JP2003230275A - Protection method for pwm cycloconverter - Google Patents

Protection method for pwm cycloconverter

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JP2003230275A
JP2003230275A JP2002021832A JP2002021832A JP2003230275A JP 2003230275 A JP2003230275 A JP 2003230275A JP 2002021832 A JP2002021832 A JP 2002021832A JP 2002021832 A JP2002021832 A JP 2002021832A JP 2003230275 A JP2003230275 A JP 2003230275A
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俊求 姜
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a protection method for a PWM cycloconverter capable of suppressing a surge voltage generated in blocking the PWM cycloconverter, reducing the capacitance of a surge-absorbing capacitor and reducing applied voltages at both ends of a blocked two-way switch. <P>SOLUTION: When an abnormality occurs, a total output terminal of a motor 5 is connected to one arbitrary phase of a three-phase AC power supply 1 by a two-way switching group 4, to put the motor 5 in a state of an output being short-circuited, and an input part and an output part of the PWM cycloconverter are separated from each other. A short-circuited current is then made to flow to each output phase by an induced voltage of the motor 5. By blocking the two-way switch of a corresponding phase at a zero cross of each short-circuited current, a rise in voltage between terminals of a snubbering capacitor 6 is restrained, to enable the PWM cycloconverter to safely be stopped. Furthermore, with the one arbitrary phase of the three-phase AC power supply 1, which connects the total output terminal of the motor 5, as an intermediate voltage phase, the applied voltages at both the ends of the blocked two-way switch are reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、PWMサイクロ
コンバータ駆動時に異常状態が発生した場合、モータ誘
起電圧以上のサージ電圧の発生を防ぎ、PWMサイクロ
コンバータを安全に停止させることを目的とした保護方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection method for preventing a surge voltage higher than a motor induced voltage from being generated and safely stopping a PWM cycloconverter when an abnormal state occurs while driving a PWM cycloconverter. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】 モータ駆動用インバータにおいては、
過電流、過電圧、瞬時停電、あるいは外部からの緊急停
止指令等、インバータ動作を緊急停止する必要のある何
らかの異常状態が発生した場合、半導体スイッチを同時
にOFFにしても、半導体スイッチと並列に接続された
ダイオードにより、モータに流れている電流が三相全波
整流され、平滑コンデンサ等、DCリンクキャパシタに
流れ込む。これによりモータのインダクタンス部に存在
するエネルギーはDCリンクキャパシタに貯蔵され、モ
ータ誘起電圧以上の電圧は発生しない。しかしながらP
WMサイクロコンバータは、三相交流電源電圧を直接任
意の電圧・周波数に変換するAC−AC直接電力変換装
置であるため、その回路構成においてDCリンクキャパ
シタを有さない。これによりエネルギー貯蔵部がなく、
モータのインダクタンス部に存在するエネルギーにより
サージ電圧を発生し、場合によっては過電圧破壊を起こ
してしまう。この過電圧抑制方法として、図1に示すD
Cクランプ型スナバ回路を用いる場合は、スナバ用キャ
パシタに静電容量の大きなものを用いることで過電圧を
抑制することができる。また、他の保護方式として、特
開2000−139076のような方式も考えられる。
2. Description of the Related Art In a motor drive inverter,
If an abnormal condition that requires an emergency stop of inverter operation, such as overcurrent, overvoltage, momentary power failure, or external emergency stop command, occurs, even if the semiconductor switches are turned off at the same time, they are connected in parallel with the semiconductor switches. By the diode, the current flowing in the motor is three-phase full-wave rectified and flows into the DC link capacitor such as the smoothing capacitor. As a result, the energy existing in the inductance part of the motor is stored in the DC link capacitor, and a voltage higher than the motor induced voltage is not generated. However P
The WM cycloconverter is an AC-AC direct power converter that directly converts a three-phase AC power supply voltage into an arbitrary voltage / frequency, and therefore does not have a DC link capacitor in its circuit configuration. This eliminates the energy store,
Energy existing in the inductance part of the motor causes a surge voltage, which may cause overvoltage breakdown. As this overvoltage suppressing method, D shown in FIG.
When the C-clamp type snubber circuit is used, it is possible to suppress overvoltage by using a snubber capacitor having a large capacitance. Further, as another protection method, a method such as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-139076 can be considered.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、前述
のスナバ用キャパシタを用いた場合、モータのインダク
タンス値が大きくなると、それに比例して静電容量を大
きくする必要がある。これを実現するためには電解コン
デンサなどの短寿命部品を使う必要があり、PWMサイ
クロコンバータの大きな利点が損なわれてしまう。また
一般に、使用するモータのインダクタンス値は通電する
まで不明の場合が多い。そのため、スナバ用キャパシタ
の静電容量を決定する場合、想定しうる最大のインダク
タンスを考慮して決定する必要があり、これにより更な
る静電容量の増加を検討しなくてはならない。特開20
00−139076のような方式を用いる場合、入力電
源が確立していることが条件であり、瞬時停電や、電源
遮断が発生した場合、サージ電圧を抑制することができ
ない。
However, when the above snubber capacitor is used, when the inductance value of the motor increases, it is necessary to increase the capacitance in proportion to it. In order to realize this, it is necessary to use a short-life component such as an electrolytic capacitor, which impairs the great advantage of the PWM cycloconverter. In general, the inductance value of the motor used is often unknown until it is energized. Therefore, when determining the capacitance of the snubber capacitor, it is necessary to consider the maximum inductance that can be assumed, and it is necessary to consider further increase of the capacitance. JP 20
