JP2008172925A - Backup operation device of matrix converter - Google Patents

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JP2008172925A JP2007003497A JP2007003497A JP2008172925A JP 2008172925 A JP2008172925 A JP 2008172925A JP 2007003497 A JP2007003497 A JP 2007003497A JP 2007003497 A JP2007003497 A JP 2007003497A JP 2008172925 A JP2008172925 A JP 2008172925A
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Hiroyuki Takagi
宏之 高木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a backup operation device of a matrix converter which can back up and operate the matrix converter even if there occur failures of two elements which constitute a series circuit between AC power supply phases over two input phases. <P>SOLUTION: The backup operation device of the matrix converter includes: a backup DC power supply (21); a backup semiconductor switch group (23) for one phase of an input phase; a failed-switch detection means (10) which detects the input phase to which a failed semiconductor switch in the matrix converter is connected; a connection phase switching selection means (22) which connects the backup DC power supply between the input phase of one phase other than the input phase in which a failure is detected and an input of the backup semiconductor switch group when the failure is detected by the failed-switch detection means; and a control means (7) which turns off the semiconductor switch connected to the input phase to which a direct current is fed by the connection phase switching selection means, and turns off all the other semiconductor switches. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、マトリックスコンバータの半導体スイッチが故障したときバックアップ運転するマトリックスコンバータのバックアップ運転装置に関するものである。   The present invention relates to a matrix converter backup operation apparatus that performs a backup operation when a semiconductor switch of a matrix converter fails.

従来のマトリックスコンバータのバックアップ運転装置は、多相交流電圧を仮想整流器及び仮想インバータにより多相交流電圧に変換するマトリクスコンバータを備え、仮想整流器及び仮想インバータに対する制御パルスを合成してマトリクスコンバータに与える交流−交流電力変換器に関する。電源側の多相交流電圧の異常を検出する電源異常検出手段と、電源異常が検出された時に、仮想整流器に供給される多相交流電圧に代えて、直流電圧を仮想整流器の入力相に供給するための切替スイッチ、直流電源と、直流電圧がマトリクスコンバータの仮想直流リンク部に現れるように、スイッチオン指令に従って所定の半導体スイッチをオンさせると共に他の半導体スイッチをオフさせる整流器制御手段とを備える(例えば、特許文献1参照)。   A conventional matrix converter backup operation apparatus includes a matrix converter that converts a polyphase AC voltage into a polyphase AC voltage using a virtual rectifier and a virtual inverter, and synthesizes control pulses for the virtual rectifier and the virtual inverter and applies them to the matrix converter. -Relating to AC power converters. Power supply abnormality detection means for detecting abnormality of the multiphase AC voltage on the power supply side, and when a power supply abnormality is detected, DC voltage is supplied to the input phase of the virtual rectifier instead of the polyphase AC voltage supplied to the virtual rectifier And a rectifier control means for turning on a predetermined semiconductor switch and turning off another semiconductor switch in accordance with a switch-on command so that a DC voltage appears in the virtual DC link section of the matrix converter. (For example, refer to Patent Document 1).

このマトリックスコンバータのバックアップ運転装置によれば、マトリクスコンバータのように大容量のエネルギーバッファを持たない交流−交流電力変換器において、電源異常時や半導体スイッチの故障発生時にも、入力相に直流電圧を供給して所定の半導体スイッチをオンオフ制御することにより、継続的な運転が可能になる。
また、無停電電源を備える従来技術に比べて比較的簡単な回路構成により安価に提供できるため、信頼性や経済性の向上も期待することができる。
According to this matrix converter backup operation device, in an AC-AC power converter that does not have a large-capacity energy buffer such as a matrix converter, a DC voltage is applied to the input phase even when a power supply abnormality occurs or a semiconductor switch fails. Supplying and controlling on / off of a predetermined semiconductor switch enables continuous operation.
In addition, since it can be provided at a low cost with a relatively simple circuit configuration as compared with the prior art equipped with an uninterruptible power supply, improvement in reliability and economy can be expected.

