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JP2005185003A - Protective device of power conversion apparatus - Google Patents

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JP2005185003A
JP2005185003A JP2003422973A JP2003422973A JP2005185003A JP 2005185003 A JP2005185003 A JP 2005185003A JP 2003422973 A JP2003422973 A JP 2003422973A JP 2003422973 A JP2003422973 A JP 2003422973A JP 2005185003 A JP2005185003 A JP 2005185003A
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JP
Japan
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voltage
switch element
current
level
current detector
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Abandoned
Application number
JP2003422973A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsutoshi Yamanaka
克利 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protector for a power converter, capable of performing protection of 3-level inverter input power supply and prompt protection of a switching element in no malfunction by detecting short-circuit current passing through bus-bar current of a 3-level inverter. <P>SOLUTION: This 3-level power converter, having DC voltage consisting of high voltage (P), medium voltage (O) and low voltage (N) and outputting three levels to phase output, includes a first current detector 101 for detecting the current passing through a medium voltage point and a second current detector 102 for detecting the current passing through a low voltage point. The 3-level power converter is configured so as to be made to stop, if the current level of a first or second current detector exceeds a first setting value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はモータの可変速駆動をおこなうインバータ・サーボドライブや系統連系する電力変換装置保護装置に関するもので、特に中性点を有する直流電圧を交流電圧に変換する3レベルインバータの直流短絡故障発生時の保護装置に関する。   The present invention relates to an inverter / servo drive that performs variable speed driving of a motor and a power converter protection device that is connected to a grid, and in particular, a DC short-circuit fault occurs in a three-level inverter that converts a DC voltage having a neutral point into an AC voltage. Time protection device.

第1従来例に係る3レベルインバータは、図2のような回路構成をもち、高電圧側母線(P)と低電圧側母線(N)にヒューズを備えていた(例えば、特許文献1参照。)。
特開平9−182461号公報(図4)。 特許第3391025号(図1、図2、図3、図4)
The three-level inverter according to the first conventional example has a circuit configuration as shown in FIG. 2, and has fuses on the high voltage side bus (P) and the low voltage side bus (N) (see, for example, Patent Document 1). ).
JP-A-9-182461 (FIG. 4). Japanese Patent No. 3391025 (FIGS. 1, 2, 3, and 4)

図2は特許文献1記載の3レベルインバータを示す図である。
3レベルインバータは中性点Oを有する直流電圧を良質の交流電圧に変換するもので、一般に図2に示すような3レベルインバータ装置が実用化されている。
図2において、1は正電位線Pと負電位線N間に接続され直流電源、2および3は中性点Oを挟んで互いに直列接続されたコンデンサで一方の端子は正電位線Pに他方の端子は負電位線Nに接続されている。4及び5は中性点Oを挟んで互いに直列接続された中性点クランプダイオードで一方の端子は正側アームの中間に他方の端子は負側アームの中間に接続されている。6〜9はそれぞれフライホイールダイオードが逆並列接続されたスイッチ素子の直列接続回路で、そのうちスイッチ素子6と7の直列接続回路は一方の端子が正電位線Pに他方の端子がU相出力線に接続されており、他方、スイッチ素子8と9の直列接続回路は一方の端子がU相出力線に他方の端子が負電位線Nに接続されている。各スイッチ素子6〜9のゲートにはゲートドライバG6〜G9が接続されており、各ゲートドライバG6〜G9には図示のないゲート制御回路から指令信号が与えられる。以上のダイオード4、5およびスイッチ素子6〜9の直列接続回路でU相のアームブリッジが構成され、点線ブロックで図示するV相のアームブリッジおよびW相のアームブリッジもU相のアームブリッジの構成と全く同じ構成となっている。
また、正電位線Pおよび負電位線NにはそれぞれヒューズF1、F2が設けられている。
FIG. 2 is a diagram showing a three-level inverter described in Patent Document 1. In FIG.
The three-level inverter converts a DC voltage having a neutral point O into a high-quality AC voltage. In general, a three-level inverter device as shown in FIG. 2 has been put into practical use.
In FIG. 2, 1 is a DC power source connected between a positive potential line P and a negative potential line N, 2 and 3 are capacitors connected in series with a neutral point O in between, one terminal connected to the positive potential line P and the other Are connected to the negative potential line N. Reference numerals 4 and 5 are neutral point clamp diodes connected in series with each other with a neutral point O in between. One terminal is connected to the middle of the positive arm and the other terminal is connected to the middle of the negative arm. 6 to 9 are series connection circuits of switch elements in which flywheel diodes are connected in reverse parallel. Among the series connection circuits of switch elements 6 and 7, one terminal is a positive potential line P and the other terminal is a U-phase output line. On the other hand, the series connection circuit of the switch elements 8 and 9 has one terminal connected to the U-phase output line and the other terminal connected to the negative potential line N. Gate drivers G6 to G9 are connected to the gates of the switch elements 6 to 9, and command signals are given to the gate drivers G6 to G9 from a gate control circuit (not shown). A U-phase arm bridge is configured by the series connection circuit of the diodes 4 and 5 and the switch elements 6 to 9 described above, and the V-phase arm bridge and the W-phase arm bridge illustrated by the dotted line block are also configured as the U-phase arm bridge. It has the exact same configuration.
The positive potential line P and the negative potential line N are provided with fuses F1 and F2, respectively.

