JPS60219916A - Element defect detecting circuit - Google Patents

Element defect detecting circuit

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JPS60219916A
JPS60219916A JP7571684A JP7571684A JPS60219916A JP S60219916 A JPS60219916 A JP S60219916A JP 7571684 A JP7571684 A JP 7571684A JP 7571684 A JP7571684 A JP 7571684A JP S60219916 A JPS60219916 A JP S60219916A
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JP
Japan
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current
winding
capacitor
gate
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP7571684A
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Japanese (ja)
Inventor
幸憲 弦田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ゲートターンオフサイリスタ(以下、GTO
と略称する)の素子異常を検出する回路に係り、特1こ
、ゲート電源の過電流を検出して素子の短絡故障を検出
する素子故障検出回路に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as a GTO).
The present invention relates to a circuit for detecting an abnormality in an element (abbreviated as ), and particularly relates to an element failure detection circuit for detecting an overcurrent of a gate power supply to detect a short-circuit failure of an element.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

GTOの短絡故障は従来、装置側の直流短絡、アーム短
絡等による主回路の過電流を検出するか、装置を停止し
て、素子チェック、ゲートチェック等の調査で発見して
いた。しかし、複数個のGTOを直列で使用した場合、
一部のGTQの故障では主回路の短絡磁流が流れず、定
期点検時等で装置停止時1こ素子チェックを行うまでは
発見できず、外部からのサージ電圧の侵入等lこよる過
電圧発生時に本来の設計余裕が確保されない状態となり
、一部のGTOの素子故障のために、他の健全な素子が
破損し、重大事故に波及するという危険性があった。従
って、従来、直列に接続したGTOの故障を検出するに
は、第1図に示す回路が用いられていた。図中、11〜
16はGTOであり、ここでは、直列数6の場合を示し
ている。17 、18は分圧用抵抗、19は電流検出器
である。G T 011〜16が全て正常な時は、0点
、D点は同電位であり、C−0間1こは電流が流れない
が、GTOが短絡故障をおこした時は、C−D間に電流
が流れ、この電流を電流検出器19により検出して素子
異常を検出する。以上、述べた故障検出法は、上半分(
A−0間)と下半越(C−8間)の電圧差により素子故
障を検出するため、上半分と下半分で同数のGTOが短
絡故障をおこした時は、原理的にGTOの故障を検出で
きない欠点をもつ。又、GTOの直列数が増えるほど高
耐圧の抵抗を必要とし、又、GTOのターンオフのばら
つきが、GT011〜13の組とG T O14〜16
の組で差がある場合、個々の素子に加わる直流電圧の分
担に差ができ、素子が正常でも、0点−D点間に電位差
が生じ娯検出する場合もある。
Conventionally, short-circuit failures in GTOs have been discovered by detecting overcurrent in the main circuit due to DC shorts or arm shorts on the device side, or by stopping the device and conducting device checks, gate checks, etc. However, when multiple GTOs are used in series,
In some GTQ failures, a short circuit in the main circuit prevents the magnetic current from flowing, and it cannot be discovered until one element is checked when the equipment is stopped during periodic inspections, etc., and overvoltage may occur due to the intrusion of surge voltage from the outside. At times, the original design margin could not be secured, and there was a risk that failure of some GTO elements could damage other healthy elements, leading to serious accidents. Therefore, conventionally, the circuit shown in FIG. 1 has been used to detect failures in GTOs connected in series. In the figure, 11~
16 is a GTO, and here the case of 6 series connections is shown. 17 and 18 are voltage dividing resistors, and 19 is a current detector. When all GTOs 011 to 16 are normal, the 0 point and the D point are at the same potential, and no current flows between C and 0. However, when the GTO has a short-circuit failure, the current flows between C and D. A current flows through the element, and this current is detected by a current detector 19 to detect an element abnormality. The fault detection method described above is the upper half (
Since element failure is detected based on the voltage difference between the voltage difference between the voltage between It has the disadvantage that it cannot be detected. Furthermore, as the number of GTOs connected in series increases, a resistor with a high withstand voltage is required, and the variation in GTO turn-off is different between the set of GT011-13 and the set of GT014-16.
If there is a difference between the sets, there will be a difference in the DC voltage applied to each element, and even if the elements are normal, a potential difference will occur between the 0 point and the D point, which may lead to entertainment detection.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は主回路に検出回路を設けることなくゲー
ト電源回路でGTOの故障を検出することができる。9
 T Oの素子故障検出回路を提供することにある。
An object of the present invention is to be able to detect a failure in a GTO using a gate power supply circuit without providing a detection circuit in the main circuit. 9
An object of the present invention is to provide a T O element failure detection circuit.

