JP2012010542A - Serial multiple inverter device and control method thereof - Google Patents

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善彦 清田
Jiro Nemoto
治郎 根本
Yoshitoshi Akita
佳稔 秋田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a serial multiple inverter device capable of continuously supplying power to an AC load with the same output voltage as the voltage before a failure even when a short-circuit failure and the like occurred in at least one of a plurality of unit inverters.SOLUTION: The serial multiple inverter device receives DC power from a rectifier and a smoothing capacitor, forms a serially connected unit inverter group by serially connecting output sides of a plurality of unit inverters in which semiconductor switch elements are bridge-connected, controls opening and closing of the semiconductor switches, and connects a plurality of serially connected unit inverter groups to an AC load. When operation error detection means detects a unit inverter error, a bypass circuit short-circuits an output side of the unit inverter, and circuit protection means opens and protects the unit inverter. In addition, output voltage margin supply means makes up for deficient voltage and continues power supply.

Description

本発明は、複数の単位インバータの出力側を直列接続して得られる高電圧出力を、交流負荷に供給する直列多重インバータ装置に関する。   The present invention relates to a series multiple inverter device for supplying a high voltage output obtained by connecting the output sides of a plurality of unit inverters in series to an AC load.

電力変換器としての直列多重インバータ装置として、複数の単位インバータの出力を直列接続し、高電圧出力を行う構成が知られている。このような直列多重インバータ装置において、単位インバータが故障した場合、単位インバータは回路に直列に接続されている為、電流経路がなくなり、電流を流すことが出来なくなる。このため、単位インバータが故障した場合は、装置全体を停止させていた。
また、装置全体の停止を避けるための方法としては、特許文献1があり、単位インバータの出力をバイパスするバイパス回路を持たせ、単位インバータ故障時にバイパス回路を動作させることによって、電流経路を作り、単位インバータ故障時も運転の継続を行っていた。
As a series multiple inverter device as a power converter, a configuration in which outputs of a plurality of unit inverters are connected in series to perform high voltage output is known. In such a serial multiple inverter device, when the unit inverter fails, the unit inverter is connected in series to the circuit, so that there is no current path and no current can flow. For this reason, when the unit inverter fails, the entire apparatus is stopped.
Moreover, as a method for avoiding the stop of the entire apparatus, there is Patent Document 1, and a bypass circuit that bypasses the output of a unit inverter is provided, and a current path is created by operating the bypass circuit when the unit inverter fails, The operation was continued even when the unit inverter failed.

特開平11−196578号公報JP 11-196578 A

しかしながら、特許文献1に示した、単位インバータが短絡故障や開放故障等をした場合において、単位インバータの出力を短絡し、故障した単位インバータを回路から切り離して、運転を継続する方法では、切り離した単位インバータの分の出力電圧が低下するため、出力電圧が不足し、故障前の出力条件に一致させた運転が出来なくなるという問題がある。   However, when the unit inverter has a short circuit failure or an open failure shown in Patent Document 1, the output of the unit inverter is short-circuited, the failed unit inverter is disconnected from the circuit, and the operation is continued. Since the output voltage of the unit inverter is lowered, there is a problem that the output voltage is insufficient and the operation in accordance with the output condition before the failure cannot be performed.

そこで、本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的とするところは、複数の単位インバータのうちの少なくとも1個に故障等が発生しても、残りの健全な単位インバータの運転を停止させることなく、故障前と同じ出力電圧で交流負荷の運転が継続できる直列多重インバータ装置を提供することである。   Therefore, the present invention solves such problems, and the object of the present invention is to operate the remaining healthy unit inverters even if a failure occurs in at least one of the plurality of unit inverters. It is to provide a series multiple inverter device capable of continuing the operation of an AC load at the same output voltage as before the failure without stopping the operation.

前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記整流器の出力である直流電力を交流電力に変換するものであって、複数の半導体スイッチ素子をブリッジ接続してなる単位インバータを複数個設け、該各単位インバータの入力側が平滑コンデンサを介して前記整流器の出力に並列に接続され、該各単位インバータの出力側を直列接続し、かつ交流負荷に接続する単位インバータ直列接続群と、前記単位インバータを構成している半導体スイッチ素子に対して所定の順序で開閉制御指令を与える単位インバータ制御手段と、前記単位インバータの運転異常状態を検出する運転異常検出手段と、前記運転異常検出手段が前記単位インバータの異常を検出したとき、該当する単位インバータに対応する回路を開放することによって、前記単位インバータを保護する回路保護手段と、前記単位インバータに並列に接続され、電気的に閉路したとき負荷電流を循環させる流路を形成するバイパススイッチと、前記運転異常検出時、該当する単位インバータに対応する前記バイパススイッチに閉路指令を与えることにより、前記単位インバータの出力を短絡させるバイパススイッチ制御手段と、前記単位インバータのバイパス時に不足する出力電圧分を補う機能を有し、前記単位インバータの出力に直列に具備された出力電圧余裕分供給手段と、を備えた。
In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, the present invention is configured as follows.
That is, a rectifier that converts AC power into DC power, and DC power that is the output of the rectifier is converted into AC power, and a plurality of unit inverters formed by bridge-connecting a plurality of semiconductor switch elements are provided, A unit inverter series connection group in which the input side of each unit inverter is connected in parallel to the output of the rectifier via a smoothing capacitor, the output side of each unit inverter is connected in series and connected to an AC load, and the unit inverter Unit inverter control means for giving an open / close control command in a predetermined order to the semiconductor switch elements constituting the unit, an operation abnormality detection means for detecting an operation abnormality state of the unit inverter, and the operation abnormality detection means is the unit When an abnormality in the inverter is detected, the unit corresponding to the corresponding unit inverter is opened to open the unit. Corresponding to circuit protection means for protecting the inverter, bypass switch connected in parallel to the unit inverter and forming a flow path for circulating load current when electrically closed, and corresponding unit inverter when the operation abnormality is detected The bypass switch control means for short-circuiting the output of the unit inverter by giving a closing command to the bypass switch, and the function of compensating for the output voltage that is insufficient when bypassing the unit inverter, Output voltage margin supply means provided in series.

かかる構成により、前記運転異常検出手段が前記単位インバータの異常を検出したとき、該当する前記単位インバータに対応する前記バイパススイッチによって前記単位インバータの出力側を短絡する、それと同時に、前記単位インバータを保護する前記回路保護手段によって前記単位インバータを開放し、保護を行う。このとき、バイパス回路が単位インバータの出力を短絡することによって生じた出力電圧の不足分を、前記出力電圧余裕分供給手段によって補い、交流負荷への故障前と同等の電力供給を継続して行う。   With this configuration, when the operation abnormality detecting means detects an abnormality of the unit inverter, the output side of the unit inverter is short-circuited by the bypass switch corresponding to the corresponding unit inverter, and at the same time, the unit inverter is protected. The unit inverter is opened by the circuit protection means to perform protection. At this time, the output voltage shortage caused by the bypass circuit short-circuiting the output of the unit inverter is compensated by the output voltage margin supply means, and the power supply equivalent to that before the failure to the AC load is continuously performed. .

本発明によれば、複数の単位インバータのうちの少なくとも1個に故障等が発生しても、残りの健全な単位インバータの運転を停止させることなく、故障前と同じ出力電圧で交流負荷の運転が継続できる直列多重インバータ装置を提供することが出来る。   According to the present invention, even if a failure or the like occurs in at least one of the plurality of unit inverters, the operation of the AC load is performed with the same output voltage as before the failure without stopping the operation of the remaining healthy unit inverters. Can be provided.

本発明の直列多重インバータ装置の第1の実施形態の主な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the main structures of 1st Embodiment of the serial multiple inverter apparatus of this invention. 本発明の実施形態に含まれる交流電力の構成を示すもので、(a)は変圧器出力の二次側巻線の構成を示す図であり、(b)は3相交流の電圧波形を示す図である。The structure of the alternating current power contained in embodiment of this invention is shown, (a) is a figure which shows the structure of the secondary side coil | winding of a transformer output, (b) shows the voltage waveform of a three-phase alternating current. FIG. 本発明の実施形態に含まれる整流器とコンデンサと単位インバータからなる第1直流ユニットの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 1st DC unit which consists of a rectifier, a capacitor | condenser, and unit inverter contained in embodiment of this invention. 本発明の実施形態に含まれる単位インバータの機能動作を示す図である。It is a figure which shows the functional operation | movement of the unit inverter contained in embodiment of this invention. 本発明の実施形態に含まれる単位インバータの出力電圧動作波形例を示す図である。It is a figure which shows the example of the output voltage operation | movement waveform of the unit inverter contained in embodiment of this invention. 本発明の実施形態である単位インバータ直列接続群の相電圧の出力電圧動作波形例を示す図である。It is a figure which shows the output voltage operation waveform example of the phase voltage of the unit inverter serial connection group which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態である単位インバータ直列接続群の線間電圧の出力電圧動作波形例を示す図である。It is a figure which shows the output voltage operation waveform example of the line voltage of the unit inverter serial connection group which is embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第2直流ユニットとそれに関連する主な各手段の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 2nd DC unit of the 1st Embodiment of this invention, and each main means relevant to it. 本発明の第2の実施形態の第2直流ユニットとそれに関連する主な各手段の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 2nd DC unit of the 2nd Embodiment of this invention, and each main means relevant to it. 本発明の第3の実施形態の第2直流ユニットとそれに関連する主な各手段の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 2nd DC unit of the 3rd Embodiment of this invention, and each main means relevant to it. 本発明の第4の実施形態の第2直流ユニットとそれに関連する主な各手段の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 2nd DC unit of the 4th Embodiment of this invention, and each main means relevant to it. 本発明の第5の実施形態の第2直流ユニットとそれに関連する主な各手段の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 2nd DC unit of the 5th Embodiment of this invention, and each main means relevant to it. 本発明の第6の実施形態の第2直流ユニットとそれに関連する主な各手段の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 2nd DC unit of the 6th Embodiment of this invention, and each main means relevant to it. 本発明の第7の実施形態の第2直流ユニットとそれに関連する主な各手段の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the 2nd DC unit of the 7th Embodiment of this invention, and each main means relevant to it. 本発明の第8の実施形態の主な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the main structures of the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態の出力電圧余裕分を発生させる回路の構成と、単位インバータの出力電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the structure of the circuit which generates the output voltage margin of the 9th Embodiment of this invention, and the output voltage waveform of a unit inverter. 本発明の第9の実施形態の主な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the main structures of the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施形態の主な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the main structures of the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11の実施形態の制御を説明する為の出力電圧ベクトル図である。It is an output voltage vector diagram for demonstrating control of the 11th Embodiment of this invention. 本発明の第11の実施形態の制御方法を説明する為の制御ブロック図である。It is a control block diagram for demonstrating the control method of the 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12の実施形態の主な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the main structures of the 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13の実施形態の主な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the main structures of the 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14の実施形態の主な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the main structures of the 14th Embodiment of this invention. 本発明の回路保護手段の各種接続方法を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the various connection methods of the circuit protection means of this invention. 本発明の回路保護手段に使用される素子を示す図である。It is a figure which shows the element used for the circuit protection means of this invention. 本発明のバイパススイッチの第1の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 1st structure of the bypass switch of this invention. 本発明のバイパススイッチの第2の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd structure of the bypass switch of this invention. 本発明のバイパススイッチの第3の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 3rd structure of the bypass switch of this invention. 本発明のバイパススイッチの第4の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 4th structure of the bypass switch of this invention. 本発明のバイパススイッチの第5の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 5th structure of the bypass switch of this invention.

本発明の実施形態を次に説明する。実施形態の全体的な構成や、実施形態を構成する個々の要素について、述べる。   Embodiments of the present invention will now be described. The overall configuration of the embodiment and individual elements constituting the embodiment will be described.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の直列多重インバータ装置の第1の実施形態の主な構成を示す回路図である。
図1において、交流電力1(111〜11m、・・・、1n1〜1nm)、から整流器2(211〜21m、・・・、2n1〜2nm)、平滑コンデンサ4(411〜41m、・・・、4n1〜4nm)を通して供給される直流電圧を交流電圧に変換する単位インバータ5(511〜51m、・・・、5n1〜5nm)の出力を直列にm個接続し、第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)を構成し、その第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)をn個並列に接続し、その出力端を交流負荷7に接続し交流電力を供給するものである。出力電圧余裕分供給手段8は、第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)に直列接続され、インバータ故障時に不足する電圧を保障する。
なお、図1において、出力電圧余裕分供給手段8は装置の中性点(NP)901側に接続されているが、交流負荷(ACLoad)7側や、単位インバータ5の直列接続間などに接続されていても良い。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main configuration of a first embodiment of a serial multiple inverter device of the present invention.
In FIG. 1, AC power 1 (1 11 to 1 1 m ,..., 1 n1 to 1 nm ), rectifier 2 (2 11 to 2 1 m ,..., 2 n1 to 2 nm ), smoothing capacitor 4 ( Output of unit inverter 5 (5 11 to 51 m ,..., 5 n1 to 5 nm ) for converting a DC voltage supplied through 4 11 to 41 m ,..., 4 n1 to 4 nm to an AC voltage m pieces connected in series, the second unit inverter series group 9 (9 1 to 9 n) configured to connect the second unit inverter series group 9 (9 1 to 9 n) into n parallel The output terminal is connected to an AC load 7 to supply AC power. The output voltage margin supply means 8 is connected in series to the second unit inverter series connection group 9 (9 1 to 9 n ), and ensures a voltage that is insufficient when the inverter fails.
In FIG. 1, the output voltage margin supply means 8 is connected to the neutral point (NP) 901 side of the apparatus, but is connected to the AC load (ACLLoad) 7 side or between the series connection of the unit inverters 5. May be.

また、以上において、交流電力1(111〜11m、・・・、1n1〜1nm)、整流器2(211〜21m、・・・、2n1〜2nm)、平滑コンデンサ4(411〜41m、・・・、4n1〜4nm)、単位インバータ5(511〜51m、・・・、5n1〜5nm)、第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)と表現したが、これらを簡略して、それぞれ交流電力1、整流器2、平滑コンデンサ4、単位インバータ5、第2単位インバータ直列接続群9と表記することもある。
なお、第2単位インバータ直列接続群9には、単位インバータ5以外にも交流電力1、整流器2、平滑コンデンサ4も含まれている。しかし、これらの交流電力1、整流器2、平滑コンデンサ4を含まず、単位インバータ5のみに着目し、単位インバータ5の出力を直列に例えばm個接続した構成(511+512+・・・+51m)を単位インバータ直列接続群と表記し、第2単位インバータ直列接続群9とは区別するものとする。
In addition, in the above, AC power 1 (1 11 to 1 1 m ,..., 1 n1 to 1 nm ), rectifier 2 (2 11 to 2 1 m ,..., 2 n1 to 2 nm ), smoothing capacitor 4 ( 4 11 ~4 1m, ···, 4 n1 ~4 nm), unit inverters 5 (5 11 ~5 1m, ··· , 5 n1 ~5 nm), the second unit inverter series group 9 (9 1 - 9 n ), these may be simplified and expressed as AC power 1, rectifier 2, smoothing capacitor 4, unit inverter 5, and second unit inverter series connection group 9, respectively.
The second unit inverter series connection group 9 includes the AC power 1, the rectifier 2, and the smoothing capacitor 4 in addition to the unit inverter 5. However, the AC power 1, the rectifier 2, and the smoothing capacitor 4 are not included, and only the unit inverter 5 is focused, and, for example, m outputs of the unit inverter 5 are connected in series (5 11 +5 12 +... +5 1m ) is referred to as a unit inverter series connection group, and is distinguished from the second unit inverter series connection group 9.

図1の直列多重インバータ装置の主回路の動作、機能の詳細を述べるために、図1に示した個々の回路の構成、機能、動作を先に説明する。
第2単位インバータ直列接続群9に含まれた構成要素を順に説明する。
In order to describe the details of the operation and function of the main circuit of the series multiple inverter device of FIG. 1, the configuration, function, and operation of each circuit shown in FIG. 1 will be described first.
The components included in the second unit inverter series connection group 9 will be described in order.

