JPH11275872A - Overvoltage protective device for capacitor of power conversion circuit - Google Patents

Overvoltage protective device for capacitor of power conversion circuit

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JPH11275872A
JPH11275872A JP10090704A JP9070498A JPH11275872A JP H11275872 A JPH11275872 A JP H11275872A JP 10090704 A JP10090704 A JP 10090704A JP 9070498 A JP9070498 A JP 9070498A JP H11275872 A JPH11275872 A JP H11275872A
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JP
Japan
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short
capacitor
current
circuit
converter
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Application number
JP10090704A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Yamato
育男 大和
Takayoshi Sano
孝義 佐野
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GIJUTSU SOKEN KK
Hitachi Ltd
Original Assignee
GIJUTSU SOKEN KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To protect a capacitor from an overvoltage without increasing the energy processed by means of nonlinear resistance elements and the overcurrent duty of a power converter, when such an accident as the interline short circuit or arm short circuit occurs. SOLUTION: In a power conversion circuit having series capacitors 31-33 connected between the AC terminal of a power converter and an AC power source 2, nonlinear resistance elements 41-43, switching means (51-53) which short-circuits capacitor terminals to each other, and voltage detecting means (61-63) which detect the voltages across the capacitor terminals are connected between the capacitor terminals, and a control means 200 which turns on a short-circuiting switch about one cycle after the point of time the voltage detecting means detect an overvoltage is provided. For an interline short- circuiting current which continues over one or more cycles, the short-circuiting current is by-passed to short-circuiting switches, and for one-cycle arm short circuit, the igniting pulse of the power converter is stopped before the short- circuiting switches are turned on, and the capacitors 31-33 suppress the short- circuiting current.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサの過電
圧保護に係り、特に、電力変換回路に用いるコンデンサ
を過電圧保護する電力変換回路のコンデンサ過電圧保護
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to overvoltage protection of a capacitor, and more particularly, to a capacitor overvoltage protection device for a power conversion circuit for overvoltage protecting a capacitor used in a power conversion circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】直流連系用電力変換システムとして、例
えば、特開平8−228480号公報には、図12に示
すようなサイリスタ変換器1の交流端子と変換用変圧器
Tの間に直列にコンデンサ3を直列に接続する回路が開
示されている。なお、サイリスタ変換器1は、三相交流
を直流にあるいは直流を三相交流に変換し、交流系統2
の交流電圧VS、変換器1の直流電圧ED、直流電流I
Dを入力して、点弧パルスを発生する制御回路100に
よって制御される。ところで、電力変換システムは、直
列コンデンサ3によって種々の利点が得られることが知
られている。一つの利点として、コンデンサ3は、変換
器1の交流電流により充電され、これが変換器の転流電
圧に加わる。点弧角は、交流系統電圧2に対して設定さ
れるため、順変換動作を行う変換器では小さな点弧角α
で、逆変換動作を行う変換器では大きな点弧角αでの運
転が可能となる。これは、交流系統から見た無効電力の
発生量の低減を意味する。他の利点として、何らかの原
因で交流系統電圧2が過渡的に低下した場合でも、コン
デンサ電圧により転流電圧の低下が抑制されるので、転
流電圧を維持でき、転流失敗を防ぐことができる。
2. Description of the Related Art As a DC interconnection power conversion system, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 8-228480 discloses a series connection between an AC terminal of a thyristor converter 1 and a conversion transformer T as shown in FIG. A circuit for connecting the capacitors 3 in series is disclosed. The thyristor converter 1 converts three-phase AC to DC or DC to three-phase AC,
AC voltage VS, DC voltage ED of converter 1 and DC current I
D is input and controlled by the control circuit 100 that generates a firing pulse. By the way, it is known that various advantages can be obtained by the series capacitor 3 in the power conversion system. As one advantage, the capacitor 3 is charged by the alternating current of the converter 1, which adds to the commutation voltage of the converter. Since the firing angle is set with respect to the AC system voltage 2, the converter performing the forward conversion operation has a small firing angle α.
Thus, a converter that performs an inverse conversion operation can operate at a large firing angle α. This means a reduction in the amount of reactive power generated as viewed from the AC system. As another advantage, even if the AC system voltage 2 is transiently reduced for some reason, the decrease in the commutation voltage is suppressed by the capacitor voltage, so that the commutation voltage can be maintained and the commutation failure can be prevented. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直列コ
ンデンサを備えた直流連系システムでは、何らかの事故
によりコンデンサに過電流が流れた場合、これによりコ
ンデンサに過電圧が発生し、コンデンサの破壊を招く問
題がある。これに対して、コンデンサ端子間に非線形抵
抗素子(例えば、ZnO型バリスタ)を接続し、コンデ
ンサ電圧が所定値以上になった場合には、電流を非線形
抵抗素子に流すことにより、コンデンサの過充電を防ぐ
ことが知られている。しかし、過電流が継続した場合に
は、非線形抵抗素子が処理すべきエネルギーが膨大にな
るため、非線形抵抗素子が非常に大型化する問題があ
る。本発明の課題は、線間短絡、アーム短絡の事故発生
時に、非線形抵抗素子の処理エネルギーおよび電力変換
器の過電流責務を増加させることなく、コンデンサを過
電圧から保護するに好適な電力変換回路のコンデンサ過
電圧保護装置を提供することにある。
However, in a DC interconnection system having a series capacitor, if an overcurrent flows through the capacitor due to some accident, an overvoltage is generated in the capacitor, and the capacitor is destroyed. is there. On the other hand, a non-linear resistance element (for example, a ZnO type varistor) is connected between the capacitor terminals, and when the capacitor voltage exceeds a predetermined value, a current flows through the non-linear resistance element, thereby overcharging the capacitor. It is known to prevent. However, if the overcurrent continues, the energy to be processed by the nonlinear resistance element becomes enormous, and there is a problem that the nonlinear resistance element becomes very large. An object of the present invention is to provide a power conversion circuit suitable for protecting a capacitor from overvoltage without increasing the processing energy of a nonlinear resistance element and the overcurrent duty of a power converter in the event of a line short-circuit or an arm short-circuit. A capacitor overvoltage protection device is provided.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題は、電力変換器
の交流端子と交流電源の間に接続される直列コンデンサ
のコンデンサ端子間電圧を検出する電圧検出手段または
前記変換器の交流電流を検出する電流検出手段と、前記
コンデンサ端子間を短絡するスイッチを設けると共に、
前記検出手段により前記コンデンサの過電圧または交流
電流の過電流を検出した時点から所定の時間が経過した
時、前記スイッチの投入信号を発生し、前記スイッチを
投入する制御手段を設けることによって、解決される。
The object of the present invention is to provide a voltage detecting means for detecting a voltage between capacitor terminals of a series capacitor connected between an AC terminal of an electric power converter and an AC power supply, or detecting an AC current of the converter. Current detecting means, and a switch for short-circuiting between the capacitor terminals is provided,
It is possible to solve the problem by providing control means for generating a switch-on signal when a predetermined time has elapsed from the time when the overvoltage of the capacitor or the overcurrent of the AC current is detected by the detection means, and for turning on the switch. You.

