JP2002034267A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP2002034267A
JP2002034267A JP2000218579A JP2000218579A JP2002034267A JP 2002034267 A JP2002034267 A JP 2002034267A JP 2000218579 A JP2000218579 A JP 2000218579A JP 2000218579 A JP2000218579 A JP 2000218579A JP 2002034267 A JP2002034267 A JP 2002034267A
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circuit
current
limiting device
current limiting
power converter
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Hiroshi Masunaga
博史 益永
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily protect a power converter by controlling a short-circuit current when a fault such as short-circuit of arm is generated. SOLUTION: A current limiting device 6 consisting of an n-type silicon semiconductor is connected in series to a DC capacitor 5 in a voltage type power converter including semiconductor switching elements 2a, 2b and a DC capacitor 5 for converting an alternate current to a direct current or a direct current to an alternate 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、半導体電力変換装
置に関するものであり、特に回路短絡時に流れる短絡電
流を抑制できる電力変換装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor power converter, and more particularly to a power converter capable of suppressing a short-circuit current flowing when a circuit is short-circuited.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は従来の一般的な電圧型電力変換装
置を示す回路図であり、図において、21は交流を直流
に変換するコンバータ、22は直流コンデンサ、23は
直流を交流に変換するインバータである。ここではコン
バータ回路21の1相分を例に説明する。24a,24
bはそれぞれ上下アームのゲートターンオフサイリス
タ、25a,25bはそれぞれゲートターンオフサイリ
スタ24a,24bに直列接続されたアノードリアクト
ル、26a,26bはそれぞれアノードリアクトル25
a,25bに並列接続された還流ダイオード、27a,
27bはそれぞれゲートターンオフサイリスタ24a,
24bに逆並列接続された還流ダイオード、28a,2
8bはヒューズである。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a circuit diagram showing a conventional general voltage type power converter. In FIG. 9, reference numeral 21 denotes a converter for converting AC to DC, reference numeral 22 denotes a DC capacitor, and reference numeral 23 denotes a converter for converting DC to AC. Inverter. Here, one phase of the converter circuit 21 will be described as an example. 24a, 24
b is an upper and lower arm gate turn-off thyristor, 25a and 25b are anode reactors connected in series to gate turn-off thyristors 24a and 24b, respectively, and 26a and 26b are anode reactors 25 respectively.
a, a reflux diode connected in parallel to 25b, 27a,
27b is a gate turn-off thyristor 24a,
Reflux diodes connected in anti-parallel to 24b, 28a, 2
8b is a fuse.

【0003】図9において、素子破損、誤信号等により
上下アームが導通状態となると、アーム短絡となる。図
9の従来回路では、このアーム短絡時に直流コンデンサ
22から流れる短絡電流を、ヒューズ熔断により限流
し、ゲートターンオフサイリスタ24a,24bを破損
等の事故から保護している。
In FIG. 9, when the upper and lower arms become conductive due to element damage, erroneous signals, etc., an arm short circuit occurs. In the conventional circuit shown in FIG. 9, the short-circuit current flowing from the DC capacitor 22 when the arm is short-circuited is limited by blowing the fuse to protect the gate turn-off thyristors 24a and 24b from accidents such as breakage.

【0004】また、図10は特開平9−233833号
公報に示された従来の電力変換装置を示す回路図であ
る。図10において、29はブリッジ接続された半導体
スイッチ素子からなる電力変換装置、30は直流コンデ
ンサ、31は図11に示す超伝導体の臨界電流特性を利
用した限流装置、32は変圧器である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional power converter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-233833. In FIG. 10, reference numeral 29 denotes a power conversion device including a bridge-connected semiconductor switch element, reference numeral 30 denotes a DC capacitor, reference numeral 31 denotes a current limiting device using the critical current characteristic of the superconductor shown in FIG. 11, and reference numeral 32 denotes a transformer. .

