JPH04101670A - Protective detection circuit for current type inverter - Google Patents

Protective detection circuit for current type inverter

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JPH04101670A
JPH04101670A JP2217619A JP21761990A JPH04101670A JP H04101670 A JPH04101670 A JP H04101670A JP 2217619 A JP2217619 A JP 2217619A JP 21761990 A JP21761990 A JP 21761990A JP H04101670 A JPH04101670 A JP H04101670A
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JP
Japan
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voltage
current
output
voltages
output voltage
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Application number
JP2217619A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatake Metsugi
目次 正武
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH04101670A publication Critical patent/JPH04101670A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize reliable protective detection of individual switching element with an appropriate margin by detecting input and output voltages of a current type inverter, rectifying thus detected voltages, making the difference therebetween and canceling the load voltage part thereby detecting the ON voltage of the switching element. CONSTITUTION:A comparator 91 in an excessive element ON voltage judging element SH 9 is fed with a signal produced by subtracting the output voltage of an input voltage detector 6 from the output voltage of an output voltage detector 7 and then rectifying the difference. Consequently, the SH 9 extracts and detects only the ON voltages of the elements 41a, 41b and the like in an inverter 4. As a result, ON voltage of transistor increases abruptly from the vicinity of rated current Ic1 thus enabling overcurrent detection of individual element. Since the ON voltage Vce increases abruptly even if the base current Ib is insufficient to cause a current flow over the DC amplification factor of the transistor, abnormality including malfunction of base drive circuit can be detected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電流形インバータの保護検出回路に係り、特
に個々のスイッチング素子の過電流を検出するものに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a protection detection circuit for a current source inverter, and particularly to one for detecting overcurrent of individual switching elements.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は例えば特公昭58−21495号公報や特開昭
59−14373号公報に開示された電流形インバータ
の基本的な主回路構成を示す回路図である0図において
、(1)は商用周波電源に接続された変換器用変圧器、
(2)は順変換回路であるコンバータ、C3)は直流リ
アクトル、(2)は逆変換回路である電流形のインバー
タで、スイッチング素子であるトランジスタ(41a)
〜(44a)とダイオード(41b)〜(44b)とか
ら構成されている。(5)は誘導加熱コイル(51)と
この誘導加熱コイル(51)と並列に接続されたコンデ
ンサ(52)とからなる負荷である。
Figure 4 is a circuit diagram showing the basic main circuit configuration of a current source inverter disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 58-21495 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-14373. converter transformer connected to a frequency power supply,
(2) is a converter which is a forward conversion circuit, C3) is a DC reactor, (2) is a current source inverter which is an inverse conversion circuit, and a transistor (41a) is a switching element.
~ (44a) and diodes (41b) ~ (44b). (5) is a load consisting of an induction heating coil (51) and a capacitor (52) connected in parallel with the induction heating coil (51).

次にこのインバータ(2)を中心にその動作を説明する
。コンバータ[21は図示しない制御回路から点弧パル
ス信号を受けて所定の位相角で6相全波整流を行い変換
器用変圧器(1)からの3相開用周波交流を直流出力に
変換する。直流リアクトル(3)はコンバータ(2)か
ら直流出力電流の脈動を平滑化する。
Next, the operation of this inverter (2) will be explained mainly. The converter [21] receives an ignition pulse signal from a control circuit (not shown), performs six-phase full-wave rectification at a predetermined phase angle, and converts the three-phase open frequency AC from the converter transformer (1) into a DC output. The DC reactor (3) smoothes ripples in the DC output current from the converter (2).

インバータ(イ)は図示しない制御回路からベース電流
を受けてトランジスタ(4]a)等をオンオフさせ、負
荷(9の共振周波数に一致した周波数の高周波交流を出
力する。なお、トランジスタ(41a)等に直列に接続
されているダイオード(41b)等は、トランジスタの
スイッチング時に逆電流がこれらトランジスタに流れる
のを防ぐためのものである。
The inverter (a) receives a base current from a control circuit (not shown), turns on and off transistors (4]a), etc., and outputs high-frequency alternating current at a frequency that matches the resonance frequency of the load (9). Note that transistors (41a), etc. The diode (41b) and the like connected in series with the transistors are used to prevent reverse current from flowing through the transistors when the transistors are switched.