<交流電力>
交流電力1(図1)の具体的な構成を図2で示す。
図2(a)は3相交流用の変圧器1の二次側の構成を示している。変圧器1の変圧器二次側巻線104、105、106によって、変圧器出力端子(u)101、(v)102、(w)103から(u、v、w)の組み合わせの3相交流が出力される。
図2(a)においては、変圧器1の一次側は図示していないが、3相交流用の変圧器1を図1においては交流電力1(111〜11m、1n1〜1nm)と表記している。なお、図2(a)では変圧器の構成をΔ結線(デルタ結線)の場合を示したが、Y結線(スター結線)の場合もある。また、同じΔ結線の構成の変圧器を用いる場合でも、交流電力1(111〜11m、1n1〜1nm)の相互間において、3相の位相の異なる組み合わせの場合もある。
<AC power>
A specific configuration of AC power 1 (FIG. 1) is shown in FIG.
FIG. 2A shows the configuration of the secondary side of the three-phase AC transformer 1. The transformer secondary winding 104, 105, 106 of the transformer 1 is a three-phase alternating current of a combination of the transformer output terminals (u) 101, (v) 102, (w) 103 to (u, v, w). Is output.
Although the primary side of the transformer 1 is not shown in FIG. 2A, the AC power 1 (1 11 to 1 1 m , 1 n1 to 1 nm ) is shown in FIG. It is written. In addition, although Fig.2 (a) showed the case where the structure of a transformer was (DELTA) connection (delta connection), it may be a Y connection (star connection). Even when transformers having the same Δ connection configuration are used, there may be combinations in which the phases of the three phases are different between the AC powers 1 (1 11 to 1 1 m , 1 n1 to 1 nm ).

図2(b)はよく知られている3相交流の電圧波形を示すものである。各相の電圧は正弦波形の交流であって、3相からなる各相(相1、相2、相3)が120度ずつ位相の異なる組み合わせによって構成されている。なお、前記3相からなる各相は、図2(a)においては(u、v、w)の組み合わせの3相交流に対応している。   FIG. 2B shows a well-known three-phase AC voltage waveform. The voltage of each phase is a sinusoidal alternating current, and each of the three phases (phase 1, phase 2, and phase 3) is configured by a combination having a phase difference of 120 degrees. In addition, each phase which consists of said 3 phase respond | corresponds to the three-phase alternating current of the combination of (u, v, w) in Fig.2 (a).

<第1直流ユニット、その1>
図3は整流器2と平滑コンデンサ4と単位インバータ5からなる第1直流ユニット500の構成を示す回路図である。図3に示した第1直流ユニット500の回路は第2単位インバータ直列接続群9、あるいは本実施形態の直列多重インバータ装置の基本的な動作を説明するために示したものであるので、図1の第2単位インバータ直列接続群9から後記する回路保護手段3(図1)とバイパススイッチ6(図1)は除いて示している。
以下に、第1直流ユニット500の主構成要素であるダイオード整流器401と平滑コンデンサ4と単位インバータ5について、順に述べる。
<First DC unit, part 1>
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a first DC unit 500 including the rectifier 2, the smoothing capacitor 4 and the unit inverter 5. The circuit of the first DC unit 500 shown in FIG. 3 is shown for explaining the basic operation of the second unit inverter series connection group 9 or the serial multiple inverter device of the present embodiment. The circuit protection means 3 (FIG. 1) and the bypass switch 6 (FIG. 1) to be described later are excluded from the second unit inverter series connection group 9 of FIG.
Below, the diode rectifier 401, the smoothing capacitor 4, and the unit inverter 5 which are the main components of the first DC unit 500 will be described in order.

<整流器と平滑コンデンサ>
整流器2はダイオード211、212、221、222、231、232から構成されている。ダイオード211のカソードは正極端子501に接続され、アノードはダイオード212のカソードに接続されている。ダイオード212のアノードは負極端子502に接続されている。また、ダイオード211のアノードとダイオード212のカソードの接続点には、第1直流ユニット端子(u)111から3相交流の1相分が入力されている。ダイオード211のアノードとダイオード212のカソードの接続点に入力した正弦波の電圧が正であればダイオード211を通り正極端子501に到達する。また、負であればダイオード212を通り負極端子502に到達する。
以上から、第1直流ユニット端子(u)111から3相交流の1相分の入力はダイオード211とダイオード212によって全波整流され正極端子501と負極端子502に到達し、かつ平滑コンデンサ(C)4によって蓄積され、かつ平滑化される。
<Rectifier and smoothing capacitor>
The rectifier 2 includes diodes 211, 212, 221, 222, 231, and 232. The cathode of the diode 211 is connected to the positive terminal 501, and the anode is connected to the cathode of the diode 212. The anode of the diode 212 is connected to the negative terminal 502. Further, one phase of three-phase alternating current is input from the first direct current unit terminal (u) 111 to the connection point between the anode of the diode 211 and the cathode of the diode 212. If the voltage of the sine wave input to the connection point between the anode of the diode 211 and the cathode of the diode 212 is positive, the voltage reaches the positive terminal 501 through the diode 211. If it is negative, it passes through the diode 212 and reaches the negative terminal 502.
From the above, the input for one phase of the three-phase alternating current from the first direct current unit terminal (u) 111 is full-wave rectified by the diode 211 and the diode 212 and reaches the positive terminal 501 and the negative terminal 502, and the smoothing capacitor (C) 4 is accumulated and smoothed.

ダイオード221のカソードは正極端子501に接続され、アノードはダイオード222のカソードに接続されている。ダイオード222のアノードは負極端子502に接続されている。また、ダイオード221のアノードとダイオード222のカソードの接続点には、第1直流ユニット端子(v)112から3相交流の1相分が入力されている。ダイオード221のアノードとダイオード222のカソードの接続点に入力した正弦波の電圧が正であればダイオード221を通り正極端子501に到達する。また、負であればダイオード222を通り負極端子502に到達する。
以上から、第1直流ユニット端子(v)112から3相交流の1相分の入力はダイオード221とダイオード222によって全波整流され正極端子501と負極端子502に到達し、かつ平滑コンデンサ(C)4によって蓄積され、かつ平滑化される。
The cathode of the diode 221 is connected to the positive terminal 501, and the anode is connected to the cathode of the diode 222. The anode of the diode 222 is connected to the negative terminal 502. Further, one phase of three-phase alternating current is input from the first direct current unit terminal (v) 112 to the connection point between the anode of the diode 221 and the cathode of the diode 222. If the voltage of the sine wave input to the connection point between the anode of the diode 221 and the cathode of the diode 222 is positive, the voltage passes through the diode 221 and reaches the positive terminal 501. If it is negative, it passes through the diode 222 and reaches the negative terminal 502.
From the above, the input for one phase of the three-phase alternating current from the first DC unit terminal (v) 112 is full-wave rectified by the diode 221 and the diode 222 and reaches the positive terminal 501 and the negative terminal 502, and the smoothing capacitor (C). 4 is accumulated and smoothed.

ダイオード231のカソードは正極端子501に接続され、アノードはダイオード232のカソードに接続されている。ダイオード232のアノードは負極端子502に接続されている。また、ダイオード231のアノードとダイオード232のカソードの接続点には、第1直流ユニット端子(w)113から3相交流の1相分が入力されている。ダイオード231のアノードとダイオード232のカソードの接続点に入力した正弦波の電圧が正であればダイオード231を通り正極端子501に到達する。また、負であればダイオード232を通り負極端子502に到達する。以上から、第1直流ユニット端子(w)103から3相交流の1相分の入力はダイオード231とダイオード232によって全波整流され正極端子501と負極端子502に到達し、かつ平滑コンデンサ(C)4によって蓄積され、かつ平滑化される。   The cathode of the diode 231 is connected to the positive terminal 501, and the anode is connected to the cathode of the diode 232. The anode of the diode 232 is connected to the negative terminal 502. Further, one phase of three-phase alternating current is input from the first direct current unit terminal (w) 113 to the connection point between the anode of the diode 231 and the cathode of the diode 232. If the voltage of the sine wave input to the connection point between the anode of the diode 231 and the cathode of the diode 232 is positive, it passes through the diode 231 and reaches the positive terminal 501. If it is negative, it passes through the diode 232 and reaches the negative terminal 502. From the above, the input for one phase of the three-phase AC from the first DC unit terminal (w) 103 is full-wave rectified by the diode 231 and the diode 232 and reaches the positive terminal 501 and the negative terminal 502, and the smoothing capacitor (C) 4 is accumulated and smoothed.

整流器2には第1直流ユニット端子(u)111、(v)112、(w)113から3相交流の位相の異なる各相が入力しているので、さらに平均化され、正極端子501と負極端子502の間に接続された平滑コンデンサ4には、より平滑化された直流電力(電圧Vdc)が蓄積される。
なお、図2(a)の変圧器1の変圧器出力端子(u)101、(v)102、(w)103はそれぞれ、図3の第1直流ユニット端子(u)111、(v)112、(w)113に接続されている。
Since the rectifier 2 is input with each phase having different three-phase AC phases from the first DC unit terminals (u) 111, (v) 112, and (w) 113, it is further averaged, and the positive terminal 501 and the negative terminal The smoothing capacitor 4 connected between the terminals 502 accumulates more smoothed DC power (voltage Vdc).
Note that the transformer output terminals (u) 101, (v) 102, and (w) 103 of the transformer 1 in FIG. 2A are respectively the first DC unit terminals (u) 111 and (v) 112 in FIG. , (W) 113.

<単位インバータの構成>
図3において、単位インバータ5は半導体スイッチ素子となる絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor 以下、IGBTと略す)511〜514で構成される。
IGBT(S1)511はコレクタが正極端子501に接続され、エミッタは単位インバータ出力端子(a)503に接続されている。IGBT(S3)513はエミッタが負極端子502に接続され、コレクタは単位インバータ出力端子(a)503に接続されている。IGBT(S2)512はコレクタが正極端子501に接続され、エミッタは単位インバータ出力端子(b)504に接続されている。IGBT(S4)514はエミッタが負極端子502に接続され、コレクタは単位インバータ出力端子(b)504に接続されている。また、IGBT511〜514の各入力端子(ゲート端子)には単位インバータ制御手段10(図8)の制御信号がそれぞれ接続されている。
なお、以上の半導体スイッチ素子(IGBT511〜IGBT514)の構成をブリッジ接続と呼ぶものとする。
<Configuration of unit inverter>
In FIG. 3, the unit inverter 5 includes insulated gate bipolar transistors (IGBTs: hereinafter abbreviated as IGBTs) 511 to 514 serving as semiconductor switching elements.
IGBT (S1) 511 has a collector connected to positive terminal 501 and an emitter connected to unit inverter output terminal (a) 503. The IGBT (S3) 513 has an emitter connected to the negative terminal 502 and a collector connected to the unit inverter output terminal (a) 503. IGBT (S2) 512 has a collector connected to positive terminal 501 and an emitter connected to unit inverter output terminal (b) 504. The IGBT (S4) 514 has an emitter connected to the negative terminal 502 and a collector connected to the unit inverter output terminal (b) 504. The control signals of the unit inverter control means 10 (FIG. 8) are connected to the input terminals (gate terminals) of the IGBTs 511 to 514, respectively.
The configuration of the above semiconductor switch elements (IGBT 511 to IGBT 514) is referred to as bridge connection.

このとき、IGBT(S1、S3、S2、S4)のオン(ON)、オフ(OFF)の制御を図4に示したように行うと、単位インバータ出力端子(a)503と、単位インバータ出力端子(b)504間には+Vdc、0、−Vdcを意図的に発生させることができる。なお、IGBT(S1、S3、S2、S4)のオン(ON)、オフ(OFF)の制御は単位インバータ制御手段10(図8)が一括して行う。
なお、半導体スイッチ素子は必ずしもIGBTで構成する必要はないが、IGBTが比較的に絶縁性と耐圧性に優れ、単位インバータ5(図3)として、または第2単位インバータ直列接続群9(図1)、あるいは本実施形態の直列多重インバータ装置として、高電圧を容易に得やすい。
At this time, when the ON (ON) and OFF (OFF) control of the IGBTs (S1, S3, S2, S4) is performed as shown in FIG. 4, the unit inverter output terminal (a) 503 and the unit inverter output terminal (B) Between +504, + Vdc, 0, -Vdc can be generated intentionally. The unit inverter control means 10 (FIG. 8) collectively controls the IGBTs (S1, S3, S2, S4) to be turned on (ON) and off (OFF).
The semiconductor switch element is not necessarily composed of an IGBT, but the IGBT is relatively excellent in insulation and pressure resistance, and is used as the unit inverter 5 (FIG. 3) or the second unit inverter series connection group 9 (FIG. 1). ), Or as a series multiple inverter device of this embodiment, it is easy to obtain a high voltage.

<単位インバータの出力波形例>
図5は単位インバータ5(図3)の単位インバータ出力端子(a)503と、単位インバータ出力端子(b)504間の出力を0と+Vdcとの間に発生させる場合におけるそれぞれの期間による出力電圧の相違を示す図である。なお、縦軸は電圧、横軸は時間である。
0と+Vdcの発生期間を等しくとった場合の出力電圧波形を示したのが図5(a)であり、0の発生期間よりも、+Vdcの発生期間を長くとった場合の出力電圧波形を示したのが図5(b)である。出力電圧の絶対値としては、ともに0と+Vdcしか出力していないが、出力電圧の平均値としては図5(b)の方が高くなる。
したがって、単位インバータ制御手段10(図8)による単位インバータ5(図3)の制御を単にオン(ON)、オフ(OFF)のみならず、オン(ON)、オフ(OFF)の期間を制御すれば出力電圧の平均値として電圧値を設定する場合には、更に選択の自由度が高まる。
<Example of output waveform of unit inverter>
FIG. 5 shows output voltages according to respective periods when the output between the unit inverter output terminal (a) 503 and the unit inverter output terminal (b) 504 of the unit inverter 5 (FIG. 3) is generated between 0 and + Vdc. It is a figure which shows the difference. The vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time.
FIG. 5A shows the output voltage waveform when the generation period of 0 and + Vdc is equal, and shows the output voltage waveform when the generation period of + Vdc is longer than the generation period of 0. This is shown in FIG. As the absolute value of the output voltage, only 0 and + Vdc are output, but the average value of the output voltage is higher in FIG. 5B.
Therefore, the control of the unit inverter 5 (FIG. 3) by the unit inverter control means 10 (FIG. 8) can be controlled not only simply on (ON) and off (OFF) but also on (ON) and off (OFF) periods. For example, when the voltage value is set as the average value of the output voltage, the degree of freedom of selection is further increased.

<第1直流ユニット、その2>
図3の第1直流ユニット500を構成する要素として、整流器2、平滑コンデンサ4、および単位インバータ5について、それぞれ述べたので、第1直流ユニット500としての動作を説明する。
図3において、第1直流ユニット入力端子(u)111、(v)112、(w)113から3相交流を入力している。入力した3相交流は複数のダイオードからなる整流器2に入力する。整流器2は、入力した3相交流を全波整流して、交流を直流(平均電圧がVdc)に変換する。整流器2の出力は平滑コンデンサ(C)4を経て、単位インバータ5に供給され、単位インバータ出力端子(a)503、(b)504間に+Vdc、0、−Vdcの直流電圧を単位インバータ制御手段10(図8)の制御状況に応じて出力する。
<First DC unit, part 2>
Since the rectifier 2, the smoothing capacitor 4, and the unit inverter 5 have been described as elements constituting the first DC unit 500 in FIG. 3, the operation as the first DC unit 500 will be described.
In FIG. 3, three-phase alternating current is input from the first direct current unit input terminals (u) 111, (v) 112, and (w) 113. The input three-phase alternating current is input to the rectifier 2 including a plurality of diodes. The rectifier 2 performs full-wave rectification on the input three-phase alternating current, and converts the alternating current into direct current (average voltage is Vdc). The output of the rectifier 2 is supplied to the unit inverter 5 through the smoothing capacitor (C) 4, and the unit inverter control means supplies DC voltages of + Vdc, 0, and −Vdc between the unit inverter output terminals (a) 503 and (b) 504. 10 (FIG. 8) according to the control status.

