KR100994872B1

KR100994872B1 - Inverter apparatus

Info

Publication number: KR100994872B1
Application number: KR1020080076967A
Authority: KR
Inventors: 다까시 이끼미; 히로시 나가따
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2010-11-16
Also published as: JP5095330B2; CN101394137A; CN101394137B; KR20090031212A; JP2009077504A

Abstract

복수의 스위칭 소자를 병렬 접속하여 구성된 인버터 장치에서, 스위칭 소자의 고장시에 단락 전류에 의해 용단되는 복수의 퓨즈의 용단 타이밍을 일치시켜 부하 단락에 의해 흐르는 전류를 저감하고, 피해의 확대를 방지하여, 고장 개소를 적게 한다. 직렬로 접속된 반도체 스위치와 플러스 및 마이너스의 직류 단자에 각각 퓨즈를 구비함과 함께 반도체 스위치의 상호 접속점을 교류 단자로서 구비한 반도체 유닛을 각 상에 복수 구비하고, 직류 전력과 교류 전력을 서로 변환하는 인버터 장치에서, 플러스 및 마이너스의 직류 단자는 각각 서로 병렬 접속되어 직류 컨덴서에 접속됨과 함께, 각 반도체 유닛 내의 플러스 및 마이너스의 퓨즈와 반도체 스위치의 접속점은 각각 서로 병렬 접속함으로써, 하나의 스위칭 소자가 고장난 경우에 플러스 및 마이너스의 퓨즈에 흐르는 전류를 균등화한다.In an inverter device configured by connecting a plurality of switching elements in parallel, the blown timing of a plurality of fuses blown out by a short circuit current at the time of failure of the switching elements is matched to reduce the current flowing due to a load short circuit and to prevent damage from expanding. Reduce the number of breakdown points. A plurality of semiconductor units each having a fuse connected to a semiconductor switch connected in series and a DC terminal of plus and minus and each having an interconnection point of the semiconductor switch as an AC terminal are provided on each phase to convert DC power and AC power to each other. In the inverter device, the positive and negative DC terminals are connected in parallel to each other and connected to the DC capacitors, and the positive and negative fuses in each semiconductor unit and the connection points of the semiconductor switches are connected in parallel to each other so that one switching element is connected. In the event of a failure, equalize the current through the positive and negative fuses.

반도체 스위치, 인버터 장치, 접속 부스, 다이오드, 직류 단자, 반도체 유닛 Semiconductor switch, inverter device, connection booth, diode, DC terminal, semiconductor unit

Description

Inverter device {INVERTER APPARATUS}

본 발명은, 복수의 스위칭 소자를 병렬 접속하여 구성되는 인버터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an inverter device configured by connecting a plurality of switching elements in parallel.

종래, 전력 변환기를 구성하는 스위칭 소자의 정격 전류가 부족한 경우에는, 복수의 스위칭 소자를 병렬 접속하여 전력 변환기를 구성하는 기술이 공지되어 있다. 특허 문헌 1에서는, 스위칭 소자와 퓨즈를 직렬 접속한 것을 복수의 병렬 접속으로 하고, 이것을 1아암 구성으로 하여, 6아암분 이용함으로써 구성한 3상 인버터에 대하여 기재되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 1소자로는 부족한 정격 전류를 크게 할 수 있는데다가, 소자 고장시에는 퓨즈에 의해 1소자씩 주회로로부터 잘라 버릴 수 있기 때문에, 고장시의 파손 부분을 최소한으로 그치게 하고 있다.Conventionally, when the rated current of the switching element which comprises a power converter is insufficient, the technique which comprises a power converter by connecting a plurality of switching elements in parallel is known. Patent Literature 1 describes a three-phase inverter configured by connecting a switching element and a fuse in series to a plurality of parallel connections, using one arm and using six arms. With such a configuration, it is possible to increase the insufficient rated current with one element, and in case of an element failure, one element can be cut off from the main circuit by a fuse, so that the damaged part at the time of failure is minimized.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2005-160244호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-160244