When a method such as 00-139076 is used, the condition is that the input power supply is established, and if an instantaneous power failure or power interruption occurs, the surge voltage cannot be suppressed.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】 本発明は、PWMサイ
クロコンバータの駆動時に過電流などの異常状態が発生
した場合、まず、PWMサイクロコンバータの出力全相
を交流電源の1の入力相に全て接続させ、出力を短絡状
態にする。その場合、モータの誘起電圧により電流が流
れるが、この電流はモータの誘起電圧とモータ内部イン
ピータンスのみで決定される。しかし、この電流により
モータは制動トルクを発生してしまう。そこで、まず短
絡した際、各相ごと出力電流がゼロになった瞬間、いい
かえればゼロクロスの際に、その出力相に接続されてい
る双方向半導体スイッチをすべて遮断する。これによ
り、モータのインダクタンスエネルギーが無い状態で双
方向半導体スイッチの遮断を行い、モータ誘起電圧以上
の電圧は発生しない。また、短絡電流が三相交流電流で
あるため、電流のゼロクロスが最初に来た出力相に接続
された双方向半導体スイッチから順次遮断していくと、
遮断された相のスイッチの両端に、最悪、3相交流電源
の線間電圧とモータ線間誘起電圧の和の最大値が印加さ
れる恐れがある。これを回避するため、出力短絡のため
に接続する3相交流電源の1の入力相を、遮断された双
方向半導体スイッチの両端子間に印加される電圧を最も
小さくできる入力相に順次切り替えていけば、1相遮断
した場合でも先の最大電圧印加を防止できる。
According to the present invention, when an abnormal state such as an overcurrent occurs during driving of a PWM cycloconverter, first, all output phases of the PWM cycloconverter are connected to one input phase of an AC power supply. The output and short-circuit the output. In that case, a current flows due to the induced voltage of the motor, but this current is determined only by the induced voltage of the motor and the internal impedance of the motor. However, this current causes the motor to generate a braking torque. Therefore, when a short circuit occurs, first, at the moment when the output current for each phase becomes zero, in other words, at the time of zero crossing, all the bidirectional semiconductor switches connected to that output phase are shut off. As a result, the bidirectional semiconductor switch is cut off in the absence of the inductance energy of the motor, and a voltage higher than the motor induced voltage is not generated. Also, since the short-circuit current is a three-phase alternating current, when the zero crossing of the current is sequentially cut off from the bidirectional semiconductor switch connected to the output phase that came first,
In the worst case, the maximum value of the sum of the line voltage of the three-phase AC power supply and the motor line induced voltage may be applied to both ends of the interrupted phase switch. In order to avoid this, one input phase of the three-phase AC power supply connected for output short circuit is sequentially switched to the input phase which can minimize the voltage applied between both terminals of the interrupted bidirectional semiconductor switch. If it is possible, even if one phase is cut off, the previous maximum voltage application can be prevented.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】 以下、本発明を具体的実施例に
基づいて説明する。図1は本発明を実施するための、P
WMサイクロコンバータのシステム構成を示す。図2は
本発明を実施するための、電流方向検出回路を示す。図
3は本発明を実施するための、電流波形と、スイッチン
グパターンを示す。図4は本発明を実施するための、電
圧波形とスイッチングパターンを示す。まず、図1につ
いてPWMサイクロコンバータは三相交流電源1とモー
タ5への入力となる三相出力との間を計9個の双方向ス
イッチ群4を用いて直接接続し、交流電源電圧を直流に
変換することなく、任意の周波数・電圧を出力すること
ができる。しかし、双方向スイッチ群4の入力段には、
各双方向スイッチのオン・オフ動作に伴いパルス状の電
流が流れる。そのために三相交流リアクトル2と三相交
流キャパシタ3を用いてフィルタを構成している。ま
た、双方向スイッチ群の保護回路として、スナバダイオ
ード群7とスナバダイオード群8によりDCクランプ型
スナバ回路13を構成し、直流化された電流をスナバ用
キャパシタ6に吸収することで、双方向スイッチの保護
を行う。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on specific examples. FIG. 1 is a schematic diagram of a P for implementing the present invention.
1 shows a system configuration of a WM cycloconverter. FIG. 2 shows a current direction detection circuit for implementing the present invention. FIG. 3 shows current waveforms and switching patterns for carrying out the present invention. FIG. 4 shows voltage waveforms and switching patterns for implementing the present invention. First, referring to FIG. 1, the PWM cycloconverter directly connects the three-phase AC power supply 1 and the three-phase output that is an input to the motor 5 by using a total of nine bidirectional switch groups 4, and changes the AC power supply voltage to a direct current. It is possible to output an arbitrary frequency and voltage without converting to. However, in the input stage of the bidirectional switch group 4,
A pulsed current flows with the on / off operation of each bidirectional switch. Therefore, a filter is configured by using the three-phase AC reactor 2 and the three-phase AC capacitor 3. Further, as a protection circuit for the bidirectional switch group, the snubber diode group 7 and the snubber diode group 8 constitute a DC clamp type snubber circuit 13, and the DC current is absorbed by the snubber capacitor 6 to thereby create the bidirectional switch group. Protect.