特開2004−254360号公報JP 2004-254360 A

この従来のマトリックスコンバータのバックアップ運転装置によれば、1つの入力相に接続される半導体スイッチが故障した場合、バックアップ運転することができる。
しかし、通常、発生する可能性の高いのは1素子故障ではなく、半導体素子の1つが故障した場合には、連鎖的に交流電源相間に直列回路を構成する他相の半導体素子も故障してしまうので、2素子故障の可能性が高いが、従来のマトリックスコンバータのバックアップ運転装置ではバックアップ運転することができないという問題がある。
According to this conventional matrix converter backup operation apparatus, when a semiconductor switch connected to one input phase fails, a backup operation can be performed.
However, one element failure is usually not likely to occur. If one of the semiconductor elements fails, the other phase semiconductor elements that form a series circuit between AC power supply phases will also fail. Therefore, there is a high possibility of a two-element failure, but there is a problem that the conventional matrix converter backup operation device cannot perform the backup operation.

この発明の目的は、2つの入力相に亘って、交流電源相間に直列回路を構成する2素子の故障でも、バックアップ運転可能なマトリックスコンバータのバックアップ運転装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a matrix converter backup operation apparatus capable of performing a backup operation even in the case of a failure of two elements constituting a series circuit between AC power supply phases over two input phases.

この発明に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置は、多相交流電源が平常時は閉成され停電時またはバックアップ運転時は開放される接点を介して入力相および多相交流電動機が出力相に接続されるとともに半導体スイッチにより構成され該半導体スイッチをスイッチングして上記多相交流電動機を制御するマトリックスコンバータをバックアップ運転するマトリックスコンバータのバックアップ運転装置において、バックアップ用直流電源と、入力相1相分のバックアップ用半導体スイッチ群と、上記マトリックスコンバータ内の故障した半導体スイッチが接続されている入力相を検出する故障スイッチ検出手段と、上記故障スイッチ検出手段により故障が検出されたときに、上記故障が検出された入力相以外のいずれか1相の入力相と上記バックアップ用半導体スイッチ群の入力との間に上記バックアップ用直流電源を接続する接続相切換選択手段と、上記接続相切換選択手段により直流が供給された入力相に接続されている半導体スイッチをオンオフするとともに、その他のすべての半導体スイッチをオフする制御手段と、を備える。   In the matrix converter backup operation device according to the present invention, the input phase and the multiphase AC motor are connected to the output phase through contacts that are closed during normal operation and opened during a power failure or backup operation. In addition, in a backup operation device for a matrix converter, which is constituted by a semiconductor switch and performs a backup operation of the matrix converter that controls the multiphase AC motor by switching the semiconductor switch, a backup DC power supply and a backup for one phase of the input phase A failure switch detecting means for detecting an input phase to which the failed semiconductor switch in the matrix converter is connected; and the failure is detected when the failure is detected by the failure switch detecting means. Any other than the input phase Connected phase switching selection means for connecting the backup DC power source between the input phase of the phase and the input of the backup semiconductor switch group, and connected to the input phase supplied with DC by the connection phase switching selection means. And a control means for turning off all the other semiconductor switches.

この発明に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置の効果は、故障相に接続されているすべての半導体スイッチをオフ状態で固定し、他の健全相の1つと、バックアップ用半導体スイッチ群の線間に直流電源を接続してバックアップ回路を構成し、このバックアップ回路を構成する半導体スイッチをオンオフ制御するので、バックアップ回路をインバータ動作することができ、所望の振幅と周波数の交流電力を発生することができる。そして、入力相2相に亘って半導体スイッチが故障した場合でも、制御性能を低下することなく、運転を継続することが可能になるということである。   The effect of the matrix converter backup operation device according to the present invention is that all the semiconductor switches connected to the faulty phase are fixed in the OFF state, and a direct current is connected between one of the other healthy phases and the line of the backup semiconductor switch group. A backup circuit is configured by connecting a power supply, and the semiconductor switches constituting the backup circuit are controlled to be turned on and off, so that the backup circuit can be operated as an inverter and AC power having a desired amplitude and frequency can be generated. And even if a semiconductor switch fails over two input phases, it is possible to continue the operation without degrading the control performance.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置の構成を表す構成図である。
この発明の実施の形態1に係わるマトリックスコンバータ3は、入力相、出力相の相数を最も一般的な3相として説明するが、これに限るものではない。そして、入力相の各相および交流入力端子をR、S、Tとし、出力相の各相および交流出力端子をU、V、Wとする。
この発明の実施の形態1に係わるマトリックスコンバータ3は、3相交流電源1から入力される交流電力を所望の交流電力に変換して電動機2に供給して制御する。そして、3相交流電源1から交流入力端子R、S、Tに3相交流電力が入力され、変換された交流電力が交流出力端子U、V、Wから出力され、電動機2に供給される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of a matrix converter backup operation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The matrix converter 3 according to the first embodiment of the present invention will be described assuming that the number of phases of the input phase and the output phase is the most general three phases, but is not limited to this. Then, each phase of the input phase and the AC input terminal are R, S, and T, and each phase of the output phase and the AC output terminal are U, V, and W.
The matrix converter 3 according to the first embodiment of the present invention converts the AC power input from the three-phase AC power source 1 into desired AC power, and supplies it to the motor 2 for control. Then, three-phase AC power is input to the AC input terminals R, S, and T from the three-phase AC power source 1, and the converted AC power is output from the AC output terminals U, V, and W and supplied to the electric motor 2.