그러나, 고압 대용량의 인버터 장치에서는, 스위칭 소자가 고장난 경우에, 단락 전류가 흐르는 쌍 아암 스위칭 소자가 파손되기 전에 퓨즈를 용단하는 것은, 퓨즈의 성능상 어렵게 되어 있다. 따라서, 복수가 병렬 접속되는 스위칭 소자 중 하나가 고장난 경우에는, 그 고장 소자에 접속되는 퓨즈가 용단되기 전에, 단락 전류에 의해 쌍 아암의 복수의 스위칭 소자가 파손되는 경우가 있다. 이 때, 쌍 아암에 접속되는 복수의 퓨즈에는 단락 전류가 분류하여 흐르기 때문에, 각 퓨즈는 용단되지 않고 남게 된다. 그 후 파손된 쌍 아암의 스위칭 소자와 다른 상의 다이오드 소자를 통하여 부하 단락이 발생하여, 고장이 확대되게 될 우려가 있다.However, in the high-voltage large-capacity inverter device, when the switching element is broken, it is difficult to blow the fuse before the double arm switching element through which the short-circuit current flows is broken in view of the performance of the fuse. Therefore, when one of the switching elements connected in parallel to each other fails, a plurality of switching elements of the pair arms may be damaged by the short-circuit current before the fuse connected to the failure element blows off. At this time, since the short-circuit current flows through the plurality of fuses connected to the pair arms, each fuse is left without melting. Thereafter, a load short circuit occurs through the switching element of the broken pair arm and the diode element of the other phase, and there is a fear that the failure is expanded.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 복수의 스위칭 소자를 배열 접속하여 구성된 인버터 장치에서, 스위칭 소자의 고장시에 단락 전류에 의해 용단되는 복수의 퓨즈의 용단 타이밍을 일치시켜 부하 단락에 의해 흐르는 전류를 저감하고, 피해의 확대를 방지하여, 고장 개소를 적게 하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a plurality of fuses blown by a short-circuit current at the time of failure of the switching elements in an inverter device configured by connecting and connecting a plurality of switching elements. It is an object of the present invention to reduce the current flowing through a load short circuit by matching the melting timing, to prevent the damage from spreading, and to reduce the trouble point.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 직렬로 접속된 반도체 스위치와 플러스 및 마이너스의 직류 단자에 각각 퓨즈를 구비함과 함께 반도체 스위치의 상호 접속점을 교류 단자로서 구비한 반도체 유닛을 각 상에 복수 구비하고, 직류 전력과 교류 전력을 서로 변환하는 인버터 장치에서, 플러스 및 마이너스의 직류 단자는 각각 서로 병렬 접속되어 직류 컨덴서에 접속됨과 함께, 각 반도체 유닛 내의 플러스 퓨즈와 반도체 스위치의 접속점, 및 마이너스 퓨즈와 반도체 스위치의 접속점은, 하나의 상을 구성하는 반도체 유닛 내의 플러스 퓨즈와 반도체 스위치의 접속점, 및 마이너스 퓨즈와 반도체 스위치의 접속점과 각각 서로 병렬 접속함으로써, 하나의 스위칭 소자가 고장난 경우에 플러스 및 마이너스의 퓨즈에 흐르는 전류를 균등화하도록 하고 있는 것이다.In order to achieve the above object, in the present invention, a plurality of semiconductor units each having a fuse connected to a series of semiconductor switches connected in series and a positive and negative DC terminal, and each having an interconnection point of the semiconductor switch as an AC terminal, In the inverter device for converting DC power and AC power to each other, the positive and negative DC terminals are connected to each other in parallel with each other and connected to the DC capacitors, and the positive and negative connection points of the semiconductor switches and the negative fuses in the respective semiconductor units. The connection points of the semiconductor switch and the semiconductor switch are connected in parallel with the connection points of the positive fuse and the semiconductor switch in the semiconductor unit constituting one phase and the connection points of the negative fuse and the semiconductor switch, respectively, so that in the case of a failure of one switching element, the positive and negative To equalize the current flowing into the fuse of the That he will.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 직렬로 접속된 4개의 반도체 스위치와 직렬 접속된 2개의 다이오드와 플러스 및 마이너스 및 중성점의 직류 단자에 각각 퓨즈를 구비하는 반도체 유닛을 각 상에 복수 구비하고, 직류 전력과 교류 전력을 서로 변환하는 중성점 클램프형 3레벨 인버터 장치에서, 플러스 및 마이너스 및 중성점의 직류 단자는 각각 서로 병렬 접속되어 직류 컨덴서에 접속됨과 함께, 각 반도체 유닛 내의 플러스 퓨즈와 반도체 스위치의 접속점, 마이너스 퓨즈와 반도체 스위치의 접속점, 및 중성점의 퓨즈와 다이오드의 접속점은, 하나의 상을 구성하는 반도체 유닛 내의 플러스 퓨즈와 반도체 스위치의 접속점, 마이너스 퓨즈와 반도체 스위치의 접속점, 및 중성점의 퓨즈와 다이오드의 접속점과 각각 서로 병렬 접속함으로써, 하나의 스위칭 소자가 고장난 경우에 플러스 및 마이너스의 퓨즈에 흐르는 전류를 균등화하도록 하고 있는 것이다.Further, in order to achieve the above object, in the present invention, a plurality of semiconductor units each having a fuse in each of two diodes connected in series with the four semiconductor switches connected in series and DC terminals of the plus, minus and neutral points, respectively In the neutral clamp type three-level inverter device, which converts DC power and AC power to each other, the DC terminals of the plus, minus and neutral points are connected to each other in parallel with each other and connected to the DC capacitors. The connection point of the switch, the connection point of the negative fuse and the semiconductor switch, and the connection point of the fuse and the diode of the neutral point are the connection point of the positive fuse and the semiconductor switch in the semiconductor unit constituting one phase, the connection point of the negative fuse and the semiconductor switch, and the neutral point. By connecting the fuses and diodes in parallel with each other In other words, when one switching element fails, the current flowing through the positive and negative fuses is equalized.