このような構成の3レベルインバータにおいて、各スイッチ素子6〜9のうち、正側アームのスイッチ素子6と7が同時にオンしたとき正電位Pの電位が出力され、負側アームのスイッチ素子8と9が同時にオンしたとき負電位Nの電位が出力され、スイッチ素子6と9が共にオフしスイッチ素子7と8が同時にオンしたとき、中性点クランプダイオード4又は5のいずれかを介して中性点Oの電位が出力される。なお、正の交流電圧を出力するとき、スイッチ素子7はオン状態とされ、スイッチ素子6がオン・オフする。また、負の交流電圧を出力するとき、スイッチ素子8はオン状態とされ、スイッチ素子9がオン・オフする。また、スイッチ素子6と8及び7と9は互いに相補的にオン・オフし同時にオンすることはない。   In the three-level inverter having such a configuration, when the switch elements 6 and 7 of the positive arm among the switch elements 6 to 9 are simultaneously turned on, the potential of the positive potential P is output, and the switch element 8 of the negative arm When 9 is turned on at the same time, a negative potential N is output. When both switch elements 6 and 9 are turned off and switch elements 7 and 8 are turned on at the same time, the current is neutralized via either neutral point clamp diode 4 or 5. The potential at the sex point O is output. When a positive AC voltage is output, the switch element 7 is turned on, and the switch element 6 is turned on / off. When a negative AC voltage is output, the switch element 8 is turned on and the switch element 9 is turned on / off. Further, the switch elements 6 and 8 and 7 and 9 are complementarily turned on and off, and are not simultaneously turned on.

しかしながら、このような3レベルインバータにおいて、非導通にあるべきスイッチ素子がなんらかの原因で短絡故障した場合に、他のスイッチ素子がオンすると、スイッチ素子に大きな短絡電流がながれることとなる。そのために、ヒューズF1又はF2が短絡電流によって溶断することで、インバータの入力電源の保護を行なっている。   However, in such a three-level inverter, when a switch element that should be non-conductive is short-circuited for some reason, when the other switch element is turned on, a large short-circuit current flows through the switch element. Therefore, the fuse F1 or F2 is blown by a short-circuit current to protect the input power supply of the inverter.

また、第2従来例に係る3レベルインバータは、図3のような回路構成をもち、
短絡電流を検出する方式としては、特許文献2記載のように、各IGBTに短絡電流検出回路を備え、短絡を検出したらIGBTのゲートを遮断し保護を行なうようにしていた。
図3においては、ヒューズF1およびF2を廃止して、代わりにゲートドライバ32a〜32d内に短絡検知装置と短絡保護装置とを設け、かつゲート制御回路36内にロジック回路36Aを設け、ゲート制御回路36からゲートドライバ32a〜32dの短絡保護装置に信号を伝えるための信号線34a〜34dおよびゲートドライバ32a〜32dの短絡検知装置からゲート制御回路36に信号を伝えるための信号線35a〜35dを付加した点が、図2と大きく異なる。
The three-level inverter according to the second conventional example has a circuit configuration as shown in FIG.
As a method for detecting a short-circuit current, each IGBT is provided with a short-circuit current detection circuit as described in Patent Document 2, and when a short circuit is detected, the gate of the IGBT is cut off for protection.
In FIG. 3, the fuses F1 and F2 are eliminated, and a short circuit detection device and a short circuit protection device are provided in the gate drivers 32a to 32d, and a logic circuit 36A is provided in the gate control circuit 36. Signal lines 34a to 34d for transmitting signals from 36 to the short circuit protection devices of gate drivers 32a to 32d and signal lines 35a to 35d for transmitting signals from the short circuit detection devices of gate drivers 32a to 32d to gate control circuit 36 are added. This is very different from FIG.

