JPS62230323A

JPS62230323A - 電力変換器の故障検出装置

Info

Publication number: JPS62230323A
Application number: JP61070841A
Authority: JP
Inventors: 千尋岡土
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1987-10-09
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0732531B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、バイポーラモードＦＥＴ　（以下ＢＩＦＥＴ
と呼ぶ）（ＧＥ商品名ＩＧＴ）やＦＥＴなとの静電誘導
形自己消孤素子で構成したブリッジ回路から成る電力変
換器の故障検出回路に関するものである。

（従来の技術）従来のインバータ回路の一例を第３図に示す。

交流電源１をダイオード２１〜２６から成る整流！ｌｌ
２により直流に変換し，コンデンサ３により平滑化した
電圧を．ＢＩＦＥＴとダイオードを逆並列接続した電気
弁４１〜４６から成るインバータブリッジ４により交流
電圧に変換し負荷側端子Ｕ，Ｖ，Ｗに供給する。インバ
ータの運転はパルス幅変調制御（以下ＰＷＭ制御）回路
５により造出された信号がアンド回路６およびゲート駆
動回路７を介してインバータブリッジ４のＢＩＦＥＴを
それぞれ駆動する。ＰＷＭ制御回路５により、インバー
タブリッジ４の出力電圧と出力周波数を同時に制御する
場合、最近ではマイクロプロセッサを用いてＰＷＭ信号
を発生する方式が多く採用されている。

ＰＷＭ信号は、アンド回路６により、故障が発生してい
ない場合のみゲート駆動回路７へ信号を通し、これによ
りゲート駆動回路７はインバータブリッジ４の電気弁４
１〜４６をオンオアさせる。インバータブリッジ４の直
流母線に接続した電流検出器８により電流を検出し、過
電流検出器９により。

過電流が流れた場合は、アンド回路６の条件入力により
、インバータブリッジ４の電気弁をすべてオフにしてイ
ンバータブリッジの故障電流を遮断する。

一方、零相変流器１０により、接地電流を検出し接地故
障検出器１１により接地事故が検出されたとき、アンド
回路６の入力条件をオフにして、インバータブリッジ４
の電気弁をオフにし接地電流を遮断する。

（発明が解決しようとする問題点）従来の、この方式では、第３図の出力端子Ｗ相が接地し
た場合において、交流電源１のＲ相がアースに対して正
のとき、接地電流はダイオード２１→電気弁４５→Ｗ相
のアースの回路で流れ、電流検出器８には流れない場合
が発生する。従って零相変流器１０と接地故障検出器１
１を別に設けて、接地事故に対して保護をしている。

この様に従来は、過電流保護回路の他に、接地保護回路
用品が必要となり、回路が複数で大きさも大きくなり小
形化の障害となっていた。

本発明は特別な接地保護用品を行いることなく。

経済的な論理素子をわずかに追加するのみで接地故障を
判別し保護する電力変換器の故障検出回路を提供する。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は前述問題を解決するために、静電誘導形自己消
孤素子をブリッジ接続して成る電力変換器の故障検出装
置において、前記静電誘導形自己消孤素子のコレクター
エミッタ間電圧が所定の値を越え、かつゲート−エミッ
タ間に印加する駆動信号が有るとき故障検出信号を出力
する検出回路と、前記ブリッジの直流側の正側に接続さ
れた素子グループの故障信号と前記ブリッジの直流側負
側に接続された素子グループの故障信号に分けて検出し
、これら２グループの故障信号の論理積が成立する時は
前記ブリッジの負荷側の短絡故障が該ブリッジの故障と
判定し、前記２グループの故障信号の論理和が成立する
時は接地故障（または該素子の短絡故障）と判定する論
理演算手段を設【すで故障検出装置を構成する。

（作用）上記構成において、負荷側に短絡が発生するとその短絡
ルートにあるブリッジの正側と負側の静電誘導形自己消
孤素子に短絡電流が流れ前記論理積が成立して短絡故障
が該ブリッジの故障と判定する。