【0005】本発明は、前記電圧または電流検出手段に
より過電圧または過電流を検知し、過電圧または過電流
発生から1サイクル程度遅れて短絡スイッチを投入する
ことにより、1サイクル以上継続する線間短絡電流を短
絡スイッチにバイパスするため、非線形抵抗素子の処理
エネルギーを低減しながら、コンデンサを過電圧から保
護することができ、また、アーム短絡1サイクルに対し
ては短絡スイッチが投入される前に電力変換器の点弧パ
ルスが停止するので、コンデンサによって短絡電流を抑
制することができる。
According to the present invention, an overvoltage or an overcurrent is detected by the voltage or current detection means, and a short-circuit switch is turned on about one cycle after the occurrence of the overvoltage or the overcurrent, whereby a line-to-line short-circuit current that continues for one cycle or more is provided. Is bypassed to the short-circuit switch, so that the capacitor can be protected from overvoltage while reducing the processing energy of the non-linear resistance element. In addition, for one cycle of arm short-circuit, the power converter is turned on before the short-circuit switch is turned on. , The short-circuit current can be suppressed by the capacitor.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態による電
力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置を示す。本実施
形態は、図12に示す従来例のコンデンサ31〜33の
端子間に非線形抵抗素子41〜43、短絡スイッチ51
〜53、電圧検出器61〜63および短絡スイッチの制
御装置200を設ける。なお、7は電源遮断器を示す。
短絡スイッチの制御装置200は、電圧検出器61〜6
3が検出したコンデンサ31〜33の過電圧を過電圧検
出手段201に入力し、時間遅れ手段202により所定
時間遅延した後、投入信号をスイッチ駆動回路203に
入力し、短絡スイッチ51〜53を駆動する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 illustrates a capacitor overvoltage protection device for a power conversion circuit according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the non-linear resistance elements 41 to 43 and the short-circuit switch 51 are connected between the terminals of the capacitors 31 to 33 of the conventional example shown in FIG.
To 53, voltage detectors 61 to 63 and a short-circuit switch control device 200 are provided. Reference numeral 7 denotes a power breaker.
The control device 200 for the short-circuit switch includes the voltage detectors 61 to 6.
3 inputs the overvoltage of the capacitors 31 to 33 to the overvoltage detecting means 201 and delays the overvoltage by the time delay means 202 for a predetermined time, and then inputs the closing signal to the switch drive circuit 203 to drive the short-circuit switches 51 to 53.