본 발명의 인버터 장치에 따르면, 하나의 스위칭 소자가 고장난 경우에도, 고장상의 플러스 및 마이너스 모두의 퓨즈가 거의 동시에 용단됨으로써, 부하 단락을 방지할 수 있으므로, 피해의 확대를 방지하여, 고장 개소를 적게 하는 것을 실현할 수 있다.According to the inverter device of the present invention, even if one switching element fails, load short circuits can be prevented by simultaneously blowing both the positive and negative fuses on the fault, thereby preventing the occurrence of damage and reducing the number of failure points. It can be realized.

또한, 본 발명의 인버터 장치에 따르면, 중성점 클램프형 3레벨 인버터 장치의, 하나의 스위칭 소자가 고장난 경우에도, 고장상의 플러스 및 마이너스 모두의 퓨즈가 거의 동시에 용단됨으로써, 부하 단락을 방지할 수 있으므로, 피해의 확대를 방지하여, 고장 개소를 적게 하는 것을 실현할 수 있다.In addition, according to the inverter device of the present invention, even when one switching element of the neutral point clamp type three-level inverter device fails, both of the faulty positive and negative fuses are blown at about the same time, thereby preventing a load short circuit. It is possible to prevent the expansion of damage and to reduce the number of breakdown points.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described using drawing.

<제1 실시 형태><1st embodiment>

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 인버터 장치를 도시하는 회로도이다. 도 1에서, 인버터 장치에서는, 입력 단자(11)로부터 교류 전력을 입력받고, 정류기(12)에서 이것을 직류 전력으로 변환하여, 평활 컨덴서(13)에서 평활화한다. 얻어지는 직류 전력을, 인버터 회로(14)에서 스위칭함으로써 교류 전력으로 변환하고, 부하(16)에 교류 전력을 공급한다.1 is a circuit diagram showing an inverter device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, in the inverter device, AC power is input from the input terminal 11, the rectifier 12 is converted into DC power, and smoothed by the smoothing capacitor 13. The obtained DC power is converted into AC power by switching in the inverter circuit 14, and AC power is supplied to the load 16.