また、負荷側に接地事故が発生すると該接地点を介して
該ブリッジの正側と負側の静電誘導形自己消孤素子に接
地電流が流れるが、該素子は正側と負側か同時にオンし
ないので前記論理積は成立せず接地故障か該素子の短絡
故障と判断する。

（実施例）第１図に本発明の実施例を示す、第３図と同一部分は同
一番号を記し説明は省略する。

ゲート駆動回路７は各異常検出回路１２〜１７を介して
インバータブリッジ４の電気弁４１〜４６にゲート駆動
信号を送る。異常検出回路１２〜１７は、各電気弁のＢ
　Ｉ　ＦＥＴのコレクタ電圧とゲート駆動信号より、ゲ
ート駆動信号がオン状態で、コレクタ電圧が設定値より
高い時に検出信号を出方する。

検出信号を遅れ回路１８．１９に送り、遅れ回路１８．
１９は、検出信号が一定時間以上続いたら異常と判断し
て信号を出力する。遅れ回路１８．１９の出力はオア回
路３０．３１に入力され、インバータブリッジ４の上側
のＢＩＦＥＴ郡と下側の１３　Ｉ　ＦＥＴ郡に分けて異
常を検出し、更にオア回路３２によりいづれのＢ　ｌＦ
ＥＴの異常でも検出する故障検出信号Ａを出力する。

一方、オア回路３０と３１の出力をアンド回路３３に入
力し、上側のＢ　ｌＦＥＴ郡と下側のＢ工ＦＥＴ郡の両
方が異常であることを検出し、この信号Ｃを過電流故障
として出力する。

アンド回路３３の出力はノット回路３４を通しオア回路
３２の出力とアンド回路３５で論理積をとり信号Ｂを出
力する。この信号Ｂは、上側のＢ　Ｉ　ＦＥＴ郡か、下
側のＢＩＦＥＴ郡のいづれかが異常のとき出力され、こ
の場合、一般的には接地故障である。但し上、下部のい
づれかのＢＩ　ＦＥＴが短絡故障を発生した場合もＢ信
号を出力するが、最初から短絡故障に至ることは少く、
過電流状態が一定時間続いた場合に短絡故障に至るのが
一般的でありＢ信号出力時は接地故障の確率が極めて高
い。

異常検出回路１２〜１７の具体例を第２図に示す。

駆動信号ｅＬは抵抗５２．トランジスタ５８．５９から
成る増幅器を介して直流電源５１の電圧を、ＢＩＦＥＴ
４４のゲートに加え、ＢＩＦＥＴをオンさせる。

一方、Ｂ　Ｉ　ＦＥＴのコレクタ電圧を抵抗６０．ゼナ
ーダイオード５６により検出し、コレクタ電圧がツェナ
ー電圧等で定まる所定の設定値より高い場合はトランジ
スタ５５をオンさせ、駆動信号ａｌを抵抗５２、５３で
分圧しＢＩＦＥＴ４４の過電流値を抑制すると同時にフ
ォトカプラ５４の発光ダイオードを駆動し、フォトカプ
ラ受光側のトランジスタ６３をオンさせることにより出
力ｅ０を異常信号として出力させる。抵抗５７はトラン
ジスタ５５のベースがオープンにならないようにするも
のであり、抵抗６２はプルアップ抵抗である。この回路
では駆動信号ｅＬが′１′の時のみしかフォトカプラ５
４には電流が流れる条件が無く、異常検出信号は駆動信
号ｅｉが′０′の時には出力されない。

通常のオン状態ではＢＩＦＥＴ４４のコレクタ電圧は数
Ｖ以下に低下しているが過電流状態ではＢＩＦＥＴ４４
のコレクタ電圧が急上昇し数十７以上になるので、この
状態を異常として検出するものである。

（これ等の詳細については先に出願した特願昭６０−２
３３３４と特願昭６０−９２８７０を参照されたい、）
第１図の回路で、負荷側短絡事故１例えば端子ＶとＷが
短絡状態になった場合を考えるとＢＩＦＥＴ４３と４２
がオンの瞬間、コンデンサ３の電圧はＢＩＦＥＴ４３と
４２で分圧されるのでＢＩＦＥＴ４３と４２の異常検出
回路１６と１４は異常検出信号を遅れ回路１８と１９に
出力し、この状態が一定時間（１０μｓ程度）以上続く
とオア回路３０．３１が動作し、信号Ａと信号Ｃが出力
し信号Ｃは過電流故障と判断する。