この発明の実施の形態1に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置は、マトリックスコンバータ3、3相交流電源1とマトリックスコンバータ3との接続を開閉する入力開閉手段5、マトリックスコンバータ3内の半導体スイッチ31〜39の故障を検出する故障スイッチ検出手段10、半導体スイッチ31〜39の故障が検出されたときバックアップ回路の一部を構成するバックアップ手段4、マトリックスコンバータ3およびバックアップ手段4を制御する制御手段としてのマトリックスコンバータ制御手段7を備える。   The matrix converter backup operation apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a matrix converter 3, an input opening / closing means 5 for opening / closing a connection between the three-phase AC power supply 1 and the matrix converter 3, and semiconductor switches 31 to 31 in the matrix converter 3. As a control means for controlling the failure switch detection means 10 for detecting 39 failures, the backup means 4 constituting part of the backup circuit, the matrix converter 3 and the backup means 4 when a failure of the semiconductor switches 31 to 39 is detected. Matrix converter control means 7 is provided.

マトリックスコンバータ3は、双方向性の半導体スイッチ31〜39から構成される。この半導体スイッチ31〜39は、IGBTなどの2個の半導体スイッチング素子を逆方向に直列接続するとともに、各半導体スイッチング素子に環流ダイオードが逆並列に接続されている。なお、逆耐圧を有するIGBTを逆並列接続して構成しても良い。
この双方向性の半導体スイッチ31〜39をスイッチング制御することにより、交流出力端子U、V、Wに接続される3相電動機2を制御する。
The matrix converter 3 includes bidirectional semiconductor switches 31 to 39. In the semiconductor switches 31 to 39, two semiconductor switching elements such as IGBTs are connected in series in the reverse direction, and a free-wheeling diode is connected in antiparallel to each semiconductor switching element. Note that an IGBT having reverse breakdown voltage may be connected in reverse parallel.
By switching control of the bidirectional semiconductor switches 31 to 39, the three-phase motor 2 connected to the AC output terminals U, V, and W is controlled.

故障スイッチ検出手段10は、図示は省略するが、入力相に接続して入力3相交流の位相、振幅を検出してコントローラへ送信する入力電圧検出器、マトリックスコンバータ3へ送出されるゲート信号により半導体スイッチ31〜39をONさせて出力される電圧を検出する出力電圧検出器、および故障診断時に半導体スイッチ31〜39を診断パターンに基づきゲート駆動し、駆動した半導体スイッチ31〜39に対する入力電圧値とマトリックスコンバータ3の出力電圧値を比較して一致すれば正常、過大または過少となる場合は異常と判定し、診断パターン毎の各合否判定の結果より故障した半導体スイッチ31〜39の故障を特定するコントローラを備える。   Although not shown, the failure switch detection means 10 is connected to the input phase to detect the phase and amplitude of the input three-phase alternating current and transmit it to the controller, and a gate signal sent to the matrix converter 3. An output voltage detector for detecting a voltage output by turning on the semiconductor switches 31 to 39, and an input voltage value to the driven semiconductor switches 31 to 39 by driving the semiconductor switches 31 to 39 based on the diagnosis pattern at the time of failure diagnosis If the output voltage values of the matrix converter 3 and the matrix converter 3 match each other, it is determined to be normal, and if it is excessive or too small, it is determined to be abnormal, and the failure of the failed semiconductor switches 31 to 39 is specified from the result of each pass / fail determination for each diagnostic pattern A controller is provided.

