し、該電圧に応じた信号を出力す
る電圧急降下検出手段と、前記電圧急降下検出手段の出
力信号と所定の比較レベルに応じた信号との比較結果を
検知信号として出力する比較手段とを備え、前記検知信
号により、前記リプル吸収用コンデンサの端子間電圧の
急降下を検出してアーム短絡の発生を検知するものであ
る。
That is, the first invention provides an arm short-circuit detection circuit for use in a power converter that has a ripple absorbing capacitor on the DC power source side and is provided with at least two upper and lower arms of semiconductor switching elements, in which the terminal of the ripple absorbing capacitor is a voltage sudden drop detection means for detecting a sudden drop in the voltage between the voltage and outputting a signal corresponding to the voltage; and outputting a comparison result between the output signal of the voltage sudden drop detection means and a signal corresponding to a predetermined comparison level as a detection signal. and comparing means, and detects a sudden drop in the voltage between the terminals of the ripple absorbing capacitor based on the detection signal, thereby detecting the occurrence of an arm short circuit.

また,第2の発明は、前記アーム短絡検知回路が、少な
くとも上下2アーム以上の半導体スイッチング素子をそ
れぞれ備えてなる上アーム部及び下アーム部に対応して
それぞれ上アーム部短絡検知回路及び下アーム部短絡検
知回路として設けられると共に、これら各検知回路の電
源回路が、前記上アーム部及び下アーム部の接続点の電
位を基準電位とする一系統の正負電源にて構成されてい
るものである。
In a second aspect of the invention, the arm short-circuit detection circuit includes an upper arm short-circuit detection circuit and a lower arm short-circuit detection circuit, respectively, corresponding to an upper arm section and a lower arm section each including at least two or more upper and lower arms semiconductor switching elements. In addition, the power supply circuit of each of these detection circuits is constituted by one system of positive and negative power supplies whose reference potential is the potential at the connection point of the upper arm part and the lower arm part. .

(作用) 第1の発明において、直流電源側の電圧はりプル吸収用
コンデンサの電圧として電圧急降下検出手段に取り込ま
れ、該電圧に応じた検出信号に変換されて比較手段に出
力される。比較手段は、上記検出信号とレベル設定器に
より定められる所定の比較レベルとを比較してその比較
結果を出力する. いま,直流電源側の電圧が急降下すると,電圧急降下検
出手段及び比較手段は、その電圧急降下がアーム短絡に
よるものか或いは他の原因によるものかを判断し、アー
ム短絡による場合にのみ検知信号を出力し,この検知信
号によって最終的に電力変換器のスイッチング素子をオ
フさせるべく作用する。
(Function) In the first invention, the voltage on the DC power supply side is taken into the voltage sudden drop detection means as the voltage of the pull absorbing capacitor, converted into a detection signal corresponding to the voltage, and outputted to the comparison means. The comparison means compares the detection signal with a predetermined comparison level determined by the level setter and outputs the comparison result. Now, when the voltage on the DC power supply side suddenly drops, the voltage sudden drop detection means and comparison means determine whether the sudden voltage drop is due to an arm short circuit or some other cause, and output a detection signal only if the arm short circuit is the cause. However, this detection signal ultimately acts to turn off the switching element of the power converter.

また、第2の発明において、電力変換器の上アーム部及
び下アーム部にそれぞれ対応して設けられた上アーム部
短絡検知回路及び下アーム部短絡検知回路は、基準電位
が共通する一系統の正負電源にて動作するため,電力変
換器のアーム部が多段化した場合にも電源回路の構或の
複雑化を招くことがない。
Further, in the second invention, the upper arm short-circuit detection circuit and the lower arm short-circuit detection circuit provided corresponding to the upper arm section and the lower arm section of the power converter are connected to a single system having a common reference potential. Since it operates with positive and negative power supplies, even if the arm section of the power converter is multi-staged, the structure of the power supply circuit will not become complicated.