【0007】図1のAに示すような線間短絡事故が発生
した場合について、短絡スイッチ51〜53を設けない
場合の動作を図2に示す。非線形抵抗素子41〜43は
図3のような電圧電流特性を有し、端子間に過電圧が発
生した場合には、非線形抵抗素子に電流が流れ、エネル
ギーを吸収することにより、電圧の上昇を抑える。い
ま、図2に示す時点(事故発生)で図1のA点の線間短
絡が発生すると、系統電圧2はコンデンサ31と32を
介して短絡されるため、図示のように、交流電流に過電
流が発生し(なお、矩形波は、通常、主回路に流れる電
流を示す。)、この過電流によりコンデンサ31と32
が過充電されるため、過電圧が発生する。この過電圧が
過電圧保護レベルを越えたところで、非線形抵抗素子4
1と42に過電流がバイパスしてコンデンサ電圧は保護
レベル付近に抑えられる。しかしながら、非線形抵抗素
子41と42に電流が流れることにより、非線形抵抗素
子41と42の処理エネルギーは暫時増加(非線形抵抗
素子処理エネルギーの積分値として図示)して行く。事
故発生時には、遮断器7をトリップさせるが、通常の遮
断器はトリップまで数サイクルの時間を要すため、この
場合、その間の増加したエネルギーを処理できる非線形
抵抗素子とする必要がある。すなわち、過電流が継続し
た場合には、非線形抵抗素子が処理すべきエネルギーが
膨大になるため、非線形抵抗素子を非常に大型化する必
要がある。
FIG. 2 shows the operation when the short-circuit switches 51 to 53 are not provided when the line-to-line short-circuit accident shown in FIG. 1A occurs. The non-linear resistance elements 41 to 43 have a voltage-current characteristic as shown in FIG. 3, and when an overvoltage occurs between terminals, a current flows through the non-linear resistance element to absorb energy, thereby suppressing a rise in voltage. . Now, when a line short circuit at point A in FIG. 1 occurs at the time shown in FIG. 2 (occurrence of an accident), the system voltage 2 is short-circuited via the capacitors 31 and 32. A current is generated (a rectangular wave usually indicates a current flowing in the main circuit), and the capacitors 31 and 32 are caused by this overcurrent.
Is overcharged, an overvoltage occurs. When this overvoltage exceeds the overvoltage protection level, the nonlinear resistance element 4
The overcurrent bypasses 1 and 42, and the capacitor voltage is kept close to the protection level. However, due to the current flowing through the nonlinear resistance elements 41 and 42, the processing energy of the nonlinear resistance elements 41 and 42 temporarily increases (illustrated as an integral value of the processing energy of the nonlinear resistance elements). When an accident occurs, the circuit breaker 7 is tripped. However, since a normal circuit breaker requires several cycles before tripping, in this case, it is necessary to use a nonlinear resistance element capable of processing the increased energy during the trip. That is, when the overcurrent continues, the energy to be processed by the nonlinear resistance element becomes enormous, so that the nonlinear resistance element needs to be very large.

【0008】一方、短絡スイッチ51〜53を設けた場
合、A点の線間短絡事故が発生しても、過電圧発生直後
に短絡スイッチを投入することにより、コンデンサの過
電圧の発生を防止し、非線形抵抗素子の処理エネルギー
を低減することが可能となる。しかしながら、短絡スイ
ッチ51〜53を設けることにより、A点の短絡事故で
はなく、変換器1のアーム短絡が発生した場合、アーム
短絡電流の抑制効果が失われる。ここで、アーム短絡電
流の抑制効果とは、変換器1のアーム短絡が発生したと
き、瞬時に変換器の点弧パルスを停止(以下、本動作を
ゲートブロックと呼ぶ。)して、交流の過電流を1サイ
クルで除去するため、アーム短絡電流を抑制することが
できることを云う。そこで、アーム短絡電流の抑制効果
が失われる動作を図4に示す。図4の時点(事故発生)
でアーム短絡事故が発生すると、系統電圧は図示しない
回路インピーダンスとコンデンサを介して短絡され、両
者のインピーダンスで決まる短絡電流が流れる。これに
よりコンデンサ電圧が上昇し、このコンデンサ電圧が保
護レベルまで上昇した時点で投入信号により短絡スイッ
チを投入してコンデンサを短絡すると、系統電圧の短絡
経路のインピーダンスが減少するため、交流電流による
短絡電流は図示の実線から破線のように増加する。この
アーム短絡電流は変換器1に流れるため、これによりコ
ンデンサを短絡しない場合に比べ、変換器1の過電流責
務が増大する。すなわち、コンデンサを短絡した場合に
はアーム短絡電流を抑制することができない。なお、コ
ンデンサ電圧は、短絡スイッチによりコンデンサが短絡
された時点で図示の点線のように零になる。
On the other hand, when the short-circuit switches 51 to 53 are provided, even if a line-to-line short-circuit at the point A occurs, the short-circuit switch is turned on immediately after the occurrence of the overvoltage, thereby preventing the occurrence of the overvoltage of the capacitor. It is possible to reduce the processing energy of the resistance element. However, by providing the short-circuit switches 51 to 53, the effect of suppressing the arm short-circuit current is lost when an arm short-circuit occurs in the converter 1 instead of the short-circuit accident at the point A. Here, the effect of suppressing the arm short-circuit current means that when the arm short-circuit of the converter 1 occurs, the firing pulse of the converter is instantaneously stopped (hereinafter, this operation is referred to as a gate block), and the alternating current is applied. Since the overcurrent is removed in one cycle, it means that the arm short-circuit current can be suppressed. FIG. 4 shows an operation in which the effect of suppressing the arm short-circuit current is lost. Time point in Fig. 4 (occurrence of accident)
When an arm short-circuit accident occurs, the system voltage is short-circuited via a circuit impedance (not shown) and a capacitor, and a short-circuit current determined by both impedances flows. As a result, when the capacitor voltage rises, and when the capacitor voltage rises to the protection level, a short circuit switch is turned on by a turn-on signal to short-circuit the capacitor, the impedance of the short-circuit path of the system voltage is reduced. Increases from the solid line shown to the broken line. Since this arm short-circuit current flows through the converter 1, the overcurrent duty of the converter 1 is increased as compared with the case where the capacitor is not short-circuited. That is, when the capacitor is short-circuited, the arm short-circuit current cannot be suppressed. The capacitor voltage becomes zero as shown by the dotted line when the capacitor is short-circuited by the short-circuit switch.