【0005】図10において、通常時は限流装置31に
は限流装置31の臨界電流以下の電流が流れており、限
流装置31は超伝導状態で通電している。アーム短絡あ
るいは上下アームの同時通電状態になると、直流コンデ
ンサ30から多大な短絡電流が流れ、短絡電流が限流装
置31の臨界電流を超えると、限流装置31は常伝導状
態となり、図11に示すように短絡電流を抑制し、半導
体スイッチ素子を保護する。
[0005] In FIG. 10, a current equal to or less than the critical current of the current limiting device 31 flows in the current limiting device 31 at normal times, and the current limiting device 31 is energized in a superconducting state. When the arm is short-circuited or the upper and lower arms are simultaneously energized, a large short-circuit current flows from the DC capacitor 30, and when the short-circuit current exceeds the critical current of the current limiting device 31, the current limiting device 31 enters a normal conduction state. As shown, the short-circuit current is suppressed, and the semiconductor switch element is protected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の電力変換装置は
以上のように構成されているので、最初に挙げた例で
は、ヒューズ熔断により半導体スイッチ素子を保護して
いるため、直流コンデンサ容量が大きいとき、若しくは
直流電圧が高い場合には、ヒューズと半導体スイッチ素
子の保護協調がとれないといった問題があった。
Since the conventional power converter is constructed as described above, in the first example, since the semiconductor switch element is protected by blowing the fuse, the capacity of the DC capacitor is large. Sometimes, or when the DC voltage is high, there is a problem that the protection coordination between the fuse and the semiconductor switch element cannot be achieved.

【0007】また、短絡電流を抑制するためには、アノ
ードリアクトルが必要であり、アノードリアクトルに蓄
積されたエネルギーを消費する回路が必要となり、装置
が高価になったり、装置の効率が損なわれるといった問
題があった。
Further, in order to suppress the short-circuit current, an anode reactor is required, and a circuit for consuming the energy stored in the anode reactor is required, so that the apparatus becomes expensive and the efficiency of the apparatus is impaired. There was a problem.

【0008】また、特開平9−233833号公報に示
された電力変換装置では、限流装置として超伝導体を用
いているため、超伝導体を超伝導状態に保つために、液
体ヘリウム等を用いた冷却器が必要となり、装置が高価
になるといった問題点があった。
In the power converter disclosed in JP-A-9-233833, since a superconductor is used as a current limiting device, liquid helium or the like is used to keep the superconductor in a superconductive state. There is a problem that the used cooler is required and the apparatus becomes expensive.

【0009】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、電力用変換器のアーム短絡
等の故障が発生した場合に、短絡電流を抑制し、容易に
装置を保護することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and when a failure such as a short-circuit of an arm of a power converter occurs, a short-circuit current is suppressed and the device is easily protected. It is intended to do so.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る電力変換装置は、直流を交流に変換するコンバータ
と、交流を直流に変換するインバータとからなるもので
あって、n型シリコン半導体からなる限流装置と直流コ
ンデンサを直列に接続した回路をコンバータとインバー
タに対して並列に接続したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power converter comprising a converter for converting a direct current into an alternating current and an inverter for converting an alternating current into a direct current. And a circuit in which a DC current capacitor and a DC capacitor are connected in series, are connected in parallel to the converter and the inverter.

【0011】この発明の請求項2に係る電力変換装置
は、限流装置と直流コンデンサを直列に接続した複数の
回路をコンバータとインバータに対して並列に接続した
ものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a power converter in which a plurality of circuits in which a current limiting device and a DC capacitor are connected in series are connected in parallel to a converter and an inverter.

【0012】この発明の請求項3に係る電力変換装置
は、限流装置と並列にダイオードを接続したものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, a power converter includes a diode connected in parallel with a current limiting device.

【0013】この発明の請求項4に係る電力変換装置
は、限流装置に発生する電圧を監視する電圧監視回路
と、この電圧監視回路の電圧値が所定値を超えたことに
より短絡状態を判別する異常判定回路と、この異常判定
回路の指令により装置を停止する制御回路を設けたもの
である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power conversion device, comprising: a voltage monitoring circuit for monitoring a voltage generated in the current limiting device; and determining a short-circuit state based on a voltage value of the voltage monitoring circuit exceeding a predetermined value. And a control circuit for stopping the apparatus in response to a command from the abnormality determination circuit.

【0014】この発明の請求項5に係る電力変換装置
は、直流を交流に変換するコンバータと、交流を直流に
変換するインバータとからなる電力型3レベル電力変換
装置であって、2つの直流コンデンサを直列に接続した
回路をコンバータとインバータに対して並列に接続する
とともに、n型シリコン半導体からなる限流装置を上側
直流コンデンサと中性点の間に直列に接続し、別のn型
シリコン半導体からなる限流装置を下側直流コンデンサ
と中性点の間に直列に接続し、2つの限流装置の両端に
発生する電圧を監視する電圧監視回路と、この電圧監視
回路の電圧値が所定値を超えたことにより短絡状態を判
別する異常判定回路と、この異常判定回路の指令により
装置を停止する制御回路を設けたものである。
A power converter according to a fifth aspect of the present invention is a power-type three-level power converter comprising a converter for converting DC to AC and an inverter for converting AC to DC, wherein two DC capacitors are provided. Is connected in parallel to the converter and the inverter, and a current limiting device made of an n-type silicon semiconductor is connected in series between the upper DC capacitor and the neutral point. A current limiting device comprising a current limiting device connected in series between the lower DC capacitor and the neutral point, and monitoring a voltage generated at both ends of the two current limiting devices, and a voltage value of the voltage monitoring circuit being a predetermined value. An abnormality determination circuit that determines a short circuit state when the value is exceeded, and a control circuit that stops the apparatus in response to a command from the abnormality determination circuit are provided.