【0006】このような回路構成において、PWMサイ
クロコンバータを動作させるが、その動作中、過電流、
過電圧、瞬時停電、あるいは外部からの緊急停止指令
等、インバータ動作を緊急停止する必要のある何らかの
異常状態が発生した場合、装置を安全に停止させるため
の保護動作が必要になる。まず、考えられるのが双方向
スイッチ群4を全遮断する方法(以下ベースブロックと
する)である。この時、モータ5に電流が流れている
と、モータ5のインダクタンス部には電流の2乗に比例
したエネルギーが蓄えられていることになる。このエネ
ルギーは、双方向スイッチの遮断、いいかえればベース
ブロックを行うと、スナバダイオード群7を介し、スナ
バ用キャパシタ6に吸収される。この時、モータ5のイ
ンダクタンスが大きい場合、または、流れている電流が
大きい場合は、スナバ用キャパシタ6の端子間電圧が著
しく上昇し、最悪過電圧破壊を招く可能性がある。この
対処方法としては、スナバ用キャパシタ6の静電容量を
大きくすることが考えられる。しかし、静電容量の大き
なDCコンデンサを採用するには、電解コンデンサを用
いなくてはならない。これは少スペース、長寿命という
PWMサイクロコンバータの大きな利点を損なうことに
なる。
In such a circuit configuration, the PWM cycloconverter is operated, and during the operation, overcurrent,
When an abnormal condition that requires an emergency stop of the inverter operation, such as an overvoltage, a momentary power failure, or an external emergency stop command, occurs, a protective operation is required to safely stop the device. First, a method that can be considered is a method of completely shutting off the bidirectional switch group 4 (hereinafter referred to as a base block). At this time, if a current is flowing through the motor 5, energy proportional to the square of the current is stored in the inductance portion of the motor 5. This energy is absorbed by the snubber capacitor 6 through the snubber diode group 7 when the bidirectional switch is cut off, that is, when the base block is performed. At this time, if the inductance of the motor 5 is large, or if the flowing current is large, the voltage across the terminals of the snubber capacitor 6 may significantly increase, possibly causing overvoltage breakdown. As a countermeasure against this, increasing the capacitance of the snubber capacitor 6 can be considered. However, to adopt a DC capacitor having a large capacitance, an electrolytic capacitor must be used. This impairs the great advantages of the PWM cycloconverter, such as small space and long life.