【0009】図5は、図1の実施形態の動作を示す。本
実施形態では、図5の時点(事故発生)で線間短絡が発
生すると、系統電圧2はコンデンサ(31〜33)を介
して短絡されるため、図示のように、交流電流に過電流
が発生し、この過電流によりコンデンサ(31〜33)
が過充電されるため、過電圧が発生する。この過電圧が
非線形抵抗素子(41〜43)の過電圧保護レベルを越
えたところで、非線形抵抗素子(41〜43)に過電流
がバイパスしてコンデンサ電圧は保護レベル付近に抑え
られる。これにより、コンデンサを過電圧から保護す
る。同時に、電圧検出器(61〜63)がコンデンサ電
圧の過電圧を検出し、この過電圧検出信号を制御装置の
過電圧検出手段201に入力する。この場合、時間遅れ
手段202による時間遅れを1サイクル程度とすると、
時間遅れ手段202により1サイクル程度の時間遅れの
後、すなわち、過電圧検出手段201に図示の3つの過
電圧検出信号が入力された後、短絡スイッチ(51〜5
3)の投入信号を発生し、スイッチ駆動回路203によ
って短絡スイッチ(51〜53)を駆動し、コンデンサ
(31〜33)を短絡する。これにより、非線形抵抗素
子(41〜43)に電流が流れる期間が1サイクル程度
に抑えれるため、図2に比べ、非線形抵抗素子の処理エ
ネルギー(積分値)を低減することができる。また、図
5の時点(事故発生)でアーム短絡が発生すると、瞬時
(1サイクル以内)に変換器1をゲートブロックする。
このため、短絡スイッチ(51〜53)はゲートブロッ
ク以降に投入されることになる。換言すると、アーム短
絡時には、変換器1をゲートブロックするまでの間は、
短絡スイッチ(51〜53)が投入されることがないた
め、系統電圧短絡経路にコンデンサ(31〜33)が存
在することになり、これによりアーム短絡電流の増加を
招くことがない。すなわち、コンデンサによってアーム
短絡電流の抑制効果を維持することができることにな
る。このように、本実施形態では、線間短絡、アーム短
絡の事故発生時に、非線形抵抗素子の処理エネルギーお
よび変換器の過電流責務を増加させることなく、コンデ
ンサを過電圧から保護することができる。
FIG. 5 shows the operation of the embodiment of FIG. In the present embodiment, if a line short circuit occurs at the time point (accident occurrence) in FIG. 5, the system voltage 2 is short-circuited via the capacitors (31 to 33). Occurs, and the capacitor (31-33)
Is overcharged, an overvoltage occurs. When the overvoltage exceeds the overvoltage protection level of the nonlinear resistance elements (41 to 43), the overcurrent bypasses the nonlinear resistance elements (41 to 43), and the capacitor voltage is suppressed to the vicinity of the protection level. This protects the capacitor from overvoltage. At the same time, the voltage detectors (61 to 63) detect an overvoltage of the capacitor voltage, and input this overvoltage detection signal to the overvoltage detection means 201 of the control device. In this case, if the time delay by the time delay means 202 is about one cycle,
After a time delay of about one cycle by the time delay means 202, that is, after the three overvoltage detection signals shown in FIG.
The closing signal of 3) is generated, and the short-circuit switches (51 to 53) are driven by the switch driving circuit 203 to short-circuit the capacitors (31 to 33). Thereby, the period during which the current flows through the nonlinear resistance elements (41 to 43) is suppressed to about one cycle, so that the processing energy (integral value) of the nonlinear resistance element can be reduced as compared with FIG. If an arm short circuit occurs at the time point (accident occurrence) in FIG. 5, the converter 1 is gate-blocked instantaneously (within one cycle).
Therefore, the short-circuit switches (51 to 53) are turned on after the gate block. In other words, when the arm is short-circuited, until the converter 1 is gate-blocked,
Since the short-circuit switches (51 to 53) are not turned on, the capacitors (31 to 33) are present in the system voltage short-circuit path, thereby preventing the arm short-circuit current from increasing. That is, the effect of suppressing the arm short-circuit current can be maintained by the capacitor. As described above, in the present embodiment, when an accident such as line-to-line short-circuit or arm short-circuit occurs, the capacitor can be protected from overvoltage without increasing the processing energy of the nonlinear resistance element and the overcurrent duty of the converter.