(実施例) 以下、図に沿って本発明の実施例を説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第l図は第■の発明の一実施例が適用される典型的なイ
ンバータシステムの構成例を示すものである.交流電源
2lの交流電力を整流器22で整流し,この整流器22
を直流電源として各アームがトランジスタQ1〜Q4に
より構成されたインバータ24に供給する.そして、ト
ランジスタQ1〜Q4は制御回路26からのオン/オフ
信号により動作し、インバータ24は負荷25に高周波
電流を供給する.また、インバータ24の入力側直近に
は,インバータ24に入る高周波のりプル電流を吸収す
るためにリプル吸収用コンデンサ23が設けられている
.そして、このコンデンサ23の端子電圧をアーム短絡
検知回路27に導き、このアーム短絡検知回路27から
制御回路26に指令が送られるようになっている。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a typical inverter system to which an embodiment of the invention No. 2 is applied. The AC power from the AC power supply 2l is rectified by the rectifier 22, and the rectifier 22
Each arm supplies DC power to an inverter 24 composed of transistors Q1 to Q4. The transistors Q1 to Q4 are operated by on/off signals from the control circuit 26, and the inverter 24 supplies high frequency current to the load 25. Further, a ripple absorbing capacitor 23 is provided close to the input side of the inverter 24 in order to absorb high frequency ripple current entering the inverter 24. Then, the terminal voltage of this capacitor 23 is led to an arm short circuit detection circuit 27, and a command is sent from this arm short circuit detection circuit 27 to a control circuit 26.

第2図は、このアーム短絡検知回路27をブロック図に
より示すものである。同図において、インバータ24の
入力電圧Vo(コンデンサ23の端子間電圧、即ち直流
電源電圧)は電圧急降下検出手段lに入力される。この
電圧急降下検出手段■はVoの変化を検知し,その検出
出力e1を比較手段2に出力する。比較手段2は,上記
検出出力e0と所定のレベル設定器3により定められる
比較レベルe2とを比較し,比較結果を検知信号e3と
して検知信号出力・保持手段4に出力する。ここで、e
1が02より小さくなったときに、比較手段2は検知信
号出力・保持手段4に検知信号e3を出力し,検知信号
出力・保持手段4は全トランジスタのオフ指令e4を出
力する。
FIG. 2 shows this arm short circuit detection circuit 27 in a block diagram. In the figure, the input voltage Vo of the inverter 24 (the voltage between the terminals of the capacitor 23, ie, the DC power supply voltage) is input to the voltage sudden drop detection means l. The voltage sudden drop detection means (2) detects a change in Vo and outputs its detection output e1 to the comparison means 2. The comparison means 2 compares the detection output e0 with a comparison level e2 determined by a predetermined level setter 3, and outputs the comparison result to the detection signal output/holding means 4 as a detection signal e3. Here, e
When 1 becomes smaller than 02, the comparison means 2 outputs a detection signal e3 to the detection signal output/holding means 4, and the detection signal output/holding means 4 outputs an off command e4 for all transistors.

第3図はこのアーム短絡検知回路27の一具体例を詳細
に示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of this arm short circuit detection circuit 27 in detail.

同図において、微分コンデンサ11とつり上げ抵抗l2
との並列回路l3及び同極性で接続されたクランプダイ
オード14a,14bの直列回路l4とが第2図におけ
る電圧急降下検出手段1を構成している。
In the same figure, a differential capacitor 11 and a lifting resistor l2
A parallel circuit 13 with 13 and a series circuit 14 of clamp diodes 14a and 14b connected with the same polarity constitute the voltage sudden drop detection means 1 in FIG.

前記並列回路l3の一端子はインバータ24の直流電源
の十端子側に、他端子はクランプダイオードl4a,1
4b間の一点Aに接続されている。また、クランプダイ
オード14bのアノード側は前記直流電源の一端子側に
接続されている。
One terminal of the parallel circuit l3 is connected to the 10 terminal of the DC power supply of the inverter 24, and the other terminal is connected to the clamp diode l4a, 1.
It is connected to one point A between 4b. Further, the anode side of the clamp diode 14b is connected to one terminal side of the DC power supply.