<単位インバータ直列接続群の構成>
出力電圧を高く、あるいは出力電圧の種類を増やすために、複数の第1直流ユニット500(図3)において、単位インバータ5の出力を直列に接続したものを単位インバータ直列接続群(511+512+・・・+51m)(図1)と表記する。
また、第1直流ユニット500(図3)に回路保護手段3とバイパススイッチ6と交流電力1を更に具備したことから第2直流ユニット600(図15)が構成されている。
そして、図1において、第2単位インバータ直列接続群9は第2直流ユニット600(図15)における単位インバータ5(図3)の単位インバータ出力端子(a)、(b)を直列に連続して接続して構成される。この構成によって、第2単位インバータ直列接続群9の出力端子からは、合成されて、より高圧の電圧や様々の電圧が出力されることが可能となる。
<Configuration of unit inverter series connection group>
In order to increase the output voltage or increase the number of types of output voltage, a plurality of first DC units 500 (FIG. 3) in which the outputs of the unit inverters 5 are connected in series are unit inverter series connection groups (5 11 +5 12 + ... + 5 1 m ) (FIG. 1).
Further, since the first DC unit 500 (FIG. 3) is further provided with the circuit protection means 3, the bypass switch 6, and the AC power 1, the second DC unit 600 (FIG. 15) is configured.
In FIG. 1, the second unit inverter series connection group 9 includes the unit inverter output terminals (a) and (b) of the unit inverter 5 (FIG. 3) in the second DC unit 600 (FIG. 15) continuously connected in series. Connected and configured. With this configuration, from the output terminal of the second unit inverter series connection group 9, it is possible to synthesize and output a higher voltage or various voltages.

なお、第2単位インバータ直列接続群9は第2直流ユニット600(図15)を直列に連続して接続して構成されるので「直流ユニット直列接続群」、もしくは「第2直流ユニット直列接続群」とも表現できるが、ここでは出力電圧を合成するのであり、かつ出力電圧を直接出力しているのは単位インバータ5であるので「第2単位インバータ直列接続群」と称している。
また、前記したように第2単位インバータ直列接続群9から、交流電力1、整流器2、回路保護手段3、平滑コンデンサ4、バイパススイッチ6を除いた単位インバータ5にのみに着目して、単位インバータ5の直列接続群と捉えた場合にも単位インバータ直列接続群(511+512+・・・+51m、・・・、5n1+5n2+・・・+5nm)(図1)と表記する。
Since the second unit inverter series connection group 9 is configured by connecting the second DC units 600 (FIG. 15) continuously in series, the “DC unit series connection group” or the “second DC unit series connection group”. However, since the unit inverter 5 directly synthesizes the output voltage and directly outputs the output voltage, it is referred to as a “second unit inverter series connection group”.
Further, as described above, focusing on only the unit inverter 5 excluding the AC power 1, the rectifier 2, the circuit protection means 3, the smoothing capacitor 4, and the bypass switch 6 from the second unit inverter series connection group 9, the unit inverter 5 is also expressed as a unit inverter series connection group (5 11 +5 12 +... +5 1 m ,..., 5 n1 +5 n2 +... +5 nm ) (FIG. 1). .

また、1個の第1直流ユニット500(図3)の単位インバータ5(図3)には、1個の単位インバータ制御手段10(図8)が備えられ、それにより開閉が制御されている。したがって、図1に示すように第2単位インバータ直列接続群9として、複数の第2直流ユニット600(図15)があり、かつ複数の第2単位インバータ直列接続群(9〜9)があるので、多数の単位インバータ制御手段10(図8)がある。図1の回路に含まれるこれら多数の単位インバータ制御手段10(図8)を連携して動作させるため、これらを統括する統括インバータ制御手段(不図示)がある。 Further, the unit inverter 5 (FIG. 3) of one first DC unit 500 (FIG. 3) is provided with one unit inverter control means 10 (FIG. 8), and the opening / closing thereof is controlled. Therefore, as shown in FIG. 1, as the second unit inverter series connection group 9, there are a plurality of second DC units 600 (FIG. 15), and a plurality of second unit inverter series connection groups (9 1 to 9 n ). There are a large number of unit inverter control means 10 (FIG. 8). In order to operate these many unit inverter control means 10 (FIG. 8) included in the circuit of FIG. 1 in cooperation with each other, there is a general inverter control means (not shown) that controls them.

<単位インバータ直列接続群の出力電圧波形例>
図6は第2単位インバータ直列接続群9(図1)において、直列の段数mが3段の場合での出力波形例を示すものである。なお、縦軸は電圧、横軸は時間である。
図6においては第2単位インバータ直列接続群9相の電圧波形を+2Vdcと+3Vdcとの間で発生させていることを示している。これは、直列に接続された3個の単位インバータの内の2個の単位インバータの出力電圧を+Vdcとし、残りの1個を0と+Vdcとの間で変化させたものである。
<Example of output voltage waveform of unit inverter series connection group>
FIG. 6 shows an example of an output waveform in the case where the number m of series stages is 3 in the second unit inverter series connection group 9 (FIG. 1). The vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time.
FIG. 6 shows that the voltage waveform of the second unit inverter series connection group 9 1 phase is generated between +2 Vdc and +3 Vdc. In this case, the output voltage of two unit inverters of three unit inverters connected in series is + Vdc, and the other one is changed between 0 and + Vdc.

また、0、+Vdc、+2Vdc、+3Vdc、およびこれらの負極性の電圧の階段状の波形(不図示)も発生できる。
なお、これらの電圧を発生させる制御は単位インバータ制御手段10(図8)が行う。
また、第2単位インバータ直列接続群9において、第2単位インバータ直列接続群9による出力である9相のみならず、第2単位インバータ直列接続群9による出力である9相から、第2単位インバータ直列接続群9による出力である9相においても同様に制御し、階段状の波形を発生させることができる。
Also, stepped waveforms (not shown) of 0, + Vdc, + 2Vdc, + 3Vdc, and negative voltages thereof can be generated.
The control for generating these voltages is performed by the unit inverter control means 10 (FIG. 8).
Further, from the second unit inverter series group 9, not only the second unit inverter series group 9 1 9 1 phase is output by, the output of the second unit inverter series group 9 2 9 2 phase, The same control can be applied to the 9 n phase output from the second unit inverter series connection group 9 n to generate a stepped waveform.

図7は単位インバータ5(もしくは第2直流ユニット600(図15))の段数を3段より、更に増やした場合の単位インバータ直列接続群(511+512+・・・+51m)(図1)の出力電圧波形例を示すものである。前記したように、単位インバータ5の出力は+Vdc、0、−Vdcを選択でき、第2単位インバータ直列接続群9においては単位インバータ5の直列の段数を3段を超して構成でき、かつ単位インバータ5の出力の期間を単位インバータ制御手段10(図8)で制御すれば図7(a)に示すような平均値としては曲線に近く、かつ最大値が高電圧の電圧波形を発生することができる。 FIG. 7 shows unit inverter series connection groups (5 11 +5 12 +... +5 1m ) when the number of stages of unit inverter 5 (or second DC unit 600 (FIG. 15)) is further increased from three. ) Shows an example of an output voltage waveform. As described above, the output of the unit inverter 5 can be selected from + Vdc, 0, and −Vdc. In the second unit inverter series connection group 9, the number of series stages of the unit inverter 5 can be configured to exceed three, and the unit When the output period of the inverter 5 is controlled by the unit inverter control means 10 (FIG. 8), the average value as shown in FIG. 7A is close to a curve, and the maximum value generates a high voltage voltage waveform. Can do.

なお、図7(a)が9相〜9相の単相の出力電圧波形であるのに対して、図7(b)は例えば9相と9相との相間の線間電圧の一例を表したものである。相電圧のみならず線間電圧で考えると自由度が高くなるので、更に刻み幅が細かくなり、より正弦波に近似された電圧波形も形成できる。 Incidentally, whereas the output voltage waveform of the single-phase in FIG. 7 (a) 9 1 phase to 9 n-phase, FIG. 7 (b) example 9 1-phase and phase line voltage between 9 2 phases It shows an example. Considering not only the phase voltage but also the line voltage, the degree of freedom is high, so that the step size is further reduced, and a voltage waveform more approximate to a sine wave can be formed.

<3相出力でモータ負荷の場合>
図1において、交流負荷(ACLoad)7が3相交流モータである場合には、n組からなる第2単位インバータ直列接続群9が、n=3の3組の第2単位インバータ直列接続群9〜第2単位インバータ直列接続群9からなり、かつその出力電圧が3相(u、v、w)交流であることが究極的には望ましい。
単位インバータ制御手段10(図8)もしくは統括インバータ制御手段(不図示)で単位インバータの半導体スイッチ素子(S1〜S4)を開閉する周波数を変えれば、より近似した三相交流の波形が得られるとともに三相交流としての周波数も変えられる。
<Three-phase output and motor load>
In FIG. 1, when the AC load (ACLLoad) 7 is a three-phase AC motor, n sets of second unit inverter series connection groups 9 n include three sets of second unit inverter series connection groups of n = 3. 9 1 consists second unit inverter series group 9 3, and the output voltage 3-phase (u, v, w) is ultimately desired is AC.
If the unit inverter control means 10 (FIG. 8) or the overall inverter control means (not shown) changes the frequency for opening and closing the semiconductor switch elements (S1 to S4) of the unit inverter, a more approximate three-phase AC waveform can be obtained. The frequency as three-phase alternating current can also be changed.

なお、幾ら単位インバータ5(もしくは第2直流ユニット600(図15))の段数を増やしても電圧波形の段差は完全には解消されないが、負荷が電動機の場合には電動機を構成する巻線(コイル)のインダクタンスが大きく、電流は滑らかに変化するので電動機の回転は電圧波形の段差の影響をあまり受けない。
また、後記するように、インバータと負荷との間に交流リアクトル(コイル)を直列接続して電圧・電流波形を滑らかにすることもある。
Even if the number of stages of the unit inverter 5 (or the second DC unit 600 (FIG. 15)) is increased, the step of the voltage waveform is not completely eliminated, but when the load is an electric motor, the winding ( The inductance of the coil) is large and the current changes smoothly, so the rotation of the motor is not affected by the step of the voltage waveform.
Further, as will be described later, an AC reactor (coil) is connected in series between the inverter and the load to smooth the voltage / current waveform.

また、図1において、第2単位インバータ直列接続群9における第1直流ユニット500(図3)の整流器(211〜21m)は交流電力(111〜11m)から、それぞれ別々に3相交流電力を受けている。これは同じ3相交流だからといって、単に配線を分けて、同一交流電力から複数の第1直流ユニット500(図3)に接続すると、単位インバータ5(もしくは第1直流ユニット500)を直列に接続して高い電圧を発生されることが必ずしもできなくなるからである。したがって、それぞれの第1直流ユニット500、つまりは図1におけるそれぞれの整流器(211〜21m)には、少なくとも直流的には隔離された別の交流電力(111〜11m)を用いる必要がある。 Further, in FIG. 1, the first DC unit 500 in the second unit inverter series group 9 1 (FIG. 3) of the rectifier (2 11 to 2 1 m) is the AC power (1 11 to 1 1 m), respectively separately 3 Receiving phase AC power. Even if this is the same three-phase AC, if the wiring is simply divided and connected to a plurality of first DC units 500 (FIG. 3) from the same AC power, unit inverter 5 (or first DC unit 500) is connected in series. This is because a high voltage cannot always be generated. Therefore, it is necessary to use another AC power (1 11 to 1 1m ) that is isolated at least in the DC direction for each first DC unit 500, that is, each rectifier (2 11 to 2 1m ) in FIG. There is.

<出力電圧の異常検出と補償>
図8は本発明の第1の実施形態を説明するための、以下の関連する要素のみを示す部分的な回路ブロック図である。
図8においては、図1の第2単位インバータ直列接続群9のうちの1個の単位インバータ5に係る回路を主として示している。なお、交流電力1、整流器2、回路保護手段3、平滑コンデンサ4、単位インバータ5、バイパススイッチ6によって第2直流ユニット600(図15)が構成されている。
交流電力1と整流器2と平滑コンデンサ4については前述した通りである。
また、単位インバータ5と単位インバータ制御手段10の基本的な動作については説明した。ただし、本実施形態に係る異常時の動作については以下において説明を加える。
回路保護手段3、バイパススイッチ6、出力電圧余裕分供給手段8、運転異常検出手段11、およびバイパススイッチ制御手段12については、この後に説明する。
<Output voltage abnormality detection and compensation>
FIG. 8 is a partial circuit block diagram showing only the following related elements for explaining the first embodiment of the present invention.
8 mainly shows a circuit related to one unit inverter 5 in the second unit inverter series connection group 9 of FIG. The AC power 1, the rectifier 2, the circuit protection means 3, the smoothing capacitor 4, the unit inverter 5, and the bypass switch 6 constitute a second DC unit 600 (FIG. 15).
The AC power 1, the rectifier 2, and the smoothing capacitor 4 are as described above.
The basic operations of the unit inverter 5 and the unit inverter control means 10 have been described. However, the operation at the time of abnormality according to the present embodiment will be described below.
The circuit protection means 3, the bypass switch 6, the output voltage margin supply means 8, the operation abnormality detection means 11, and the bypass switch control means 12 will be described later.

図8において、単位インバータ5が正常に動作可能な状態にあるとき、単位インバータ制御手段10により単位インバータ5の半導体スイッチ素子S1〜S4を開閉(OFF、ON)制御することにより、適正な出力電圧が供給される。そして、図1の複数のすべての単位インバータ5が正常に動作可能な状態にあるとき、交流負荷7に交流電力が供給される。
この場合、各単位インバータ5が正常であるため、運転異常検出手段11から異常検出信号が出力されないので、バイパススイッチ制御手段12からバイパススイッチ6に対して閉路指令が与えられない。このため、バイパススイッチ6はオフ(OFF)状態のままである。
In FIG. 8, when the unit inverter 5 is in a state in which it can operate normally, the unit inverter control means 10 controls the semiconductor switch elements S1 to S4 of the unit inverter 5 to open / close (OFF, ON) so that an appropriate output voltage is obtained. Is supplied. Then, when all of the plurality of unit inverters 5 in FIG. 1 are in a normally operable state, AC power is supplied to the AC load 7.
In this case, since each unit inverter 5 is normal, an abnormality detection signal is not output from the operation abnormality detection means 11, and therefore no closing command is given to the bypass switch 6 from the bypass switch control means 12. For this reason, the bypass switch 6 remains in an OFF state.

なお、運転異常検出手段11は各単位インバータ5で短絡故障などが発生した場合に、交流出力側の電圧・電流異常や、直流入力側の電圧低下などを検出する。そして、運転異常検出手段11は、バイパススイッチ制御手段12に運転異常検出信号を出力する。
この運転異常検出信号により、バイパススイッチ制御手段12はバイパススイッチ6に閉路指令を出力する。
そして、バイパススイッチ6がオン(ON)し、交流負荷7に半導体スイッチ素子S1〜S4を通して流れていた電流がバイパススイッチを通して流れることになる。
The operation abnormality detecting means 11 detects an AC output side voltage / current abnormality, a DC input side voltage drop, or the like when a short circuit failure or the like occurs in each unit inverter 5. Then, the operation abnormality detection means 11 outputs an operation abnormality detection signal to the bypass switch control means 12.
By this operation abnormality detection signal, the bypass switch control means 12 outputs a closing command to the bypass switch 6.
The bypass switch 6 is turned on (ON), and the current flowing through the semiconductor switch elements S1 to S4 to the AC load 7 flows through the bypass switch.

