CN102195493A

CN102195493A - 电力转换系统

Info

Publication number: CN102195493A
Application number: CN2011100683851A
Authority: CN
Inventors: 飞田哲雄
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: EP2416487B1; EP2416487A2; CN102195493B; US8896149B2; EP2416487A3; JP2011199940A; JP5875214B2; US20110248564A1

Abstract

本发明提供一种电力转换系统，从共用的直流电源供电，由能够彼此独立运转的多组逆变器构成，在该电力转换系统中，在所述多组逆变器中的任一个发生故障时，能够不停止该电力转换系统整体而迅速地更换为能进行正常动作的逆变器。在图所示的电力转换系统(60)中具备形成第一开关电路的断路器(25、35、45、55)及电磁接触器(26、36、46、56)和形成第二开关电路的电磁接触器(27、37、47、57)，由此能够迅速地更换为能进行正常动作的逆变器。

Description

电力转换系统

技术领域

本发明涉及从共用的直流电源供电且由能够彼此独立运转的多组逆变器构成的电力转换系统。

背景技术

图4是表示这种电力转换装置的现有技术中的例子的电路结构图。

在该图中，1是商用电源等的交流电源，2～5是从电力转换系统10供电的作为负荷的交流电动机。

图4所示的电力转换系统10由管理该电力转换系统10整体的运转时序的运转时序电路11、主干断路器12、电磁接触器13、用电桥连接二极管而成的转换器14、使转换器14的输出电压平滑的直流电抗器(扼流圈，reactor)15和作为多组逆变器的逆变器单元20、30、40、50构成。

该逆变器单元20、30、40、50分别由用于使转换器14的输出电压平滑的由电解电容器等构成的电容器23、33、43、53，抑制向各电容器23、33、43、53的突入电流的充电电流抑制电阻21、31、41、51，分别并联连接于该充电电流抑制电阻21、31、41、51的电磁接触器22、32、42、52，使例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)与二极管的逆并联电路为桥式连接结构并输出所希望的振幅、频率的交流电压的逆变器电路24、34、44、54构成。

由图4所示的电力转换系统10供电的交流电动机2～5用作制钢设备、制纸设备的输送生产线设备的驱动源等。

专利文献1：日本特开2007-181331号公报

在图4所示的电力转换系统10等、从共用的直流电源供电且由能够彼此独立运转的多组逆变器构成的电力转换系统中，例如上述专利文献1中所公开的，在上述多组逆变器中的任一个发生故障时，实行各种对策，使该故障引起的不良情况不会波及其它正常的逆变器。

另外，所期望的情况是，在上述多组逆变器中的任一个发生故障，且该逆变器的动作变为停止的状态时，能够迅速的更换为能进行正常动作的逆变器。

但是，在图4所示的现有技术下的电力转换系统10中，在运转中的逆变器单元20、30、40、50中的任一个发生故障且该逆变器单元的动作变为停止的状态时，在更换为能够进行正常动作的逆变器单元时，如下进行更换作业。首先，根据来自运转时序电路11的指令，使电磁接触器13开路，并且使电力转换系统10整体的动作停止，之后，使主干断路器12为开路状态，使发生了故障的逆变器单元断开脱离后，连接正常的逆变器单元。

即，在现有技术下的电力转换系统10中，存在使电力转换系统整体的动作停止的问题点，特别是在对象设备为钢铁、制纸等的生产线控制装置的情况下，产生大量损失。另外，由于需要等待经过形成正常的逆变器单元的各电容器中残留的电荷充分放电的时间，也存在上述更换作业需要时间的问题点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种解决上述问题点的电力转换系统。

本发明的第一方面提供一种电力转换系统，从共用的直流电源供电，由能够彼此独立运转的多组逆变器构成，该电力转换系统的特征在于，具备：插设于上述直流电源与上述多组逆变器的各个之间的多组第一开关电路，和将形成各上述逆变器的主电路电容器的电荷放电的多组第二开关电路。

另外，第二方面在第一方面的基础上提供一种电力转换系统，其特征在于，上述第一开关电路在进行断开上述直流电源和逆变器的动作时，使对应的上述第二开关电路动作。

另外，第三方面在第一或第二方面的基础上提供一种电力转换系统，其特征在于，上述第二开关电路以经由形成各上述逆变器的主电路电容器的充电电流抑制电阻来将该主电路电容器的电荷放电的方式进行动作。

发明的效果

根据本发明，在这种电力转换系统中，能够在上述多组逆变器中的任一个发生了故障时，不使该电力转换系统整体停止，而安全且迅速地更换为能进行正常动作的逆变器。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的电力转换系统的电路结构图；

图2是说明图1的动作的流程图；

图3是说明图1的动作的流程图；

图4是表示现有技术例的电力转换系统的电路结构图。

符号说明

1…交流电源

2～5…交流电动机

10…电力转换系统

11…运转时序电路

12…主干断路器

13…电磁接触器

14…转换器

15…直流电抗器

20、30、40、50…逆变器单元

21、31、41、51…充电电流抑制电阻

22、32、42、52…电磁接触器

23、33、43、53…电容器

24、34、44、54…逆变器电路

20a、30a、40a、50a…逆变器单元

25、35、45、55…断路器

26、27、36、37、46、47、56、57…电磁接触器

60…电力转换系统

61…运转时序电路。

具体实施方式

图1是表示本发明的实施例的电力转换系统的电路结构图，在该图中，对于具有与图4所示的现有技术例结构相同功能的部件标注相同的符号。

即，在图1所示的电力转换系统60中，代替现有技术中的运转时序电路11而具备运转时序电路61，另外，追加装备有：形成上述第一开关电路的断路器25、35、45、55及电磁接触器26、36、46、56，如后述形成上述第二开关电路的一部分的电磁接触器27、37、47、57。此外，逆变器单元20a、30a、40a、50a在各电容器23、33、43、53的负电位侧具备端子，与该负电位侧端子连接的连接线的另一端被引出到外部，与电磁接触器27、37、47、57分别连接。