入力開閉手段5は、入力相毎に3相交流電源1と交流入力端子R、S、Tとの間を開閉する接点51〜53を備え、故障スイッチ検出手段10から送られてくる故障検出信号に従って全ての接点を開放する。
バックアップ手段4は、バックアップ用直流電源21、故障スイッチ検出手段10の出力を受けて、故障相以外のいずれか1相の入力端子とバックアップ用直流電源21を接続する接続相切換選択手段22、入力相1相分のバックアップ用半導体スイッチ群23を備える。
バックアップ用半導体スイッチ群23は、双方向性の半導体スイッチ41〜43で構成される。
The input switching means 5 includes contacts 51 to 53 that open and close between the three-phase AC power source 1 and the AC input terminals R, S, and T for each input phase, and a failure detection signal sent from the failure switch detection means 10. To open all contacts.
The backup means 4 receives the outputs of the backup DC power supply 21 and the failure switch detection means 10 and connects the input terminal of any one phase other than the failure phase with the backup DC power supply 21 and inputs the connection phase switching selection means 22. A backup semiconductor switch group 23 for one phase is provided.
The backup semiconductor switch group 23 includes bidirectional semiconductor switches 41 to 43.

マトリックスコンバータ制御手段7は、平常時、マトリックスコンバータ3を制御する。また、マトリックスコンバータ制御手段7は、マトリックスコンバータ3内の半導体スイッチが故障したときには、故障スイッチ検出手段10からの故障相検出信号と、接続相切換選択手段22からの接続相情報を受けて、接続相以外の入力端子に接続されているマトリックスコンバータ3内部のすべての半導体スイッチをオフするとともに、バックアップ用直流電源21が接続されるマトリックスコンバータ3内の健全な入力相1相分と、バックアップ用半導体スイッチ群23をオンオフ制御して、バックアップ運転を実施する。   The matrix converter control means 7 controls the matrix converter 3 in normal times. The matrix converter control means 7 receives the failure phase detection signal from the failure switch detection means 10 and the connection phase information from the connection phase switching selection means 22 when the semiconductor switch in the matrix converter 3 fails, All the semiconductor switches in the matrix converter 3 connected to the input terminals other than the phase are turned off, and one sound input phase in the matrix converter 3 to which the backup DC power supply 21 is connected and the backup semiconductor The switch group 23 is controlled to be turned on / off, and a backup operation is performed.

次に、この発明の実施の形態1に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置の動作を図1乃至図3を参照して説明する。図2は、半導体スイッチが故障したマトリックスコンバータの例を表す回路図である。図3は、バックアップ運転時のバックアップ回路として構成されるインバータ回路の回路図である。   Next, the operation of the matrix converter backup operation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a matrix converter in which a semiconductor switch has failed. FIG. 3 is a circuit diagram of an inverter circuit configured as a backup circuit during backup operation.