また、運転異常検出信号は、回路保護手段3と出力電圧余裕分供給手段8にも出力される。
回路保護手段3では、運転異常検出信号によって電源側回路を開放することで、故障した単位インバータ5と交流電力1が損傷することを防止する。
出力電圧余裕分供給手段8では、運転異常検出信号の検出により、単位インバータ5の故障により不足する出力電圧分を、故障した単位インバータ5の代わりに出力する。
これらの結果、故障等の発生していない健全な単位インバータ5と、出力電圧余裕分供給手段8から供給される交流電圧によって、故障前と同じ出力電圧で交流負荷7(図1)の運転が継続できる。
なお、出力電圧余裕分供給手段8の具体的な構成、動作等については後述する。
The operation abnormality detection signal is also output to the circuit protection means 3 and the output voltage margin supply means 8.
The circuit protection means 3 prevents the damaged unit inverter 5 and the AC power 1 from being damaged by opening the power supply side circuit by the operation abnormality detection signal.
The output voltage margin supply means 8 outputs, instead of the failed unit inverter 5, the output voltage that is insufficient due to the failure of the unit inverter 5 by detecting the operation abnormality detection signal.
As a result, the AC load 7 (FIG. 1) can be operated with the same output voltage as before the failure by the sound unit inverter 5 in which no failure occurs and the AC voltage supplied from the output voltage margin supply means 8. Can continue.
The specific configuration and operation of the output voltage margin supply means 8 will be described later.

(第2の実施形態、ヒューズ)
図9は本発明の第2の実施形態を説明するための、以下の関連する要素のみを示す部分的な回路図である。
図9はヒューズ13と関連する信号を除けば、図8の回路と同じ構成である。したがって、図8と同じ構成や動作についての説明は適宜省略する。
図9において、ヒューズ13は単位インバータ5を含めた第2直流ユニット600(図15)の回路で異常が発生し、過電流が流れた場合に、溶断もしくは遮断して回路を保護する。
(Second embodiment, fuse)
FIG. 9 is a partial circuit diagram showing only the following related elements for explaining the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 has the same configuration as the circuit of FIG. 8 except for signals related to the fuse 13. Therefore, description of the same configuration and operation as in FIG. 8 is omitted as appropriate.
In FIG. 9, when an abnormality occurs in the circuit of the second DC unit 600 (FIG. 15) including the unit inverter 5 and an overcurrent flows, the fuse 13 is blown or cut off to protect the circuit.

図9では、回路保護手段3とヒューズ13は分けているが、ヒューズ13が回路保護手段3をかねても良い。また、図9で整流器2と平滑コンデンサ4の間に回路保護手段3とヒューズ13は接続されているが、平滑コンデンサ4と単位インバータ5の間でも良い。
また、ヒューズ13の溶断に伴って動作する動作接点により、溶断が電気信号となって、運転異常検出手段11が運転異常を検出する。運転異常検出により、バイパススイッチ6が閉路されるのは図8と同様である。
In FIG. 9, the circuit protection means 3 and the fuse 13 are separated, but the fuse 13 may also serve as the circuit protection means 3. Further, in FIG. 9, the circuit protection means 3 and the fuse 13 are connected between the rectifier 2 and the smoothing capacitor 4, but may be between the smoothing capacitor 4 and the unit inverter 5.
In addition, due to the operating contact that operates in conjunction with the fusing of the fuse 13, the fusing becomes an electric signal, and the operation abnormality detecting means 11 detects the operation abnormality. The bypass switch 6 is closed due to the operation abnormality detection as in FIG.

(第3の実施形態、レベル判定<1>)
図10は本発明の第3の実施形態を説明するための、以下の関連する要素のみを示す部分的な回路図である。
図10は電圧検出手段14とレベル判定手段15と、これらに関連する信号を除けば、図8の回路と同じ構成である。したがって、図8と同じ構成や動作についての説明は適宜省略する。
図10において、電圧検出手段14が整流器2の出力端子(正極端子501、負極端子502(図3))の両端に備えられている。また、電圧検出手段14の信号を判定するようにレベル判定手段15が接続されている。
(Third embodiment, level determination <1>)
FIG. 10 is a partial circuit diagram showing only the following related elements for explaining the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 has the same configuration as the circuit of FIG. 8 except for the voltage detection means 14, the level determination means 15, and signals related thereto. Therefore, description of the same configuration and operation as in FIG. 8 is omitted as appropriate.
In FIG. 10, the voltage detection means 14 is provided at both ends of the output terminals (positive terminal 501 and negative terminal 502 (FIG. 3)) of the rectifier 2. Further, a level determination unit 15 is connected so as to determine the signal of the voltage detection unit 14.

この構成により、単位インバータ5に印加される直流電圧を電圧検出手段14により検出し、レベル判定手段15は、電圧検出手段14による検出値が基準値に対して過電圧あるいは不足電圧になったことを持って検出する。レベル判定手段15はその検出信号を運転異常検出手段11に信号を送る。運転異常検出手段11はバイパススイッチ制御手段12に運転異常検出信号が送られ、バイパススイッチ6が閉路される。   With this configuration, the DC voltage applied to the unit inverter 5 is detected by the voltage detection means 14, and the level determination means 15 indicates that the detected value by the voltage detection means 14 has become an overvoltage or undervoltage with respect to the reference value. Hold it and detect it. The level determination means 15 sends the detection signal to the operation abnormality detection means 11. The operation abnormality detection means 11 sends an operation abnormality detection signal to the bypass switch control means 12, and the bypass switch 6 is closed.

(第4の実施形態、レベル判定<2>)
図11は本発明の第4の実施形態を説明するための、以下の関連する要素のみを示す部分的な回路図である。
図11は電流検出手段16とレベル判定手段17と、これらに関連する信号を除けば、図8の回路と同じ構成である。したがって、図8と同じ構成や動作についての説明は適宜省略する。
図11において、電流検出手段16が整流器2の出力端子(正極端子501(図3))と回路保護手段3との間に備えられている。また、電流検出手段16の信号を判定するようにレベル判定手段17が接続されている。
(Fourth embodiment, level determination <2>)
FIG. 11 is a partial circuit diagram showing only the following related elements for explaining the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 has the same configuration as the circuit of FIG. 8 except for the current detection means 16, the level determination means 17, and signals related thereto. Therefore, description of the same configuration and operation as in FIG. 8 is omitted as appropriate.
In FIG. 11, the current detection means 16 is provided between the output terminal (positive terminal 501 (FIG. 3)) of the rectifier 2 and the circuit protection means 3. Further, a level determination means 17 is connected so as to determine the signal of the current detection means 16.

この構成により、レベル判定手段17は、整流器2もしくは平滑コンデンサ4に流れる電流を電流検出手段16により検出し、この検出電圧が基準値に対して所定範囲を越えたとき単位インバータ5の異常を検出する。レベル判定手段17はその検出信号を運転異常検出手段11に信号を送る。運転異常検出手段11によってバイパススイッチ制御手段12に運転異常検出信号が送られ、バイパススイッチ6が閉路される。   With this configuration, the level determination means 17 detects the current flowing through the rectifier 2 or the smoothing capacitor 4 by the current detection means 16, and detects an abnormality of the unit inverter 5 when the detected voltage exceeds a predetermined range with respect to the reference value. To do. The level determination means 17 sends a signal of the detection signal to the operation abnormality detection means 11. The operation abnormality detection means 11 sends an operation abnormality detection signal to the bypass switch control means 12, and the bypass switch 6 is closed.

(第5の実施形態、レベル判定<3>)
図12は本発明の第5の実施形態を説明するための、以下の関連する要素のみを示す部分的な回路図である。
図12は電圧検出手段18とレベル判定手段19と、これらに関連する信号を除けば、図8の回路と同じ構成である。したがって、図8と同じ構成や動作についての説明は適宜省略する。
図12において、電圧検出手段18が単位インバータ5の出力端子((a)503、(b)504(図3))間に備えられている。また、電圧検出手段18の信号を判定するようにレベル判定手段19が接続されている。
(Fifth embodiment, level determination <3>)
FIG. 12 is a partial circuit diagram showing only the following related elements for explaining the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 has the same configuration as the circuit of FIG. 8 except for the voltage detection means 18 and the level determination means 19 and signals related thereto. Therefore, description of the same configuration and operation as in FIG. 8 is omitted as appropriate.
In FIG. 12, the voltage detection means 18 is provided between the output terminals ((a) 503, (b) 504 (FIG. 3)) of the unit inverter 5. Further, a level determination means 19 is connected so as to determine the signal of the voltage detection means 18.

この構成により、レベル判定手段19は、単位インバータ5の出力交流電圧を電圧検出手段18により検出し、単位インバータ5が出力する電圧を電圧検出手段18により検出し、レベル判定手段19は、電圧検出手段18による検出値が基準値に対して所定範囲を越えたとき単位インバータ5の異常を検出する。レベル判定手段19はその検出信号を運転異常検出手段11に信号を送る。運転異常検出手段11によってバイパススイッチ制御手段12に運転異常検出信号が送られ、バイパススイッチ6が閉路される。   With this configuration, the level determination means 19 detects the output AC voltage of the unit inverter 5 by the voltage detection means 18, detects the voltage output by the unit inverter 5 by the voltage detection means 18, and the level determination means 19 detects the voltage detection. When the detected value by the means 18 exceeds a predetermined range with respect to the reference value, an abnormality of the unit inverter 5 is detected. The level determining means 19 sends a signal to the operation abnormality detecting means 11. The operation abnormality detection means 11 sends an operation abnormality detection signal to the bypass switch control means 12, and the bypass switch 6 is closed.

(第6の実施形態、レベル判定<4>)
図13は本発明の第6の実施形態を説明するための、以下の関連する要素のみを示す部分的な回路図である。
図13は電圧検出手段20とレベル判定手段21と、これらに関連する信号を除けば、図8の回路と同じ構成である。したがって、図8と同じ構成や動作についての説明は適宜省略する。
図13において、電圧検出手段20が整流器2の入力交流電圧の間に備えられている。また、電圧検出手段20の信号を判定するようにレベル判定手段21が接続されている。
(Sixth embodiment, level determination <4>)
FIG. 13 is a partial circuit diagram showing only the following related elements for explaining the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 has the same configuration as the circuit of FIG. 8 except for the voltage detection means 20, the level determination means 21, and signals related thereto. Therefore, description of the same configuration and operation as in FIG. 8 is omitted as appropriate.
In FIG. 13, the voltage detection means 20 is provided between the input AC voltages of the rectifier 2. Further, a level determination unit 21 is connected so as to determine the signal of the voltage detection unit 20.

この構成により、整流器2の入力交流電圧を電圧検出手段20により検出し、レベル判定手段21は、電圧検出手段20による検出値が基準値に対して、過電圧あるいは不足電圧になったことを持って検出する。レベル判定手段21はその検出信号を運転異常検出手段11に信号を送る。運転異常検出手段11はバイパススイッチ制御手段12に運転異常検出信号が送られ、バイパススイッチ6が閉路される。   With this configuration, the input AC voltage of the rectifier 2 is detected by the voltage detection means 20, and the level determination means 21 has that the value detected by the voltage detection means 20 has become an overvoltage or undervoltage with respect to the reference value. To detect. The level determination means 21 sends the detection signal to the operation abnormality detection means 11. The operation abnormality detection means 11 sends an operation abnormality detection signal to the bypass switch control means 12, and the bypass switch 6 is closed.

(第7の実施形態、レベル判定<5>)
図14は本発明の第7の実施形態を説明するための、以下の関連する要素のみを示す部分的な回路図である。
図14は出力検出器22〜25と電圧検出手段26と、これらに関連する信号を除けば、図8の回路と同じ構成である。したがって、図8と同じ構成や動作についての説明は適宜省略する。
図14において、出力検出器22〜25が単位インバータ5の半導体スイッチ素子S1〜S4のそれぞれのエミッタとゲート間に備えられている。また電圧検出手段26が単位インバータの出力端子((a)503、(b)504(図3))間に備えられている。また、出力検出器22〜25と電圧検出手段20の信号を運転異常検出手段11に送るように接続されている。
(Seventh embodiment, level determination <5>)
FIG. 14 is a partial circuit diagram showing only the following related elements for explaining the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 has the same configuration as the circuit of FIG. 8 except for the output detectors 22 to 25, the voltage detection means 26, and signals related thereto. Therefore, description of the same configuration and operation as in FIG. 8 is omitted as appropriate.
In FIG. 14, output detectors 22 to 25 are provided between the emitters and gates of the semiconductor switch elements S <b> 1 to S <b> 4 of the unit inverter 5. The voltage detection means 26 is provided between the output terminals ((a) 503, (b) 504 (FIG. 3)) of the unit inverter. Further, the output detectors 22 to 25 and the voltage detection means 20 are connected to send signals to the operation abnormality detection means 11.

この構成において、単位インバータ制御手段10の出力検出器22〜25に検出された電圧波形を運転異常検出手段11に入力し、該電圧波形と基準電圧波形、もしくは電圧検出手段26によって検出される単位インバータ5の出力交流電圧波形との比較によって、外部要因による異常を判別する。運転異常検出手段11によってバイパススイッチ制御手段12に運転異常検出信号が送られ、バイパススイッチ6が閉路される。   In this configuration, the voltage waveform detected by the output detectors 22 to 25 of the unit inverter control means 10 is input to the operation abnormality detection means 11, and the voltage waveform and the reference voltage waveform, or the unit detected by the voltage detection means 26. By comparing with the output AC voltage waveform of the inverter 5, an abnormality due to an external factor is determined. The operation abnormality detection means 11 sends an operation abnormality detection signal to the bypass switch control means 12, and the bypass switch 6 is closed.

(第8の実施形態、出力電圧余裕分供給手段<1>)
図15は、第8の実施形態の主な構成を示す回路図である。
出力電圧余裕分供給手段8(図1、図8)として、各第2単位インバータ直列接続群9にそれぞれ出力電圧余裕分を生み出す単位インバータ5を含む第2直流ユニット600を接続したものである。
図15において、出力電圧余裕分供給手段8は第2直流ユニット60010(交流電力110+整流器210+回路保護手段310+平滑コンデンサ410+単位インバータ510+バイパススイッチ610)と第2直流ユニット600n0(交流電力1n0+整流器2n0+回路保護手段3n0+平滑コンデンサ4n0+単位インバータ5n0+バイパススイッチ6n0)が第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)に接続されたものである。
(Eighth embodiment, output voltage margin supply means <1>)
FIG. 15 is a circuit diagram showing a main configuration of the eighth embodiment.
As the output voltage margin supply means 8 (FIGS. 1 and 8), the second DC unit 600 including the unit inverter 5 that generates the output voltage margin is connected to each second unit inverter series connection group 9.
In FIG. 15, the output voltage margin supply means 8 includes a second DC unit 600 10 (AC power 1 10 + rectifier 2 10 + circuit protection means 3 10 + smoothing capacitor 4 10 + unit inverter 5 10 + bypass switch 6 10 ). The second DC unit 600 n0 (AC power 1 n0 + rectifier 2 n0 + circuit protection means 3 n0 + smoothing capacitor 4 n0 + unit inverter 5 n0 + bypass switch 6 n0 ) is a second unit inverter series connection group 9 (9 1 to 9 9 n ).

図15においては、出力電圧余裕分供給手段となる第2直流ユニット600は第2直流ユニット60010と第2直流ユニット600n0の2個しか示していないが、3個以上の複数個であってもよく、またn個の全数を備えてもよい。 In Figure 15, the second DC unit 600 which is an output voltage margin supply means only shows two second DC unit 600 10 and the second DC unit 600 n0, a three or more plural It is also possible to provide n total numbers.

また、図15においては、出力電圧余裕分供給手段となる第2直流ユニット600は各第2単位インバータ直列接続群9に対して直列方向に1段しか接続されていないが、直列方向に複数段、接続されていても良い。このとき、段数に応じて出力電圧余裕分は大きな値となり、電圧調整の範囲が広がる。   Further, in FIG. 15, the second DC unit 600 serving as the output voltage margin supply means is connected to only one stage in the series direction with respect to each second unit inverter series connection group 9. , May be connected. At this time, the output voltage margin becomes a large value according to the number of stages, and the range of voltage adjustment is expanded.

図15において、通常の場合は出力電圧余裕分供給手段8の単位インバータ5(510、5n0)は零電圧(図4参照)を出力するか、もしくはバイパススイッチ6(610、6n0)をオンしてパイパスしておく。
また、ある第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)中の単位インバータ5(511〜51m、・・・、5n1〜5nmのいずれか)にて故障発生した場合は、図8に示す運転異常検出手段11から、バイパススイッチ制御手段12と出力電圧余裕分供給手段8に運転異常検出信号が送信される。
15, in the normal case, the unit inverter 5 (5 10 , 5 n0 ) of the output voltage margin supply means 8 outputs a zero voltage (see FIG. 4) or the bypass switch 6 (6 10 , 6 n0 ). Turn on and keep bypassing.
Further, there is a second unit inverter series group 9 (9 1 ~9 n) unit inverters 5 in case of failure at (5 11 to 5 1 m, · · ·, either 5 n1 to 5 nm) is An operation abnormality detection signal is transmitted from the operation abnormality detection means 11 shown in FIG. 8 to the bypass switch control means 12 and the output voltage margin supply means 8.