【0015】この発明の請求項6に係る電力変換装置
は、直流を交流に変換するコンバータと、交流を直流に
変換するインバータとからなる電力型3レベル電力変換
装置であって、2つの直流コンデンサの間にn型シリコ
ン半導体からなる限流装置を直列に接続した回路をコン
バータとインバータに対して並列に接続するとともに、
上側直流コンデンサと限流装置の中点にアノードが、中
性点にカソードが位置するようダイオードを接続し、更
に下側直流コンデンサと限流装置の中点にカソードが、
中性点にアノードが接続されるようにダイオードを接続
したものである
A power converter according to a sixth aspect of the present invention is a power type three-level power converter comprising a converter for converting direct current to alternating current and an inverter for converting alternating current to direct current. A circuit in which a current limiting device made of an n-type silicon semiconductor is connected in series is connected in parallel to the converter and the inverter,
Connect the diode so that the anode is located at the middle point of the upper DC capacitor and the current limiting device, and the diode is located at the neutral point of the cathode, and the cathode is located at the middle point of the lower DC capacitor and the current limiting device.
A diode is connected so that the anode is connected to the neutral point

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
一実施形態を図1に基づいて説明する。図1はこの発明
の実施の形態1による電力変換装置を示す回路図であ
り、図において、電力変換器(コンバータ)1は半導体
スイッチ素子2a,2bと、それらに逆並列接続された
還流ダイオード3a,3bとから構成される。4は同じ
く半導体スイッチ素子から構成される直流を交流に変換
するインバータ装置であり、図1では1相分を示してい
る。5は直流電力を貯える直流コンデンサ、6はn型シ
リコン半導体からなる限流装置である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a power converter according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, a power converter (converter) 1 includes semiconductor switching elements 2a and 2b and a freewheel diode 3a connected in anti-parallel thereto. , 3b. Reference numeral 4 denotes an inverter device, which is also constituted by a semiconductor switch element and converts DC into AC, and FIG. 1 shows one phase. 5 is a DC capacitor for storing DC power, and 6 is a current limiting device made of an n-type silicon semiconductor.

【0017】図2において、限流装置6は、ある電圧
(電界)で生じる電子のドリフト速度により、低い電圧
領域(Vr<Vp)では低抵抗となり、高い電圧領域で
は(Vd>Vr>Vp)では高抵抗となる非線系特性を
持つものである。また、限流装置6の温度Tjが上昇し
た場合、限流装置6の抵抗値は正の温度係数を有する。
In FIG. 2, the current limiting device 6 has a low resistance in a low voltage region (Vr <Vp) and a low resistance (Vd>Vr> Vp) in a high voltage region due to the drift velocity of electrons generated at a certain voltage (electric field). Has a non-linear characteristic of high resistance. When the temperature Tj of the current limiting device 6 increases, the resistance value of the current limiting device 6 has a positive temperature coefficient.

【0018】図3(a)〜(d)は電力変換装置における各
部動作波形を示すグラフであり、通常、限流装置6に
は、コンバータ側からの供給電流と、インバータ装置4
側に流れる負荷電流の差分が流れる。通常時に流れる電
流はIp以下に設定されており、限流装置6に発生する
電圧Vrは小さい。
FIGS. 3 (a) to 3 (d) are graphs showing operation waveforms of respective parts in the power converter.
The difference of the load current flowing to the side flows. The current flowing during normal operation is set to be equal to or less than Ip, and the voltage Vr generated in the current limiting device 6 is small.

【0019】一方、素子破損等によるアーム短絡や、ア
ームの同時通電状態が発生した場合、短絡電流が流れ
る。この場合、限流装置6には短絡電流が流れ、次第に
限流装置6の電圧Vrが上昇し、短絡電流がIpを超え
ると、限流装置6は高抵抗領域に達し、電圧Vr(>V
p)が上昇し、短絡電流を抑制する。
On the other hand, when the arm is short-circuited due to element breakage or the like, or when the arms are simultaneously energized, a short-circuit current flows. In this case, a short-circuit current flows through the current limiting device 6, and the voltage Vr of the current limiting device 6 gradually increases. When the short-circuit current exceeds Ip, the current limiting device 6 reaches the high-resistance region and the voltage Vr (> V
p) rises and suppresses short-circuit current.