図2に表すマトリックスコンバータ3では、入力端子Rと入力端子Sにそれぞれ接続する半導体スイッチ33、36(図2に黒丸で表されている半導体スイッチ)が故障しているので、故障スイッチ検出手段10は、故障相検出信号として故障した半導体スイッチ33、36と同一の入力相(以下、「故障相」と称す)がR相とS相であることを接続相切換選択手段22と、入力開閉手段5に送信する。
接続相切換選択手段22は、故障相がR相とS相であることから他の入力相(以下、「健全相」と称す)の1つであるT相を接続相に選択し、入力端子Tをバックアップ用直流電源21に接続する。また、接続相情報として接続相がT相であることをマトリックスコンバータ制御手段7に送信する。なお、入力の相数が3相であるので健全相はT相に限られるが、相数が4相以上の場合は健全相は2相以上あるので、健全相のいずれか1相を接続相と選択する。
入力開閉手段5は、全ての接点51〜53を開放する。
In the matrix converter 3 shown in FIG. 2, since the semiconductor switches 33 and 36 (semiconductor switches represented by black circles in FIG. 2) respectively connected to the input terminal R and the input terminal S have failed, the failure switch detection means 10 Indicates that the same input phase (hereinafter referred to as “failure phase”) of the failed semiconductor switches 33 and 36 as the failure phase detection signal is the R phase and the S phase; Send to 5.
Since the failure phase is the R phase and the S phase, the connection phase switching selection means 22 selects the T phase which is one of the other input phases (hereinafter referred to as “healthy phase”) as the connection phase, and the input terminal T is connected to the backup DC power source 21. Further, it transmits to the matrix converter control means 7 that the connection phase is the T phase as connection phase information. Since the number of input phases is three, the healthy phase is limited to the T phase, but when the number of phases is four or more, there are two or more healthy phases. Select.
The input opening / closing means 5 opens all the contacts 51 to 53.

このように入力開閉手段5と接続相切換選択手段22が動作すると、図3に表すバックアップ回路が構成される。このバックアップ回路は、インバータ回路であり、上アームがバックアップ用半導体スイッチ群23により構成され、下アームがT相に接続した半導体スイッチ37〜39により構成される。そして、バックアップ用直流電源21の直流電力をインバータ回路により交流電力に変換することができる。
マトリックスコンバータ制御手段7は、インバータ回路を構成する半導体スイッチ37〜39、41〜43をオンオフ制御することにより、出力端子U、V、Wに3相電動機2を駆動する交流電力が出力される。
When the input opening / closing means 5 and the connection phase switching selecting means 22 operate in this way, the backup circuit shown in FIG. 3 is configured. This backup circuit is an inverter circuit, and the upper arm is constituted by a backup semiconductor switch group 23 and the lower arm is constituted by semiconductor switches 37 to 39 connected to the T phase. Then, the DC power of the backup DC power supply 21 can be converted into AC power by the inverter circuit.
The matrix converter control means 7 performs on / off control of the semiconductor switches 37 to 39 and 41 to 43 constituting the inverter circuit, so that AC power for driving the three-phase motor 2 is output to the output terminals U, V, and W.

この実施の形態1に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置は、故障相に接続されているすべての半導体スイッチ31、32、34、35をオフ状態で固定し、他の健全相の1つと、バックアップ用半導体スイッチ群23の線間にバックアップ用直流電源21を接続してバックアップ回路を構成し、このバックアップ回路を構成する半導体スイッチ37〜39、41〜43をオンオフ制御するので、マトリックスコンバータ3と等価的なバックアップ回路をインバータ動作することができ、所望の振幅と周波数の交流電力を発生することができる。   The matrix converter backup operation apparatus according to the first embodiment fixes all the semiconductor switches 31, 32, 34, and 35 connected to the failure phase in the OFF state, and one of the other healthy phases is used for backup. A backup DC power source 21 is connected between the lines of the semiconductor switch group 23 to constitute a backup circuit, and the semiconductor switches 37 to 39 and 41 to 43 constituting the backup circuit are controlled to be turned on / off. A simple backup circuit can be operated as an inverter, and AC power having a desired amplitude and frequency can be generated.

そして、この実施の形態1に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置は、入力相2相に亘って半導体スイッチが故障した場合でも、制御性能を低下することなく、運転を継続することが可能になる。
なお、上述の実施の形態1に関する説明では開放故障の例として説明したが、故障が各相1個であれば、短絡故障においてもバックアップ運転が可能である。また、停電時のバックアップ運転も可能である。
The matrix converter backup operation apparatus according to the first embodiment can continue the operation without degrading the control performance even when the semiconductor switch fails over the two input phases.
In the above description of the first embodiment, an example of an open failure has been described. However, if there is one failure for each phase, a backup operation is possible even in a short-circuit failure. In addition, backup operation during a power failure is also possible.