また、コンパレータ15は第2図の比較手段2に対応す
るものであり、前記A点はこのコンパレータ15の反転
入力端子に接続され,その非反転入力端子は第2図のレ
ベル設定器3としての可変抵抗器16に接続されている
。更に、コンパレータ15の出力端子は第2図の検知信
号出力・保持手段4としてのフリップフロップ回路l8
の入力端子に接続され、その出力端子が第1図の制御回
路26に接続されている。
Further, the comparator 15 corresponds to the comparing means 2 in FIG. 2, and the point A is connected to the inverting input terminal of this comparator 15, and its non-inverting input terminal is connected to the level setting device 3 in FIG. It is connected to the variable resistor 16. Furthermore, the output terminal of the comparator 15 is connected to a flip-flop circuit l8 as the detection signal output/holding means 4 shown in FIG.
Its output terminal is connected to the control circuit 26 of FIG.

なお、前記直列回路14及び可変抵抗器16の両端、コ
ンパレータ15,フリップフロップ回路l8の各電源端
子間には検出用電117(電圧as)が接続されており
、第1図における直流電源としての整流器22及び検出
用電源17のそれぞれの負極性側端子が相互に接続され
ている。
Note that a detection voltage 117 (voltage AS) is connected between both ends of the series circuit 14 and the variable resistor 16, and between each power supply terminal of the comparator 15 and the flip-flop circuit l8, and serves as a DC power supply in FIG. The negative polarity side terminals of the rectifier 22 and the detection power supply 17 are connected to each other.

第4図は第3図に示すアーム短絡検知回路27の動作例
を示すタイムチ々一トである。同図において、Inはイ
ンバータ24に流入する電流であり、期間Iにおいては
正常な電流が数μs周期で繰返し発生していることを示
し、また、期間■においてはアーム短絡による大きな異
常電流が発生した例を示している, また、直流電源電圧V o (リプル吸収用コンデンサ
23の電圧)は、期間■では正常な負荷電流による正常
なりプル電圧Vrが生じており、期間■で?Voがアー
ム短雑により急降下した様子を示している。更に,同図
の81.e3,e4は第3図のexHe3,e4に対応
している.そして、直流電源電圧Voは通常数十〜数百
■の高い電圧であり、検出用電源17の電圧esはIO
V前後の低い定電圧となっている。
FIG. 4 is a time chart showing an example of the operation of the arm short-circuit detection circuit 27 shown in FIG. In the figure, In is the current flowing into the inverter 24, and during period I, a normal current is repeatedly generated at a cycle of several μs, and during period ■, a large abnormal current occurs due to an arm short circuit. In addition, the DC power supply voltage Vo (voltage of the ripple absorption capacitor 23) has a normal pull voltage Vr due to the normal load current in the period ■, and in the period ■? This shows how Vo suddenly fell due to a short arm. Furthermore, 81. e3 and e4 correspond to exHe3 and e4 in FIG. The DC power supply voltage Vo is usually a high voltage of several tens to hundreds of square meters, and the voltage es of the detection power supply 17 is IO
It has a low constant voltage around V.

以下、各部の動作を詳細に説明する。The operation of each part will be explained in detail below.

直流電源電圧VDは並列回路l3を介してA点に印加さ
れ+ 61の電位はVDの変化と微分コンデンサ11の
効果で常時正側に引き上げられている。そして.e1は
更にクランプダイオード14a.l4bの効果で検出用
電源l7の電圧e5の範囲内となるようにクランプされ
る。従って、e■は正常時(期間I)においては、つり
上げ抵抗l2の効果でe5の上側にへばりついた波形を
示し、直流電源電圧VDの変化が急峻なVoリプルの下
端部のみが伝達されている。
The DC power supply voltage VD is applied to point A via the parallel circuit 13, and the potential of +61 is constantly pulled up to the positive side due to changes in VD and the effect of the differential capacitor 11. and. e1 further includes a clamp diode 14a. Due to the effect of l4b, the voltage is clamped within the range of the voltage e5 of the detection power source l7. Therefore, in the normal state (period I), e■ shows a waveform that sticks to the upper side of e5 due to the effect of the lifting resistor l2, and only the lower end of the Vo ripple where the DC power supply voltage VD changes sharply is transmitted. .