【0007】また、特開2000−139076のよう
な方法を用いて、交流電源に電流を回生する方法も考え
られる。しかし、その方法は交流電源側が正常であるこ
とが前提であり、交流電源遮断や瞬時停電が起こった場
合、電流を流す経路が無くなり、結果、上記と同じよう
にDCクランプ型スナバ回路13に電流が流れ込み、過
電圧破壊を起こしてしまう。
A method of regenerating an electric current in an AC power supply using a method such as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-139076 is also conceivable. However, this method is based on the assumption that the AC power supply side is normal, and in the event of AC power supply interruption or momentary power failure, there is no path for current flow, and as a result, the DC clamp snubber circuit 13 receives current Flows in, causing overvoltage breakdown.

【0008】このような問題を解決する手段として、本
発明では、通常電流制御に用いる出力電流検出器10
U,10V,10Wから得られる出力電流信号9U,9
V,9Wを図2のようなコンパレータ回路を用い、電流
の正負をデジタル信号に変換した出力電流方向信号12
U,12V,12Wを作成する。この信号の立ち上が
り、もしくは立下りのエッジでは、出力電流はほとんど
ゼロである。そのため、双方向スイッチを遮断する場
合、この出力電流方向信号のエッジにより、その相に接
続されている双方向スイッチを全て遮断(例えば双方向
スイッチ群4のうち、S1,S2,S3を全て遮断す
る)すれば、モータのインダクタンス部に蓄えられたエ
ネルギーが小さい時に遮断することになるので、スナバ
用キャパシタ6へ充電がごくわずかですむ。
As a means for solving such a problem, in the present invention, the output current detector 10 used for normal current control is used.
Output current signals 9U, 9 obtained from U, 10V, 10W
Output current direction signal 12 in which the positive and negative of the current are converted into digital signals by using the comparator circuit as shown in FIG.
Create U, 12V, 12W. At the rising or falling edge of this signal, the output current is almost zero. Therefore, when shutting off the bidirectional switch, all the bidirectional switches connected to that phase are shut off by the edge of this output current direction signal (for example, all of S1, S2, and S3 in the bidirectional switch group 4 are shut off). If so, the energy is stored when the energy stored in the inductance part of the motor is small, so that the snubber capacitor 6 can be charged very little.