このような構成において、いま、スイッチ素子6と7を通るルートで通流時に、スイッチ素子8が誤オンしてアーム短絡が生じた場合を想定する。この場合、ゲートドライバ32a〜32cによって短絡が検知され、これが信号線35a〜35cを通してゲート制御回路36に伝えられる。ゲート制御回路36ではこれによってスイッチ素子6〜8に短絡が発生したことを知るとともに、ゲートドライバ32a、32bにはオン信号、ゲートドライバ32c、32dにはオフ信号を出力していることから、スイッチ素子8が何らかの原因で誤点弧したことを判別することができる。したがって、ゲート制御回路36はまずゲートドライバ32aに保護動作を開始させるとともに、他のスイッチ素子のゲート駆動が正規のオン、オフ信号によって動作しないようにロックする。
次に、一定時間後スイッチ素子7のゲートドライバ32bに保護動作を開始させる。これらの保護動作およびロックの信号は、通常のオン、オフ信号と区別するために、専用に設けた信号線34a〜4dにより行なうものである。
In such a configuration, it is assumed that the switch element 8 is erroneously turned on to cause an arm short circuit when flowing along the route passing through the switch elements 6 and 7. In this case, a short circuit is detected by the gate drivers 32a to 32c, and this is transmitted to the gate control circuit 36 through the signal lines 35a to 35c. The gate control circuit 36 knows that a short circuit has occurred in the switch elements 6 to 8, and outputs an on signal to the gate drivers 32a and 32b and an off signal to the gate drivers 32c and 32d. It can be determined that the element 8 has been misfired for some reason. Accordingly, the gate control circuit 36 first causes the gate driver 32a to start the protection operation and locks the gate drive of other switch elements so that they are not operated by the normal on / off signal.
Next, after a predetermined time, the gate driver 32b of the switch element 7 starts a protection operation. These protection operation and lock signals are performed by dedicated signal lines 34a to 4d in order to distinguish them from normal on / off signals.