運転異常検出信号を受けたバイパススイッチ制御手段12は、故障発生した単位インバータ5(511〜51m、・・・、5n1〜5nmのいずれか)に対応するバイパススイッチ6(611〜61m、・・・、6n1〜6nmのいずれか)をオン(ON)してパイパスする。 Upon receipt of the operation abnormality detection signal, the bypass switch control means 12 bypasses the bypass switch 6 (6 11 to 5 1m to 5 n1 to 5 nm ) corresponding to the unit inverter 5 (5 11 to 51 m ,. 6 1m ,..., 6 n1 to 6 nm ) are turned on (ON) and bypassed.

運転異常検出信号を受けた出力電圧余裕分供給手段8は故障発生した単位インバータ5(511〜51m、・・・、5n1〜5nmのいずれか)を含む第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)に対応する出力電圧余裕分供給手段8の単位インバータ5(510、5n0)を動作させて、故障発生した単位インバータ5(511〜51m、・・・、5n1〜5nmのいずれか)の替わりに所定の出力電圧を発生することによって、故障前と同じ出力電圧で交流負荷の運転を継続する。
なお、出力電圧余裕分供給手段8の単位インバータ5(510、5n0)を動作させる場合には、それに対応するバイパススイッチ6(610、6n0)はオフ(OFF)する。
In response to the operation abnormality detection signal, the output voltage margin supply means 8 includes a second unit inverter series connection group including unit inverters 5 (any of 5 11 to 51 m ,..., 5 n1 to 5 nm ) in which a failure has occurred. The unit inverter 5 (5 10 , 5 n0 ) of the output voltage margin supply means 8 corresponding to 9 (9 1 to 9 n ) is operated to cause the unit inverter 5 (5 11 to 51 m ,... By generating a predetermined output voltage instead of any one of 5 n1 to 5 nm , the operation of the AC load is continued at the same output voltage as before the failure.
When the unit inverter 5 (5 10 , 5 n0 ) of the output voltage margin supply means 8 is operated, the corresponding bypass switch 6 (6 10 , 6 n0 ) is turned off.

(第9の実施形態、出力電圧余裕分供給手段<2>)
図16と図17を参照して、本発明の第9の実施形態について説明する。
図16は、第9の実施形態の出力電圧余裕分を発生させる回路の構成と、出力電圧余裕分と、単位インバータ定格出力電圧と負荷定格出力電圧の関係を示す各出力電圧の波形を示している。
図16の第9の実施形態においては、図1に示す出力電圧余裕分供給手段8として、各単位インバータ5の定格出力電圧を負荷定格出力電圧よりも大きなものにし、負荷の定格出力運転に対する電圧余裕分としている。
(Ninth embodiment, output voltage margin supply means <2>)
The ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 16 shows the configuration of the circuit for generating the output voltage margin of the ninth embodiment, the output voltage margin, and the waveform of each output voltage indicating the relationship between the unit inverter rated output voltage and the load rated output voltage. Yes.
In the ninth embodiment of FIG. 16, as the output voltage margin supply means 8 shown in FIG. 1, the rated output voltage of each unit inverter 5 is made larger than the load rated output voltage, and the voltage for the rated output operation of the load is set. There is a margin.

つまり、第9の実施形態においては、図1に示す出力電圧余裕分供給手段8として、図15に示した余分の第2直流ユニット60010(交流電力110+整流器210+回路保護手段310+平滑コンデンサ410+単位インバータ510+バイパススイッチ610)もしくは600n0を設けるのではなく、図1の単位インバータ5(511〜51m、・・・、5n1〜5nm)の個々の出力電圧を調整する制御をして、故障時の電圧低下を補う方法をとっている。 That is, in the ninth embodiment, the extra second DC unit 600 10 (AC power 1 10 + rectifier 2 10 + circuit protection means 3 shown in FIG. 15 is used as the output voltage margin supply means 8 shown in FIG. 10 + smoothing capacitor 4 10 + unit inverter 5 10 + bypass switch 6 10 ) or 600 n0 , instead of providing unit inverter 5 (5 11 to 51 m ,..., 5 n1 to 5 nm ) of FIG. Control is performed to adjust individual output voltages to compensate for the voltage drop at the time of failure.

これを図示したのが、図17であり、第9の実施形態の主な構成を示す回路図である。
ある第2単位インバータ直列接続群9中の単位インバータ5にて故障発生した場合、図8に示す運転異常検出手段11より、単位インバータ制御手段に対して、運転異常検出信号が送信され、出力電圧余裕分供給手段8を用いて、故障していない各単位インバータ5からの出力電圧を増すことにより、故障によって不足にする出力電圧を補償し、故障前と同じ出力電圧で交流負荷の運転を継続する。
This is illustrated in FIG. 17, which is a circuit diagram showing a main configuration of the ninth embodiment.
When a failure occurs in the unit inverter 5 in a certain second unit inverter series connection group 9, an operation abnormality detection signal is transmitted from the operation abnormality detection means 11 shown in FIG. 8 to the unit inverter control means, and the output voltage By using the margin supply means 8 to increase the output voltage from each unit inverter 5 that has not failed, the output voltage that becomes insufficient due to the failure is compensated, and the operation of the AC load is continued with the same output voltage as before the failure. To do.

図17において、第2単位インバータ直列接続群(9+8)、(9+8)、・・・、(9+8)において、(9)、(9)、・・・、(9)は通常時の第2単位インバータ直列接続群9の出力を発生させる回路と制御に相当するものを意味し、(8)、(8)、・・・、(8)は単位インバータ5の故障時において、発生させる余裕分の回路と制御に相当するものを意味している。
これは、もともと通常の場合においては最大の出力電圧が負荷定格出力電圧よりも大きく、余裕分として調整していた電圧を、故障発生時に使用するものである。この方法について、以下に説明を加える。
17, in the second unit inverter series connection groups (9 1 +8 1 ), (9 2 +8 2 ),..., (9 n +8 n ), (9 1 ), (9 2 ),. , (9 n ) means a circuit for generating an output of the second unit inverter series connection group 9 and control corresponding to the normal state, and (8 1 ), (8 2 ) ,. ) Means a circuit corresponding to the circuit and control to be generated when the unit inverter 5 fails.
In this case, the maximum output voltage is originally larger than the load rated output voltage in the normal case, and the voltage adjusted as a margin is used when a failure occurs. This method will be described below.

図5において、図5(a)、図5(b)ともに単位インバータ5としては0と+Vdcの2値を出力している。図5(a)では0と+Vdcをそれぞれ出力している時間(期間)は同一であるので平均としての出力電圧は概ね+(0.5)Vdcである。一方、図5(b)では0よりも+Vdcを出力している期間が長く(概ね6倍)、平均としての出力電圧は概ね+(0.85)Vdcである。したがって、単位インバータ5としては0と+Vdcの2値の出力でありながら、平均出力電圧は単位インバータ5のオン(ON)、オフ(OFF)の制御の仕方で調整できる。   In FIG. 5, the unit inverter 5 outputs two values of 0 and + Vdc in both FIGS. 5 (a) and 5 (b). In FIG. 5A, the time (period) during which 0 and + Vdc are output is the same, so the average output voltage is approximately + (0.5) Vdc. On the other hand, in FIG. 5B, the period during which + Vdc is output is longer than 0 (approximately 6 times), and the average output voltage is approximately + (0.85) Vdc. Therefore, although the unit inverter 5 has a binary output of 0 and + Vdc, the average output voltage can be adjusted by controlling the on / off of the unit inverter 5.

図16の第9の実施形態においてはこの方法を用いている。通常は前記したように、出力電圧に余裕がある分を単位インバータ5のオン(ON)、オフ(OFF)の制御を負荷定格出力電圧になるように抑える方法をとり、故障の際には、故障した単位インバータ5の電圧を補うように他の単位インバータ5の制御方法を変える。
この単位インバータ5の制御は個々の単位インバータ制御手段10のみが単独で行うのではなく、複数の単位インバータ5を統括して制御する統括インバータ制御手段(不図示)と運転異常検出手段11の連携のもとに行う。
This method is used in the ninth embodiment shown in FIG. Normally, as described above, a method of suppressing the ON (ON) and OFF (OFF) control of the unit inverter 5 so that the output voltage has a margin is set to the load rated output voltage. The control method of the other unit inverter 5 is changed so as to compensate for the voltage of the failed unit inverter 5.
The control of the unit inverter 5 is not performed solely by the individual unit inverter control means 10, but the overall inverter control means (not shown) that controls the plurality of unit inverters 5 in an integrated manner and the operation abnormality detection means 11 are linked. To do.

(第10の実施形態、出力電圧余裕分供給手段<3>)
図18は、第10の実施形態を示す図である。第8の実施形態における、出力電圧余裕分供給手段8として、全ての第2単位インバータ直列接続群9に余分な単位インバータ5を接続したものである。第8の実施形態における限定された回路であるので、詳細な説明は省略する。
(Tenth embodiment, output voltage margin supply means <3>)
FIG. 18 is a diagram illustrating the tenth embodiment. As the output voltage margin supply means 8 in the eighth embodiment, an extra unit inverter 5 is connected to all the second unit inverter series connection groups 9. Since this is a limited circuit in the eighth embodiment, detailed description thereof is omitted.

(第11の実施形態、出力電圧余裕分供給手段<4>)
図19及び図20は本発明の第11の実施形態を説明する為の図であって、それぞれ出力電圧のベクトル図、制御を行う際の制御ブロック図である。
図19は、図1のような主回路において、3相交流を供給する際に、その出力電圧をベクトル図に展開したものである。ある相にて単位インバータが故障した際に、バイパスによりその出力相電圧は故障前より低下し、そのままだと、故障前と同等の出力線間電圧が確保できない。そこで、他の相において、出力電圧余裕分にて故障相で不足する電圧と逆方向に相電圧を増すことで、故障後も故障前と同等の出力線間電圧を保つことができる。
(Eleventh embodiment, output voltage margin supply means <4>)
19 and 20 are diagrams for explaining an eleventh embodiment of the present invention, and are a vector diagram of output voltages and a control block diagram when performing control, respectively.
FIG. 19 is a vector diagram of the output voltage when supplying a three-phase alternating current in the main circuit as shown in FIG. When a unit inverter breaks down in a certain phase, the output phase voltage is lowered from before the failure due to the bypass, and if it is left as it is, an output line voltage equivalent to that before the failure cannot be secured. Therefore, in the other phases, by increasing the phase voltage in the opposite direction to the voltage that is insufficient in the failure phase by the output voltage margin, it is possible to maintain the same output line voltage after the failure as before the failure.

これは、図7において前述したように、出力電圧の制御は単独の相のみで行う方法もあれば、相と相の間の線間での電圧を用いる方法もある。これは第2単位インバータ直列接続群9において、単独で出力電圧の制御を行う方法以外に、第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)において、線間でも制御できることを示している。 As described above with reference to FIG. 7, there are a method in which the output voltage is controlled only in a single phase, and a method in which a voltage between lines between phases is used. This indicates that the second unit inverter series connection group 9 (9 1 to 9 n ) can be controlled even between lines in addition to the method of controlling the output voltage independently in the second unit inverter series connection group 9. .

図20は、以上の制御を行う際の一例を示す制御ブロック図である。
図20において、電圧リミット手段81V〜81Vは制御前の電圧指令値V〜Vを規定された出力できる最大電圧値に抑える機能を有している。故障時にはバイパスを行った相において、通常時よりも出力できる最大電圧値が減少するため、電圧リミット手段81V〜81Vは運転異常検出手段11V〜11Vから故障情報を受け取り、適宜出力できる最大電圧値を変更する役目を有している。電圧リミット手段81V〜81Vにおける電圧指令値V〜Vは図5を参照して前述したように単位インバータ5(図8)の0や+Vdcを出力する割合や、図6、図7(a)、(b)を参照して前述したように第2単位インバータ直列接続群9(図1)における単位インバータ5(図8)の連携や、第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)(図1)の相互の線間電圧における連携によって調整される。この調整は、単位インバータ制御手段10(図8)や統括インバータ制御手段(不図示)の制御によって行っている。
FIG. 20 is a control block diagram illustrating an example when the above control is performed.
In FIG. 20, the voltage limit means 81V 1 to 81V n have a function of suppressing the voltage command values V 1 to V n before control to a prescribed maximum voltage value that can be output. In phase was bypassed in the event of a fault, because the maximum voltage value that can be output than at the normal time decreases, the voltage limit means 81V 1 ~81V n receives failure information from the abnormal operation detecting means 11V 1 ~11V n, it appropriately outputs It has the role of changing the maximum voltage value. The voltage command values V 1 to V n in the voltage limit means 81 V 1 to 81 V n are the ratios at which 0 or + Vdc of the unit inverter 5 (FIG. 8) is output as described above with reference to FIG. (a), (b) as described above with reference to the second unit inverter series group 9 collaboration and the unit inverter 5 (FIG. 8) in (FIG. 1), the second unit inverter series group 9 (9 1 ˜9 n ) (FIG. 1) is adjusted by cooperation in the mutual line voltage. This adjustment is performed by the control of the unit inverter control means 10 (FIG. 8) and the overall inverter control means (not shown).

したがって、故障がない場合には電圧指令値V〜Vは比較的に余裕があって、規定された最大電圧値よりも低い電圧となっている。電圧リミット手段81V〜81Vは制御前の電圧指令値V〜Vを規定された出力できる最大電圧値に抑える。前記した故障がない場合には電圧指令値V〜Vは電圧リミット手段81V〜81Vの出力電圧より低い電圧となる。
電圧リミット手段81V〜81Vの出力と、電圧指令値V〜Vはともに、それぞれ比較手段82V〜82Vに入力される。比較手段82V〜82Vはその比較結果を集計手段83Vに送る。集計手段83Vは比較手段82V〜82Vから送られた比較結果を合計する。
Therefore, when there is no failure, the voltage command values V 1 to V n have a relatively large margin and are lower than the specified maximum voltage value. The voltage limit means 81V 1 to 81V n suppress the voltage command values V 1 to V n before the control to the specified maximum voltage value that can be output. Voltage command value V 1 ~V n If there is no fault and the becomes lower than the output voltage of the voltage limit means 81V 1 ~81V n voltage.
The output of the voltage limit means 81V 1 ~81V n, the voltage command value V 1 ~V n are both input to respective comparing means 82V 1 ~82V n. Comparing means 82V 1 ~82V n sends the comparison result to the aggregator 83V s. Tallying unit 83V s sums the comparison result sent from the comparator means 82V 1 ~82V n.

出力電圧調整手段84V〜84VのそれぞれのA端子には、それぞれ電圧リミット手段81V〜81Vの出力電圧が入力する。
出力電圧調整手段84V〜84VのそれぞれのB端子には、集計手段83Vの出力電圧が入力する。
出力電圧調整手段84V〜84VのそれぞれのC端子には、それぞれ電圧指令値V〜Vが入力する。
Each A terminal of the output voltage regulator 84V 1 ~84V n, the output voltage of the voltage limit means 81V 1 ~81V n respectively input.
Each B terminals of the output voltage regulator 84V 1 ~84V n, the output voltage of the aggregator 83V s inputs.
Voltage command values V 1 to V n are respectively input to the C terminals of the output voltage adjusting means 84V 1 to 84V n .