인버터 회로(14)는, 6개의 반도체 유닛(15)을 구비하고, 각각의 반도체 유닛(15)은, 직렬 접속된 2개의 스위칭 소자(21, 22)를 구비하고, 제1 스위칭 소자(21)는 플러스측 퓨즈(31)를 통하여 3상 인버터 회로(14)의 정극 모선에, 제2 스위칭 소자(22)는 마이너스측 퓨즈(32)를 통하여 3상 인버터 회로(14)의 부극 모선에 접속된다. 또한, 2개의 반도체 유닛(15)을 1조로 하여, 각각의 제1 및 제2 스위칭 소자의 접속점을 서로 접속하고, 1개의 상의 교류 출력 단자로서 부하(16)에 접속된다.The inverter circuit 14 includes six semiconductor units 15, and each semiconductor unit 15 includes two switching elements 21 and 22 connected in series, and the first switching element 21. Is connected to the positive bus line of the three-phase inverter circuit 14 through the positive side fuse 31, and the second switching element 22 is connected to the negative bus line of the three-phase inverter circuit 14 through the negative side fuse 32. . Further, two semiconductor units 15 are used as a set, and the connection points of the first and second switching elements are connected to each other, and are connected to the load 16 as an AC output terminal of one phase.

이와 같이 인버터 회로(14)를 복수의 반도체 유닛(15)을 병렬 접속함으로써, 스위칭 소자의 정격 전류를 초과하는 용량의 인버터 장치를 구성할 수 있으므로, 대용량의 부하에 대응시킬 수 있다. 또한 반도체 유닛의 병렬수를, 2병렬, 3병렬, …로 바꿈으로써, 다양한 용량의 인버터 장치를, 공통의 부품을 이용하여 제공할 수 있다.By connecting the inverter circuits 14 in parallel with the plurality of semiconductor units 15 in this manner, an inverter device having a capacity exceeding the rated current of the switching element can be configured, and thus a large capacity load can be supported. In addition, the number of parallel units of semiconductor units is divided into two parallel, three parallel,. By switching to, the inverter device of various capacities can be provided using a common component.

또한, 본 실시 형태에서는, 하나의 상을 구성하는 2개의 반도체 유닛(15)에서의 퓨즈와 스위칭 소자의 접속점을, 접속 부스(41, 42)에 의해 서로 접속하고 있다.In addition, in this embodiment, the connection booths of the fuse and the switching element in the two semiconductor units 15 which comprise one phase are mutually connected by the connection booth 41,42.

이하, 접속 부스(41, 42)를 구비하는 이유에 대하여, 접속 부스가 없는 경우와 비교하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the reason for providing the connection booths 41 and 42 will be described in detail in comparison with the case where there is no connection booth.

도 2는 접속 부스가 없는 경우에, 스위칭 소자가 1개 고장났을 때의 동작의 설명도이다. 간단하게 하기 위해 인버터 회로 중 2상분만을 추출하고, 도 1과 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. 반도체 유닛(14a)과 반도체 유닛(14b)을 병렬 접속하여 한쪽의 상을 구성하고, 다른 한쪽의 상을 반도체 유닛(14a)과 반도체 유닛(14b)을 병렬 접속하여 구성하고 있다. 또한 부하(16)는, 내부 기전력(161)과 인덕턴스(162)로 구성되어 있는 것으로 한다. 도 2의 (a)∼도 2의 (d)는 시간의 경과와 함께 변화하는 동작을 나타내고 있다.2 is an explanatory diagram of an operation when one switching element fails when there is no connection booth. For the sake of simplicity, only two phase portions of the inverter circuit are extracted and the same parts as those in FIG. The semiconductor unit 14a and the semiconductor unit 14b are connected in parallel to form one phase, and the other phase is configured by connecting the semiconductor unit 14a and the semiconductor unit 14b in parallel. In addition, the load 16 shall be comprised from the internal electromotive force 161 and the inductance 162. FIG. 2 (a) to 2 (d) show an operation that changes with the passage of time.

도 2의 (a)에서, 8개의 스위칭 소자 중 스위칭 소자(22a, 22b, 21c, 21d)가 온하고 있는 것으로 한다. 여기에서 스위칭 소자(21a)가 어떠한 이유에 의해 단락 고장났다고 하면, 고장난 스위칭 소자(21a)와 온하고 있는 스위칭 소자(22a, 22b)를 통하여 직류 단락이 발생한다.In FIG. 2A, it is assumed that the switching elements 22a, 22b, 21c, and 21d of the eight switching elements are on. Here, if the switching element 21a has a short circuit failure for some reason, a DC short circuit will generate | occur | produce through the failed switching element 21a and the switching elements 22a and 22b which are on.