しかしながら、第1従来例のヒューズを用いた保護装置は、ヒューズが溶断するまでの時間が長く、高速に保護することができないので、故障したスイッチ素子以外のスイッチ素子が短絡電流によって破壊させるという問題があった。
また、第2従来例の各スイッチ素子に短絡検出回路を備える方式は、検出回路が多く必要となり、装置も複雑になり、コスト高になるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、短絡電流を高速に検出するととともに、故障していないスイッチ素子を高速に保護することができる、さらに、短絡電流検出回路を少なく構成できるので、単純で信頼性が高く、小形・低コストな電力変換装置の保護装置を提供することを目的とする。
However, since the protection device using the fuse of the first conventional example has a long time until the fuse is blown and cannot be protected at a high speed, the switch elements other than the failed switch element are destroyed by a short-circuit current. was there.
Further, the method of providing the short-circuit detection circuit in each switch element of the second conventional example has a problem that a large number of detection circuits are required, the apparatus becomes complicated, and the cost increases.
The present invention has been made in view of such problems, and can detect a short-circuit current at high speed and can protect a non-failing switch element at high speed. Therefore, it is an object of the present invention to provide a protection device for a power conversion device that is simple, reliable, small, and low in cost.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、高電圧(P)、中位電圧(O)、低電圧(N)の直流電圧を備え、相出力に前記3値のレベルを出力する3レベル電力変換装置において、中位電圧点を流れる電流を検出する第1の電流検出器と、低電圧点を流れる電流を検出する第2の電流検出器とを備え、前記第1または第2の電流検出器の電流レベルが第1の設定値を超えると、前記3レベル電力変換装置を停止させることを特徴とする電力変換装置の保護装置とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、直流電源に直列接続された4個のスイッチ素子と、このスイッチ素子にそれぞれ逆並列接続された還流ダイオードと、前記直流電源に直列接続された分圧コンデンサと、前記スイッチ素子のうち高圧側から第1及び第2のスイッチ素子の接続点と、前記分圧コンデンサの分圧点に接続された第1のクランプダイオードと、前記スイッチ素子のうち高圧側から第3及び第4のスイッチ素子の接続点と、前記分圧コンデンサの分圧点に接続された第2のクランプダイオードを備えた3レベル電力変換装置において、中位電圧点を流れる電流を検出する第1の電流検出器と、低電圧点を流れる電流を検出する第2の電流検出器とを備え、前記第1または第2の電流検出器の電流レベルが第1の設定値を超えると、前記3レベル電力変換装置を停止させることを特徴とする電力変換装置の保護装置とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2記載の電力変換装置の保護装置において、電力変換装置の構成を、単相以上の多相とし、前記第1の電流検出器と第2の電流検出器を各相共用とすることを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention described in claim 1 is a three-level power converter that includes a DC voltage of a high voltage (P), a medium voltage (O), and a low voltage (N), and outputs the ternary level as a phase output. A first current detector for detecting a current flowing through the intermediate voltage point, and a second current detector for detecting a current flowing through the low voltage point, and the current of the first or second current detector When the level exceeds the first set value, the three-level power conversion device is stopped, and the power conversion device protection device is provided.
According to a second aspect of the present invention, there are provided four switch elements connected in series to a DC power supply, a free wheel diode connected in reverse parallel to each of the switch elements, and a voltage dividing capacitor connected in series to the DC power supply. A connection point of the first and second switch elements from the high voltage side of the switch element, a first clamp diode connected to a voltage dividing point of the voltage dividing capacitor, and a high voltage side of the switch element In a three-level power converter having a connection point between the third and fourth switch elements and a second clamp diode connected to the voltage dividing point of the voltage dividing capacitor, a current flowing through the intermediate voltage point is detected. A first current detector and a second current detector for detecting a current flowing through a low voltage point, and when a current level of the first or second current detector exceeds a first set value, Previous Stopping the three-level power converting apparatus in which a protection system for a power converter according to claim.
According to a third aspect of the present invention, in the protection device for a power conversion device according to the first or second aspect, the configuration of the power conversion device is a single phase or more multiphase, and the first current detector and the first Two current detectors are shared by each phase.