この様な状態でアーム短絡によりVnが急降下すると、
eエも一瞬にして下降する,そして、eエの値が比較レ
ベルe2を下まわるとコンパレータ?5が作動して検知
信号e3が立上り,アーム短絡を検知する。これをフリ
ップフロップ回路18で記憶してe4として制御回路2
6に送出し、インバータ24の全トランジスタQ1〜Q
4にオフ指令を与える。
If Vn suddenly drops due to an arm short circuit in this condition,
eE also drops instantly, and when the value of eE falls below the comparison level e2, the comparator? 5 is activated, the detection signal e3 rises, and an arm short circuit is detected. This is stored in the flip-flop circuit 18 as e4 in the control circuit 2.
6, all transistors Q1 to Q of the inverter 24
Give an off command to 4.

ところで、トランジスタがターンオフしてアーム短絡電
流がゼロになると、e■が上昇して検知信号e3は出力
されなくなる.しかし、再びトランジスタオン指令が出
てトランジスタが破壊されるおそれがあるので,フリッ
プフロップ回路l8による検知信号の保持は重要なもの
となっている。
By the way, when the transistor is turned off and the arm short-circuit current becomes zero, e■ increases and the detection signal e3 is no longer output. However, since there is a risk that a transistor-on command will be issued again and the transistor will be destroyed, it is important that the flip-flop circuit 18 holds the detection signal.

なお,第3図に示す回路においては、例えば、微分コン
デンサ11は100pF程度、つり上げ抵抗12は1M
Ω,0.1W程度の微小部品で構或できるので,小形,
軽量で低コストのアーム短絡検知回路27の製造及び提
供が可能となる。
In the circuit shown in FIG. 3, for example, the differential capacitor 11 is approximately 100 pF, and the lifting resistor 12 is approximately 1M.
It can be constructed with minute parts of about Ω, 0.1W, so it is small and
It becomes possible to manufacture and provide a lightweight and low-cost arm short circuit detection circuit 27.

また,第5図に示す如く直流電源電圧Voの変動は正常
なインバータ動作によるリプルVrのみでなく、ゆっく
りした電源電圧の大幅な変動(同図(イ))、電源とし
ての整流器22によるリプル等の他に瞬時停電による急
降下(同図(口))も正常とみなし、アーム短絡による
急降下(同図(ハ))のみを異常として検出する必要が
ある。このような微妙な電圧急降下の検出レベルの設定
は、微分コンデンサ11.つり上げ抵抗l2及び可変抵
抗器16をそれぞれ調整することで自由に行うことがで
きる。
Furthermore, as shown in Figure 5, fluctuations in the DC power supply voltage Vo include not only ripples Vr due to normal inverter operation, but also slow and large fluctuations in the power supply voltage (see Figure 5(a)), ripples due to the rectifier 22 as a power supply, etc. In addition, a sudden drop due to an instantaneous power outage (see figure 1) should also be considered normal, and only a sudden drop due to an arm short circuit (see figure 3) should be detected as an abnormality. The detection level of such a delicate sudden drop in voltage can be set using the differential capacitor 11. This can be done freely by adjusting the lifting resistor l2 and the variable resistor 16, respectively.

なお、上記実施例では、アナログ方式によるアーム短絡
検知回路について説明したが、電圧急降下検出手段1、
比較手段2、レベル設定器3、検知信号出力・保持手段
4等の一部または全部をデイジタル回路により構成して
もよい。
In the above embodiment, an arm short circuit detection circuit using an analog method was explained, but the voltage sudden drop detection means 1,
A part or all of the comparison means 2, level setter 3, detection signal output/holding means 4, etc. may be constructed by digital circuits.

次に、第6図及び第7図に基づき第2の発明の実施例を
説明する。
Next, an embodiment of the second invention will be described based on FIGS. 6 and 7.

まず、第1の発明にかかるアーム短絡検知回路によれば
、アーム短絡が生じた場合にCTを用いることなくこれ
を確実に検知してスイッチング素子や電力変換器の破壊
、焼損等を防止することが可能になった。
First, according to the arm short circuit detection circuit according to the first invention, when an arm short circuit occurs, it can be detected reliably without using a CT to prevent destruction, burnout, etc. of switching elements and power converters. is now possible.