그러면 도 2의 (b)와 같이, 과대한 단락 전류에 의해 스위칭 소자(22a, 22b)가 고장남과 함께, 퓨즈(31a)가 용단된다. 퓨즈(31a)의 용단이 빠르면, 스위칭 소자(22a, 22b)는 고장나지 않고 끝나지만, 일반적으로 고압 대용량용의 퓨즈는 즉단 특성을 갖게 하는 것이 곤란하기 때문에, 직류 단락시에는 스위칭 소자를 고장에 이르기 전에 보호하기가 어렵다. 또한, 퓨즈(32a, 32b)는, 단락 전류가 분류되기 때문에, 퓨즈(31a)에 비하여 흐르는 전류가 작으므로 용단이 지연되고, 퓨즈(31a)가 용단됨으로써 단락 전류가 차단되기 때문에, 퓨즈(32a, 32b)는 용단되지 않고 남게 된다.Then, as illustrated in FIG. 2B, the switching elements 22a and 22b fail due to excessive short circuit current, and the fuse 31a is blown. If the fuse 31a is blown quickly, the switching elements 22a and 22b will not fail, but in general, since the fuse for the high voltage and large capacity is difficult to have a short-circuit characteristic, the switching element will fail in case of a DC short circuit. It is difficult to protect before. In addition, since the short-circuit currents are classified in the fuses 32a and 32b, since the current flowing in the fuse 31a is smaller than that of the fuse 31a, the blow-off is delayed and the short-circuit current is cut off by melting the fuse 31a. , 32b) remains unblown.

다음으로, 도 2의 (c)와 같이, 나중에 고장난 스위칭 소자(22a, 22b)와 다른 상의 스위칭 소자(22c, 22d)의 다이오드를 통하여 부하 단락이 발생하고, 직류 단락 전류와 부하 단락 전류의 적산에 의해, 퓨즈(32a, 32b)가 용단된다. 이 때, 부하 단락 전류가 크면, 스위칭 소자(22c, 22d)가 고장날 우려가 있다.Next, as shown in Fig. 2 (c), a load short circuit occurs through the diodes of the switching elements 22a and 22b which are later broken down and the switching elements 22c and 22d of the other phase, and the DC short circuit current and the load short circuit current are integrated. By this, the fuses 32a and 32b are melted. At this time, if the load short-circuit current is large, the switching elements 22c and 22d may be broken.

또한, 부하 단락 전류가 크면, 부하 인덕턴스(162)의 축적 에너지가 커지기 때문에, 도 2의 (d)와 같이 스위칭 소자(21b)의 다이오드를 통하여 평활 컨덴서(13)를 과충전하여, 직류 과전압으로 될 우려가 있다.In addition, when the load short-circuit current is large, the accumulated energy of the load inductance 162 becomes large, so that the smoothing capacitor 13 is overcharged through the diode of the switching element 21b as shown in FIG. There is concern.

이에 대하여, 접속 부스를 구비하는 경우의 동작에 대하여 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3도 도 2와 마찬가지로, 인버터 회로의 2상분을 추출한 것이며, 도 2와 달리, 접속 부스(41a, 42a, 41c, 42c)를 구비한 구성으로 되어 있다. 도 3의 (a)에서, 스위칭 소자(21a)가 어떠한 이유에 의해 단락 고장났다고 하면, 고장난 스위칭 소자(21a)와 온하고 있는 스위칭 소자(22a, 22b)를 통하여 직류 단락이 발생한다.On the other hand, the operation | movement in the case of providing a connection booth is demonstrated using FIG. 3 and 2, the two phases of the inverter circuit are extracted, and unlike FIG. 2, the connection booths 41a, 42a, 41c, and 42c are provided. In FIG. 3A, if the switching element 21a is short-circuited for some reason, a DC short-circuit occurs through the failed switching element 21a and the switching elements 22a and 22b which are on.

그러면 도 3의 (b)와 같이, 단락 전류에 의해 스위칭 소자(22a, 22b)가 고장나지만, 퓨즈에 대해서는, 접속 부스(41a)의 작용에 의해, 단락 전류가 퓨즈(31a, 31b)에 분류되기 때문에, 퓨즈(32a, 32b)와 동등한 전류로 되어, 상기 4개의 퓨즈는 거의 동시에 용단된다. 그러면 도 3의 (c)와 같이 모든 전류 경로가 차단되어, 이 이상의 파급은 발생하지 않는다.Then, as shown in Fig. 3B, the switching elements 22a and 22b fail due to the short circuit current, but for the fuse, the short circuit current is classified into the fuses 31a and 31b by the action of the connection booth 41a. Therefore, the currents are equivalent to those of the fuses 32a and 32b, and the four fuses are blown at about the same time. Then, all current paths are cut off as shown in FIG. 3C, and no further ripple occurs.