在图1所示的本发明的电力转换系统60中，在正常运转中，主干断路器12、电磁接触器13、断路器25、35、45、55、电磁接触器26、36、46、56、电磁接触器22、32、42、52各自为闭路状态。

但是，在如投入电源之后等，在没有电荷被充电到逆变器单元20a、30a、40a、50a的电容器23、33、43、53时，会有大的突入电流流动，因此逆变器单元20a、30a、40a、50a以如下方式启动。首先，将电磁接触器22、32、42、52设为开路状态，经由充电电流抑制电阻21、31、41、51对电容器23、33、43、53进行充电，由此抑制突入电流的流动。之后，如果电容器23、33、43、53的两端电压为容许最低输入电压V_H以上，则通过使电磁接触器22、32、42、52闭路来使充电电流抑制电阻21、31、41、51短路，进行通常运转。

在正常运转中的电力转换系统60中，针对在运转中的逆变器单元20a、30a、40a、50a内例如逆变器单元20a发生故障、且该逆变器单元变为停止运转的状态时，交换为能进行正常动作的逆变器单元时的动作，参照图2和图3所示的流程图进行如下的说明。

图2是表示已拆下发生了故障的逆变器单元20a时的前处理动作的流程图。

即，在图2中，首先，使通过正常的逆变器单元30a、40a、50a运转中的电力转换系统60为如下状态：使通常为闭路状态的断路器25开路(步骤S11)，不对逆变器单元20a施加转换器14的输出电压。

接着，根据来自运转时序电路61的指令，将电磁接触器26设为开路状态(步骤S12)，并且将电磁接触器22设为开路状态(步骤S13)。

接着，根据来自运转时序电路61的指令，通过使通常为开路状态的电磁接触器27闭路(步骤S14)，由电容器23的正电位→充电电流抑制电阻21→电磁接触器27的触点→电容器23的负电位的路径，形成上述第二开关电路(电容器23的放电电路)。

然后，根据来自运转时序电路61的指令，测量利用上述的路径使残留于电容器23的电荷逐渐放电时的电容器23的两端电压(步骤S15)，监视该测量的两端电压是否已降低到预先设定的、能够安全进行更换作业的电压V_L以下(步骤S16)，如果超过该电压V_L，则返回步骤S15。另外，在其为上述电压V_L以下时，视作电容器23的两端电压已充分衰减，移至步骤S17，向外部通知逆变器单元20a已经成为能够拆下的状态。

通过以上的流程，能够不使通过正常的逆变器单元30a、40a、50a运转中的电力转换系统60停止而安全地拆下发生故障的逆变器单元20a。此时，通过利用逆变器单元20a通常具有的充电电流抑制电阻21使电容器23的电荷强制放电，能够缩短放电时间并缩短更换作业所需的时间。

此外，图2所示的步骤S15和步骤S16的功能，能够置换成以电容器23的两端电压降至上述电压V_L以下为止为时限的计时器动作，此时，能够不必设置价格较高的直流电压检测器。

图3是表示拆下了发生故障的逆变器单元20a后，将正常的逆变器单元再连接，该逆变器单元开始运转动作时的前处理的流程图。

即，在图3中，再连接了正常动作的逆变器单元20a后，根据来自运转时序电路61的指令，将电磁接触器22、26、27分别设为开路状态(步骤S21)，立刻设为转换器14的输出电压不施加到逆变器单元20a的状态。

接着，将断路器25设为闭路状态(步骤S22)，根据来自运转时序电路61的指令，使电磁接触器26闭路(步骤S23)，由此，经由充电电流抑制电阻21对电容器23施加转换器14的输出电压。

然后，根据来自运转时序电路61的指令，测量通过上述的电压施加动作、电容器23被逐渐充电时的电容器23的两端电压(步骤S24)，监视测量到的两端电压是否达到预先设定的、逆变器单元20a的容许最低输入电压V_H以上(步骤S25)，如果不足该电压V_H，则返回步骤S24。另外，如果达到上述电压V_H以上，则视作电容器23的两端电压已充分上升，移至步骤S26，通过使电磁接触器22闭路，将充电电流抑制电阻21短路，使其为对逆变器单元20a施加正常的直流电压的状态。

然后，根据来自运转时序电路61的指令，对形成逆变器单元20a的逆变器电路24赋予起动信号(步骤S27)，由此该电力转换系统60恢复通常运转状态。

此外，图3所示的步骤S24和步骤S25的功能，能够置换成以电容器23的两端电压达到上述电压V_H以上为止为时限的计时器动作，此时，能够不必设置价格较高的直流电压检测器。

Claims

1.一种电力转换系统，从共用的直流电源供电，由能够彼此独立运转的多组逆变器构成，其特征在于，具备：

插设于所述直流电源与所述多组逆变器的各个之间的多组第一开关电路，和将形成各所述逆变器的主电路电容器的电荷放电的多组第二开关电路。

2.如权利要求1所述的电力转换系统，其特征在于：

所述第一开关电路在进行断开所述直流电源和逆变器的动作时，使对应的所述第二开关电路动作。

3.如权利要求1或2所述的电力转换系统，其特征在于：

所述第二开关电路以经由形成各所述逆变器的主电路电容器的充电电流抑制电阻来将该主电路电容器的电荷放电的方式进行动作。