しかるに、例えば第6図(A)に示す如く、上下2段の
アーム部100,200を有する電力変換器に上記アー
ム短絡検知回路を適用した場合、上アーム部100に対
して上アーム部短絡検知回路271を,また,下アーム
部200に対して下アーム部短絡検知回路272をそれ
ぞれ接続する必要がある.ここで、各短絡検知回路27
1 , 272の構成は、第3図に示したものと実質的
に同一である。
However, when the arm short circuit detection circuit described above is applied to a power converter having two upper and lower arm sections 100 and 200 as shown in FIG. It is necessary to connect the circuit 271 and the lower arm short circuit detection circuit 272 to the lower arm 200, respectively. Here, each short circuit detection circuit 27
1, 272 is substantially the same as that shown in FIG.

この場合、アーム短絡を検知するための基準電位として
は、上アーム部短絡検知回路271については各アーム
部100,200の接続点MDの電位Ml.下アーム部
短絡検知回路272については下アーム部200の一端
NDの電位M2というように異なるため、各アーム部短
絡検知回路271,272用の電源として,第6図(B
),(C)に示すように絶縁された二系統の電源171
,172が必要になる.なお、第6図(B) , (C
)における各電源171,172の電位(端子)P1,
Ml,P2,M2は、それぞれ同図(A)における各ア
ーム部短絡検知回路271,272内の各電位(端子)
に対応している. このような構成により、上下2段のアーム部を有する電
力変換器においてはアーム短絡検知のために電源回路が
複雑になり,コストの上昇や装置の大形化を招くという
問題が新たに生じることになる。
In this case, the reference potential for detecting an arm short circuit is the potential Ml. Since the lower arm short-circuit detection circuit 272 has a different potential M2 at one end ND of the lower arm 200, the power supply for each arm short-circuit detection circuit 271, 272 as shown in FIG.
), (C) shows two isolated power sources 171.
, 172 are required. In addition, Fig. 6 (B), (C
) at each power source 171, 172 potential (terminal) P1,
Ml, P2, and M2 are respective potentials (terminals) in each arm short-circuit detection circuit 271, 272 in the same figure (A), respectively.
It corresponds to Due to this configuration, in a power converter that has two upper and lower arm sections, the power supply circuit becomes complicated in order to detect arm short circuits, which creates new problems such as increased costs and increased device size. become.

そこで第2の発明は、アーム部が多段化されている電力
変換器に適用されるアーム短絡検知回路において、電源
回路の構成の簡略化を図ったものである.以下、この第
2の発明の一実施例を第7図を参照しつつ説明する。
Therefore, the second invention aims to simplify the configuration of the power supply circuit in an arm short-circuit detection circuit applied to a power converter having multiple arm sections. An embodiment of the second invention will be described below with reference to FIG.

第7図(A)において、上アーム部短絡検知回路271
は第6図の場合と同様の構成であり、上アーム部l00
及び下アーム部200の接続点MDの電位M1を基準と
した、第7図CB)の電源170内の正電源170A 
(M 1〜P1間)がその電源となっている。
In FIG. 7(A), the upper arm short circuit detection circuit 271
has the same configuration as in FIG. 6, and the upper arm portion l00
and the positive power supply 170A in the power supply 170 of FIG. 7 CB) based on the potential M1 of the connection point MD of the lower arm part 200
(between M1 and P1) is its power source.

また、第7図(A)において、下アーム部短絡検知回路
272′は、第1の発明の実施例にて説明した並列回路
13の一端が下アーム部200の一端NDに接続されて
いると共に、上アーム部短絡検知回路271と同様に電
位M1を基準とした、第7図(B)の電源170内の負
電源170B (M 1〜Nl間)がその電源となって
いる. すなわち、電源170について着目すると、この電源1
70は、電位M1を基準とした正電源170A及び負電
源170Bからなる一系統の電源となっている。これに
より、上下アーム部短絡検知回路27l,272の電源
回路としては一系統の直流電源を二分して用いればよい
から、第6図の場合に比べて電源回路の簡略化を図るこ
とができる. なお,この実施例における上下アーム部短絡検知回路2
71 , 272の動作は、第lの発明におけるアーム
短絡検知回路27の動作と実質的に同一であり,この実
施例でもCTの省略により種々の利点を得ることが可能
である。
In addition, in FIG. 7(A), the lower arm short-circuit detection circuit 272' has one end of the parallel circuit 13 described in the embodiment of the first invention connected to one end ND of the lower arm 200. , the negative power supply 170B (between M1 and Nl) in the power supply 170 in FIG. 7(B), which is based on the potential M1 as well as the upper arm short circuit detection circuit 271, serves as its power supply. That is, if we focus on the power supply 170, this power supply 1
Reference numeral 70 is a single power supply system consisting of a positive power supply 170A and a negative power supply 170B based on the potential M1. As a result, the power supply circuit for the upper and lower arm short-circuit detection circuits 27l and 272 can be made by dividing one system of DC power into two parts, so that the power supply circuit can be simplified compared to the case of FIG. 6. In addition, the upper and lower arm short circuit detection circuit 2 in this embodiment
The operations of the circuits 71 and 272 are substantially the same as those of the arm short circuit detection circuit 27 in the first aspect of the invention, and in this embodiment as well, various advantages can be obtained by omitting the CT.