請求項1および2に記載の発明によると、母線に流れる短絡電流を検出器によって検出し、スイッチ素子をオフすることができ、故障していない他のスイッチが短絡電流で破壊してしまうことを防ぐことができる。
また、請求項3に記載の発明によると、多相構成で、電流検出器を共用することで、回路を簡単にすることができ、安価かつ信頼性を向上することができる。
According to the first and second aspects of the invention, it is possible to detect the short-circuit current flowing through the bus bar by the detector and turn off the switch element, and that other non-failed switches are destroyed by the short-circuit current. Can be prevented.
According to the third aspect of the present invention, the circuit can be simplified and the reliability can be improved at low cost by sharing the current detector in the multiphase configuration.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る3相の3レベルインバータの保護装置の回路構成図である。
図において、1は正電位線Pと負電位線N間に接続され直流電源、2および3は中性点Oを挟んで互いに直列接続されたコンデンサで一方の端子は正電位線Pに他方の端子は負電位線Nに接続されている。4及び5は中性点D1を挟んで互いに直列接続された中性点クランプダイオードで一方の端子は正側アームの中間に他方の端子は負側アームの中間に接続されている。6〜9はそれぞれフライホイールダイオード6a〜9aが逆並列接続されたスイッチ素子であり、これで直列接続回路を構成している。そのうちスイッチ素子6と7の直列接続回路は一方の端子が正電位線Pに他方の端子がU相出力線に接続されており、他方、スイッチ素子8と9の直列接続回路は一方の端子がU相出力線に他方の端子が負電位線Nに接続されている。スイッチ素子6〜9として、バイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT )、あるいはゲートターンオフサイリスタ(GTO)等が用いられるが、ここではIGBTを用いている。
各スイッチ素子6〜9のゲートにはゲートドライバG6〜G9が接続されており、各ゲートドライバG6〜G9には図示のないゲート制御回路から指令信号が与えられる。
以上のダイオード4、5およびスイッチ素子6〜9の直列接続回路でU相のアームブリッジが構成され、点線ブロックで図示するV相のアームブリッジおよびW相のアームブリッジもU相のアームブリッジの構成と全く同じ構成となっている。
このような主回路構成において、本発明の特徴は、互いに直列接続された中性点クランプダイオード4と5の接続点D1と、互いに直列接続されたコンデンサ1と2の接続点Oとの間に第1電流検出器101を配設し、かつ、負電位線Nにも第2電流検出器102を配設し、各電流検出器101、102の検出値を信号処理回路100に送っている点である。信号処理回路100はその出力によって、ゲート制御回路からのターンオン信号を無効とし、スイッチ素子6〜9をターンオフさせることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a protection device for a three-phase three-level inverter according to an embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a DC power source connected between a positive potential line P and a negative potential line N, 2 and 3 are capacitors connected in series with a neutral point O in between, one terminal connected to the positive potential line P and the other The terminal is connected to the negative potential line N. Reference numerals 4 and 5 are neutral point clamp diodes connected in series with each other with the neutral point D1 interposed therebetween. One terminal is connected to the middle of the positive arm and the other terminal is connected to the middle of the negative arm. Reference numerals 6 to 9 denote switch elements in which flywheel diodes 6a to 9a are connected in reverse parallel, and constitute a series connection circuit. Among them, the series connection circuit of the switch elements 6 and 7 has one terminal connected to the positive potential line P and the other terminal connected to the U-phase output line, while the series connection circuit of the switch elements 8 and 9 has one terminal connected to the U-phase output line. The other terminal of the U-phase output line is connected to the negative potential line N. As the switch elements 6 to 9, a bipolar transistor, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a gate turn-off thyristor (GTO), or the like is used. Here, an IGBT is used.
Gate drivers G6 to G9 are connected to the gates of the switch elements 6 to 9, and command signals are given to the gate drivers G6 to G9 from a gate control circuit (not shown).
A U-phase arm bridge is configured by the series connection circuit of the diodes 4 and 5 and the switch elements 6 to 9 described above, and the V-phase arm bridge and the W-phase arm bridge illustrated by the dotted line block are also configured as the U-phase arm bridge. It has the exact same configuration.
In such a main circuit configuration, the feature of the present invention is between the connection point D1 of the neutral point clamp diodes 4 and 5 connected in series with each other and the connection point O of the capacitors 1 and 2 connected in series with each other. The first current detector 101 is provided, the second current detector 102 is also provided on the negative potential line N, and the detection values of the current detectors 101 and 102 are sent to the signal processing circuit 100. It is. The output of the signal processing circuit 100 can invalidate the turn-on signal from the gate control circuit and turn off the switch elements 6-9.