【0020】図1に示すように、n型シリコン半導体に
よる限流装置6を直流コンデンサ5に直列に接続するこ
とで、短絡電流を抑制することができ、半導体スイッチ
素子を保護することができる。以上のように構成するこ
とにより、素子破損や同時通電時に流れる短絡電流を抑
制することができ、短絡時においても容易に装置を保護
することができる。
As shown in FIG. 1, by connecting a current limiting device 6 made of an n-type silicon semiconductor to the DC capacitor 5 in series, a short-circuit current can be suppressed and the semiconductor switching element can be protected. With the above-described configuration, it is possible to suppress element breakage and short-circuit current flowing during simultaneous energization, and it is possible to easily protect the device even during short-circuit.

【0021】実施の形態2.図4はこの発明の実施の形
態2による電力変換装置を示す回路図であり、図におい
て、7は限流装置6に印加される電圧Vrを監視する電
圧監視回路であり、8は短絡異常を判定する異常判定回
路、9は制御回路である。短絡が発生した場合、Vrが
所定の電圧Vclを超えたことを判定し、制御回路9に
て装置を停止させる。図4に示すように、短絡異常時
に、限流装置6の電圧を監視し、短絡状態を判定し、装
置を停止する手段を設けることで、短絡時の被害の拡大
を抑制できる。
Embodiment 2 FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing a power converter according to a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 7 denotes a voltage monitoring circuit that monitors a voltage Vr applied to a current limiting device 6, and 8 denotes a short-circuit abnormality. The abnormality determination circuit 9 to be determined is a control circuit. When a short circuit occurs, it is determined that Vr has exceeded a predetermined voltage Vcl, and the control circuit 9 stops the device. As shown in FIG. 4, when a short circuit occurs, the voltage of the current limiting device 6 is monitored, a short circuit state is determined, and a device for stopping the device is provided.

【0022】実施の形態3.図5はこの発明の実施の形
態3による電力変換装置を示す回路図であり、図におい
て、5a,5bは複数個並列に接続された直流コンデン
サであり、6a,6bは直流コンデンサ5a,5bにそ
れぞれ直列に接続された限流装置である。図5では2並
列の例を示しているが、それ以上であってもよい。図に
示すように、複数個並列に接続された直流コンデンサ5
a,5bにそれぞれ限流装置6a,6bを直列に接続す
ることで、直流コンデンサ5a,5b間の分流を均等化
できる。また、直流コンデンサ5a,5bと直流コンデ
ンサ間の配線インダクタンスによる共振を抑制すること
ができる。
Embodiment 3 FIG. FIG. 5 is a circuit diagram showing a power converter according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, 5a and 5b are DC capacitors connected in parallel, and 6a and 6b are connected to DC capacitors 5a and 5b. Each is a current limiting device connected in series. FIG. 5 shows an example of two parallel arrangements, but more than two arrangements may be used. As shown in the figure, a plurality of DC capacitors 5 connected in parallel
By connecting the current limiting devices 6a and 6b in series with the a and 5b, respectively, the shunt current between the DC capacitors 5a and 5b can be equalized. Further, resonance due to wiring inductance between the DC capacitors 5a and 5b and the DC capacitors can be suppressed.

【0023】実施の形態4.図6はこの発明の実施の形
態4による電力変換装置を示す回路図であり、図におい
て、限流装置6と並列にダイオード10が接続されてい
る。このように、放電経路と逆向きにダイオード10を
接続することで、通常時に直流コンデンサ5を充電する
向きの電流はダイオード10を流れるため、限流装置6
には直流コンデンサ5を放電する向きの電流しか流れな
い。
Embodiment 4 FIG. 6 is a circuit diagram showing a power converter according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, a diode 10 is connected in parallel with current limiting device 6. By connecting the diode 10 in the opposite direction to the discharge path in this way, the current for charging the DC capacitor 5 in the normal state flows through the diode 10, so that the current limiting device 6
, Only the current in the direction of discharging the DC capacitor 5 flows.

【0024】一方、短絡時には、直流コンデンサ5を放
電する向きの電流は、限流装置6を通るため、短絡電流
を抑制することができる。従って、通常時に限流装置6
に流れる電流を軽減することができ、限流装置6の損失
を低減することができる。
On the other hand, when a short circuit occurs, the current in the direction of discharging the DC capacitor 5 passes through the current limiting device 6, so that the short circuit current can be suppressed. Therefore, the current limiting device 6 is normally used.
Current flowing through the current limiting device 6 can be reduced.