出力電圧調整手段84V〜84Vにおいて、A端子の入力電圧とC端子の入力電圧とが比較され、A=Cであれば、A端子の入力電圧からB端子の入力電圧を引いたものが、それぞれ出力電圧調整手段84V〜84Vの出力電圧として出力する。
また、A=CでなければA端子の入力電圧を出力電圧調整手段84V〜84Vの出力電圧として出力する。
これは、制御前の電圧指令値V〜Vは、出力できる最大電圧値V*limit(*は1〜n)にてリミットされ、リミットが掛かっていない場合、他の相のリミットオーバー値の総和を減算され、出力電圧指令V’〜V’となる。
この処理によって、故障した相でリミットに掛かり出力できなかった分の電圧を、他の相によって補い、線間電圧は故障前と同等の値を維持することが可能となる。
In the output voltage adjusting means 84V 1 to 84V n , the input voltage at the A terminal and the input voltage at the C terminal are compared, and if A = C, the input voltage at the A terminal is subtracted from the input voltage at the A terminal. , Respectively, as output voltages of the output voltage adjusting means 84V 1 to 84V n .
If A = C, the input voltage at the A terminal is output as the output voltage of the output voltage adjusting means 84V 1 to 84V n .
This is because the voltage command values V 1 to V n before control are limited by the maximum voltage value V * limit (* is 1 to n) that can be output, and when there is no limit, the limit over value of the other phase Are subtracted, and output voltage commands V 1 ′ to V n ′ are obtained.
By this process, the voltage that could not be output due to the limit in the failed phase is compensated for by other phases, and the line voltage can be maintained at the same value as before the failure.

なお、図20において、示した電圧リミット手段81V〜81V、比較手段82V〜82V、集計手段83V、出力電圧調整手段84V〜84Vは図1の回路図において、必ずしも、さらに加えられるものではなく、図1の出力電圧余裕分供給手段8や、単位インバータ制御手段10(図8)、統括インバータ制御手段(不図示)、運転異常検出手段11(図8)等が機能を分担して兼ねることができる。 20, the voltage limit means 81V 1 to 81V n , the comparison means 82V 1 to 82V n , the totaling means 83V s , and the output voltage adjustment means 84V 1 to 84V n shown in FIG. The output voltage margin supply means 8, the unit inverter control means 10 (FIG. 8), the overall inverter control means (not shown), the operation abnormality detection means 11 (FIG. 8), etc. in FIG. Can be shared.

(第12の実施形態、出力電圧余裕分供給手段<5>)
図21は、第12の実施形態の主な構成を示す回路図である。
図21において、第2単位インバータ直列接続群9(9、9〜9)に対して、出力電圧余裕分供給手段8の第2直流ユニット60020、・・・、600n0がそれぞれに対応して、すべて用意されてはいない。
第11の実施例に示す制御を使用すれば、出力電圧余裕分供給手段8は、全ての第2単位インバータ直列接続群9に備わっている必要はない。余分な単位インバータが存在する群でバイパスを行う際は、余分な単位インバータにより不足する相電圧を補償し、余分な単位インバータが存在しない群でバイパスを行う際には、他の群において、第11の実施例に示す制御を使用することで、故障前と同等の線間電圧を確保することが出来る。この実施形態は、余分な単位インバータを少なくすることが出来る為、コストダウンとなる。
(Twelfth embodiment, output voltage margin supply means <5>)
FIG. 21 is a circuit diagram showing the main configuration of the twelfth embodiment.
In FIG. 21, the second DC unit 600 20 ,..., 600 n0 of the output voltage margin supply means 8 is respectively provided for the second unit inverter series connection group 9 (9 1 , 9 2 to 9 n ). Correspondingly, not all are prepared.
If the control shown in the eleventh embodiment is used, the output voltage margin supply means 8 need not be provided in all the second unit inverter series connection groups 9. When bypassing in a group where an extra unit inverter exists, the phase voltage that is deficient is compensated by the extra unit inverter, and when bypassing in a group where no extra unit inverter exists, By using the control shown in the eleventh embodiment, a line voltage equivalent to that before the failure can be secured. Since this embodiment can reduce the number of unit inverters, the cost is reduced.

(第13の実施形態、出力電圧余裕分供給手段<6>)
図22は、第13の実施形態の主な構成を示す回路図である。
図22において、出力電圧余裕分供給手段8としての、第2直流ユニット60010は1個のみを備えている。スイッチS1A〜SnAはそれぞれ第2直流ユニット60010における単位インバータ510の一方の端子と第2単位インバータ直列接続群9〜9の出力端子との間に接続されている。また、スイッチS1B〜SnBはそれぞれ第2直流ユニット60010における単位インバータ510の他方の端子、つまり中性点(NP)901と第2単位インバータ直列接続群9〜9の出力端子との間に接続されている。
(Thirteenth embodiment, output voltage margin supply means <6>)
FIG. 22 is a circuit diagram showing the main configuration of the thirteenth embodiment.
In Figure 22, as the output voltage margin supply means 8, the second DC unit 600 10 is provided with only one. Switch S 1A to S nA is connected between the respective one of the terminals and an output terminal of the second unit inverter series group 9 1 to 9 n of unit inverter 5 10 in the second DC unit 600 10. The switch S 1B to S nB each other terminal of unit inverter 5 10 in the second DC unit 600 10, i.e. the neutral point (NP) 901 and the output terminal of the second unit inverter series group 9 1 to 9 n Connected between and.

通常の場合である単位インバータの故障の前は、半導体スイッチ素子などで構成されるスイッチS1B〜SnBをオン(ON)しておき、故障時に運転異常検出手段11からの信号により、故障した単位インバータ5がある回路のスイッチS*Bをオフ(OFF)し、スイッチS*Aをオン(ON)することにより、余分な単位インバータを故障した単位インバータの補償に当てることができる。なお、S*BやS*Aにおいて、*に1〜nの第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)に相当する番号が対応するものとする。
また、スイッチS1A〜SnAを故障時ONスイッチ、スイッチS1B〜SnBを非故障時ONスイッチと表記する。またスイッチS1A〜SnAとスイッチS1B〜SnBを故障時切換スイッチと表記する。
Before the failure of the unit inverter, which is a normal case, the switches S 1B to S nB composed of semiconductor switch elements or the like are turned on (ON), and the failure is caused by a signal from the operation abnormality detecting means 11 at the time of failure. By turning off the switch S * B of the circuit having the unit inverter 5 and turning on the switch S * A , the excess unit inverter can be used to compensate for the failed unit inverter. In S * B and S * A , * corresponds to a number corresponding to 1 to n second unit inverter series connection group 9 (9 1 to 9 n ).
Further, the switches S 1A to S nA are referred to as ON switches when a failure occurs, and the switches S 1B to S nB are referred to as ON switches when a failure does not occur. The switches S 1A to S nA and the switches S 1B to S nB are referred to as failure changeover switches.

このような故障時ONスイッチS1A〜SnAと非故障時ONスイッチS1B〜SnBとからなるスイッチ回路を組むことで、出力電圧余裕分供給手段8に必要な単位インバータを少なくすることが出来る。
また、図22においては、第2直流ユニット600は1個のみの場合を示したが、複数個を備えてもよい。ただし、このとき、この切り替えのためのスイッチと配線をさらに備える必要がある。
By constructing such a switch circuit comprising ON switches S 1A to S nA at the time of failure and ON switches S 1B to S nB at the time of non-failure, the unit inverter necessary for the output voltage margin supply means 8 can be reduced. I can do it.
Moreover, in FIG. 22, although the case where only the 2nd DC unit 600 was one was shown, you may provide with two or more. However, at this time, it is necessary to further include a switch and wiring for this switching.

(第14の実施形態、出力電圧余裕分供給手段<7>)
図23は、第14の実施形態の主な構成を示す回路図である。
図23において、第2単位インバータ直列接続群9(9〜9)の出力に直列に変圧器27(27〜27)をそれぞれ接続し、変圧器27の他方の巻線に出力電圧余裕分に相当する第2直流ユニット600(60010〜600n0)の出力をそれぞれ接続して、故障時のバイパスによる出力電圧不足を、変圧器27を通して補償する。
図23では、変圧器27は中性点(NP)901側に接続したが、交流負荷(ACLoad)7側でもかまわない。
(Fourteenth embodiment, output voltage margin supply means <7>)
FIG. 23 is a circuit diagram showing the main configuration of the fourteenth embodiment.
In FIG. 23, a transformer 27 (27 1 to 27 n ) is connected in series to the output of the second unit inverter series connection group 9 (9 1 to 9 n ), and an output voltage is connected to the other winding of the transformer 27. The outputs of the second DC units 600 (600 10 to 600 n0 ) corresponding to the surplus are connected to compensate for the output voltage shortage due to bypass at the time of failure through the transformer 27.
In FIG. 23, the transformer 27 is connected to the neutral point (NP) 901 side, but may be the AC load (ACLLoad) 7 side.

直列多重インバータの負荷側にはフィルタやインピーダンスとしての目的で、交流リアクトルが接続されることがある。図7(a)、(b)で示した階段状の出力電圧波形であっても、このリアクトルによって電流の変化を滑らかにすることができる。
図23における変圧器27は交流リアクトルと構成が似ている為、同様の目的で接続できることが、さらなる効果となる。
An AC reactor may be connected to the load side of the series multiple inverter for the purpose of a filter or impedance. Even with the step-like output voltage waveform shown in FIGS. 7A and 7B, the current can be smoothly changed by this reactor.
Since the transformer 27 in FIG. 23 has a configuration similar to that of an AC reactor, it can be further connected that it can be connected for the same purpose.

(その他の実施形態)
以上、本発明が適用される直列多重インバータ装置としての全体的な構成としての実施形態を述べてきたが、個々の回路、手段においては前述したものに限らない。以下に個々の要素の実施形態について述べる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment as a whole structure as a serial multiple inverter apparatus to which the present invention is applied has been described, the individual circuits and means are not limited to those described above. In the following, embodiments of the individual elements are described.

<回路保護手段の実施形態>
図24は、回路保護手段3の位置の実施例を示すものである。前記の各実施形態における回路保護手段3は、図24(a)に示すように、交流電力1と整流器2との間でも良い。
また、回路保護手段3は、図24(b)のように整流器2と平滑コンデンサ4との間でもよい。なお、この位置関係は図1で示した回路保護手段3と整流器2と平滑コンデンサ4の関係と同一である。
また、回路保護手段3は、図24(c)のように平滑コンデンサ4と単位インバータ5との間でも良い。
また、回路保護手段3は、図24(d)のように単位インバータ5とバイパススイッチ6の間のいずれであっても良い。
<Embodiment of Circuit Protection Means>
FIG. 24 shows an example of the position of the circuit protection means 3. The circuit protection means 3 in each of the above embodiments may be between the AC power 1 and the rectifier 2 as shown in FIG.
Further, the circuit protection means 3 may be provided between the rectifier 2 and the smoothing capacitor 4 as shown in FIG. This positional relationship is the same as the relationship between the circuit protection means 3, the rectifier 2 and the smoothing capacitor 4 shown in FIG.
The circuit protection means 3 may be provided between the smoothing capacitor 4 and the unit inverter 5 as shown in FIG.
Further, the circuit protection means 3 may be any one between the unit inverter 5 and the bypass switch 6 as shown in FIG.

また、回路保護手段3に使用する素子としては図25に示すように様々な実施形態がある。
図25(a)は入力信号によってオン(ON)、オフ(OFF)ができる自己消弧型半導体素子(例えばIGBT)である半導体スイッチ素子が極性を逆方向で、並列に接続された構成である。
図25(b)は規定値以上の過電流によって溶断するヒューズである。
図25(c)は規定値以上の過電流によって遮断する遮断器である。
また、故障時の単位インバータ5の半導体スイッチ素子を開放とすることで、回路保護手段の代替としても良い。但しその場合、半導体スイッチ素子の短絡故障からは回路を保護できない。
Further, as an element used for the circuit protection means 3, there are various embodiments as shown in FIG.
FIG. 25A shows a configuration in which semiconductor switch elements, which are self-extinguishing semiconductor elements (for example, IGBTs) that can be turned on and off by input signals, are connected in parallel with opposite polarities. .
FIG. 25B shows a fuse that is blown by an overcurrent exceeding a specified value.
FIG. 25 (c) shows a circuit breaker that is interrupted by an overcurrent exceeding a specified value.
Moreover, it is good also as an alternative of a circuit protection means by opening the semiconductor switch element of the unit inverter 5 at the time of failure. However, in that case, the circuit cannot be protected from a short circuit failure of the semiconductor switch element.

<バイパススイッチの実施形態>
図26(図26A、図26B、図26C、図26D、図26E)はバイパススイッチの実施形態を示すものである。
図26Aは自己消弧型半導体素子によるものである。自己消弧型半導体素子である半導体スイッチ素子(6A1、6A2)が極性を逆方向で、並列に接続された構成である。この回路が単位インバータ5の出力端子に接続されている。このとき、半導体スイッチ素子(6A1、6A2)のゲート端子を制御する。
なお、自己消弧型半導体素子として前記したようにIGBTがある。この回路の場合、逆方向電圧によって破壊されないように、IGBTは逆方向電圧阻止型IGBT(逆阻止型IGBT)を使用する。
<Embodiment of Bypass Switch>
FIG. 26 (FIGS. 26A, 26B, 26C, 26D, and 26E) shows an embodiment of a bypass switch.
FIG. 26A shows a self-extinguishing semiconductor device. The semiconductor switch elements (6A1, 6A2), which are self-extinguishing semiconductor elements, are connected in parallel in the reverse direction. This circuit is connected to the output terminal of the unit inverter 5. At this time, the gate terminals of the semiconductor switch elements (6A1, 6A2) are controlled.
As described above, there is an IGBT as a self-extinguishing semiconductor element. In the case of this circuit, a reverse voltage blocking IGBT (reverse blocking IGBT) is used as the IGBT so as not to be destroyed by the reverse voltage.

図26Bは自己消弧型半導体素子によるものである。自己消弧型半導体素子である半導体スイッチ素子(6B1、6B2)が極性を逆方向で、直列に接続された構成である。半導体スイッチ素子(6B1、6B2)に対して逆方向電流を流す為に、ダイオード(6B3、6B4)が半導体スイッチ素子(6B1、6B2)に並列に接続されている。この回路が単位インバータ5の出力端子に接続されている。このとき、半導体スイッチ素子(6B1、6B2)のゲート端子を制御する。   FIG. 26B shows a self-extinguishing semiconductor device. The semiconductor switch elements (6B1, 6B2), which are self-extinguishing semiconductor elements, are connected in series with opposite polarities. Diodes (6B3, 6B4) are connected in parallel to the semiconductor switch elements (6B1, 6B2) in order to allow a reverse current to flow to the semiconductor switch elements (6B1, 6B2). This circuit is connected to the output terminal of the unit inverter 5. At this time, the gate terminals of the semiconductor switch elements (6B1, 6B2) are controlled.

図26Cはダイオード6C1、6C2、6C3、6C4がブリッジ接続され、その直流出力にサイリスタ(Thyristor、短絡用制御極付半導体素子)6C5が接続されている。この回路が単位インバータ5の出力端子に接続されている。このとき、サイリスタ6C5のゲート端子を制御する。   In FIG. 26C, diodes 6C1, 6C2, 6C3, and 6C4 are bridge-connected, and a thyristor 6C5 is connected to the DC output thereof. This circuit is connected to the output terminal of the unit inverter 5. At this time, the gate terminal of the thyristor 6C5 is controlled.

図26Dはダイオード6D1、6D2、6D3、6D4がブリッジ接続され、その直流出力にサイリスタ6D5が接続されている。この回路が単位インバータ5の電源間(正極端子501と負極端子502間(図3))、つまり、平滑コンデンサ4(図3)に並列に接続されている。このとき、サイリスタ6D5のゲート端子を制御する。なお、この回路は図26Cの回路と同一の構成であるが、バイパスをする経路が異なっている。   In FIG. 26D, diodes 6D1, 6D2, 6D3, and 6D4 are bridge-connected, and a thyristor 6D5 is connected to a DC output thereof. This circuit is connected in parallel between the power supplies of the unit inverter 5 (between the positive terminal 501 and the negative terminal 502 (FIG. 3)), that is, the smoothing capacitor 4 (FIG. 3). At this time, the gate terminal of the thyristor 6D5 is controlled. This circuit has the same configuration as the circuit of FIG. 26C, but the path for bypassing is different.