また、上述の実施の形態1では、インバータ回路の上アームがバックアップ用半導体スイッチ群23により構成され、下アームがT相に接続した半導体スイッチ37〜39により構成されているが、バックアップ用直流電源21Bの極性を逆転し、下アームがバックアップ用半導体スイッチ群23Bにより構成され、上アームが健全相に接続した半導体スイッチにより構成されるように、図4に示すバックアップ手段4Bであっても同様にバックアップ運転を行うことができる。   In the first embodiment, the upper arm of the inverter circuit is constituted by the backup semiconductor switch group 23 and the lower arm is constituted by the semiconductor switches 37 to 39 connected to the T phase. Similarly, in the backup means 4B shown in FIG. 4, the polarity of 21B is reversed, the lower arm is constituted by the semiconductor switch group 23B for backup, and the upper arm is constituted by the semiconductor switch connected to the healthy phase. Backup operation can be performed.

実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2に係わるバックアップ手段の回路図である。
この発明の実施の形態2に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置は、実施の形態1に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置とバックアップ手段4Cが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明の実施の形態2に係わるバックアップ手段4Cは、実施の形態1に係わるバックアップ手段4とバックアップ用半導体スイッチ群23Cが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram of backup means according to Embodiment 2 of the present invention.
The matrix converter backup operation device according to the second embodiment of the present invention is different from the matrix converter backup operation device according to the first embodiment in that the backup means 4C is the same. The same reference numerals are given and description thereof is omitted.
The backup means 4C according to the second embodiment of the present invention is the same as the backup means 4 according to the first embodiment except that the backup means 4 and the backup semiconductor switch group 23C are the same. Additional description will be omitted.

このバックアップ用半導体スイッチ群23Cは、逆耐圧を有さない一方向半導体スイッチング素子であるIGBTにそれぞれダイオードが逆並列接続されている半導体スイッチ41C〜43Cから構成される。
この実施の形態2に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置は、バックアップ用半導体スイッチ群23CがIGBTのような一方向半導体スイッチング素子とダイオードで構成されているので、安価なマトリックスコンバータのバックアップ運転装置を提供することができる。
The backup semiconductor switch group 23C is composed of semiconductor switches 41C to 43C in which diodes are connected in reverse parallel to IGBTs that are unidirectional semiconductor switching elements having no reverse breakdown voltage.
The matrix converter backup operation apparatus according to the second embodiment provides an inexpensive matrix converter backup operation apparatus because the backup semiconductor switch group 23C is composed of a unidirectional semiconductor switching element such as an IGBT and a diode. can do.

実施の形態3.
図6は、この発明の実施の形態3に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置の構成を示すブロック図である。
この発明の実施の形態3に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置は、実施の形態2に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置とバックアップ手段4Dが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the matrix converter backup operation apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
The matrix converter backup operation apparatus according to the third embodiment of the present invention is different from the matrix converter backup operation apparatus according to the second embodiment in the backup means 4D. The same reference numerals are given and description thereof is omitted.

この発明の実施の形態3に係わるバックアップ手段4Dは、マトリックスコンバータ3の入力相に入力され3相交流電力を全波整流する第1全波整流回路61、マトリックスコンバータ3の出力相に入力され3相交流電力を全波整流する第2全波整流回路62、第1全波整流回路61の直流側に並列接続されるコンデンサ63および放電回路64を備える。
また、バックアップ手段4Dは、第1全波整流回路61の直流側のプラス端子Pにプラス極が接続されるバックアップ用直流電源21、故障スイッチ検出手段10の出力を受けて、故障相以外のいずれか1相の入力端子とバックアップ用直流電源21を接続する接続相切換選択手段22、第2全波整流回路62の上アームのダイオードのそれぞれに逆並列接続される半導体スイッチング素子からなる半導体スイッチ41C〜43Cから構成されるバックアップ用半導体スイッチ群23Cを備える。
The backup means 4D according to Embodiment 3 of the present invention is inputted to the input phase of the matrix converter 3, the first full-wave rectifier circuit 61 for full-wave rectifying the three-phase AC power, and the input to the output phase of the matrix converter 3. A second full-wave rectifier circuit 62 for full-wave rectifying the phase AC power, a capacitor 63 and a discharge circuit 64 connected in parallel to the DC side of the first full-wave rectifier circuit 61 are provided.
Further, the backup means 4D receives the output of the backup DC power supply 21 having the positive pole connected to the positive terminal P on the DC side of the first full-wave rectifier circuit 61 and the failure switch detection means 10, and receives any output other than the failure phase. A semiconductor switch 41C comprising a semiconductor switching element connected in reverse parallel to each of the upper phase diode of the second full-wave rectifier circuit 62 and the connection phase switching selection means 22 for connecting the one-phase input terminal to the backup DC power source 21. The semiconductor switch group 23C for backup comprised from -43C is provided.