【0009】しかし、実際の動作においては、異常が発
生した場合、すぐに保護動作を起こす必要がある。よっ
て本発明では、異常が発生した場合、まず双方向スイッ
チ群4を用いてモータ5の全出力端子を短絡状態とし、
PWMサイクロコンバータの入力部(3相交流電源1
側)と出力部(モータ5側)を切り離す。するとモータ
5の誘起電圧により各出力相ごとに各々短絡電流が流
れ、この各相出力電流のゼロクロスで各相の双方向スイ
ッチを遮断することで、スナバ用キャパシタ6の端子間
電圧上昇を抑えながら、安全に運転停止することができ
る。この動作を図3を用いて説明する。通常のスイッチ
ングを行うことでモータ5を駆動している状態から、異
常信号が発生した場合を想定する。図3中の異常信号が
Highになると、まず、双方向スイッチ群4のうちR
相に接続されている双方向スイッチS1、S4、S7を
常にONとし、それ以外の双方向スイッチをOFFとす
る。これによりモータ5の全出力端子を短絡させる。こ
の実施例では、モータ5の全出力端子の短絡を双方向ス
イッチを構成する2つの片方向半導体スイッチをともに
オンすることで実現しているが、出力電流方向信号12
U,12V,12Wにより検出した出力電流の方向に対
応する片方向半導体スイッチングのみをオンすることで
も同様な効果は実現できる。
However, in the actual operation, when an abnormality occurs, it is necessary to immediately start the protection operation. Therefore, in the present invention, when an abnormality occurs, first, all output terminals of the motor 5 are short-circuited by using the bidirectional switch group 4,
Input section of PWM cycloconverter (3-phase AC power supply 1
Side) and the output part (motor 5 side) are separated. Then, a short-circuit current flows for each output phase due to the induced voltage of the motor 5, and the bidirectional switch of each phase is cut off at the zero-cross of the output current of each phase, while suppressing the voltage rise between the terminals of the snubber capacitor 6. Can be safely shut down. This operation will be described with reference to FIG. It is assumed that an abnormal signal is generated while the motor 5 is being driven by performing normal switching. When the abnormal signal in FIG. 3 becomes High, first, R of the bidirectional switch group 4
The bidirectional switches S1, S4, S7 connected to the phase are always turned on, and the other bidirectional switches are turned off. As a result, all the output terminals of the motor 5 are short-circuited. In this embodiment, the short circuit of all the output terminals of the motor 5 is realized by turning on both of the two unidirectional semiconductor switches forming the bidirectional switch.
The same effect can be realized by turning on only one-way semiconductor switching corresponding to the direction of the output current detected by U, 12V, and 12W.

【0010】次に出力短絡したことにより、モータ誘起
電圧により各出力相ごとに各々短絡電流が流れる。この
電流のゼロクロスを検出するが、図3ではまずU相の電
流がLowからHighになり、ゼロクロスが検出され
る。この瞬間に双方向スイッチS1をOFFとする。す
るとV相とW相の電流は、その瞬間から単相交流電流と
なる。よって、残りの2相の電流がゼロになった瞬間で
同時にS4とS7をOFFにする。これによりスナバ用
キャパシタ6に過充電することなく、安全にPWMサイ
クロコンバータを運転停止とすることができる。
Next, due to the output short circuit, a short circuit current flows for each output phase due to the motor induced voltage. The zero cross of this current is detected, but in FIG. 3, the current of the U phase first changes from Low to High, and the zero cross is detected. At this moment, the bidirectional switch S1 is turned off. Then, the V-phase and W-phase currents become single-phase AC currents from that moment. Therefore, at the moment when the remaining two phase currents become zero, S4 and S7 are turned off at the same time. As a result, the PWM cycloconverter can be safely stopped without overcharging the snubber capacitor 6.