図26Eは1個のサイリスタ6E5が単位インバータ5の電源間(正極端子501と負極端子502間(図3))、つまり、平滑コンデンサ4(図3)に並列に接続されている。このとき、サイリスタ6E5のゲート端子を制御する。   In FIG. 26E, one thyristor 6E5 is connected in parallel between the power supplies of the unit inverter 5 (between the positive terminal 501 and the negative terminal 502 (FIG. 3)), that is, the smoothing capacitor 4 (FIG. 3). At this time, the gate terminal of the thyristor 6E5 is controlled.

なお、図26Dと図26Eのバイパス回路については、直流側の短絡(平滑コンデンサ4(図3)の両端)も行う為、回路保護手段3での直流回路保護が必須となる。
また、図26Eに関しては、単位インバータ5の半導体スイッチ素子としてよく使われているIGBTに常備されているフリーホイールダイオードを利用して負荷側電流を通流するが、フリーホイールダイオードは通常、IGBT定格電流よりも容量が少ない為、素子の選定に注意が必要となる。
In addition, since the bypass circuit of FIG. 26D and FIG. 26E also performs a short circuit on the DC side (both ends of the smoothing capacitor 4 (FIG. 3)), DC circuit protection by the circuit protection means 3 is essential.
As for FIG. 26E, a load-side current is passed using a free wheel diode that is normally used in an IGBT that is often used as a semiconductor switch element of the unit inverter 5. Since the capacity is smaller than the current, care must be taken when selecting the element.

また、前記のバイパススイッチの他に、ナイフスイッチや電磁接触器など、機械的接点でのスイッチングでもバイパスは可能である。しかし、時間応答性の問題から、前記のような半導体スイッチ素子を用いることが望ましい。   In addition to the bypass switch described above, bypassing is also possible by switching at a mechanical contact such as a knife switch or an electromagnetic contactor. However, it is desirable to use the semiconductor switch element as described above because of the problem of time response.

<交流電力>
図1、図2において、交流電力1は3相交流の場合を説明したが、単相や2相、あるいは4相以上で構成してもよい。相の数が多いほど、一般的には整流器2(図1、図2)を通った後の出力電圧のリップルが少ない。
<AC power>
1 and 2, the AC power 1 has been described as being a three-phase AC, but it may be composed of a single phase, two phases, or four or more phases. The greater the number of phases, the lower the output voltage ripple after passing through the rectifier 2 (FIGS. 1 and 2).

また、図1、図15、図17、図18、図21〜図23において、交流電力1(111〜11m、・・・、1n1〜1nm)が記載されているが、3相交流そのものが供給される場合には、本実施形態に交流電力1(111〜11m、・・・、1n1〜1nm)が装置として含まれていなくともよい。 Further, FIGS. 1, 15, 17, 18, in FIGS. 21 to 23, the AC power 1 (1 11 ~1 1m, ··· , 1 n1 ~1 nm) has been described, three-phase When the alternating current itself is supplied, the present embodiment does not need to include the alternating current power 1 (1 11 to 11 m ,..., 1 n1 to 1 nm ) as a device.

<単位インバータ制御手段>
図8〜図14において、単位インバータ制御手段10は、単位インバータ5毎にそれぞれ備えられていることを示し、これら複数の単位インバータ制御手段10を統括して制御する統括単位インバータ制御手段(不図示)が別にさらに備えられていると説明した。しかし、前記した単位インバータ制御手段10は必ずしも個々の単位インバータ5毎に具備する必要はなく、共有してもよい。また、統括単位インバータ制御手段(不図示)が直接、複数の単位インバータ5を制御してもよい。
<Unit inverter control means>
8 to 14, it is shown that the unit inverter control means 10 is provided for each unit inverter 5, and overall unit inverter control means (not shown) that controls the plurality of unit inverter control means 10 in an integrated manner. ) Explained that it is further provided. However, the unit inverter control means 10 described above is not necessarily provided for each unit inverter 5, and may be shared. Further, the overall unit inverter control means (not shown) may directly control the plurality of unit inverters 5.

<バイパススイッチ制御手段>
図8〜図14において、バイパススイッチ制御手段12は、単位インバータ5毎にそれぞれ備えられているバイパススイッチ6を制御している。このとき、バイパススイッチ制御手段12がバイパススイッチ6に対して、それぞれ具備する場合もあるし、また、ひとつのバイパススイッチ制御手段12が複数のバイパススイッチ6を一括して制御する場合もある。
<Bypass switch control means>
8 to 14, the bypass switch control means 12 controls the bypass switch 6 provided for each unit inverter 5. At this time, the bypass switch control means 12 may be provided for each of the bypass switches 6, or one bypass switch control means 12 may control a plurality of bypass switches 6 at once.

以上、本実施形態は、整流器の直流電力を交流電力に変換するものであって、単位インバータを複数個準備し、その入力側が平滑コンデンサを介して整流器に並列に接続され、各単位インバータの出力側を直列接続し、かつ交流負荷に接続する直列多重式インバータにおいて、運転異常検出手段が異常を検出したとき、該当する単位インバータに対応するバイパス回路によって単位インバータの出力側を短絡し、同時に、単位インバータを保護する保護回路によって単位インバータを開放し、保護を行う。このとき、バイパス回路が単位インバータの出力を短絡するので出力電圧が不足となるが、装置の出力電圧余裕分によって、不足分となる電圧を補い、交流負荷への故障前と同等の電力供給を継続して行うものである。   As mentioned above, this embodiment converts the direct current power of a rectifier into alternating current power, prepares several unit inverters, the input side is connected in parallel to a rectifier via a smoothing capacitor, and the output of each unit inverter In the series multiplex inverter connected in series and connected to an AC load, when the operation abnormality detecting means detects an abnormality, the output side of the unit inverter is short-circuited by a bypass circuit corresponding to the corresponding unit inverter, The protection circuit that protects the unit inverter opens the unit inverter and protects it. At this time, the output voltage becomes insufficient because the bypass circuit short-circuits the output of the unit inverter, but the insufficient output voltage is compensated for by the output voltage margin of the device, and power supply equivalent to that before the failure is supplied to the AC load. It will be done continuously.

したがって、複数の単位インバータのうちの少なくとも1個に故障等が発生しても、残りの健全な単位インバータの運転を停止させることなく、故障前と同じ出力電圧で交流負荷の運転が継続できる直列多重インバータ装置を提供する。
また、直列多重インバータ装置の構成のみではなく、直列多重インバータの制御方法についても示している。
Therefore, even if a failure or the like occurs in at least one of the plurality of unit inverters, the series of AC loads can be continuously operated with the same output voltage as before the failure without stopping the remaining healthy unit inverters. A multiple inverter device is provided.
Further, not only the configuration of the serial multiple inverter device but also a control method of the serial multiple inverter is shown.

1、110〜1n0、111〜11m、1n1〜1nm 交流電力、変圧器
2、210〜2n0、211〜21m、2n1〜2nm 整流器
3、310〜3n0、311〜31m、3n1〜3nm 回路保護手段
4、410〜4n0、411〜41m、4n1〜4nm 平滑コンデンサ
5、510〜5n0、511〜51m、5n1〜5nm 単位インバータ
6、610〜6n0、611〜61m、6n1〜6nm バイパススイッチ
6A1、6A2、6B1、6B2 半導体スイッチ素子
6B3、6B4、6C1〜6C4、6D1〜6D4 ダイオード
6C5、6D5、6E5 サイリスタ、短絡用制御極付半導体素子
7 交流負荷、ACLoad
8、8〜8 出力電圧余裕分供給手段
9、9〜9 第2単位インバータ直列接続群
10 単位インバータ制御手段
11、11〜11 運転異常検出手段
12 バイパススイッチ制御手段
13 ヒューズ、回路保護手段
14、18、20、26 電圧検出手段
15、17、19、21 レベル判定手段
16 電流検出手段
22〜25 出力検出器
27、27〜27 変圧器
81V〜81V 電圧リミット手段
82V〜82V 比較手段
83V 集計手段
84V〜84V 出力電圧調整手段
101〜103 変圧器出力端子((u)、(v)、(w))
104、105、106 変圧器二次側巻線
111〜113 第1直流ユニット端子((u)、(v)、(w))
211、212、221、222、231、232 ダイオード
500 第1直流ユニット
501 正極端子
502 負極端子
503 単位インバータ出力端子(a)
504 単位インバータ出力端子(b)
511〜514、S1〜S4 半導体スイッチ素子、IGBT
600、60020〜600n0 第2直流ユニット
901 中性点(NP)
〜V 制御前電圧指令
’〜V’ 制御後電圧指令
1A〜SnA スイッチ、故障時ONスイッチ、故障時切換スイッチ
1B〜SnB スイッチ、非故障時ONスイッチ、故障時切換スイッチ
1, 1 10 to 1 n0 , 1 11 to 1 1 m , 1 n1 to 1 nm AC power, transformer 2, 2 10 to 2 n0 , 2 11 to 2 1 m , 2 n1 to 2 nm rectifier 3, 3 10 to 3 n0, 3 11 ~3 1m, 3 n1 ~3 nm circuit protection 4,4 10 ~4 n0, 4 11 ~4 1m, 4 n1 ~4 nm smoothing capacitor 5,5 10 ~5 n0, 5 11 ~5 1m 5 n1 to 5 nm unit inverter 6, 6 10 to 6 n0 , 6 11 to 6 1m , 6 n1 to 6 nm Bypass switch 6A1, 6A2, 6B1, 6B2 Semiconductor switch element 6B3, 6B4, 6C1 to 6C4, 6D1 to 6D4 Diode 6C5, 6D5, 6E5 Thyristor, short-circuited semiconductor element with control pole 7 AC load, ACLLoad
8, 8 1 to 8 n Output voltage margin supply means 9, 9 1 to 9 n Second unit inverter series connection group 10 Unit inverter control means 11, 11 1 to 11 n Operation abnormality detection means 12 Bypass switch control means 13 Fuse The circuit protection device 14,18,20,26 voltage detecting means 15, 17, 19, 21 level determination unit 16 current detecting means 22 to 25 output detector 27, 27 1 ~ 27 n transformer 81V 1 ~81V n voltage limit Means 82V 1 to 82V n Comparison means 83V s Total means 84V 1 to 84V n Output voltage adjustment means 101 to 103 Transformer output terminals ((u), (v), (w))
104, 105, 106 Transformer secondary winding 111-113 First DC unit terminal ((u), (v), (w))
211, 212, 221, 222, 231, 232 Diode 500 First DC unit 501 Positive terminal 502 Negative terminal
503 unit inverter output terminal (a)
504 Unit inverter output terminal (b)
511-514, S1-S4 Semiconductor switch element, IGBT
600, 600 20 to 600 n0 second DC unit 901 Neutral point (NP)
V 1 ~V n control before the voltage command V 1 '~V n' post-control voltage command S 1A to S nA switches, fault-ON switch, the failure-time change-over switch S 1B to S nB switches, non-failure-time ON switch failure Time selector switch

Claims (29)