【0010】図6は、本発明の他の実施形態を示す。そ
の動作を図7に示す。図6は、図1に示した実施形態の
制御装置200の部分を示し、過電圧信号を所定時間マ
スクする手段204を設けたものである。図6におい
て、マスク手段204は、図7に示すように、線間短絡
事故が発生し、過電圧検出手段201に過電圧信号が入
力されると、過電圧検出後1サイクル程度の間過電圧信
号をマスクし、その後の過電圧信号により投入信号を生
成する。そして、この投入信号をスイッチ駆動回路20
3に入力し、短絡スイッチを駆動する。また、アーム短
絡事故が発生した場合は、変換器1をゲートブロックす
るまでの間、過電圧信号のマスクにより、短絡スイッチ
(51〜53)が投入されることがない。これにより、
図1の実施形態と同様の効果を実現できると同時に、マ
スク期間中に事故が除去された場合には、投入信号が生
成されないので、そのまま運転を継続することが可能と
なる。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. The operation is shown in FIG. FIG. 6 shows a part of the control device 200 of the embodiment shown in FIG. 1 and is provided with a means 204 for masking an overvoltage signal for a predetermined time. In FIG. 6, when an overvoltage signal is input to the overvoltage detection means 201 as shown in FIG. 7, the masking means 204 masks the overvoltage signal for about one cycle after the overvoltage detection. , A closing signal is generated by the subsequent overvoltage signal. Then, this input signal is transmitted to the switch drive circuit 20.
3 to drive the short-circuit switch. Further, when an arm short-circuit accident occurs, the short-circuit switches (51 to 53) are not turned on by the mask of the overvoltage signal until the converter 1 is gate-blocked. This allows
The same effect as that of the embodiment of FIG. 1 can be realized, and at the same time, if an accident is eliminated during the mask period, no closing signal is generated, so that the operation can be continued as it is.

【0011】図8は、本発明の他の実施形態を示す。そ
の動作を図9に示す。図8は、図1に示した実施形態の
制御装置200の部分を示し、正および負のコンデンサ
電圧を絶対値として生成する絶対値手段205、過電圧
発生後にコンデンサ電圧の絶対値を積分する積分手段2
06、積分値が所定の判定レベルを越えた時点で投入信
号を生成する比較手段207を設けたものである。図8
において、図9に示すように、線間短絡事故が発生し、
過電圧検出手段201に過電圧信号が入力されると、過
電圧検出手段201から積分開始信号を積分手段206
に出力する。積分手段206はコンデンサ電圧の絶対値
を積分し、積分値が所定の判定レベルを越えた時点で比
較手段207から投入信号を発生する。そして、この投
入信号をスイッチ駆動回路203に入力し、短絡スイッ
チを駆動する。また、アーム短絡事故が発生した場合
は、変換器1をゲートブロックするまでの間、コンデン
サ電圧の絶対値の積分値が所定の判定レベルに達しない
ため、短絡スイッチ(51〜53)が投入されることが
ない。これにより、図1の実施形態と同様の効果を実現
できると同時に、コンデンサ電圧の絶対値の積分値によ
り、非線形抵抗素子の処理エネルギーを間接的に評価で
きるので、非線形抵抗素子の容量を低減することができ
る。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. The operation is shown in FIG. FIG. 8 shows a part of the control device 200 of the embodiment shown in FIG. 1, and includes an absolute value means 205 for generating positive and negative capacitor voltages as absolute values, and an integrating means for integrating the absolute values of the capacitor voltages after an overvoltage occurs. 2
06, a comparison means 207 for generating a closing signal when the integrated value exceeds a predetermined judgment level. FIG.
In FIG. 9, a line-to-line short-circuit accident occurs as shown in FIG.
When an overvoltage signal is input to the overvoltage detection means 201, the integration start signal is transmitted from the overvoltage detection means 201 to the integration means 206.
Output to The integrating means 206 integrates the absolute value of the capacitor voltage, and generates a closing signal from the comparing means 207 when the integrated value exceeds a predetermined judgment level. Then, this input signal is input to the switch drive circuit 203 to drive the short-circuit switch. Further, when an arm short-circuit accident occurs, the integrated value of the absolute value of the capacitor voltage does not reach the predetermined determination level until the converter 1 is gate-blocked, so the short-circuit switches (51 to 53) are turned on. Never. Thereby, the same effect as that of the embodiment of FIG. 1 can be realized, and at the same time, the processing energy of the nonlinear resistance element can be indirectly evaluated based on the integral value of the absolute value of the capacitor voltage, so that the capacity of the nonlinear resistance element is reduced. be able to.