し発明の概要〕 本発明は、この目的を達成するために、パルストランス
に電流を供給するゲート電源回路の電流を検出し、該電
流が過電流となったことで素子故障を判別するようにし
たものである。
Summary of the Invention] In order to achieve this object, the present invention detects the current of a gate power supply circuit that supplies current to a pulse transformer, and detects an element failure when the current becomes an overcurrent. This is what I did.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第2図は、本発明の一実施例を示す構成図である。G 
T OIQはパルストランス26を介して供給されるオ
フゲート電流工、1こよりターンオフする。パルストラ
ンス26の1充巻線N!は、立ち上りの早い大電流のオ
フゲート電流を供給するための電荷を蓄えるコンデンサ
45の一端と接続され、トランジスタ44のターンオン
により、放電々流工、を発生する。交流電源80より絶
縁変圧器60を介して、整流器50で直流に変換され、
抵抗47、コンデンサ46の直流フィルタ回路で平滑化
後、素子異常時の過電流を検出する電流検出器48、ダ
イオード43を介してパルストランス26の1次巻線N
、の一端に接続されている。電流検出器48で検出され
た電流は電圧信号31に変換され、電流レベル検出器3
21こ入力する。電流レベル検出器32で電圧信号31
があるレベル以上になったことを検出し、GTO故障信
号33を出力する。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. G
TOIQ is turned off by an off-gate current supplied via a pulse transformer 26. 1 full winding wire N of pulse transformer 26! is connected to one end of a capacitor 45 that stores charge for supplying a large off-gate current with a fast rise, and when the transistor 44 is turned on, a discharge current is generated. An AC power supply 80 passes through an isolation transformer 60 and is converted to DC by a rectifier 50.
After smoothing with a DC filter circuit consisting of a resistor 47 and a capacitor 46, the current is passed through the primary winding N of the pulse transformer 26 via a current detector 48 that detects overcurrent when an element is abnormal, and a diode 43.
, connected to one end of the . The current detected by the current detector 48 is converted into a voltage signal 31, and the current detected by the current level detector 3
Enter 21 items. Current level detector 32 detects voltage signal 31
It detects that the level has exceeded a certain level, and outputs a GTO failure signal 33.

次に、本発明の作用を第2図、第3図を参照して、説明
する。M3図は本発明の詳細な説明するだめの各部波形
を示す図である。(a)はコンデンサ45の電圧VCの
波形、(b)はG T OIQのゲート・カソード間電
圧波形vQ−K 、(C)はオフゲート電流I2、(d
)はパルストランス26の入力電流I、の波形を示して
いる。第3図1こおいて、時刻t0から1ztでの間、
第2図中トランジスタ44に、ベース信号が供給され、
ターンオンしている。GTO素子10が正常の場合で、
GToloが電流をしゃ断している場合を破線、GTO
IOに電流が流れていない無負荷時1こオフゲート電流
のみが供給されている場合を、実線で示している。GT
Oloが電流をしゃ断している時と無負荷時を比較する
と、(b)のVO−にの逆電圧(約20V )が発生す
る時期が、電流しゃ断時1こは5〜10μs 遅れる。
Next, the operation of the present invention will be explained with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. M3 is a diagram showing waveforms of various parts of the present invention, which is not explained in detail. (a) is the waveform of the voltage VC of the capacitor 45, (b) is the gate-cathode voltage waveform of GTOIQ, vQ-K, (C) is the off-gate current I2, (d
) shows the waveform of the input current I of the pulse transformer 26. In FIG. 3, from time t0 to 1zt,
A base signal is supplied to the transistor 44 in FIG.
It's turned on. When the GTO element 10 is normal,
The dashed line indicates when GTolo is cutting off the current, GTO
The solid line indicates the case where only one off-gate current is supplied during no-load when no current flows to the IO. GT
Comparing when Olo is cutting off the current and when there is no load, the timing at which the reverse voltage (approximately 20V) is generated on VO- in (b) is delayed by 5 to 10 μs when the current is cut off.