第5図はこのインバータ(イ)の入力電圧Vdcと出力
電圧Vacとの波形を示し、第6図は第5図に示す期間
A〜Eにおける各素子の通電モードを表わしたものであ
る。但し、第6図において、Vdtはトランジスタおよ
びダイオードのオン電圧を示し、期間Bは転流モードで
ある。
FIG. 5 shows the waveforms of the input voltage Vdc and output voltage Vac of this inverter (A), and FIG. 6 shows the energization mode of each element during periods A to E shown in FIG. However, in FIG. 6, Vdt indicates the on-voltage of the transistor and the diode, and period B is the commutation mode.

また、出力電圧VaCを所定の設定値に保つよう、この
電圧を検出して図示しないフィードバック制御回路によ
りコンバータ(2)の出力電圧を制御する。
Further, in order to maintain the output voltage VaC at a predetermined set value, this voltage is detected and the output voltage of the converter (2) is controlled by a feedback control circuit (not shown).

そして、出力電圧および電流を検出し、それらの値が所
定の設定値を越えたとき回路遮断等を行ってインバータ
(イ)を保護する保護検出回路が設けられている。
A protection detection circuit is provided which detects the output voltage and current and, when these values exceed predetermined set values, cuts off the circuit or the like to protect the inverter (a).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の電流形インバータの過電流保護検出は、以上のよ
うにインバータとしての出力電流の検出値自体から過電
流か否かを判別し、しがもその設定値はスイッチング素
子の標準特性値を基準に決定されているので、個々のス
イッチング素子を適切な裕度で確実に保護するという点
で不十分な点があった。即ち、個々のスイッチング素子
は必ずしもその特性が一定ではなく、またベース電流等
の変動によってもその過電流許容値が変化する。
Conventional overcurrent protection detection for current source inverters determines whether or not there is an overcurrent from the detected value of the inverter's output current itself, as described above, and the set value is based on the standard characteristic value of the switching element. Therefore, it was insufficient in terms of reliably protecting each switching element with an appropriate margin. That is, the characteristics of individual switching elements are not necessarily constant, and the allowable overcurrent value changes due to fluctuations in the base current and the like.

これらの特性バラツキや使用条件の変動を予め加味して
保護動作レベルを設定すると、いきおいその設定値が低
くなり、余裕過剰となって不経済となる。
If the protection operation level is set by taking into consideration these characteristic variations and variations in usage conditions in advance, the set value will inevitably become low and there will be an excessive margin, which will be uneconomical.

特に最近、電流形インバータのスイッチング素子として
の使用例が増えてきた自己消弧形素子のトランジスタで
は、従来から多用されてきた高速スイッチングサイリス
タに比較して、過電流耐量が小さく、またベース電流不
足やベース電流の途中衷失等による特性変化が大きいこ
と等から、上記した問題点がより深刻となる。
In particular, self-extinguishing transistors, which have recently been increasingly used as switching elements in current-source inverters, have lower overcurrent capability and insufficient base current than high-speed switching thyristors, which have traditionally been widely used. The above-mentioned problems become even more serious because of the large change in characteristics due to the loss of the base current or the like.

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、個々のスイッチング素子を適切な裕度でしか
も確実にその保護検出を行うことができる回路を得るこ
とを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a circuit that can protect and detect each switching element with an appropriate margin and with reliability.

〔課題を解決するための手段および作用〕この発明に係
る電流形インバータの保護検出回路は、電流形インバー
タの入力および出力電圧を検出し、これら各検出電圧を
それぞれ整流し、これら両整流電圧の差からスイッチン
グ素子の過電流を検出する。
[Means and operations for solving the problem] A protection detection circuit for a current source inverter according to the present invention detects the input and output voltages of a current source inverter, rectifies each of these detected voltages, and converts both of these rectified voltages. The overcurrent of the switching element is detected from the difference.