상기 4개의 퓨즈는, 엄밀하게는 시간차를 갖고 용단되게 되지만, 단락 전류 를 될 수 있는 한 균등하게 흐르게 하고, 용단까지의 시간차를 작게 함으로써, 부하 단락의 계속 시간을 짧게 할 수 있으므로, 다른 상에의 부하 단락 전류의 돌아들어감이나, 그 후의 직류 전압 상승을 작게 억제할 수 있다.The four fuses are melted with a time difference strictly, but the duration of the load short can be shortened by allowing the short-circuit current to flow as evenly as possible and by shortening the time difference to the blow-down, so that Return of the load short-circuit current and subsequent rise in DC voltage can be suppressed small.

도 1의 실시 형태에서는 반도체 유닛(15)의 내부에 퓨즈(31, 32)를 구비하는 구성으로 하고 있지만, 도 4와 같이 반도체 유닛(15)에는 퓨즈를 포함하지 않고, 반도체 유닛(15)과 인버터 회로(14)의 플러스 및 마이너스의 모선을, 퓨즈(31, 32)를 통하여 접속하는 구조로 하고, 반도체 유닛(15)과 퓨즈(31, 32)의 접속점에, 상마다 접속 부스(41, 42)를 설치할 수도 있다.In the embodiment of FIG. 1, the fuses 31 and 32 are provided inside the semiconductor unit 15. However, as shown in FIG. 4, the semiconductor unit 15 does not include a fuse. The positive and negative bus bars of the inverter circuit 14 are connected to each other via the fuses 31 and 32, and the connection booths 41, respectively, are connected to the connection points of the semiconductor unit 15 and the fuses 31 and 32. 42 may be installed.

또한, 도 1의 실시 형태에서는 반도체 유닛을 1상당 2병렬로 하고 있지만, 3병렬 이상의 경우에도, 퓨즈와 스위칭 소자의 접속점을, 상마다 서로 접속함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the embodiment of FIG. 1, the semiconductor units are set to two parallels per phase, but even in three or more parallel cases, similar effects can be obtained by connecting the connection points of the fuse and the switching element to each other.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 반도체 유닛을 병렬 접속하여 구성되는 인버터 장치에서, 하나의 스위칭 소자가 고장난 경우에 고장 부분을 확실하게 회로로부터 잘라 버릴 수 있으므로, 고장 개소를 적게 억제할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, in the inverter device configured by connecting the semiconductor units in parallel, the failure portion can be reliably cut out of the circuit when one switching element fails, so that the failure point can be reduced to a lesser extent. .

<제2 실시 형태><2nd embodiment>

도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 인버터 장치를 도시하는 회로도이다. 도 1과 동일한 구성 부재에 대해서는 동일한 기호를 붙인다. 도 1과 다른 것은, 인버터 회로(14)로서, 대용량 변환기에 바람직한 중성점 클램프형 3레벨 인버터를 이용하고 있는 점이다.5 is a circuit diagram showing an inverter device according to a second embodiment of the present invention. The same symbol is attached | subjected about the structural member same as FIG. Different from FIG. 1, the inverter circuit 14 uses a neutral point clamp type three-level inverter suitable for a large capacity converter.

도 5에서, 반도체 유닛(15)은, 직렬 접속된 4개의 스위칭 소자(21∼24)와, 직렬 접속된 2개의 다이오드(25, 26)를 구비하고, 제1 스위칭 소자(21)는 플러스측 퓨즈(31)를 통하여 3상 인버터 회로(14)의 정극 모선에, 제4 스위칭 소자(24)는 마이너스측 퓨즈(33)를 통하여 3상 인버터 회로(14)의 부극 모선에 접속된다.In FIG. 5, the semiconductor unit 15 includes four switching elements 21 to 24 connected in series and two diodes 25 and 26 connected in series, and the first switching element 21 has a positive side. The fourth switching element 24 is connected to the negative electrode busbar of the three-phase inverter circuit 14 via the negative side fuse 33 through the fuse 31 and the positive busbar of the three-phase inverter circuit 14.