又、(C)のオフゲート電流■2は無負荷時に対して電
流しゃ断時1こは、GTOloのゲート・カソード間イ
ンピーダンスが低いため、GT OIQのターンオフに
必要な電荷を供給し続けるため、斜線部■と■の電荷量
だけ増加する。一方、パルストランス26の1次巻線N
、への入力電流島は、(d)に示す波形となる。次に、
GTOloが素子故障でゲート・カソード間が短絡した
場合の過電流1こついて考えると、一般にパルストラン
スの励磁インダクタンスL。は、漏れインダクタンス/
。に比べて、数10倍以上大きい。素子が正常な場合、
JRはパルストランス2601次巻線に加わる゛電圧時
間積をり。で除した値まで増加するから、時刻t、に電
流IRIとなる時刻t、以後、トランジスタ44がオフ
すると、パルストランス26の1次巻線N、に蓄えられ
た励磁エネルギがN1巻線へ移行するため、工R1の約
2倍まで上昇する。一方、素子の短絡故障時トよ、I、
の増加を抑制するものは励磁インダクタンスL0の数1
0分の1程度の漏れインダクタンスe。のみであり、ト
ランジスタ材がターンオンしている間増加を続けるため
、直流電源の平滑コンデンサ46が充分に大きいと仮定
すると正常時のIRlの数10倍の電流工、、が、コン
デンサ46から流れる。従って、正常時のコンデンサ放
電々流に対して数10倍以上大きい短絡故障電流を電流
検出器48で検出すれば、GTOの短絡故障を検出する
ことができる。
In addition, the off-gate current (2) in (C) is different from that at no load when the current is cut off (1).Since the impedance between the gate and cathode of GTOlo is low, the shaded part continues to supply the charge necessary for turn-off of GT OIQ. It increases by the amount of charge of ■ and ■. On the other hand, the primary winding N of the pulse transformer 26
The input current island to , has the waveform shown in (d). next,
Considering the overcurrent 1 in case GTOlo is short-circuited between the gate and cathode due to element failure, the excitation inductance L of the pulse transformer is generally considered. is the leakage inductance/
. It is several ten times larger than . If the element is normal,
JR is the voltage-time product applied to the primary winding of the pulse transformer 260. Since the current increases to the value divided by , the current becomes IRI at time t.After that, when the transistor 44 is turned off, the excitation energy stored in the primary winding N of the pulse transformer 26 is transferred to the N1 winding. Therefore, it increases to about twice the engineering R1. On the other hand, in the event of a short-circuit failure of the element, I,
What suppresses the increase in is the number 1 of the excitation inductance L0.
Leakage inductance e is about 1/0. , and continues to increase while the transistor material is turned on. Therefore, assuming that the smoothing capacitor 46 of the DC power supply is sufficiently large, a current several ten times the normal IR1 flows from the capacitor 46. Therefore, if the current detector 48 detects a short-circuit fault current that is several tens of times larger than the normal capacitor discharge current, a short-circuit fault of the GTO can be detected.

第4図は、本発明の他の実施例を示している。FIG. 4 shows another embodiment of the invention.

第2図と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
する。第2図の過電流検出4招の代わりに、第4図に示
すように、変流器48Aを用いて、コンデンサ46の充
放電電流を検出するよう1こ構成してもよい。
Components that are the same as those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted. Instead of the overcurrent detection 4 shown in FIG. 2, a current transformer 48A may be used to detect the charging and discharging current of the capacitor 46, as shown in FIG.

第5図はゲート回路70〜723回路へのコンデンサ6
6からの充放電々流を一括して検出するように構成した
本発明の他の実施例を示している。
Figure 5 shows the capacitor 6 to the gate circuits 70 to 723.
6 shows another embodiment of the present invention configured to collectively detect charging and discharging flows from 6 to 6.