上記両整流電圧の差をとることにより負荷電圧に相当す
る部分が相殺され、スイッチング素子のオン電圧が検出
されることになる。そして、このオン電圧が動作安全領
域内の値か否かでスイッチング素子の過電流状態を判別
する。
By taking the difference between the two rectified voltages, the portion corresponding to the load voltage is canceled out, and the on-voltage of the switching element is detected. Then, the overcurrent state of the switching element is determined based on whether this on-voltage is within a safe operation range.

〔実 施 例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例による電流形インバータの
保護検出回路を示す回路図である0図において、主回路
要素である(3)ないしく51は従来と全く同一であり
説明を省略する。(6)はインバータ(イ)の入力電圧
Vdcを検出する入力電圧検出器で、整流ブリッジ(6
1)、コンデンサ(62)および抵抗(63)から構成
されている。c71はインバータ(イ)の出力電圧Va
cを検出する出力電圧検出器で、整流ブリッジ(7I)
および抵抗(72)から構成されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a protection detection circuit for a current source inverter according to an embodiment of the present invention. In FIG. . (6) is an input voltage detector that detects the input voltage Vdc of the inverter (A).
1), a capacitor (62), and a resistor (63). c71 is the output voltage Va of the inverter (A)
The rectifier bridge (7I) is an output voltage detector that detects c.
and a resistor (72).

(へ)は出力電圧Vac具体的には出力電圧検出器(7
)の出力電圧が所定の設定値を越えると″1″1″信出
力する出力過電圧判別器、(9)は出力電圧Vacと入
力電圧Vdcの差、具体的には出力電圧検出器(7)の
出力電圧から入力電圧検出器(6)の出力電圧を差引い
たものを更に整流した値が所定の設定値を越えると″1
″1″信出力する素子オン電圧過大判別器、(lO)は
オアゲート(101)、フリップフロップ(+02)お
よびフォトカブラ(103)からなる異常記憶伝達器で
、出力過電圧判別器8)および素子オン電圧過大判別器
(9)のいずれかから異常、即ち1″信号が入力された
とき回路遮断等を行う保護操作回路(図示せず)に必要
な信号を伝達する。
(to) is the output voltage Vac, specifically the output voltage detector (7
) is an output overvoltage detector that outputs a "1" signal when the output voltage exceeds a predetermined set value, (9) is the difference between the output voltage Vac and the input voltage Vdc, specifically the output voltage detector (7) If the value obtained by subtracting the output voltage of the input voltage detector (6) from the output voltage of the input voltage detector (6) and further rectifying it exceeds a predetermined set value, ``1'' will occur.
An element-on voltage over-discriminator that outputs a "1" signal, (lO) is an abnormality memory transmitter consisting of an OR gate (101), a flip-flop (+02) and a photocoupler (103), and outputs an output over-voltage discriminator (8) and an element-on When an abnormality, that is, a 1'' signal is input from any of the voltage over-discriminators (9), a necessary signal is transmitted to a protection operation circuit (not shown) that performs circuit breakage, etc.

(11)は矧ないしく10)に制御電圧を供給する絶縁
式直流電源である。
(11) is an insulated DC power supply that supplies a control voltage to the terminals 1 to 10).

次に動作について説明する。但し、第4図ないし第6図
で説明した主回路の動作は今回も全く同様で、また出力
過電圧判別器(へ)自体については従来から使用されて
いるものと同一であるので、以下、主として素子オン電
圧過大判別器(9)の動作を中心に説明する。
Next, the operation will be explained. However, the operation of the main circuit explained in Figures 4 to 6 is exactly the same this time as well, and the output overvoltage discriminator itself is the same as the one used conventionally, so below we will mainly focus on the following. The operation of the element on-voltage excessive discriminator (9) will be mainly explained.