【0012】図10は、本発明の他の実施形態を示す。
本実施形態は、図1に示す実施形態のコンデンサ電圧を
検出する電圧検出器61〜63に代わり、交流電流を検
出する電流検出器81〜83を設け、また、図1に示す
実施形態の短絡スイッチの制御装置200の過電圧検出
手段201に代わり、過電流検出手段208を設け、コ
ンデンサ過電圧信号の代わりに交流電流の過電流信号を
用いるようにしたものである。図10において、線間短
絡事故が発生し、電流検出器(81〜83)が過電流を
検出すると、過電流検出手段208に過電流信号が入力
され、この場合、図1の実施形態と同様に、時間遅れ手
段202による時間遅れを1サイクル程度とすると、時
間遅れ手段202により1サイクル程度の時間遅れの
後、短絡スイッチ(51〜53)の投入信号を発生し、
スイッチ駆動回路203によって短絡スイッチ(51〜
53)を駆動し、コンデンサ(31〜33)を短絡す
る。また、アーム短絡事故が発生した場合、瞬時(1サ
イクル以内)に変換器1をゲートブロックするため、短
絡スイッチ(51〜53)はゲートブロック以降に投入
されることになる。これにより、図1の実施形態と同様
の効果を実現できる。ここで、コンデンサ電圧は電流の
積分であるので、過電圧の検出は過電流の検出より遅く
なるため、特に本実施形態によれば、図1の実施形態に
比べ、事故を高速に検出でき、投入信号の発生を早める
ことができるので、より一層非線形抵抗素子の処理エネ
ルギーを低減することができる。
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention.
In the present embodiment, current detectors 81 to 83 for detecting an alternating current are provided in place of the voltage detectors 61 to 63 for detecting the capacitor voltage in the embodiment shown in FIG. An overcurrent detection means 208 is provided instead of the overvoltage detection means 201 of the switch control device 200, and an overcurrent signal of an alternating current is used instead of the capacitor overvoltage signal. In FIG. 10, when a line short-circuit accident occurs and the current detectors (81 to 83) detect an overcurrent, an overcurrent signal is input to the overcurrent detecting means 208. In this case, as in the embodiment of FIG. Assuming that the time delay by the time delay means 202 is about one cycle, after a time delay of about one cycle by the time delay means 202, a closing signal of the short-circuit switch (51-53) is generated.
The short circuit switches (51 to 51) are switched by the switch driving circuit 203.
53) and short-circuit the capacitors (31-33). When an arm short circuit accident occurs, the converter 1 is gate-blocked instantaneously (within one cycle), so that the short-circuit switches (51 to 53) are turned on after the gate block. Thereby, the same effect as the embodiment of FIG. 1 can be realized. Here, since the capacitor voltage is the integral of the current, the detection of the overvoltage is slower than the detection of the overcurrent. Therefore, according to the present embodiment, in particular, the accident can be detected at a higher speed than the embodiment of FIG. Since the generation of the signal can be hastened, the processing energy of the nonlinear resistance element can be further reduced.

【0013】図11は、本発明の他の実施形態を示す。
本実施形態は、図1に示す実施形態のコンデンサ電圧を
検出する電圧検出手段61〜63に代わり、交流電流を
検出する電流検出手段81〜83を設けると共に、直流
電流を検出する電流検出手段9を設け、また、図1に示
す実施形態の短絡スイッチの制御装置200の過電圧検
出手段201に代わり、交流電流と直流電流から交流電
流にのみ過電流が発生した場合に事故発生信号を生成
し、両電流に過電流が発生した場合には事故発生信号を
生成しない事故判定手段213を設けたものである。図
11において、変換器1の直流側に直流地絡事故が発生
した場合、交流電流を検出する電流検出手段81〜83
と直流電流を検出する電流検出手段9が同時に過電流を
検出する。このとき、事故判定手段213は直流地絡事
故と判断し、事故発生信号を発生しない。このため、制
御装置200は短絡スイッチ51〜53を投入せず、制
御回路100が内蔵する手段(図示せず)により、変換
器1の点弧角をシフトして過電流を減少する。これによ
り、本実施形態では、事故除去後、高速に運転を再開す
ることができる。一方、交流電流を検出する電流検出手
段81〜83のみが過電流を検出したとき、事故判定手
段213は線間短絡またはアーム短絡事故と判断し、事
故発生信号を発生し、以下図10の実施形態と同様に動
作する。これにより、図1の実施形態と同様の効果を実
現できると同時に、直流地絡事故の場合には、事故除去
後、高速に運転を再開することができる。
FIG. 11 shows another embodiment of the present invention.
In this embodiment, instead of the voltage detecting means 61 to 63 for detecting the capacitor voltage in the embodiment shown in FIG. 1, current detecting means 81 to 83 for detecting an AC current are provided, and a current detecting means 9 for detecting a DC current is provided. In addition, in place of the overvoltage detection means 201 of the short-circuit switch control device 200 of the embodiment shown in FIG. 1, an accident occurrence signal is generated when an overcurrent occurs only in an alternating current from an alternating current and a direct current, An accident judging means 213 which does not generate an accident occurrence signal when an overcurrent occurs in both currents is provided. In FIG. 11, when a DC ground fault occurs on the DC side of converter 1, current detecting means 81 to 83 for detecting an AC current are provided.
And the current detecting means 9 for detecting a direct current simultaneously detect an overcurrent. At this time, the accident determination means 213 determines that a DC ground fault has occurred, and does not generate an accident occurrence signal. Therefore, control device 200 does not turn on short-circuit switches 51 to 53, and shifts the firing angle of converter 1 to reduce overcurrent by means (not shown) incorporated in control circuit 100. Thus, in the present embodiment, the operation can be restarted at a high speed after the accident is eliminated. On the other hand, when only the current detecting means 81 to 83 for detecting an alternating current detect an overcurrent, the fault determining means 213 determines that there is a line short-circuit or an arm short-circuit and generates a fault occurrence signal. It operates in the same way as the form. Thereby, the same effect as the embodiment of FIG. 1 can be realized, and at the same time, in the case of the DC ground fault, the operation can be restarted at high speed after the removal of the fault.