【0011】この遮断方法を用いた場合、懸念される問
題点も存在する。それは最初のゼロクロスで1相のみ遮
断した場合、遮断された双方向スイッチの両端に3相交
流電源1の線間電圧とモータ5の線間誘起電圧の和が印
加され、これにより過電圧となる可能性がある。そこ
で、初期状態の出力短絡状態の時に、3相交流電源1の
うち、遮断された双方向スイッチの両端に印加される電
圧を小さくできる入力相で短絡状態を作ることで、1相
遮断となった場合でも、当該相に係る双方向スイッチの
両端に印加される電圧を小さく抑えることができる。上
記第1の方法として、異常状態が発生した場合、3相交
流電源1のうち相電圧の中間電圧相に接続することで出
力短絡状態を作る。この場合、短絡接続する3相交流電
源1の入力相を中間電圧相とすることで、遮断された双
方向スイッチの両端に印加される電圧、すなわち3相交
流電源の線間電圧とモータ線間誘起電圧の和に関し、3
相交流電源の線間電圧を小さくして、前記印加電圧を小
さく抑えることが可能となる。この動作を、さらに図4
で説明する。図4中のスイッチング例(2)において
は、中間電圧相がS→R→T→S→R→Tと移り変わっ
ている。その場合、短絡させる双方向スイッチも、S2
・S5・S8→S1・S4・S7→S3・S6・S9→
S2・S5・S8→S1・S4・S7→S3・S6・S
9と変化する。これにより、常に出力短絡が行われる入
力相は入力電圧の中間電圧相となるため、U相電流のゼ
ロクロスでS2をOFFし、S1・S2・S3が全てO
FFとなってもS1・S2・S3それぞれの双方向スイ
ッチの両端に印加される電圧を小さい状態に保つことが
できる。また第2の方法として、まず1相遮断する瞬間
に、PWMサイクロコンバータの出力端子間電圧を測定
し、遮断した相の出力端子電圧が他の相に比べて大きい
場合には3相交流電源の入力相電圧の小さい相で出力短
絡状態を作り、また、遮断した相の出力端子電圧が他の
相に比べて小さい場合には入力相電圧の大きい相で出力
短絡状態を作り、これによって遮断された双方向スイッ
チの両端に印加される電圧を小さく抑えることが可能と
なる。さらに、1相遮断したのちもPWMサイクロコン
バータの出力端子間電圧を継続的に測定し、短絡状態を
作る3相交流電源の入力相を上記による最適な入力相に
順次切り替えていくことで、遮断された双方向スイッチ
の両端に印加される電圧を小さく保持することが可能と
なる。
There are also some problems of concern when using this shutoff method. If only one phase is cut off at the first zero cross, the sum of the line voltage of the three-phase AC power supply 1 and the line induced voltage of the motor 5 is applied to both ends of the cut bidirectional switch, which may result in overvoltage. There is a nature. Therefore, when the output is short-circuited in the initial state, a short-circuit state is created in the input phase that can reduce the voltage applied to both ends of the shut-off bidirectional switch in the three-phase AC power supply 1 to shut off one-phase. Even in such a case, the voltage applied to both ends of the bidirectional switch according to the phase can be suppressed to be small. As the first method, when an abnormal state occurs, an output short-circuit state is created by connecting to the intermediate voltage phase of the phase voltage of the three-phase AC power supply 1. In this case, by setting the input phase of the three-phase AC power supply 1 to be short-circuited to be the intermediate voltage phase, the voltage applied across the interrupted bidirectional switch, that is, the line voltage of the three-phase AC power supply and the motor line Regarding the sum of induced voltages, 3
It is possible to reduce the line voltage of the phase alternating current power supply and suppress the applied voltage to a small value. This operation is further illustrated in FIG.
Described in. In the switching example (2) in FIG. 4, the intermediate voltage phase changes in the order of S → R → T → S → R → T. In that case, the bidirectional switch to be short-circuited is also S2.
・ S5 ・ S8 → S1 ・ S4 ・ S7 → S3 ・ S6 ・ S9 →
S2 ・ S5 ・ S8 → S1 ・ S4 ・ S7 → S3 ・ S6 ・ S
Change to 9. As a result, the input phase in which the output is always short-circuited becomes the intermediate voltage phase of the input voltage, so S2 is turned off at the zero crossing of the U-phase current, and S1, S2, and S3 are all turned off.
Even if it becomes the FF, it is possible to keep the voltage applied to both ends of each bidirectional switch of S1, S2 and S3 small. As the second method, first, the voltage between the output terminals of the PWM cycloconverter is measured at the moment when one phase is interrupted, and if the output terminal voltage of the interrupted phase is larger than that of the other phase, the three-phase AC power supply If the output terminal voltage of the interrupted phase is smaller than that of the other phases, the output short circuit condition is created in the phase with the smaller input phase voltage, and the output short circuit condition is created in the phase with the higher input phase voltage. In addition, the voltage applied to both ends of the bidirectional switch can be reduced. In addition, by continuously measuring the voltage between the output terminals of the PWM cycloconverter after shutting off one phase and switching the input phase of the three-phase AC power supply that creates a short-circuited state to the optimum input phase described above, It is possible to keep the voltage applied across the two-way switch small.

【0012】[0012]

【発明の効果】 以上述べたように、本発明を用いるこ
とで、PWMサイクロコンバータ駆動時に過電流などの
異常状態が発生しても、DCクランプ型スナバ回路とし
て静電容量の小さなスナバ用キャパシタを用いることが
でき、双方向半導体スイッチの遮断時におけるサージ電
圧の発生を抑えることができ、遮断中に双方向半導体ス
イッチ両端に印加される電圧を低減でき、従って、過電
圧等により装置を破損することなく安全に運転停止でき
るという効果がある。
As described above, by using the present invention, a snubber capacitor having a small capacitance can be used as a DC clamp snubber circuit even if an abnormal state such as an overcurrent occurs during driving of a PWM cycloconverter. It can be used and can suppress the generation of surge voltage when shutting off the bidirectional semiconductor switch, and can reduce the voltage applied to both ends of the bidirectional semiconductor switch during shutoff, and thus damage the device due to overvoltage. There is an effect that the operation can be stopped safely.