そして、第1全波整流回路61、第2全波整流回路62、コンデンサ63、放電回路64によりスナバ回路が構成される。また、バックアップ用直流電源21、接続相切換選択手段22およびバックアップ用半導体スイッチ群23Cにより、マトリックスコンバータ3の半導体スイッチの故障が検出されたとき、バックアップ回路の構成に用いられる。このバックアップ回路の構成については、実施の形態2と同様であるので、説明は省略する。   The first full-wave rectifier circuit 61, the second full-wave rectifier circuit 62, the capacitor 63, and the discharge circuit 64 constitute a snubber circuit. Further, when a failure of the semiconductor switch of the matrix converter 3 is detected by the backup DC power source 21, the connection phase switching selection means 22 and the backup semiconductor switch group 23C, it is used for the configuration of the backup circuit. Since the configuration of this backup circuit is the same as that of the second embodiment, description thereof is omitted.

この実施の形態3に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置は、マトリックスコンバータ3の正常動作において必要なスナバ回路に、逆耐圧を有さない一方向半導体スイイチング素子を3個追加することによりバックアップ回路を構成できるので、さらに安価なマトリックスコンバータのバックアップ運転装置を提供することができる。   The matrix converter backup operation apparatus according to the third embodiment is configured by adding three unidirectional semiconductor switching elements having no reverse withstand voltage to the snubber circuit required for normal operation of the matrix converter 3. Therefore, it is possible to provide an inexpensive matrix converter backup operation device.

なお、上述の実施の形態3では、第2全波整流回路62の上アームのダイオードにバックアップ用半導体スイッチ群23の半導体スイッチング素子が逆並列接続されているが、図7に示すように、第2全波整流回路62の下アームのダイオードにバックアップ用半導体スイッチ群23の半導体スイッチング素子が逆並列接続されていても、同様にバックアップ運転を行うことができる。   In the above-described third embodiment, the semiconductor switching element of the backup semiconductor switch group 23 is connected in reverse parallel to the diode of the upper arm of the second full-wave rectifier circuit 62. As shown in FIG. Even if the semiconductor switching element of the backup semiconductor switch group 23 is connected in reverse parallel to the diode of the lower arm of the two full-wave rectifier circuit 62, the backup operation can be similarly performed.

この発明の実施の形態1に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置の構成を表す構成図である。It is a block diagram showing the structure of the backup operation apparatus of the matrix converter concerning Embodiment 1 of this invention. 半導体スイッチが故障したマトリックスコンバータの例を表す回路図である。It is a circuit diagram showing the example of the matrix converter in which the semiconductor switch failed. バックアップ運転時のバックアップ回路として構成されるインバータ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the inverter circuit comprised as a backup circuit at the time of backup operation. この発明の実施の形態1に係わる別のバックアップ手段の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of another backup means concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係わるバックアップ手段の構成を表す構成図である。It is a block diagram showing the structure of the backup means concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係わるマトリックスコンバータのバックアップ運転装置の構成を表す構成図である。It is a block diagram showing the structure of the backup operation apparatus of the matrix converter concerning Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3に係わる別のバックアップ手段の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of another backup means concerning Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 3相交流電源、2 3相電動機、3 マトリックスコンバータ、4、4B、4C、4D バックアップ手段、5 入力開閉手段、7 マトリックスコンバータ制御手段、10 故障スイッチ検出手段、21、21B バックアップ用直流電源、22 接続相切換選択手段、23、23B、23C バックアップ用半導体スイッチ群、31〜39、41〜43 半導体スイッチ、51、52 接点、61、62 全波整流回路、63 コンデンサ、64 放電回路。   1 3-phase AC power supply, 2 3-phase motor, 3 matrix converter, 4, 4B, 4C, 4D backup means, 5 input switching means, 7 matrix converter control means, 10 fault switch detection means, 21, 21B DC power supply for backup, 22 connected phase switching selection means, 23, 23B, 23C backup semiconductor switch group, 31-39, 41-43 semiconductor switch, 51, 52 contacts, 61, 62 full-wave rectifier circuit, 63 capacitor, 64 discharge circuit.