【0025】実施の形態5.図7はこの発明の実施の形
態5による電力変換装置を示す回路図であり、図におい
て、電圧型3レベル電力変換装置11は、直列接続され
た4個の半導体スイッチ素子2a〜2dと、これら半導
体スイッチ素子2a〜2dそれぞれに逆並列に接続され
た還流ダイオード3a〜3dと、直列接続された直流コ
ンデンサ5a,5bの中点と半導体スイッチ素子2a,
2bの中点との間に接続されたクランプダイオード12
aと、更に直流コンデンサ5a,5bの中点と半導体ス
イッチ素子2c,2dの中点との間に接続されたクラン
プダイオード12bとから構成されている。
Embodiment 5 FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing a power converter according to Embodiment 5 of the present invention. In the figure, a voltage type three-level power converter 11 includes four semiconductor switch elements 2a to 2d connected in series, and The freewheel diodes 3a to 3d connected in anti-parallel to the semiconductor switch elements 2a to 2d, the midpoints of DC capacitors 5a and 5b connected in series, and the semiconductor switch elements 2a and 2b,
Clamp diode 12 connected to the center of
a, and a clamp diode 12b connected between the midpoint of the DC capacitors 5a and 5b and the midpoint of the semiconductor switch elements 2c and 2d.

【0026】又、限流装置6aは直流コンデンサ5aと
中性点Cとの間に接続されており、限流装置6bは直流
コンデンサ5bと中性点Cとの間に接続されている。7
は限流装置6a,6bの両端に発生する電圧VRを監視
する回路であり、8は短絡異常を判定する異常判定回路
である。9は異常信号を受けて装置を停止する制御回路
である。
The current limiting device 6a is connected between the DC capacitor 5a and the neutral point C, and the current limiting device 6b is connected between the DC capacitor 5b and the neutral point C. 7
Is a circuit for monitoring the voltage VR generated at both ends of the current limiting devices 6a and 6b, and 8 is an abnormality determination circuit for determining a short circuit abnormality. Reference numeral 9 denotes a control circuit that stops the apparatus in response to an abnormal signal.

【0027】図に示すように、電圧型3レベル電力変換
装置において、短絡電流が流れた場合、直列接続された
限流装置6a,6bの両端に電圧監視回路7を設けるこ
とで、1つの監視回路で短絡状態を判定できる。即ち、
半導体スイッチ素子2a,2b,2cが同時に導通した
場合、短絡電流は直流コンデンサ5a→半導体スイッチ
素子2a,2b,2c→クランプダイオード12b→限
流装置6aと流れ、限流装置6aがあるため短絡電流は
抑制される。
As shown in the figure, in the voltage type three-level power converter, when a short-circuit current flows, a voltage monitoring circuit 7 is provided at both ends of the current limiting devices 6a and 6b connected in series to provide one monitoring. The short circuit state can be determined by the circuit. That is,
When the semiconductor switch elements 2a, 2b and 2c are simultaneously turned on, the short-circuit current flows from the DC capacitor 5a → the semiconductor switch elements 2a, 2b and 2c → the clamp diode 12b → the current limiting device 6a. Is suppressed.

【0028】又、半導体スイッチ素子2b,2c,2d
が同時に導通した場合、短絡電流は直流コンデンサ5b
→限流装置6b→クランプダイオード12a→半導体ス
イッチ素子2b,2c,2dと流れ、限流装置6bがあ
るため短絡電流は抑制される。更に、半導体スイッチ素
子2a,2b,2c,2dが同時に導通した場合、短絡
電流は直流コンデンサ5a→半導体スイッチ素子2a,
2b,2c,2d→直流コンデンサ5b→限流装置6
a,6bと流れ、限流装置6a,6bがあるため短絡電
流は抑制される。尚、上記においては電圧型3レベル電
力変換装置について説明したが、3レベル以上の電力変
換装置についても同様に構成することができる。
The semiconductor switch elements 2b, 2c, 2d
Are conducted at the same time, the short-circuit current is
The current flows through the current limiting device 6b, the clamp diode 12a, and the semiconductor switching elements 2b, 2c, and 2d. Since the current limiting device 6b is provided, the short-circuit current is suppressed. Further, when the semiconductor switching elements 2a, 2b, 2c, 2d are simultaneously turned on, the short-circuit current is changed from the DC capacitor 5a to the semiconductor switching element 2a,
2b, 2c, 2d → DC capacitor 5b → Current limiting device 6
a, 6b, and the current limiting devices 6a, 6b suppress the short-circuit current. In the above, the voltage type three-level power converter has been described, but a power converter having three or more levels can be similarly configured.