제1 스위칭 소자(21)와 제2 스위칭 소자(22)의 상호 접속점은, 제1 다이오드(25)에 접속되고, 제3 스위칭 소자(23)와 제4 스위칭 소자(24)의 상호 접속점은, 제2 다이오드(26)에 접속되고, 제1 다이오드(25)와 제2 다이오드(26)의 상호 접속점은, 중간 퓨즈(32)를 통하여 3상 인버터 회로(14)의 중성점 모선에 접속된다. 또한, 2개의 반도체 유닛(15)을 1조로 하여, 각각의 제2 및 제3 스위칭 소자의 접속점을 서로 접속하고, 1개의 상의 교류 출력 단자로서 부하(16)에 접속된다.The interconnection point of the first switching element 21 and the second switching element 22 is connected to the first diode 25, and the interconnection point of the third switching element 23 and the fourth switching element 24 is It is connected to the 2nd diode 26, and the interconnection point of the 1st diode 25 and the 2nd diode 26 is connected to the neutral bus of the three-phase inverter circuit 14 through the intermediate fuse 32. As shown in FIG. Further, two semiconductor units 15 are used as a set, and the connection points of the respective second and third switching elements are connected to each other, and are connected to the load 16 as an AC output terminal of one phase.

또한, 본 실시 형태에서는, 하나의 상을 구성하는 2개의 반도체 유닛(15)에서의 퓨즈와 스위칭 소자의 접속점을, 접속 부스(41, 42, 43)에 의해 서로 접속하고 있다.In the present embodiment, the connection points of the fuses and the switching elements in the two semiconductor units 15 constituting one phase are connected to each other by the connection booths 41, 42, 43.

본 실시 형태에서, 1개의 스위칭 소자가 고장난 경우의 동작은, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지이며, 고장에 의해 발생하는 단락 전류를, 접속 부스의 작용에 의해 복수의 퓨즈에 균등하게 분류시킴으로써, 고장상에 접속되는 복수의 퓨즈의 용단까지의 시간차를 작게 함으로써, 부하 단락의 계속 시간을 짧게 할 수 있으므로, 다른 상에의 부하 단락 전류의 돌아들어감이나, 그 후의 직류 전압 상승을 작게 억제할 수 있다.In the present embodiment, the operation in the case of failure of one switching element is the same as in the first embodiment, and the short-circuit current generated by the failure is divided equally into a plurality of fuses by the action of the connection booth, Since the duration time of a load short circuit can be shortened by reducing the time difference to the blown out of the some fuse connected to a fault phase, return of the load short circuit current to another phase and subsequent DC voltage rise can be suppressed small. have.

도 5의 실시 형태에서는 반도체 유닛(15)의 내부에 퓨즈를 구비하는 구성으로 하고 있지만, 반도체 유닛(15)과 인버터 회로(14)의 플러스 및 마이너스 중간의 모선을, 퓨즈를 통하여 접속하는 구조로 하고, 반도체 유닛의 접속점에, 상마다 접속 부스를 설치하는 것도 가능하며, 3병렬 이상의 경우라도, 퓨즈와 스위칭 소자의 접속점을, 상마다 서로 접속함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.In the embodiment of FIG. 5, a fuse is provided inside the semiconductor unit 15. However, the positive and negative busbars of the semiconductor unit 15 and the inverter circuit 14 are connected through a fuse. In addition, it is also possible to provide connection booths for each phase at the connection points of the semiconductor units, and even in three or more parallel cases, the same effect can be obtained by connecting the connection points of the fuse and the switching element to each other for each phase. It is the same as form.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 반도체 유닛을 병렬 접속하여 구성되는 중성점 클램프형 3레벨 인버터에서, 하나의 스위칭 소자가 고장난 경우에 고장 부분을 확실하게 회로로부터 잘라 버릴 수 있으므로, 고장 개소를 적게 억제할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, in the neutral clamp type three-level inverter configured by connecting the semiconductor units in parallel, a failure portion can be reliably cut out of the circuit when one switching element fails. It can be suppressed.