Claims (4)

多相交流電源が平常時は閉成され停電時またはバックアップ運転時は開放される接点を介して入力相および多相交流電動機が出力相に接続されるとともに半導体スイッチにより構成され該半導体スイッチをスイッチングして上記多相交流電動機を制御するマトリックスコンバータをバックアップ運転するマトリックスコンバータのバックアップ運転装置において、
バックアップ用直流電源と、
入力相1相分のバックアップ用半導体スイッチ群と、
上記マトリックスコンバータ内の故障した半導体スイッチが接続されている入力相を検出する故障スイッチ検出手段と、
上記故障スイッチ検出手段により故障が検出されたときに、上記故障が検出された入力相以外のいずれか1相の入力相と上記バックアップ用半導体スイッチ群の入力との間に上記バックアップ用直流電源を接続する接続相切換選択手段と、
上記接続相切換選択手段により直流が供給された入力相に接続されている半導体スイッチをオンオフするとともに、その他のすべての半導体スイッチをオフする制御手段と、
を備えることを特徴とするマトリックスコンバータのバックアップ運転装置。
The multi-phase AC power supply is closed during normal operation and opened during a power failure or backup operation. The input phase and the multi-phase AC motor are connected to the output phase via a contact, and the semiconductor switch is configured by a semiconductor switch. In the matrix converter backup operation device for performing the backup operation of the matrix converter for controlling the multiphase AC motor,
DC power supply for backup,
A group of backup semiconductor switches for one input phase;
Fault switch detection means for detecting an input phase to which a faulty semiconductor switch in the matrix converter is connected;
When a failure is detected by the failure switch detection means, the backup DC power supply is connected between any one input phase other than the input phase where the failure is detected and the input of the backup semiconductor switch group. Connection phase switching selection means to be connected;
Control means for turning on and off the semiconductor switch connected to the input phase supplied with direct current by the connection phase switching selection means, and turning off all other semiconductor switches;
A matrix converter backup operation apparatus comprising:
上記入力相1相分のバックアップ用半導体スイッチ群は、3個の双方向逆耐圧半導体スイッチにより構成されることを特徴とする請求項1に記載のマトリックスコンバータのバックアップ運転装置。   2. The matrix converter backup operation apparatus according to claim 1, wherein the backup semiconductor switch group for one input phase includes three bidirectional reverse withstand voltage semiconductor switches. 上記入力相1相分のバックアップ用半導体スイッチ群は、ダイオードが逆並列接続された逆耐圧を有さない3個の一方向半導体スイッチング素子により構成されることを特徴とする請求項1に記載のマトリックスコンバータのバックアップ運転装置。   2. The backup semiconductor switch group for one phase of the input phase is constituted by three unidirectional semiconductor switching elements having no reverse breakdown voltage in which diodes are connected in reverse parallel. Matrix converter backup operation device. 上記マトリックスコンバータの入力相と出力相との間に接続されるとともに2つの全波整流回路およびコンデンサを有するスナバ回路を備え、
上記入力相1相分のバックアップ用半導体スイッチ群は、上記出力相に接続された上記スナバ回路の全波整流回路の上側3個の整流素子にそれぞれ逆並列接続される逆耐圧を有さない一方向半導体スイッチング素子により構成されることを特徴とする請求項1に記載のマトリックスコンバータのバックアップ運転装置。
A snubber circuit connected between the input phase and the output phase of the matrix converter and having two full-wave rectifier circuits and a capacitor;
The backup semiconductor switch group for one input phase does not have a reverse breakdown voltage connected in reverse parallel to the upper three rectifier elements of the full-wave rectifier circuit of the snubber circuit connected to the output phase. 2. The matrix converter backup operation device according to claim 1, wherein the matrix converter backup operation device is constituted by a directional semiconductor switching element.
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