JPS63257452A - 半導体スイツチ素子の故障検出回路 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電源に接続された半導体スイッチ素子を、
オン・オフ動作させて電力変換を行う場合の半導体スイ
ッチ素子の故障を検出する回路に関する。

〔従来の技術〕

半導体スイッチ素子、たとえばサイリスタをブリッジ接
続し、これらのサイリスクを順次オン・オフ動作させる
ならば、このブリッジ接続回路に供給される直流電力を
交流電力に変換することができ、これをサイリスクイン
バータと称するのは周知である。また交流を直流に整流
するサイリスク整流器もある。

たとえば、サイリスクインバータは、任意の電圧と周波
数の交流を出力できることから、各種の用途に多用され
ているが、その容量もますまず増大するようになってき
ている。しかしながらこれに使用するサイリスク単体の
容量は有限であることから、大容量の負荷に適用する場
合には、多数のサイリスクを直列、あるいは並列に接続
してアームを形成させ、これらアームをブリッジ接続す
る、ことで大容量のサイリスクインバータを形成させて
いることから、極めて多くのサイリスクが必要とな“る
。

Ｃ発明が解決しようとする問題点〕 ところで、上述のように多数のサイリスクで構成されて
いるインパーク（あるいは整流器）において、僅か１個
のサイリスクの故障でもこのインバータの運転は停止と
なるが、故障サイリスクの検出に手間がかかって、装置
が長時間の停止となるのを回避するために、インバータ
全体を新品と交換、あるいは故障アームを新品と交換す
るという不経済な事態をひき起こすことになる。

そこでこの発明の目的は、多数の半導体スイッチ素子を
組合わせて構成されている電力変換装置における故障半
導体スイッチ素子を、素早く、かつ適確に検出すること
で、装置の停止時間を短縮するとともに、交換用の半導
体スイッチ素子の数量を削減することで経済性を向上さ
せることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の故障検出回路は
、電源に接続され、オン・オフ動作により電力変換を行
う半導体スイッチ素子において、抵抗とダイオードとの
直列接続でなる第１直列回路の一端を前記半導体スイン
チ素子のアノード側に接続し、他の抵抗とダイオードと
の直列接続でなる第２直列回路の一端を前記半導体スイ
ッチ素子のカソード側に接続し、これら第１直列回路の
他端と第２直列回路の他端とをコンデンサを介して接続
し、当該コンデンサの両端に電圧検出手段を接続し、別
の抵抗とダイオードとの直列接続でなる第３直列回路の
一端を前記半導体スイッチ素子のカソード側に接続し、
該第３直列回路の他端に第２の電圧検出手段を接続する
ものとする。

〔作用〕

この発明は、半導体スイッチ素子の故障の大部分が、当
該素子のアノード側とカソード側とが短絡となる故障か
、あるいは断線となる故障であることから、この半導体
スイッチ素子のアノード側電位とカソード側電位との電
位差から短絡故障の互無を検出し、かつカソード側電位
から断線故障の有無を検出しようとするものである。

（実施例〕 第１図は短絡故障を検出する本発明の実施例を示す回路
図である。この第１図において、半導体スインチ素子と
してのサイリスタ３は、直流電源２からの直流電力をオ
ン・オフ動作により変換して負荷４へ供給するように構
成されている。なお電力変換装置がインバータの場合は
、多数のサイリスクを使用するが、図示が複雑になるこ
とから、この第１図では１個のみを示している。

このサイリスタ３のアノード側には、抵抗とダイオード
との直列接続で構成された第１直列回路１１　の一端を
接続し、これの他端にはコンデンサ１３の一端を接続す
る。また当該サイリスタ３のカソード側には、同じく抵
抗とダイオードとの直列接続で構成された第２直列回路
１２の一端を接続し、その他端には前記のコンデンサ１
３の他端を接続する。