第6図は第5図の構成においてゲート電源の入力電流を
変流器48Aで検出するよう1こ構成した本発明の他の
実施例を示している。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention in which one current transformer 48A is used to detect the input current of the gate power supply in the configuration shown in FIG.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、説明したように、本発明によれば、ゲート電源の
過電流を検出して素子の短絡故障を検出することにより
、複数個直列接続して構成された個々のGTOの異常を
知ることにより、他の健全な素子の破損等の重大事故へ
の波及を未然に防止し、装置を保護する効果の多大な素
子故障検出回路を提供することができる。
As described above, according to the present invention, by detecting an overcurrent of the gate power supply and detecting a short-circuit failure of an element, abnormalities in individual GTOs configured by connecting multiple GTOs in series can be detected. , it is possible to provide an element failure detection circuit that is highly effective in preventing serious accidents such as damage to other healthy elements and protecting the device.

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

第1図は、従来の素子故障検出回路の構成図、第2図は
、本発明の一実施例を示す構成図、第3図は、第2図の
作用を説明するための各部波形図、第4図乃至第6図は
本発明のそれぞれ異る他の実施例を示す構成図である。 10〜16・・GTOi 子26・・・パルストランス
32・・・レベル検出器 44・・・トランジスタ45
・・・コンデンサ 46・・・平滑用コンデンサ48・
・・過電流検出器 50・・・整流器48A・・・変流
器 80・・・交流電源(7317) 代理人弁理士 
則 近 憲 佑 (ほか1名)第一1 図 第2図 32 第3図 第4図
FIG. 1 is a block diagram of a conventional element failure detection circuit, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a waveform diagram of each part for explaining the operation of FIG. FIGS. 4 to 6 are configuration diagrams showing other different embodiments of the present invention. 10-16...GTOi child 26...Pulse transformer 32...Level detector 44...Transistor 45
... Capacitor 46 ... Smoothing capacitor 48
... Overcurrent detector 50 ... Rectifier 48A ... Current transformer 80 ... AC power supply (7317) Representative patent attorney
Kensuke Chika (and 1 other person) Figure 11 Figure 2 Figure 32 Figure 3 Figure 4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)1次側に2巻線N、、N!を有し、N、巻線の一
端に直流電源の正電極より電流が流入する極性にダイオ
ードを接続し、N1巻線の他端をN3巻線の一端とコン
デンサの一端に接続し、N2巻線の他端をスイッチング
素子を介して、前記コンデンサの他端及び前記直流電源
の負電極に接続し、前記スイッチング素子をオンする仁
とにより前記コンデンサの充電々荷をN2巻線を介して
放電し、2次側巻線N、を介してゲートターンオフサイ
リスタのゲートへオフ電流を供給するパルストランスを
有するゲートターンオフサイリスタのゲート回路におい
て、前記N1巻線に流れる過電流を検出する過電流検出
器を設け、該検出器の出力で素子故障を検出することを
%徴とする素子故障検出回路。
(1) Two windings N, N! on the primary side! , connect a diode to one end of the N winding with the polarity where current flows from the positive electrode of the DC power supply, connect the other end of the N1 winding to one end of the N3 winding and one end of the capacitor, and connect the N2 winding to one end of the N3 winding and one end of the capacitor. The other end of the wire is connected to the other end of the capacitor and the negative electrode of the DC power source via a switching element, and the electrical charge of the capacitor is discharged via the N2 winding by turning on the switching element. In a gate circuit of a gate turn-off thyristor having a pulse transformer that supplies an off-current to the gate of the gate turn-off thyristor via a secondary winding N, an overcurrent detector detects an overcurrent flowing through the N1 winding. An element failure detection circuit comprising: an element failure detection circuit having a characteristic of detecting an element failure using the output of the detector.
(2) 前記過電流検出器は、前記直流電源を構成する
平滑用コンデンサの電流或は前記直流電源を構成する平
滑用コンデンサの電流或は前記直流電源を構成する整流
装置の入力電流を検出するように17たことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の素子故障検出回路。
(2) The overcurrent detector detects a current of a smoothing capacitor forming the DC power supply, a current of a smoothing capacitor forming the DC power supply, or an input current of a rectifier forming the DC power supply. 17. The element failure detection circuit according to claim 1, characterized in that:
JP7571684A 1984-04-17 1984-04-17 Element defect detecting circuit Pending JPS60219916A (en)

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