【0029】実施の形態6.図8はこの発明の実施の形
態6による電力変換装置を示す回路図であり、図におい
て、電圧型3レベル電力変換装置11は、直列接続され
た4個の半導体スイッチ素子2a〜2dと、これら半導
体スイッチ素子2a〜2dに逆並列に接続された還流ダ
イオード3a〜3dとクランプダイオード12a,12
bと直列接続された直流コンデンサ5a,5bから構成
される。尚、図8は一相分を示している。又、6はn型
シリコン半導体からなる限流装置であり、直流コンデン
サ5a,5bの間に接続されている。13aは限流装置
6と直流コンデンサ5aの中点にアノードを、中性点C
にカソードが接続されるダイオード、13bは限流装置
6と直流コンデンサ5bの中点にカソードを、中性点C
にアノードを接続されているダイオードである。
Embodiment 6 FIG. FIG. 8 is a circuit diagram showing a power converter according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, a voltage type three-level power converter 11 includes four semiconductor switch elements 2a to 2d connected in series, and Reflux diodes 3a to 3d and clamp diodes 12a and 12 connected in anti-parallel to semiconductor switch elements 2a to 2d.
b and DC capacitors 5a and 5b connected in series. FIG. 8 shows one phase. Reference numeral 6 denotes a current limiting device made of an n-type silicon semiconductor, which is connected between the DC capacitors 5a and 5b. Reference numeral 13a denotes an anode at the midpoint of the current limiting device 6 and the DC capacitor 5a, and a neutral point C.
A cathode is connected to the midpoint of the current limiting device 6 and the DC capacitor 5b;
Is connected to the anode.

【0030】図8において、半導体スイッチ素子2a,
2b,2cが同時に導通する状態、半導体スイッチ素子
2b,2c,2dが同時に導通する状態、及び半導体ス
イッチ素子2a,2b,2c,2dが同時に導通する状
態の何れの短絡経路においても、上記実施の形態5の場
合と同様に限流装置6があるため、短絡電流は抑制され
る。又、本実施形態においては、ダイオード13a,1
3bを設けることで、限流装置6の数量を減らすことが
できる。
In FIG. 8, the semiconductor switching elements 2a,
In any of the short-circuit paths in which the semiconductor switching elements 2b, 2c and 2d conduct simultaneously, the semiconductor switching elements 2b, 2c and 2d conduct simultaneously, and the semiconductor switching elements 2a, 2b, 2c and 2d conduct simultaneously. Since the current limiting device 6 is provided as in the case of mode 5, the short-circuit current is suppressed. In the present embodiment, the diodes 13a, 1
By providing 3b, the number of current limiting devices 6 can be reduced.

【0031】[0031]

【発明の効果】この発明の請求項1に係る電力変換装置
によれば、直流を交流に変換するコンバータと、交流を
直流に変換するインバータとからなるものであって、n
型シリコン半導体からなる限流装置と直流コンデンサを
直列に接続した回路をコンバータとインバータに対して
並列に接続したので、素子破損や同時通電時に流れる短
絡電流を抑制することができる。
According to the power converter according to the first aspect of the present invention, the power converter comprises a converter for converting DC to AC, and an inverter for converting AC to DC, wherein n
Since a circuit in which a current limiting device made of a silicon semiconductor and a DC capacitor are connected in series is connected in parallel to the converter and the inverter, it is possible to suppress element shortage and short-circuit current flowing at the same time.

【0032】この発明の請求項2に係る電力変換装置に
よれば、限流装置と直流コンデンサを直列に接続した複
数の回路をコンバータとインバータに対して並列に接続
したので、直流コンデンサ間の配線インダクタンスによ
る共振を抑制することができる。
According to the power converter of the second aspect of the present invention, since a plurality of circuits in which a current limiting device and a DC capacitor are connected in series are connected in parallel to the converter and the inverter, wiring between the DC capacitors is provided. Resonance due to inductance can be suppressed.

【0033】この発明の請求項3に係る電力変換装置に
よれば、限流装置と並列にダイオードを接続したので、
通常時に限流装置に流れる電流を軽減することができ、
限流装置の損失を低減することができる。
According to the third aspect of the present invention, since the diode is connected in parallel with the current limiting device,
Normally, the current flowing through the current limiting device can be reduced,
The loss of the current limiting device can be reduced.