なお、上記各実施例では、スイッチング素子としてトラ
ンジスタを使用したインバータに本発明を適用する場合
について説明したが、スイッチング素子として他の半導
体素子を使用したものについても適用できるのみならず
、少なくとも上下に2以上の半導体スイッチング素子を
設けてなる電力変換器であれば,チョッパやコンバータ
等の電力変換器についても本発明を適用できることばい
うまでもない。
In each of the above embodiments, the present invention is applied to an inverter using a transistor as a switching element, but it is also applicable to an inverter using other semiconductor elements as a switching element. It goes without saying that the present invention can also be applied to power converters such as choppers and converters as long as they are provided with two or more semiconductor switching elements.

(発明の効果) 以上のように第1または第2の発明によれば,アーム短
絡時に急激に低下するりプル吸収用コンデンサの端子電
圧を検出してアーム短絡を検知することにしたので,従
来のようにCTを用いる必要がなく、これにより、小型
軽量かつ配線インダクタンスのないアーム短絡検知回路
の提仇が可能と々る。また、最近のラミネートバー配線
等が使用されている電力変換器にも適用できるという利
点を有する。
(Effects of the Invention) As described above, according to the first or second invention, it is decided to detect an arm short circuit by detecting the terminal voltage of the pull absorbing capacitor that suddenly drops when the arm short circuit occurs. There is no need to use a CT as in the case of the present invention, and as a result, it is possible to provide an arm short-circuit detection circuit that is small, lightweight, and has no wiring inductance. It also has the advantage that it can be applied to power converters that use recent laminate bar wiring and the like.

更に、設定器の検出レベル或いは電圧急降下の検出レベ
ルの設定はレベル設定器、電圧急降下検出手段等をそれ
ぞれ適度にFJ4節することにより,アーム短絡と瞬時
停電等の他の電圧降下要因との峻別を行うことができる
ので、アーム短絡のみを正確に高精度で検知できるとい
う効果がある。
Furthermore, the setting of the detection level of the setting device or the detection level of sudden voltage drop can be done by properly setting the level setting device, voltage sudden drop detection means, etc., respectively, to make it possible to clearly distinguish between arm short circuits and other voltage drop causes such as momentary power outages. This has the effect that only arm short circuits can be detected accurately and with high precision.

加えて第2の発明によれば、電源回路の構J戊を簡略化
することができ、コストの低減及び装置の小形化を図る
ことができる。
In addition, according to the second invention, it is possible to simplify the structure of the power supply circuit, thereby reducing costs and downsizing the device.