交流電力を直流電力に変換する整流器と、
前記整流器の出力である直流電力を交流電力に変換するものであって、複数の半導体スイッチ素子をブリッジ接続してなる単位インバータを複数個設け、該各単位インバータの入力側が平滑コンデンサを介して前記整流器の出力に並列に接続され、該各単位インバータの出力側を直列接続し、かつ交流負荷に接続する単位インバータ直列接続群と、
前記単位インバータを構成している半導体スイッチ素子に対して所定の順序で開閉制御指令を与える単位インバータ制御手段と、
前記単位インバータの運転異常状態を検出する運転異常検出手段と、
前記運転異常検出手段が前記単位インバータの異常を検出したとき、該当する単位インバータに対応する回路を開放することによって、前記単位インバータを保護する回路保護手段と、
前記単位インバータに並列に接続され、電気的に閉路したとき負荷電流を循環させる流路を形成するバイパススイッチと、
前記運転異常検出時、該当する単位インバータに対応する前記バイパススイッチに閉路指令を与えることにより、前記単位インバータの出力を短絡せしめるバイパススイッチ制御手段と、
前記単位インバータのバイパス時に不足する出力電圧分を補う機能を有し、前記単位インバータの出力に直列に具備された出力電圧余裕分供給手段と、
を備えたことを特徴とする直列多重インバータ装置。
A rectifier that converts AC power into DC power;
DC power that is the output of the rectifier is converted to AC power, and a plurality of unit inverters are formed by bridge-connecting a plurality of semiconductor switch elements, and the input side of each unit inverter is connected to the above-mentioned via a smoothing capacitor. Unit inverter series connection group connected in parallel to the output of the rectifier, connecting the output side of each unit inverter in series, and connecting to an AC load;
Unit inverter control means for giving an open / close control command in a predetermined order to the semiconductor switch elements constituting the unit inverter;
An operation abnormality detecting means for detecting an operation abnormality state of the unit inverter;
Circuit protection means for protecting the unit inverter by opening a circuit corresponding to the corresponding unit inverter when the operation abnormality detection means detects an abnormality of the unit inverter;
A bypass switch connected in parallel to the unit inverter and forming a flow path for circulating load current when electrically closed;
A bypass switch control means for short-circuiting the output of the unit inverter by giving a closing command to the bypass switch corresponding to the corresponding unit inverter when the operation abnormality is detected;
An output voltage margin supply means provided in series with the output of the unit inverter;
A serial multiple inverter device comprising:
交流電力を直流電力に変換する整流器と、
前記整流器の出力端子間に接続された平滑コンデンサと、
複数の半導体スイッチ素子をブリッジ接続してなる単位インバータと、
を具備し、前記単位インバータの直流入力側が前記平滑コンデンサの両端子と前記整流器の出力に並列に接続されて第1直流ユニットが構成され、
複数の前記第1直流ユニットに含まれる複数の前記単位インバータの出力が直列に接続されて単位インバータ直列接続群が構成され、
複数の前記単位インバータ直列接続群が交流負荷に並列に接続されてなる直流多重インバータ装置であって、
さらに、
複数の前記単位インバータの開閉をそれぞれ制御する複数の単位インバータ制御手段と、
複数の前記単位インバータの運転異常状態をそれぞれ検出する複数の運転異常検出手段と、
複数の前記運転異常検出手段のいずれかが前記単位インバータの運転異常状態を検出したとき、運転異常状態に該当する前記単位インバータに対応する前記第1直流ユニットの回路を開放することによって、前記単位インバータを保護する回路保護手段と、
複数の前記単位インバータの出力に並列に接続され、電気的に閉路したとき負荷電流を循環させる流路をそれぞれに形成する複数のバイパススイッチと、
複数の前記運転異常検出手段のいずれかが前記単位インバータの運転異常状態を検出したとき、運転異常状態に該当する前記単位インバータに対応する前記バイパススイッチに閉路指令を与えるバイパススイッチ制御手段と、
前記単位インバータ直列接続群に直列に接続され、前記バイパススイッチが閉路して該バイパススイッチに対応する前記単位インバータの不足する出力電圧分を補う出力電圧余裕分供給手段と、
を備えたことを特徴とする直列多重インバータ装置。
A rectifier that converts AC power into DC power;
A smoothing capacitor connected between the output terminals of the rectifier;
A unit inverter formed by bridge-connecting a plurality of semiconductor switch elements;
And the DC input side of the unit inverter is connected in parallel to both terminals of the smoothing capacitor and the output of the rectifier to constitute a first DC unit,
Outputs of the plurality of unit inverters included in the plurality of first DC units are connected in series to form a unit inverter series connection group,
A plurality of unit inverter series connection groups are connected to an AC load in parallel.
further,
A plurality of unit inverter control means for respectively controlling the opening and closing of the plurality of unit inverters;
A plurality of operation abnormality detecting means for detecting operation abnormality states of the plurality of unit inverters;
When any one of the plurality of operation abnormality detection means detects an operation abnormality state of the unit inverter, the unit of the first DC unit corresponding to the unit inverter corresponding to the operation abnormality state is opened, thereby the unit Circuit protection means for protecting the inverter;
A plurality of bypass switches that are connected in parallel to the outputs of the plurality of unit inverters and that each form a flow path for circulating a load current when electrically closed;
When any one of the plurality of operation abnormality detecting means detects an operation abnormality state of the unit inverter, a bypass switch control means for giving a closing instruction to the bypass switch corresponding to the unit inverter corresponding to the operation abnormality state;
An output voltage margin supply means connected in series to the unit inverter series connection group, and the bypass switch is closed to compensate for an insufficient output voltage of the unit inverter corresponding to the bypass switch;
A serial multiple inverter device comprising:
前記運転異常検出手段は、前記単位インバータに接続されたヒューズの溶断に伴って直流異常を検出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   3. The serial multiple inverter device according to claim 1, wherein the operation abnormality detection unit detects a DC abnormality when a fuse connected to the unit inverter is blown. 4. 前記運転異常検出手段は、前記単位インバータに印加される直流電圧が基準値に対して過電圧あるいは不足電圧になったことを検出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   3. The serial multiplexing according to claim 1, wherein the operation abnormality detecting unit detects that the DC voltage applied to the unit inverter is an overvoltage or an undervoltage with respect to a reference value. Inverter device. 前記運転異常検出手段は、前記単位インバータの整流器もしくは平滑コンデンサに流れる電流が基準値に対して過電流あるいは不足電流になったことを検出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   The said operation abnormality detection means detects that the electric current which flows into the rectifier or the smoothing capacitor of the said unit inverter became an overcurrent or an insufficient current with respect to a reference value, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Series multiple inverter device. 前記運転異常検出手段は、前記単位インバータの出力交流電圧を検出すると共に、この検出電圧が基準値に対して所定範囲を越えたとき単位インバータの異常を検出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   2. The operation abnormality detecting means detects an output AC voltage of the unit inverter and detects an abnormality of the unit inverter when the detected voltage exceeds a predetermined range with respect to a reference value. The serial multiple inverter device according to claim 2. 前記運転異常検出手段は、前記単位インバータの整流器に入力される交流電圧が基準値に対して過電圧あるいは不足電圧になったことを検出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   The said operation abnormality detection means detects that the alternating voltage input into the rectifier of the said unit inverter became an overvoltage or an undervoltage with respect to a reference value, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Series multiple inverter device. 前記運転異常検出手段は、前記単位インバータの出力電圧と前記単位インバータ制御手段の出力電圧の関連に基づき判定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   3. The serial multiple inverter device according to claim 1, wherein the operation abnormality detection unit makes a determination based on a relationship between an output voltage of the unit inverter and an output voltage of the unit inverter control unit. 前記出力電圧余裕分供給手段は、定格出力電圧に対して、さらに余分な単位インバータを直列に接続して備え、通常時には余分の単位インバータは零電圧を出力するか、もしくはバイパススイッチにてパイパスしておき、運転異常検出時において異常に該当する前記単位インバータを前記バイパススイッチによってバイパスして不足した出力電圧を、前記余分に備えた単位インバータの出力電圧で補うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   The output voltage margin supply means includes an extra unit inverter connected in series to the rated output voltage. Normally, the extra unit inverter outputs zero voltage or is bypassed by a bypass switch. The output voltage of the unit inverter provided in excess is compensated for the insufficient output voltage by bypassing the unit inverter corresponding to the abnormality by the bypass switch when an operation abnormality is detected. The serial multiple inverter device according to claim 2. 前記出力電圧余裕分供給手段は、通常時には定格出力電圧に対して、各前記単位インバータにそれぞれ出力電圧余裕分供給手段を備え、運転異常検出時において異常に該当する前記単位インバータを前記バイパススイッチによってバイパスして不足した出力電圧を、他の単位インバータの出力電圧余裕分供給手段の出力電圧で補うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   The output voltage margin supply means is provided with output voltage margin supply means for each of the unit inverters for the rated output voltage in a normal state, and the unit inverter corresponding to an abnormality at the time of detecting an operation abnormality is detected by the bypass switch. 3. The serial multiple inverter device according to claim 1, wherein the output voltage that has been bypassed and is insufficient is compensated by the output voltage of the output voltage margin supply means of another unit inverter. 前記出力電圧余裕分供給手段は、全ての単位インバータ直列接続群に余分な単位インバータを備えたことを特徴とする請求項9に記載の直列多重インバータ装置。   The serial multiple inverter device according to claim 9, wherein the output voltage margin supply means includes an extra unit inverter in all unit inverter series connection groups. 前記出力電圧余裕分供給手段は、ある単位インバータ直列接続群中の単位インバータが運転異常検出時において異常に該当する前記単位インバータを前記バイパススイッチによってバイパスして低下する出力相電圧分を、他の単位インバータ直列接続群の出力相電圧をその不足分増すことによって、出力線間電圧は定格電圧を確保し、交流負荷の定格運転を確保する制御を行うことを特徴とする請求項9または請求項10に記載の直列多重インバータ装置。   The output voltage margin supply means bypasses the unit inverter corresponding to an abnormality when a unit inverter in a unit inverter series connection group detects an operation abnormality by the bypass switch, and reduces an output phase voltage component that decreases 10. The control for securing the rated voltage of the output line voltage and ensuring the rated operation of the AC load is performed by increasing the output phase voltage of the unit inverter series connection group by the shortage. The serial multiple inverter device according to 10. 前記出力電圧余裕分供給手段は、装置に複数個備わっている単位インバータ直列接続群中のいくつかにのみ余分な単位インバータを接続して備え、前記余分な単位インバータが存在する単位インバータ直列接続群で前記バイパススイッチによってバイパスを行う際は、前記余分な単位インバータで不足する相電圧を補償し、前記余分な単位インバータが存在しない単位インバータ直列接続群で前記バイパススイッチによってバイパスを行う際には、他の単位インバータ直列接続群の出力相電圧をその不足分増すことによって、故障前と同等の線間電圧を確保することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   The output voltage margin supply means includes a unit inverter series connection group in which an extra unit inverter exists only in some of the unit inverter series connection groups provided in the apparatus, and the extra unit inverter exists. When bypassing with the bypass switch, the phase voltage that is insufficient with the extra unit inverter is compensated, and when bypassing with the bypass switch in the unit inverter series connection group in which the extra unit inverter does not exist, 3. The serial multiple inverter device according to claim 1, wherein a line voltage equivalent to that before the failure is secured by increasing the output phase voltage of the other unit inverter series connection group by the shortage. 前記出力電圧余裕分供給手段の電圧余裕分は、ある単位インバータ直列接続群の単位インバータを前記バイパススイッチによってバイパスを行う際に、その単位インバータ直列接続群に故障時切換スイッチで余分な単位インバータを直列接続し、この余分な単位インバータの出力によって不足した出力を補うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   The voltage margin of the output voltage margin supply means is calculated by adding an extra unit inverter with a failure time changeover switch to the unit inverter series connection group when the unit inverter of a unit inverter series connection group is bypassed by the bypass switch. 3. The serial multiple inverter device according to claim 1, wherein the output is short-circuited by connecting in series and the output of the extra unit inverter is supplemented. さらに、複数の変圧器を備え、
前記出力電圧余裕分供給手段は、複数の前記単位インバータ直列接続群の出力にそれぞれ複数の前記変圧器の二次側巻線を直列接続し、複数の前記変圧器の一次側巻線に出力電圧を補う複数の単位インバータをそれぞれ接続した構成からなり、
いずれかの前記単位インバータ直列接続群中の単位インバータを前記バイパススイッチによってバイパスを行う際に、前記変圧器の一次側巻線に接続された前記複数の単位インバータの出力電圧で、不足する単位インバータの出力電圧を補うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。
In addition, with multiple transformers,
The output voltage margin supply means serially connects the secondary side windings of the plurality of transformers to the outputs of the plurality of unit inverter series connection groups, and outputs the output voltage to the primary side windings of the plurality of transformers. Consists of multiple unit inverters connected to each other,
When the unit inverter in any one of the unit inverter series connection groups is bypassed by the bypass switch, the unit inverter that is insufficient with the output voltage of the plurality of unit inverters connected to the primary winding of the transformer The series multiple inverter device according to claim 1, wherein the output voltage of the serial multiple inverter device is supplemented.
前記回路保護手段は、前記整流器に供給される交流電力の供給線に直列に接続され、回路を遮断する機能を有する保護回路であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   The series circuit according to claim 1, wherein the circuit protection unit is a protection circuit that is connected in series to a supply line of AC power supplied to the rectifier and has a function of interrupting the circuit. Multiple inverter device. 前記回路保護手段は、前記整流器と前記平滑コンデンサとの間に直列に接続され、回路を遮断する機能を有する保護回路であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   3. The series multiple inverter according to claim 1, wherein the circuit protection means is a protection circuit that is connected in series between the rectifier and the smoothing capacitor and has a function of interrupting the circuit. apparatus. 前記回路保護手段は、前記平滑コンデンサと、前記半導体スイッチ素子のブリッジ回路からなる前記単位インバータとの間に直列に接続され、回路を遮断する機能を有する保護回路であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   The circuit protection means is a protection circuit that is connected in series between the smoothing capacitor and the unit inverter formed of a bridge circuit of the semiconductor switch element and has a function of interrupting the circuit. The serial multiple inverter device according to claim 1 or 2. 前記回路保護手段は、前記単位インバータの出力に直列に接続され、回路を遮断する機能を有する保護回路であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   3. The serial multiple inverter device according to claim 1, wherein the circuit protection means is a protection circuit connected in series to the output of the unit inverter and having a function of interrupting the circuit. 前記回路保護手段は、自己消弧型半導体素子を使用したものである事を特徴とする請求項16乃至請求項19のいずれか一項に記載の直列多重インバータ装置。   The serial multiple inverter device according to any one of claims 16 to 19, wherein the circuit protection means uses a self-extinguishing semiconductor element. 前記回路保護手段は、規定値以上の過電流によって溶断するヒューズであることを特徴とする請求項16乃至請求項19のいずれか一項に記載の直列多重インバータ装置。   The serial multiple inverter device according to any one of claims 16 to 19, wherein the circuit protection means is a fuse that is blown by an overcurrent exceeding a specified value. 前記回路保護手段は、規定値以上の過電流によって遮断する遮断器であることを特徴とする請求項16乃至請求項19のいずれか一項に記載の直列多重インバータ装置。   20. The series multiple inverter device according to claim 16, wherein the circuit protection unit is a circuit breaker that is interrupted by an overcurrent that is equal to or greater than a specified value. 前記回路保護手段は、前記単位インバータの前記半導体スイッチ素子を開放状態とすることで回路を遮断することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   3. The serial multiple inverter device according to claim 1, wherein the circuit protection unit interrupts the circuit by opening the semiconductor switch element of the unit inverter. 4. 前記バイパススイッチは、半導体素子であって、前記単位インバータの出力間に二つ以上の半導体素子を用い、その特性を互いに逆にして、かつ並列に接続したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   2. The bypass switch according to claim 1, wherein the bypass switch is a semiconductor element, and two or more semiconductor elements are used between the outputs of the unit inverter, and the characteristics are reversed and connected in parallel. Item 3. The serial multiple inverter device according to Item 2. 前記バイパススイッチに使用する半導体素子として、自己消弧型半導体素子を使用したことを特徴とする請求項24記載の直列多重インバータ装置。   25. The serial multiple inverter device according to claim 24, wherein a self-extinguishing semiconductor element is used as the semiconductor element used for the bypass switch. 前記バイパススイッチとして、ダイオードをブリッジ接続し、該ブリッジ回路の直流出力に短絡用制御極付半導体素子を接続し、かつ該ブリッジ回路の直流入力を前記単位インバータの出力間に接続したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   As the bypass switch, a diode is bridge-connected, a semiconductor element with a short-circuit control pole is connected to a DC output of the bridge circuit, and a DC input of the bridge circuit is connected between outputs of the unit inverter. The serial multiple inverter device according to claim 1 or 2. 前記バイパススイッチとして、ダイオードをブリッジ接続し、該ブリッジ回路の直流出力に短絡用制御極付半導体素子を接続し、かつ該ブリッジ回路の直流入力を前記単位インバータの電源間に接続したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   As the bypass switch, a diode is bridge-connected, a short-circuited control element with a control electrode is connected to a DC output of the bridge circuit, and a DC input of the bridge circuit is connected between power supplies of the unit inverters. The serial multiple inverter device according to claim 1 or 2. 前記バイパススイッチは、前記整流器と前記単位インバータの前記半導体スイッチ素子の間に短絡用制御極付半導体素子を平滑コンデンサに並列に接続したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の直列多重インバータ装置。   3. The series according to claim 1, wherein the bypass switch includes a semiconductor element with a short-circuiting control pole connected in parallel to a smoothing capacitor between the rectifier and the semiconductor switch element of the unit inverter. Multiple inverter device. 交流電力を直流電力に変換する整流器と、
前記整流器の出力である直流電力を交流電力に変換するものであって、複数の半導体スイッチ素子をブリッジ接続してなる単位インバータを複数個設け、該各単位インバータの入力側が平滑コンデンサを介して前記整流器の出力に並列に接続され、該各単位インバータの出力側を直列接続し、かつ交流負荷に接続する単位インバータ直列接続群と、
前記単位インバータを構成している半導体スイッチ素子に対して所定の順序で開閉制御指令を与える単位インバータ制御手段と、
前記単位インバータの運転異常状態を検出する運転異常検出手段と、
前記運転異常検出手段が前記単位インバータの異常を検出したとき、該当する単位インバータに対応する回路を開放することによって、前記単位インバータを保護する回路保護手段と、
前記単位インバータに並列に接続され、電気的に閉路したとき負荷電流を循環させる流路を形成するバイパススイッチと、
前記運転異常検出時、該当する単位インバータに対応する前記バイパススイッチに閉路指令を与えることにより、前記単位インバータの出力を短絡させるバイパススイッチ制御手段と、
前記単位インバータのバイパス時に不足する出力電圧分を補う機能を有し、前記単位インバータの出力に直列に具備された出力電圧余裕分供給手段と、を備え、
複数の前記単位インバータのいずれかに異常が発生した場合において、前記運転異常検出手段によって異常を検出し、前記運転異常検出手段は運転異常検出信号を前記バイパススイッチ制御手段に出力し、前記バイパススイッチ制御手段は前記バイパススイッチに閉路指令を出して、異常が発生した前記単位インバータの出力を短絡し、
また、前記単位インバータを保護する前記回路保護手段によって前記単位インバータを開放し、保護を行い、
また、前記運転異常検出手段は運転異常検出信号を前記出力電圧余裕分供給手段に出力して、前記単位インバータのバイパス時に不足する出力電圧分を補うことを特徴とする直列多重インバータ制御方法。
A rectifier that converts AC power into DC power;
DC power that is the output of the rectifier is converted to AC power, and a plurality of unit inverters are formed by bridge-connecting a plurality of semiconductor switch elements, and the input side of each unit inverter is connected to the above-mentioned via a smoothing capacitor. Unit inverter series connection group connected in parallel to the output of the rectifier, connecting the output side of each unit inverter in series, and connecting to an AC load;
Unit inverter control means for giving an open / close control command in a predetermined order to the semiconductor switch elements constituting the unit inverter;
An operation abnormality detecting means for detecting an operation abnormality state of the unit inverter;
Circuit protection means for protecting the unit inverter by opening a circuit corresponding to the corresponding unit inverter when the operation abnormality detection means detects an abnormality of the unit inverter;
A bypass switch connected in parallel to the unit inverter and forming a flow path for circulating load current when electrically closed;
A bypass switch control means for short-circuiting the output of the unit inverter by giving a closing command to the bypass switch corresponding to the corresponding unit inverter when the operation abnormality is detected;
An output voltage margin supply means provided in series with the output of the unit inverter, having a function of compensating for an output voltage component that is insufficient at the time of bypassing the unit inverter;
When an abnormality occurs in any of the plurality of unit inverters, the operation abnormality detection unit detects an abnormality, the operation abnormality detection unit outputs an operation abnormality detection signal to the bypass switch control unit, and the bypass switch The control means issues a closing command to the bypass switch, short-circuits the output of the unit inverter in which an abnormality has occurred,
Moreover, the unit inverter is opened by the circuit protection means for protecting the unit inverter, and protection is performed.
Further, the operation abnormality detection means outputs an operation abnormality detection signal to the output voltage margin supply means so as to compensate for an output voltage that is insufficient when the unit inverter is bypassed.
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