【0034】この発明の請求項4に係る電力変換装置に
よれば、限流装置に発生する電圧を監視する電圧監視回
路と、この電圧監視回路の電圧値が所定値を超えたこと
により短絡状態を判別する異常判定回路と、この異常判
定回路の指令により装置を停止する制御回路を設けたの
で、短絡時の被害の拡大を抑制することができる。
According to the power converter of the fourth aspect of the present invention, a voltage monitoring circuit for monitoring a voltage generated in the current limiting device, and a short-circuit state due to the voltage value of the voltage monitoring circuit exceeding a predetermined value Is provided, and a control circuit for stopping the apparatus in accordance with a command from the abnormality determination circuit is provided.

【0035】この発明の請求項5に係る電力変換装置に
よれば、直流を交流に変換するコンバータと、交流を直
流に変換するインバータとからなる電力型3レベル電力
変換装置であって、2つの直流コンデンサを直列に接続
した回路をコンバータとインバータに対して並列に接続
するとともに、n型シリコン半導体からなる限流装置を
上側直流コンデンサと中性点の間に直列に接続し、別の
n型シリコン半導体からなる限流装置を下側直流コンデ
ンサと中性点の間に直列に接続し、2つの限流装置の両
端に発生する電圧を監視する電圧監視回路と、この電圧
監視回路の電圧値が所定値を超えたことにより短絡状態
を判別する異常判定回路と、この異常判定回路の指令に
より装置を停止する制御回路を設けたので、1つの監視
回路で短絡状態を判定できる。
According to the power converter according to claim 5 of the present invention, there is provided a power type three-level power converter comprising a converter for converting DC to AC and an inverter for converting AC to DC. A circuit in which a DC capacitor is connected in series is connected in parallel to the converter and the inverter, and a current limiting device made of n-type silicon semiconductor is connected in series between the upper DC capacitor and the neutral point, and another n-type is connected. A voltage monitoring circuit that connects a current limiting device made of a silicon semiconductor in series between a lower DC capacitor and a neutral point and monitors a voltage generated at both ends of the two current limiting devices, and a voltage value of the voltage monitoring circuit. Is provided with an abnormality judgment circuit for judging a short circuit state when the value exceeds a predetermined value, and a control circuit for stopping the apparatus in accordance with a command from the abnormality judgment circuit. It can be constant.

【0036】この発明の請求項6に係る電力変換装置に
よれば、直流を交流に変換するコンバータと、交流を直
流に変換するインバータとからなる電力型3レベル電力
変換装置であって、2つの直流コンデンサの間にn型シ
リコン半導体からなる限流装置を直列に接続した回路を
コンバータとインバータに対して並列に接続するととも
に、上側直流コンデンサと限流装置の中点にアノード
が、中性点にカソードが位置するようダイオードを接続
し、更に下側直流コンデンサと限流装置の中点にカソー
ドが、中性点にアノードが接続されるようにダイオード
を接続したので、限流装置の数量を減らすことができ
る。
According to the power converter of claim 6 of the present invention, there is provided a power type three-level power converter comprising a converter for converting DC to AC and an inverter for converting AC to DC. A circuit in which a current limiting device made of an n-type silicon semiconductor is connected in series between a DC capacitor is connected in parallel to the converter and the inverter, and an anode is provided at a middle point between the upper DC capacitor and the current limiting device. The diode is connected so that the cathode is located at the center, and the diode is connected so that the cathode is connected to the lower DC capacitor and the midpoint of the current limiting device, and the diode is connected so that the anode is connected to the neutral point. Can be reduced.

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

【図1】 この発明の実施の形態1による電力変換装置
を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 限流装置の特性を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing characteristics of a current limiting device.

【図3】 各部動作波形を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an operation waveform of each unit.

【図4】 この発明の実施の形態2による電力変換装置
を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a power converter according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態3による電力変換装置
を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a power converter according to Embodiment 3 of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態4による電力変換装置
を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a power converter according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態5による電力変換装置
を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a power converter according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態6による電力変換装置
を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a power converter according to Embodiment 6 of the present invention.

【図9】 従来の電力変換装置を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a conventional power converter.

【図10】 従来の電力変換装置を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional power converter.