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

第1図は第1の発明の一実施例をインバータシステムに
適用した場合の回路図、第2図は上記実施例の構成を示
すブロック図、第3図は上記実施例をアナログ方式によ
り構成した場合の具体的回路図、第4図は第3図に示す
回路の各部の動作を示す波形図、第5図は第4図に示す
波形図を補足するための参考図、第6図は第2の発明の
解決課題を説明するための回路図、第7図は第2の発明
の一実施例を示す回路図、第8図は従来技術を説明する
ための回路図である。 23・・・リプル吸収用コンデンサ 27・・・アーム短絡検知回路 170・・・電源 170A・・・正電源 170B・
・・負電源271・・・上アーム部短絡検知回路
Fig. 1 is a circuit diagram when one embodiment of the first invention is applied to an inverter system, Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of the above embodiment, and Fig. 3 is a circuit diagram of the above embodiment configured using an analog system. Figure 4 is a waveform diagram showing the operation of each part of the circuit shown in Figure 3. Figure 5 is a reference diagram to supplement the waveform diagram shown in Figure 4. FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an embodiment of the second invention, and FIG. 8 is a circuit diagram illustrating the prior art. 23... Ripple absorption capacitor 27... Arm short circuit detection circuit 170... Power supply 170A... Positive power supply 170B.
...Negative power supply 271...Upper arm short circuit detection circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)直流電源側にリプル吸収用コンデンサを有し、少
なくとも上下2アーム以上の半導体スイッチング素子を
設けてなる電力変換器に用いるアーム短絡検知回路にお
いて、 前記リプル吸収用コンデンサの端子間電圧の急降下を検
出し、該電圧に応じた信号を出力する電圧急降下検出手
段と、 前記電圧急降下検出手段の出力信号と所定の比較レベル
に応じた信号との比較結果を検知信号として出力する比
較手段とを備え、 前記検知信号により、前記リプル吸収用コンデンサの端
子間電圧の急降下を検出してアーム短絡の発生を検知す
ることを特徴とする電力変換器のアーム短絡検知回路。
(1) In an arm short-circuit detection circuit used in a power converter that has a ripple absorption capacitor on the DC power supply side and is provided with at least two upper and lower arms of semiconductor switching elements, there is a sudden drop in the voltage between the terminals of the ripple absorption capacitor. and a comparison means that outputs a comparison result between the output signal of the voltage sudden drop detection means and a signal corresponding to a predetermined comparison level as a detection signal. An arm short circuit detection circuit for a power converter, comprising: detecting the occurrence of an arm short circuit by detecting a sudden drop in the voltage between the terminals of the ripple absorbing capacitor using the detection signal.
(2)直流電源側にリプル吸収用コンデンサを有し、少
なくとも上下2アーム以上の半導体スイッチング素子を
設けてなる電力変換器に用いるアーム短絡検知回路であ
って、前記リプル吸収用コンデンサの端子間電圧の急降
下を検出し、該電圧に応じた信号を出力する電圧急降下
検出手段と、前記電圧急降下検出手段の出力信号と所定
の比較レベルに応じた信号との比較結果を検知信号とし
て出力する比較手段とを備え、前記検知信号により、前
記リプル吸収用コンデンサの端子間電圧の急降下を検出
してアーム短絡の発生を検知するアーム短絡検知回路に
おいて、 前記アーム短絡検知回路が、少なくとも上下2アーム以
上の半導体スイッチング素子をそれぞれ備えてなる上ア
ーム部及び下アーム部に対応してそれぞれ上アーム部短
絡検知回路及び下アーム部短絡検知回路として設けられ
ると共に、これら各検知回路の電源回路が、前記上アー
ム部及び下アーム部の接続点の電位を基準電位とする一
系統の正負電源にて構成されていることを特徴とする電
力変換器のアーム短絡検知回路。
(2) An arm short-circuit detection circuit for use in a power converter having a ripple absorbing capacitor on the DC power supply side and having at least two upper and lower arms of semiconductor switching elements, wherein the voltage between the terminals of the ripple absorbing capacitor is voltage sudden drop detection means for detecting a sudden drop in voltage and outputting a signal corresponding to the voltage; and comparison means for outputting a comparison result between the output signal of the voltage sudden drop detection means and a signal corresponding to a predetermined comparison level as a detection signal. and an arm short circuit detection circuit that detects the occurrence of an arm short circuit by detecting a sudden drop in the voltage between the terminals of the ripple absorption capacitor based on the detection signal, wherein the arm short circuit detection circuit detects at least two upper and lower arms. An upper arm short-circuit detection circuit and a lower arm short-circuit detection circuit are provided corresponding to the upper arm section and the lower arm section, each of which is provided with a semiconductor switching element, and a power supply circuit for each of these detection circuits is connected to the upper arm section. An arm short-circuit detection circuit for a power converter, characterized in that it is configured with a single system of positive and negative power supplies whose reference potential is the potential at the connection point of the upper arm and the lower arm.
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