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

【図1】本発明を実施するための、PWMサイクロコン
バータのシステム構成を示したもの
FIG. 1 shows a system configuration of a PWM cycloconverter for carrying out the present invention.

【図2】本発明を実施するための、電流方向検出回路を
示したもの
FIG. 2 shows a current direction detection circuit for implementing the present invention.

【図3】本発明を実施するための、電流波形と、スイッ
チングパターンを示したもの
FIG. 3 shows current waveforms and switching patterns for implementing the present invention.

【図4】本発明を実施するための、電圧波形とスイッチ
ングパターンを示したもの
FIG. 4 shows voltage waveforms and switching patterns for implementing the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 三相交流電源 2 三相交流リアクトル 3 三相交流キャパシタ 4 双方向スイッチ群 5 モータ 6 スナバ用キャパシタ 7 スナバダイオード群1 8 スナバダイオード群2 9U 出力電流信号1 9V 出力電流信号2 9W 出力電流信号3 10U,10V,10W 出力電流検出器 11U コンパレータ1 11V コンパレータ2 11W コンパレータ3 12U 出力電流方向信号1 12V 出力電流方向信号2 12W 出力電流方向信号3 13 DCクランプ型スナバ回路 1 Three-phase AC power supply 2 Three-phase AC reactor 3 Three-phase AC capacitor 4 bidirectional switch group 5 motor 6 Snubber capacitors 7 Snubber diode group 1 8 Snubber diode group 2 9U output current signal 1 9V output current signal 2 9W output current signal 3 10U, 10V, 10W output current detector 11U Comparator 1 11V comparator 2 11W comparator 3 12U output current direction signal 1 12V output current direction signal 2 12W output current direction signal 3 13 DC clamp type snubber circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園田 敬介 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内 Fターム(参考) 5H750 AA10 BA01 BA06 BB04 BB12 CC01 CC02 CC14 DD05 DD14 DD18 EE04 FF02 FF05 GG02 GG04 GG14 GG17    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Keisuke Sonoda             2-1, Kurosaki Shiroishi, Hachiman Nishi-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture               Yasukawa Electric Co., Ltd. F term (reference) 5H750 AA10 BA01 BA06 BB04 BB12                       CC01 CC02 CC14 DD05 DD14                       DD18 EE04 FF02 FF05 GG02                       GG04 GG14 GG17