【0014】なお、以上の実施形態においては、コンデ
ンサの短絡スイッチとしてサイリスタを記載している
が、GTO等の他の半導体スイッチあるいは数ms程度
で投入可能な高速な機械スイッチであっても同様の効果
が得られる。また、短絡スイッチに直列に接続したイン
ピーダンスとしてリアクトルを記載しているが、抵抗あ
るいは抵抗とリアクトルの直列回路ほか抵抗、リアクト
ル、コンデンサの組み合わせた回路を接続することも可
能である。
In the above embodiment, a thyristor is described as a short-circuit switch for a capacitor. However, the same applies to other semiconductor switches such as GTO or high-speed mechanical switches that can be turned on in about several ms. The effect is obtained. Although the reactor is described as the impedance connected in series to the short-circuit switch, it is also possible to connect a resistor, a series circuit of the resistor and the reactor, or a circuit combining a resistor, a reactor, and a capacitor.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
線間短絡の事故発生時に、コンデンサの過電圧または交
流電流の過電流を検出した時点から所定の時間が経過し
た時、短絡スイッチを投入することにより、1サイクル
以上継続する線間短絡電流に対して非線形抵抗素子の処
理エネルギーを低減しながら、コンデンサを過電圧から
保護することができ、また、アーム短絡の事故発生時
に、アーム短絡1サイクルに対して短絡スイッチが投入
される前に電力変換器の点弧パルスが停止するので、コ
ンデンサによって短絡電流抑制効果を維持することがで
きる。この結果、非線形抵抗素子の処理エネルギーおよ
び電力変換器の過電流責務を増加させることなく、コン
デンサを過電圧から保護することができる。また、コン
デンサ電圧の過電圧の検出に代えて交流電流の過電流を
検出することにより、事故を高速に検出でき、より一層
非線形抵抗素子の処理エネルギーを低減することができ
る。また、直流地絡事故が発生した場合、コンデンサを
短絡せず、電力変換器の点弧角をシフトして過電流を減
少させることにより、事故除去後、高速に運転を再開す
ることができる。
As described above, according to the present invention,
When a predetermined time has elapsed from the point when the overvoltage of the capacitor or the overcurrent of the AC current is detected at the time of the occurrence of the line short-circuit accident, by turning on the short-circuit switch, Capacitors can be protected from overvoltage while reducing the processing energy of the non-linear resistance element, and when an arm short circuit occurs, the point of the power converter before the short circuit switch is turned on for one cycle of arm short circuit. Since the arc pulse stops, the effect of suppressing the short-circuit current can be maintained by the capacitor. As a result, the capacitor can be protected from overvoltage without increasing the processing energy of the nonlinear resistance element and the overcurrent duty of the power converter. Further, by detecting the overcurrent of the alternating current instead of detecting the overvoltage of the capacitor voltage, an accident can be detected at high speed, and the processing energy of the nonlinear resistance element can be further reduced. In addition, when a DC ground fault occurs, by shifting the firing angle of the power converter and reducing the overcurrent without short-circuiting the capacitor, the operation can be restarted at high speed after the fault is eliminated.

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

【図1】本発明の一実施形態による電力変換回路のコン
デンサ過電圧保護装置
FIG. 1 is a capacitor overvoltage protection device for a power conversion circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の短絡スイッチがない場合の動作説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation when there is no short-circuit switch in FIG. 1;

【図3】非線形抵抗素子の電圧電流特性図FIG. 3 is a voltage-current characteristic diagram of a nonlinear resistance element.

【図4】図1の時間遅れ手段がない場合の動作説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation when there is no time delay unit in FIG. 1;

【図5】図1の実施形態の動作説明図FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the embodiment of FIG. 1;

【図6】本発明の他の実施形態FIG. 6 shows another embodiment of the present invention.

【図7】図6の実施形態の動作説明図FIG. 7 is an operation explanatory view of the embodiment of FIG. 6;

【図8】本発明の他の実施形態FIG. 8 shows another embodiment of the present invention.

【図9】図8の実施形態の動作説明図FIG. 9 is an operation explanatory diagram of the embodiment in FIG. 8;

【図10】本発明の他の実施形態FIG. 10 shows another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施形態FIG. 11 shows another embodiment of the present invention.

【図12】従来技術の構成図FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…サイリスタ変換器、31〜33…コンデンサ、41
〜43…非線形抵抗素子、51〜53…短絡スイッチ、
61…電圧検出器、81…電流検出器、9…電流検出
器、100…変換器制御回路、200…短絡スイッチ制
御装置、201…過電圧検出手段、202…時間遅れ手
段、203…スイッチ駆動手段、204…マスク手段、
205…絶対値手段、206…積分手段、207…比較
手段、208…過電流検出手段、213…事故判定手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thyristor converter, 31-33 ... Capacitor, 41
~ 43 ... nonlinear resistance element, 51-53 ... short circuit switch,
61: voltage detector, 81: current detector, 9: current detector, 100: converter control circuit, 200: short-circuit switch control device, 201: overvoltage detection means, 202: time delay means, 203: switch driving means, 204 ... mask means,
205: absolute value means, 206: integrating means, 207: comparing means, 208: overcurrent detecting means, 213: accident determining means