サイリスタ３がオフ状態のとき、このコンデンサ１３の
両端には直流’ＵＩＢ２の電圧があられれるので、この
電圧を電圧検出器１４で検出する。°次いでこのサイリ
スタ３がオン状態になっても、このコンデンサ１３の両
端電圧は直ちに零とはならず、所定の放電時定数に従っ
て低下する。一般に電力変換装置に使用するサイリスタ
３は、高頻度でオン・オフ動作を繰り返すので、コンデ
ンサ１３の端子電圧も有限の値を示している。ここでサ
イリスタ３に短絡故障を生じると、コンデンサ１３の端
子電圧は徐々に低下することになるので、電圧検出器１
４は、この電圧が所定値以下になったことを検出すれば
、当該サイリスタ３を短絡故障と判定することができる
。なおこの第１図は電源が直流の場合を示しているが、
交流であっても同じことが言える。

第２図は断線故障を検出する本発明の実施例を示す回路
図であるが、この第２図における直流電源２、半導体ス
イッチ素子としてのサイリスタ３および負荷４は、前述
の第１図に示すものと同一である。

この第２図においては、抵抗とダイオードとの直列接続
で構成されている第３直列回路２工　の一端をサイリス
タ３のカソード側に接続するとともに、これの他端には
電圧検出器２２を接続する。

サイリスタ３がオンのとき、直流電源２の電圧をサイリ
スタ３と第３直列回路２１　とを経て電圧検出器２２で
検出できるが、サイリスタ３がオフ状態のときは、電圧
検出器２２に印加される電圧は零となる。前述したよう
に、電力変換装置用のサイリスタ３は高頻度でオン・オ
フ動作を繰り返すので、電圧検出器２２にも、これと同
期した電圧が繰り返し印加されることになる。従って当
該電圧検出器２２に印加される電圧が、所定時間以上継
続して零であるとき、このサイリスタ３には断線故障が
発生したと判定することができる。

なお上述の短絡故障あるいは断線故障を検出するさいに
は、図示を省略しているサイリスタ３の点弧・消弧信号
が電圧検出器１４あるいは２２へ同時に与えられるよう
になっていることは勿論である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、ｔｆＡに接続されて電力変換を行う
半導体スイッチ素子のアノード側電位とカソード側電位
との電位差を監視することで、この半導体スイッチ素子
の短絡故障を、また当該半導体スイッチ素子のカソード
側電位を監視することで断線故障を、それぞれ検出でき
るので、大容量インバータのように、多数の半導体スイ
ッチ素子で構成されている電力変換装置の素子の短絡故
障あるいは断線故障を、素早くかつ適確に検出できるこ
とから、故障時の当該電力変換装；Ｓの停止時間を短絡
でき、かつ交換用に準備する素子の数を削減できるので
、費用を節減できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は短絡故障を検出する本発明の実施例を示す回路
図であり、第２図は断線故障を検出する本発明の実施例
を示す回路図である。 ２・・・直流電源、３・・・半導体スイッチ素子として
のサイリスク、４・・・負荷、１１・・・第１直列回路
、１２・・・第２直列回路、１３・・・コンデンサ、１
４゜２．２・・・電圧検出器、２１・・・第３直列回路
。 竿１図 Ｙ２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）電源に接続され、オン・オフ動作により電力変換を
   行う半導体スイッチ素子において、抵抗とダイオードと
   の直列接続でなる第１直列回路の一端を前記半導体スイ
   ッチ素子のアノード側に接続し、他の抵抗とダイオード
   との直列接続でなる第２直列回路の一端を前記半導体ス
   イッチ素子のカソード側に接続し、これら第１直列回路
   の他端と第２直列回路の他端とをコンデンサを介して接
   続し、当該コンデンサの両端に電圧検出手段を接続し、
   別の抵抗とダイオードとの直列接続でなる第３直列回路
   の一端を前記半導体スイッチ素子のカソード側に接続し
   、該第３直列回路の他端に第２の電圧検出手段を接続す
   ることを特徴とする半導体スイッチ素子の故障検出回路
   。