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流電源の各相とM(Mは2以上)相出
力の電力変換器の各相出力とが、1方向のみ通電できる
片方向半導体スイッチが双方向通電の可能となる方向に
2個並列接続され、かつ各々の前記片方向半導体スイッ
チが独立にオンオフできるよう構成された双方向半導体
スイッチで直接接続され、出力電圧指令に応じて前記各
双方向半導体スイッチをオンオフ制御し、任意の交流及
び直流電圧を出力する前記電力変換器であるPWMサイ
クロコンバータにおいて、異常状態が発生した場合、前
記双方向半導体スイッチを用いて、前記PWMサイクロ
コンバータの出力全相を前記交流電源の任意の1の相に
接続し短絡状態にすることを特徴とするPWMサイクロ
コンバータの保護方法。
1. A unidirectional semiconductor switch in which each phase of an AC power source and each phase output of an M-phase (M is 2 or more) output power converter can be energized in only one direction is bidirectionally energized. Two bidirectional semiconductor switches are connected in parallel and are directly connected by bidirectional semiconductor switches configured so that each of the unidirectional semiconductor switches can be turned on and off independently, and each bidirectional semiconductor switch is controlled to be turned on and off according to an output voltage command. In the PWM cycloconverter that is the power converter that outputs the AC and DC voltages, when an abnormal state occurs, the bidirectional semiconductor switch is used to output all the phases of the PWM cycloconverter to any of the AC power supplies. A method for protecting a PWM cycloconverter, which is characterized in that the PWM cycloconverter is connected to the first phase to be in a short-circuited state.
【請求項2】 異常状態が発生した場合、前記双方向半
導体スイッチを用いて、前記PWMサイクロコンバータ
の出力全相を前記交流電源の相電圧値が中間となる相に
接続して短絡状態にすることを特徴とする請求項1記載
のPWMサイクロコンバータの保護方法。
2. When an abnormal state occurs, all of the output phases of the PWM cycloconverter are connected to the phase in which the phase voltage value of the AC power supply is in the intermediate state by using the bidirectional semiconductor switch to make a short-circuit state. The method for protecting a PWM cycloconverter according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記短絡状態において、前記交流電源の
相電圧値の中間となる相が順次切り替わるのに同期し、
前記短絡状態を当該相での短絡状態に切り替えていくこ
とを特徴とする請求項2記載のPWMサイクロコンバー
タの保護方法。
3. In the short-circuited state, the middle of the phase voltage value of the AC power supply is synchronized with the sequential switching,
The method for protecting a PWM cycloconverter according to claim 2, wherein the short-circuit state is switched to a short-circuit state in the phase.
【請求項4】 前記短絡状態の時に、前記PWMサイ
クロコンバータの出力各相ごとに出力電流のゼロクロス
を検出し、ゼロクロスを検出した出力相に接続された前
記双方向半導体スイッチを遮断することを特徴とする請
求項1ないし請求項3記載のPWMサイクロコンバータ
の保護方法。
4. In the short circuit state, a zero cross of the output current is detected for each output phase of the PWM cycloconverter, and the bidirectional semiconductor switch connected to the output phase where the zero cross is detected is cut off. The method for protecting the PWM cycloconverter according to claim 1 to claim 3.
【請求項5】 前記短絡状態の時に、前記PWMサイク
ロコンバータの出力各相ごとに出力電流のゼロクロスを
検出し、ゼロクロスを検出した出力相に接続された前記
双方向半導体スイッチを遮断し、かつ前記PWMサイク
ロコンバータのはじめに遮断された出力相に係る出力端
子と他の出力端子との間に発生する端子間電圧を検出
し、遮断されていない出力相を前記双方向半導体スイッ
チにより短絡接続する前記交流電源の1の相として、前
記遮断された双方向半導体スイッチの両端子間に印加さ
れる電圧を小さくできる前記交流電源の1の相を選択し
接続することを特徴とする請求項1記載のPWMサイク
ロコンバータの保護方法。
5. A zero cross of the output current is detected for each output phase of the PWM cycloconverter in the short-circuited state, and the bidirectional semiconductor switch connected to the output phase in which the zero cross is detected is cut off, and In the beginning of the PWM cycloconverter, the inter-terminal voltage generated between the output terminal related to the interrupted output phase and another output terminal is detected, and the uninterrupted output phase is short-circuited and connected by the bidirectional semiconductor switch. 2. The PWM according to claim 1, wherein as the one phase of the power supply, one phase of the AC power supply that can reduce the voltage applied between both terminals of the cut off bidirectional semiconductor switch is selected and connected. Cycloconverter protection method.
【請求項6】 前記遮断された双方向半導体スイッチの
両端子間に印加される電圧を小さくできる相が切り替わ
るのに同期し、遮断されていない出力相を前記双方向半
導体スイッチにより短絡接続する前記交流電源の1の相
として、前記遮断された双方向半導体スイッチの両端子
間に印加される電圧を小さくできる相に接続を切り替え
ていくことを特徴とする請求項5記載のPWMサイクロ
コンバータの保護方法。
6. The non-interrupted output phase is short-circuited by the bidirectional semiconductor switch in synchronism with switching of a phase capable of reducing a voltage applied between both terminals of the interrupted bidirectional semiconductor switch. 6. The protection of the PWM cycloconverter according to claim 5, wherein, as one phase of the AC power supply, the connection is switched to a phase in which the voltage applied between both terminals of the interrupted bidirectional semiconductor switch can be reduced. Method.
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