このような構成の3レベルインバータにおいて、
(1) U相のスイッチ素子6がオフ、スイッチ素子7がオン、スイッチ素子8がオン、スイッチ素子9がオフ。V相又はW相のスイッチ素子6がオフ、スイッチ素子7がオン、スイッチ素子8がオン、スイッチ素子9がオフのときは出力電圧は0、
(2) U相のスイッチ素子6がオン、スイッチ素子7がオン、スイッチ素子8がオフ、スイッチ素子9がオフ。V相又はW相のスイッチ素子6がオフ、スイッチ素子7がオン、スイッチ素子8がオン、スイッチ素子9がオフのときは出力電圧は+Eレベル、
(3) U相のスイッチ素子6がオン、スイッチ素子7がオン、スイッチ素子8がオフ、スイッチ素子9がオフ。V相又はW相のスイッチ素子6がオフ、スイッチ素子7がオフ、スイッチ素子8がオン、スイッチ素子9がオンのときは出力電圧は+2Eレベル、
(4) U相のスイッチ素子6がオフ、スイッチ素子7がオフ、スイッチ素子8がオン、スイッチ素子9がオン。V相又はW相のスイッチ素子6がオフ、スイッチ素子7がオン、スイッチ素子8がオン、スイッチ素子9がオフのときは出力電圧は−Eレベル、
(5) U相のスイッチ素子6がオフ、スイッチ素子7がオフ、スイッチ素子8がオン、スイッチ素子9がオン。V相又はW相のスイッチ素子6がオン、スイッチ素子7がオン、スイッチ素子8がオフ、スイッチ素子9がオフのときは出力電圧は−2Eレベル、
(6) U相のスイッチ素子6がオフ、スイッチ素子7がオフ、スイッチ素子8がオフ、スイッチ素子9がオフ。V相又はW相のスイッチ素子6がオフ、スイッチ素子7がオフ、スイッチ素子8がオフ、スイッチ素子9がオフのときは出力電圧はオープン(非導通状態)、となる。
In the three-level inverter having such a configuration,
(1) U-phase switch element 6 is off, switch element 7 is on, switch element 8 is on, and switch element 9 is off. When the V-phase or W-phase switch element 6 is off, the switch element 7 is on, the switch element 8 is on, and the switch element 9 is off, the output voltage is 0,
(2) U-phase switch element 6 is on, switch element 7 is on, switch element 8 is off, and switch element 9 is off. When the V-phase or W-phase switch element 6 is off, the switch element 7 is on, the switch element 8 is on, and the switch element 9 is off, the output voltage is + E level,
(3) U-phase switch element 6 is on, switch element 7 is on, switch element 8 is off, and switch element 9 is off. When the V-phase or W-phase switch element 6 is off, the switch element 7 is off, the switch element 8 is on, and the switch element 9 is on, the output voltage is + 2E level,
(4) U-phase switch element 6 is off, switch element 7 is off, switch element 8 is on, and switch element 9 is on. When the V-phase or W-phase switch element 6 is off, the switch element 7 is on, the switch element 8 is on, and the switch element 9 is off, the output voltage is -E level,
(5) U-phase switch element 6 is off, switch element 7 is off, switch element 8 is on, and switch element 9 is on. When the V-phase or W-phase switch element 6 is on, the switch element 7 is on, the switch element 8 is off, and the switch element 9 is off, the output voltage is -2E level,
(6) U-phase switch element 6 is off, switch element 7 is off, switch element 8 is off, and switch element 9 is off. When the V-phase or W-phase switch element 6 is off, the switch element 7 is off, the switch element 8 is off, and the switch element 9 is off, the output voltage is open (non-conductive state).

以上のような使用形態中に、各スイッチ素子6〜9のうち、非導通にあるべきスイッチ素子がなんらかの原因で短絡故障した場合に、他のスイッチ素子がオンすると、スイッチ素子に大きな短絡電流が流れることとなる。
その短絡電流は第1電流検出器101および第2電流検出器102の少なくともどちらかを流れるので、その短絡電流を検出した第1電流検出器101又は第2電流検出器102は検出値を信号処理回路100に送り、信号処理回路100では、異常と判断して、各スイッチ素子のゲート信号をオフとし、短絡電流を即座に遮断するものである。
本発明が、第1従来例の図2と異なる部分は、ヒューズF1、F2を用いないので、スイッチ素子に流れる短絡電流を高速に遮断することができ、故障していないスイッチ素子の破壊を防ぐことができる。
また、第2従来例の図3と異なる部分は、短絡電流検出回路を2個で構成できるので、信頼性の向上と低コストな保護装置の提供が可能となる。
なお、スイッチ素子の電流容量が大きい場合は、その遮断順序を採り入れて、保護の急を要する順にスイッチ素子を遮断するようにしてもよい。
しかし、スイッチ素子の電流容量が小さい場合などでは、短絡電流が流れた時は、順序を付けるよりもむしろすべてのスイッチ素子を同時に高速に遮断する方がよい。
以上説明したように、本発明の保護装置をもつ電力変換装置ならば、高速にIGBTの短絡電流を検出しIGBTを遮断することができるので、故障していないIGBTの破壊と、電源短絡を防ぐことができ、したがって信頼性の高い、低コストな保護装置を提供できる。
In the usage pattern as described above, when a switch element that should be non-conductive among the switch elements 6 to 9 is short-circuited for some reason, when another switch element is turned on, a large short-circuit current is generated in the switch element. It will flow.
Since the short-circuit current flows through at least one of the first current detector 101 and the second current detector 102, the first current detector 101 or the second current detector 102 that detects the short-circuit current performs signal processing on the detected value. The signal processing circuit 100 determines that an abnormality has occurred, turns off the gate signal of each switch element, and immediately cuts off the short-circuit current.
Since the present invention does not use the fuses F1 and F2 in the part different from the first conventional example in FIG. 2, the short-circuit current flowing through the switch element can be cut off at high speed, and the destruction of the non-failed switch element is prevented. be able to.
Moreover, since the part different from FIG. 3 of the second conventional example can be composed of two short-circuit current detection circuits, it is possible to improve the reliability and provide a low-cost protection device.
When the current capacity of the switch element is large, the switching order may be adopted, and the switch element may be blocked in the order that requires urgent protection.
However, when the current capacity of the switch elements is small, when a short-circuit current flows, it is better to shut off all the switch elements at a high speed at the same time, rather than ordering them.
As described above, the power conversion device having the protection device according to the present invention can detect the IGBT short-circuit current at high speed and shut off the IGBT, thereby preventing the destruction of the IGBT that has not failed and the power supply short-circuit. Therefore, a reliable and low-cost protection device can be provided.