【図11】 従来の電力変換装置の動作を示すグラフで
ある。
FIG. 11 is a graph showing the operation of a conventional power converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コンバータ、4 インバータ、5 コンデンサ、6
限流装置、7 電圧監視回路、8 異常判定回路、9
制御回路、10,13a,13b ダイオード。
1 converter, 4 inverters, 5 capacitors, 6
Current limiting device, 7 Voltage monitoring circuit, 8 Abnormality judgment circuit, 9
Control circuit, 10, 13a, 13b Diode.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流を交流に変換するコンバータと、交
流を直流に変換するインバータとからなる電力変換装置
において、n型シリコン半導体からなる限流装置と直流
コンデンサを直列に接続した回路を上記コンバータとイ
ンバータに対して並列に接続したことを特徴とする電力
変換装置。
1. A power converter comprising a converter for converting direct current to alternating current and an inverter for converting alternating current to direct current, wherein a circuit in which a current limiting device made of an n-type silicon semiconductor and a DC capacitor are connected in series is connected to the converter. And a power converter connected in parallel to the inverter.
【請求項2】 限流装置と直流コンデンサを直列に接続
した複数の回路をコンバータとインバータに対して並列
に接続したことを特徴とする請求項1記載の電力変換装
置。
2. The power converter according to claim 1, wherein a plurality of circuits in which a current limiting device and a DC capacitor are connected in series are connected in parallel to the converter and the inverter.
【請求項3】 限流装置と並列にダイオードを接続した
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電力変換
装置。
3. The power conversion device according to claim 1, wherein a diode is connected in parallel with the current limiting device.
【請求項4】 限流装置に発生する電圧を監視する電圧
監視回路と、この電圧監視回路の電圧値が所定値を超え
たことにより短絡状態を判別する異常判定回路と、この
異常判定回路の指令により装置を停止する制御回路を設
けたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか
1項に記載の電力変換装置。
4. A voltage monitoring circuit for monitoring a voltage generated in a current limiting device, an abnormality determining circuit for determining a short circuit state when a voltage value of the voltage monitoring circuit exceeds a predetermined value, and The power converter according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control circuit that stops the device according to a command.
【請求項5】 直流を交流に変換するコンバータと、交
流を直流に変換するインバータとからなる電力型3レベ
ル電力変換装置であって、2つの直流コンデンサを直列
に接続した回路を上記コンバータとインバータに対して
並列に接続するとともに、n型シリコン半導体からなる
限流装置を上側直流コンデンサと中性点の間に直列に接
続し、別のn型シリコン半導体からなる限流装置を下側
直流コンデンサと中性点の間に直列に接続し、上記2つ
の限流装置の両端に発生する電圧を監視する電圧監視回
路と、この電圧監視回路の電圧値が所定値を超えたこと
により短絡状態を判別する異常判定回路と、この異常判
定回路の指令により装置を停止する制御回路を設けたこ
とを特徴とする電力変換装置。
5. A power type three-level power converter comprising a converter for converting direct current to alternating current and an inverter for converting alternating current to direct current, wherein a circuit in which two DC capacitors are connected in series is connected to the converter and the inverter. And a current limiting device made of n-type silicon semiconductor is connected in series between the upper DC capacitor and the neutral point, and another current limiting device made of n-type silicon semiconductor is connected to the lower DC capacitor. And a voltage monitoring circuit that is connected in series between the neutral point and monitors the voltage generated at both ends of the two current limiting devices, and a short-circuit state occurs when the voltage value of the voltage monitoring circuit exceeds a predetermined value. An electric power conversion device comprising: an abnormality determination circuit for determining; and a control circuit for stopping the device in response to a command from the abnormality determination circuit.
【請求項6】 直流を交流に変換するコンバータと、交
流を直流に変換するインバータとからなる電力型3レベ
ル電力変換装置であって、2つの直流コンデンサの間に
n型シリコン半導体からなる限流装置を直列に接続した
回路を上記コンバータとインバータに対して並列に接続
するとともに、上側直流コンデンサと上記限流装置の中
点にアノードが、中性点にカソードが位置するようダイ
オードを接続し、更に下側直流コンデンサと上記限流装
置の中点にカソードが、中性点にアノードが接続される
ようにダイオードを接続したことを特徴とする電力変換
装置。
6. A power type three-level power converter comprising a converter for converting direct current to alternating current and an inverter for converting alternating current to direct current, wherein a current limiter comprising an n-type silicon semiconductor between two DC capacitors. A circuit in which the devices are connected in series is connected in parallel to the converter and the inverter, and an anode is connected to the middle point of the upper DC capacitor and the current limiting device, and a diode is connected so that the cathode is located at the neutral point, A power converter characterized in that a diode is connected so that a cathode is connected to a middle point of the lower DC capacitor and the current limiting device, and an anode is connected to a neutral point.
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