素子オン電圧過大判別器(9)のコンパレータ(91)
の入力端子の一方に入力される信号は、既述した通り出
力電圧検出器口の出力電圧から入力電圧検出器(6)の
出力電圧を差引いたものを更に整流したものである。従
って、これを第5図、第6図で示した期間AないしEの
モード毎に求めてみると以下の通りとなる。
Comparator (91) of element on-voltage excessive discriminator (9)
As described above, the signal input to one of the input terminals is the result obtained by subtracting the output voltage of the input voltage detector (6) from the output voltage of the output voltage detector port, which is further rectified. Therefore, when this is determined for each mode of periods A to E shown in FIGS. 5 and 6, the results are as follows.

期間A  ]1e+2Vdtl  l e l l−2
Vdt期間B IIed±2Vdtl −1e l l
 # 2Vdt期間Cl 12Vdt−el−lel 
1=2Vdt期間D     2Vdt 期間E  11e+2Vdtl  l e l l =
2Vdt但し、Vdtはトランジスタとダイオードとの
オン電圧合計、eは出力(負荷)$圧、edは入力電圧
検出器(6)内のコンデンサ(62)の電圧で、転流期
1?iBにおける電圧の落ち込みをこのコンデンサ(6
2)て補信している訳である。また、素子オン電圧過大
判別器(9)内のダイオードの電圧降下は十分小さいと
して無視している。
Period A] 1e+2Vdtl l e l l-2
Vdt period B IIed±2Vdtl -1e l l
# 2Vdt period Cl 12Vdt-el-lel
1=2Vdt period D 2Vdt period E 11e+2Vdtl l e l l =
2Vdt However, Vdt is the total ON voltage of the transistor and diode, e is the output (load) $ pressure, ed is the voltage of the capacitor (62) in the input voltage detector (6), and commutation period 1? This capacitor (6
2). Further, the voltage drop of the diode in the element on-voltage excessive discriminator (9) is ignored as it is sufficiently small.

このように、素子オン電圧過大判別器(9)はインバー
タ(イ)の各素子(41a) (41b)等のオン電圧
のみを抽出して検出することになる。従って、例えば第
2図に示すように、トランジスタのオン電圧(Vce 
)が定格電流(Ic、)近辺から急激に増大する特性が
あるのて、これを利用して個々の素子に対応した過電流
検出が可能となる。
In this way, the element on-voltage excessive discriminator (9) extracts and detects only the on-voltage of each element (41a) (41b), etc. of the inverter (a). Therefore, for example, as shown in FIG.
) has a characteristic of rapidly increasing from around the rated current (Ic, ), and this can be utilized to detect overcurrents corresponding to individual elements.

また、例えば第3図に示すように、ベース電流(Ib)
が不足してそのトランジスタの直流増幅率以上の電流が
流れる場合にもオン電圧(Vce )が急激に上昇する
ので、ベース駆動回路の不具合も含めた異常検出が可能
となる。
In addition, for example, as shown in FIG. 3, the base current (Ib)
Even if there is a shortage of current and a current exceeding the DC amplification factor of the transistor flows, the on-voltage (Vce) rises rapidly, making it possible to detect abnormalities including defects in the base drive circuit.