次に、Ｗ相が接地した場合を考えると、ＢＩＦＥ　Ｔ４
２がオンした瞬間、電源１の電圧が接地回路（ＢＩＦＥ
Ｔ４２→ダイオード２２，２４．２６の回路）を通って
、ＢＩＦＥＴ４２に印加され、ＢＩＦＥＴ４２に過電流
が流れるとＢＩＦＥＴ４２のコレクタ電圧が上昇して異
常検出回路１４が信号を出力する。

また、ＢＩＦＥＴ４５がオンの状態では、電源１の電圧
は、ダイオード２１，２３，２５→ＢＩＦＥＴ４５→接
地の回路に印加され、異常検出回路１７が信号を出力す
る。ＢＩＦＥＴ４５と４２は、同時にオン信号は入らな
い機制御しているので、オア回路３０と３１が同時に出
力を出すことはなく、接地事故の場合は、いづれか片方
の出力が出るので、信号ＡとＢが出力される。

以上の説明の如く一般の過電流では故障信号は、ＡとＣ
１接地事故の場合は、ＡとＢの信号を出力することが出
来るので故障内容を判別し、故障診断を容易にすること
が可能である。

なお、インバータブリッジは３相の場合のＢＩＦＥＴ使
用時について説明したが、ＦＥＴ等の如く電圧信号で駆
動出来るスイッチング素子で、過電流時にコレクタ電圧
が上昇する素子には同一の方法が採用出来ることは云う
までもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、特別な接２組に分
離し、アンドとオアの論理演算のみにより故障内容を表
示することが可能となり故障診断として極めて簡単で経
済的、かつコンパクトに実現出来る電力変換器の故障検
出回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による故障検出回路の一実施例、第２図
は第１図の異常検出回路の詳細図、第３図は従来の故障
検出回路である。１・・・交流電源　　　　　　２・・・整流器、２１〜
２６・・・ダイオード　　　３・・・コンデンサ４・・
・インバータブリッジ４１〜４６・・・電気弁　　　　５・・・ＰＷＭ制御回
路６・・・アンド回路　　　　７・・・ゲート駆動回路
８・・・電流検出器　　　　９・・・過電流検出器！Ｏ
・・・零相変流器　　　　１１・・・接地故障検出器１
２〜１フ・・・異常検出回路　１８．１９・・・遅れ回
路３０．３１．３２・・・オア回路　　３３．３５・・
・アンド回路３４・・・ノット回路　　　　５１・・・
直流電源５５．５８，５９・・・トランジスタ５４　、
６３・・・フォトカプラ５６・・・ゼナーダイオード５２．５３，５７，６０，６２・・・抵抗第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）静電誘導形自己消孤素子をブリッジ接続して成る
電力変換器の故障検出装置において、前記静電誘導形自
己消孤素子のコレクターエミッタ間電圧が所定の値を越
え、かつゲート−エミッタ間に印加する駆動信号が有る
とき故障検出信号を出力する検出回路と、前記ブリッジ
の直流側の正側に接続された素子グループの故障信号と
前記ブリッジの直流側の負側に接続された素子グループ
の故障信号に分けて検出し、これら２グループの故障信
号の論理積が成立する時は前記ブリッジの負荷側の短絡
故障か該ブリッジの故障と判定し、前記２グループの故
障信号の論理和が成立する時は接地故障（または該素子
の短絡故障）と判定する論理演算手段を設けたことを特
徴とする電力変換器の故障検出装置。
（２）前記２グループの故障信号は前記駆動信号を印加
した後、静電誘導形自己消孤素子がオンするまでの遅れ
時間は出力しないように構成したことを特徴とする前記
特許請求の範囲第１項記載の電力変換器の故障検出装置
。