本発明の第1実施例を示す保護装置の構成図である。It is a block diagram of the protection apparatus which shows 1st Example of this invention. 第1従来例の保護装置の構成図である。It is a block diagram of the protection apparatus of a 1st prior art example. 第2従来例の保護装置の構成図である。It is a block diagram of the protection apparatus of the 2nd prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 直流電源
2、3 コンデンサ
4、5 中性点クランプダイオード
6〜9 スイッチ素子(IGBT)
6a〜9a フライホイールダイオード
G6〜G9 ゲートドライバ
100 信号処理回路
101、102 電流検出器
1 DC power supply 2, 3 Capacitor 4, 5 Neutral point clamp diode 6-9 Switch element (IGBT)
6a to 9a Flywheel diode G6 to G9 Gate driver 100 Signal processing circuit 101, 102 Current detector

Claims (3)

高電圧(P)、中位電圧(O)、低電圧(N)の直流電圧を備え、相出力に前記3値のレベルを出力する3レベル電力変換装置において、
中位電圧点を流れる電流を検出する第1の電流検出器と、低電圧点を流れる電流を検出する第2の電流検出器とを備え、前記第1または第2の電流検出器の電流レベルが第1の設定値を超えると、前記3レベル電力変換装置を停止させることを特徴とする電力変換装置の保護装置。
In a three-level power converter that includes a high voltage (P), a medium voltage (O), and a low voltage (N) DC voltage, and outputs the ternary level to the phase output,
A first current detector for detecting a current flowing through a middle voltage point; and a second current detector for detecting a current flowing through a low voltage point; and a current level of the first or second current detector. When the value exceeds the first set value, the three-level power converter is stopped.
直流電源に直列接続された4個のスイッチ素子と、このスイッチ素子にそれぞれ逆並列接続された還流ダイオードと、前記直流電源に直列接続された分圧コンデンサと、前記スイッチ素子のうち高圧側から第1及び第2のスイッチ素子の接続点と、前記分圧コンデンサの分圧点に接続された第1のクランプダイオードと、前記スイッチ素子のうち高圧側から第3及び第4のスイッチ素子の接続点と、前記分圧コンデンサの分圧点に接続された第2のクランプダイオードを備えた3レベル電力変換装置において、
中位電圧点を流れる電流を検出する第1の電流検出器と、低電圧点を流れる電流を検出する第2の電流検出器とを備え、前記第1または第2の電流検出器の電流レベルが第1の設定値を超えると、前記3レベル電力変換装置を停止させる
ことを特徴とする電力変換装置の保護装置。
Four switch elements connected in series to the DC power supply, a freewheeling diode connected in reverse parallel to each of the switch elements, a voltage dividing capacitor connected in series to the DC power supply, and the switch element from the high voltage side. A connection point of the first and second switch elements, a first clamp diode connected to the voltage dividing point of the voltage dividing capacitor, and a connection point of the third and fourth switch elements from the high voltage side of the switch elements And a three-level power converter comprising a second clamp diode connected to the voltage dividing point of the voltage dividing capacitor,
A first current detector for detecting a current flowing through a middle voltage point; and a second current detector for detecting a current flowing through a low voltage point; and a current level of the first or second current detector. When the value exceeds the first set value, the three-level power converter is stopped.
前記電力変換装置の構成を、単相以上の多相とし、前記第1の電流検出器と第2の電流検出器を各相共用とすることを特徴とする請求項1又は2記載の電力変換装置の保護装置。   3. The power conversion according to claim 1, wherein the configuration of the power conversion device is a single phase or more multiphase, and the first current detector and the second current detector are shared by each phase. 4. Device protection device.
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