インバータ運転時の個々のトランジスタを見た場合、オ
フ時には印加されている阻止電圧に耐える必要があり、
オン時には通電している電流に耐える必要がある。この
実施例の場合、前者の過電圧保護検出を出力過電圧判別
器(8)が、後者の過電流保護検出を素子オン電圧過大
判別器(9)かそれぞれ担うことにより、すべての動作
領域における保護検出が確実に行われる訳である。特に
後者の過電流検出は、単に出力電流を検出するのではな
く素子のオン電圧を検出する構成としているので、検出
対象である個々の素子の特性に合致した適切な保護検出
が可能となりベース電流不足等の影響も含めてトランジ
スタ素子が真に危険が状態に至っているか否かを判別す
ることが可能となる。
When looking at each transistor during inverter operation, it is necessary to withstand the blocking voltage applied when it is off.
When it is on, it must withstand the current flowing through it. In this embodiment, the output overvoltage discriminator (8) is responsible for the former overvoltage protection detection, and the element on voltage overvoltage discriminator (9) is responsible for the latter overcurrent protection detection, so that protection can be detected in all operating regions. This means that it will definitely be done. In particular, the latter overcurrent detection is configured to detect the on-voltage of the element rather than simply detecting the output current, so it is possible to perform appropriate protection detection that matches the characteristics of the individual element being detected, and the base current It becomes possible to determine whether or not the transistor element is truly in a dangerous state, including the effects of shortage and the like.

なお、上記実施例における素子オン電圧過大判別器(9
)ては、その判別器としてコンパレータ(91)を使用
したが、ツェーナダイオード等を利用したものでもよい
。また、異常記憶伝達器(lO)のフォトカプラ(10
3)はパルストランス等を利用したものであってもよい
Note that the element on-voltage excessive discriminator (9) in the above embodiment
), a comparator (91) was used as the discriminator, but a Zener diode or the like may also be used. In addition, the photocoupler (10
3) may utilize a pulse transformer or the like.

更に、上記実施例では出力過電圧判別器(8)を設けて
過電圧保護検出を同時に行うようにしたがこの発明の趣
旨からは必ずしも必要とする訳ではない 〔発明の効果〕 この発明は以上のように構成されているので、個々のス
イッチング素子の特性、使用条件に適合した適切な過電
流保護検出が可能となる。
Furthermore, in the above embodiment, an output overvoltage discriminator (8) is provided to perform overvoltage protection detection at the same time, but it is not necessarily necessary from the purpose of the invention. Therefore, it is possible to perform overcurrent protection detection appropriate to the characteristics and usage conditions of each switching element.

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

第1図はこの発明の一実施例による電流形インバータの
保護検出回路を示す回路図、第2図および第3図はこの
発明の動作と関連するトランジスタの概略特性図、第4
図は電流形インバータの基本的な主回F!@構成を示す
回路図、第5図はインバータの入力、出力電圧を示す波
形図、第6図は各素子の通電モードを示す図である。 図において、(2)は電流形インバータ、(41a)等
はスイッチング素子とじのトランジスタ、(6)は入力
電圧検出器、(7)は出力電圧検出器、(9)は素子オ
ン電圧過大判別器、Vdcは入力電圧、Vacは出力電
圧である。 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  大君 増雄第1図 第2図 第3図 第す図 第6図 (A) (C) (D) (E)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a protection detection circuit for a current source inverter according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are schematic characteristic diagrams of transistors related to the operation of the present invention, and FIG.
The figure shows the basic main circuit F of a current source inverter! FIG. 5 is a waveform diagram showing the input and output voltages of the inverter, and FIG. 6 is a diagram showing the energization mode of each element. In the figure, (2) is a current source inverter, (41a) etc. are transistors with switching elements, (6) is an input voltage detector, (7) is an output voltage detector, and (9) is an element on-voltage excessive discriminator. , Vdc is the input voltage, and Vac is the output voltage. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Agent Patent Attorney Masuo Ookimi Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 6 (A) (C) (D) (E)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電流形インバータの入力および出力電圧を検出し、これ
ら各検出電圧をそれぞれ整流し、これら両整流電圧の差
から上記電流形インバータのスイッチグ素子の過電流を
検出するようにした電流形インバータの保護検出回路。
Protection detection for a current source inverter in which the input and output voltages of the current source inverter are detected, each of these detected voltages is rectified, and overcurrent of the switching elements of the current source inverter is detected from the difference between these two rectified voltages. circuit.
JP2217619A 1990-08-18 1990-08-18 Protective detection circuit for current type inverter Pending JPH04101670A (en)

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