본 발명은, 스위칭 소자를 병렬 접속하여 얻어지는 대용량의 전력 변환기가 필요하게 되는, 산업용 드라이브 분야나, 전력용 변환기를 이용하는 분야에 적용 가능하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to the field of industrial drives or fields using power converters, in which a large capacity power converter obtained by connecting switching elements in parallel is required.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 인버터 장치를 도시하는 회로도.1 is a circuit diagram showing an inverter device according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 접속 부스를 구비하지 않는 인버터 회로의 동작을 설명하는 도면.2 is a view for explaining the operation of an inverter circuit without a connection booth.

도 3은 접속 부스를 구비하는 인버터 회로의 동작을 설명하는 도면.3 is a diagram illustrating an operation of an inverter circuit having a connection booth.

도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 다른 인버터 장치를 도시하는 회로도.4 is a circuit diagram showing another inverter device according to the first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 인버터 장치를 도시하는 회로도.5 is a circuit diagram showing an inverter device according to a second embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

11: 입력 교류 전원 단자11: input AC power terminal

12: 정류기12: rectifier

13: 평활 컨덴서13: smoothing condenser

14: 인버터 회로14: inverter circuit

15: 반도체 유닛15: semiconductor unit

16: 부하16: load

21∼24: 스위칭 소자21 to 24 switching element

25, 26: 다이오드25, 26: diode

31∼33: 퓨즈31 to 33: fuse

41∼43: 접속 부스 41 to 43: connection booth

Claims

A plurality of semiconductor units including fuses in the semiconductor switches connected in series and positive and negative DC terminals, respectively, as well as the interconnection points of the semiconductor switches, are included in each phase. As an inverter device converting each other,

AC terminals of the plurality of semiconductor units of each phase are connected in parallel to each other and connected to an AC load, and positive and negative DC terminals are connected to each other in parallel to a DC capacitor, and the positive fuse and the semiconductor switch in each semiconductor unit are connected. And the connection point of the negative fuse and the semiconductor switch is connected in parallel with each other in connection with the connection point of the positive fuse and the semiconductor switch in the semiconductor unit constituting one phase, and the connection point of the negative fuse and the semiconductor switch, respectively. .

Neutral point that includes four semiconductor switches connected in series, two diodes connected in series, and a plurality of semiconductor units each including a fuse at each of the DC terminals of the plus, minus, and neutral points, and converts DC power and AC power to each other. Clamp type three-level inverter device,

AC terminals of a plurality of semiconductor units in each phase are connected in parallel to each other and connected to an AC load, and DC terminals of plus, minus, and neutral points are connected in parallel to each other and connected to a DC capacitor. The connection point of the switch, the connection point of the negative fuse and the semiconductor switch, and the connection point of the fuse and the diode of the neutral point include the connection point of the positive fuse and the semiconductor switch, the connection point of the negative fuse and the semiconductor switch, and the neutral point in the semiconductor unit constituting one phase. Inverter device, characterized in that connected to each other in parallel with the connection point of the fuse and the diode.

The method according to claim 1 or 2,

And a terminal for connecting the connection booth to a connection point of the fuse and the semiconductor switch in the semiconductor unit.

A semiconductor switch connected in series and a fuse are included in the positive and negative DC terminals, respectively, and a plurality of semiconductor units each having an interconnection point of the semiconductor switch as an AC terminal are included in each phase to convert DC power and AC power to each other. As an inverter device to

AC terminals of the plurality of semiconductor units of each phase are connected in parallel to each other to be connected to an AC load, and positive and negative DC terminals are connected to each other in parallel to a DC capacitor, and positive and negative fuses in each semiconductor unit are connected. And a connection point of the semiconductor switch and a connection point of the positive and negative fuses and the semiconductor switch in the other semiconductor unit.

AC terminals of a plurality of semiconductor units in each phase are connected in parallel to each other and connected to an AC load, and DC terminals of plus, minus, and neutral points are connected in parallel to each other and connected to a DC capacitor, and plus, minus, and neutral points in each unit are connected. The connection point of the fuse and the semiconductor switch of the inverter is connected to the connection point of the fuse and the semiconductor switch of the plus, minus and neutral point in the other unit.

The method according to claim 4 or 5,

A connection booth is used as a connection means of the said fuse and a semiconductor switch. The inverter apparatus characterized by the above-mentioned.