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に、前記コンデンサ端子間を短絡す
るスイッチ手段と前記コンデンサ端子間電圧を検出する
電圧検出手段を接続し、前記検出手段により過電圧を検
出した時点から所定の時間が経過した時、前記スイッチ
を投入する制御手段を設けることを特徴とする電力変換
回路のコンデンサ過電圧保護装置。
1. A power converter circuit comprising: a power converter for converting three-phase AC to DC or DC to three-phase AC; and a series capacitor connected between an AC terminal of the power converter and an AC power supply. A non-linear resistance element is connected between the capacitor terminals, switch means for short-circuiting between the capacitor terminals, and voltage detection means for detecting the voltage between the capacitor terminals are connected, and a predetermined value is detected from the time when the overvoltage is detected by the detection means. A capacitor overvoltage protection device for a power conversion circuit, further comprising control means for turning on the switch when time has elapsed.
【請求項2】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に、前記コンデンサ端子間を短絡す
るスイッチ手段と前記コンデンサ端子間電圧を検出する
電圧検出手段を接続し、前記検出手段の過電圧信号を過
電圧の検出時点から所定期間マスクし、該マスク期間が
経過した時、前記スイッチを投入する制御手段を設ける
ことを特徴とする電力変換回路のコンデンサ過電圧保護
装置。
2. A power conversion circuit comprising: a power converter for converting three-phase AC to DC or DC to three-phase AC; and a series capacitor connected between an AC terminal of the power converter and an AC power supply. A non-linear resistance element is connected between the capacitor terminals, and switch means for short-circuiting between the capacitor terminals and voltage detection means for detecting the voltage between the capacitor terminals are connected, and the overvoltage signal of the detection means is detected from the time of detection of the overvoltage. A capacitor overvoltage protection device for a power conversion circuit, comprising a control unit for masking for a predetermined period and turning on the switch when the mask period has elapsed.
【請求項3】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に、前記コンデンサ端子間を短絡す
るスイッチ手段と前記コンデンサ端子間電圧を検出する
電圧検出手段を接続し、前記検出手段により過電圧を検
出した時点から前記コンデンサ電圧の絶対値の積分し、
該積分値が所定値に達した時、前記スイッチを投入する
制御手段を設けることを特徴とする電力変換回路のコン
デンサ過電圧保護装置。
3. A power conversion circuit comprising: a power converter for converting three-phase AC to DC or DC to three-phase AC; and a series capacitor connected between an AC terminal of the power converter and an AC power supply. A non-linear resistance element is connected between the capacitor terminals, and switch means for short-circuiting between the capacitor terminals and voltage detection means for detecting the voltage between the capacitor terminals are connected, and the capacitor is connected from the time when the overvoltage is detected by the detection means. Integrating the absolute value of the voltage,
A control device for turning on the switch when the integrated value reaches a predetermined value is provided.
【請求項4】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に前記コンデンサ端子間を短絡する
スイッチ手段を接続し、さらに前記変換器の交流電流を
検出する電流検出手段を具備し、前記検出手段により過
電流を検出した時点から所定の時間が経過した時、前記
スイッチを投入する制御手段を設けることを特徴とする
電力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置。
4. A power conversion circuit having a power converter for converting three-phase AC to DC or DC to three-phase AC, and a series capacitor connected between an AC terminal of the power converter and an AC power supply. A non-linear resistance element is connected between the capacitor terminals and switch means for short-circuiting between the capacitor terminals is connected, and further, current detecting means for detecting an alternating current of the converter is provided, and overcurrent is detected by the detecting means. Control means for turning on the switch when a predetermined time has elapsed from the time when the power supply circuit has been turned on.
【請求項5】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に前記コンデンサ端子間を短絡する
スイッチ手段を接続し、さらに前記変換器の交流電流を
検出する電流検出手段および前記変換器の直流電流を検
出する電流検出手段を具備し、交流電流と直流電流から
判定した事故種別に応じて前記スイッチを投入するか否
かを決める制御手段を設けることを特徴とする電力変換
回路のコンデンサ過電圧保護装置。
5. A power converter circuit comprising: a power converter for converting three-phase AC to DC or DC to three-phase AC; and a series capacitor connected between an AC terminal of the power converter and an AC power supply. Connecting a non-linear resistance element between the capacitor terminals and connecting a switch means for short-circuiting between the capacitor terminals; furthermore, a current detection means for detecting an AC current of the converter and a current detection for detecting a DC current of the converter. And a control means for deciding whether or not to turn on the switch according to the type of accident determined from the AC current and the DC current.
【請求項6】 請求項5において、前記変換器の交流電
流を検出する電流検出手段のみにより過電流を検出した
場合、該過電流を検出した時点から所定の時間が経過し
た時、前記スイッチを投入し、前記変換器の交流電流を
検出する電流検出手段と前記変換器の直流電流を検出す
る電流検出手段の両方から過電流を検出した場合、前記
変換器の点弧角をシフトして過電流を減少することを特
徴とする電力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置。
6. The switch according to claim 5, wherein when the overcurrent is detected only by the current detecting means for detecting the alternating current of the converter, the switch is turned off when a predetermined time has elapsed from the time when the overcurrent was detected. When the over current is detected from both the current detecting means for detecting the AC current of the converter and the current detecting means for detecting the DC current of the converter, the firing angle of the converter is shifted to A capacitor overvoltage protection device for a power conversion circuit, characterized in that the current is reduced.
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