JPH11275872A - 電力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置 - Google Patents
電力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置Info
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- JPH11275872A JPH11275872A JP10090704A JP9070498A JPH11275872A JP H11275872 A JPH11275872 A JP H11275872A JP 10090704 A JP10090704 A JP 10090704A JP 9070498 A JP9070498 A JP 9070498A JP H11275872 A JPH11275872 A JP H11275872A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 線間短絡、アーム短絡の事故発生時に、非線
形抵抗素子の処理エネルギーおよび電力変換器の過電流
責務を増加させることなく、コンデンサを過電圧から保
護することにある。 【解決手段】 電力変換器の交流端子と交流電源２の間
に接続される直列コンデンサ３１〜３３を有する電力変
換回路において、コンデンサ端子間に非線形抵抗素子４
１〜４３およびコンデンサ端子間を短絡するスイッチ手
段５１〜５３とコンデンサ端子間電圧を検出する電圧検
出手段６１〜６３を接続し、電圧検出手段により過電圧
を検出した時点から１サイクル程度遅延させた後に短絡
スイッチを投入する制御手段２００を設け、１サイクル
以上継続する線間短絡電流に対しては短絡スイッチにバ
イパスし、また、アーム短絡１サイクルに対しては短絡
スイッチを投入する前に電力変換器の点弧パルスが停止
し、コンデンサによって短絡電流を抑制する。
形抵抗素子の処理エネルギーおよび電力変換器の過電流
責務を増加させることなく、コンデンサを過電圧から保
護することにある。 【解決手段】 電力変換器の交流端子と交流電源２の間
に接続される直列コンデンサ３１〜３３を有する電力変
換回路において、コンデンサ端子間に非線形抵抗素子４
１〜４３およびコンデンサ端子間を短絡するスイッチ手
段５１〜５３とコンデンサ端子間電圧を検出する電圧検
出手段６１〜６３を接続し、電圧検出手段により過電圧
を検出した時点から１サイクル程度遅延させた後に短絡
スイッチを投入する制御手段２００を設け、１サイクル
以上継続する線間短絡電流に対しては短絡スイッチにバ
イパスし、また、アーム短絡１サイクルに対しては短絡
スイッチを投入する前に電力変換器の点弧パルスが停止
し、コンデンサによって短絡電流を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサの過電
圧保護に係り、特に、電力変換回路に用いるコンデンサ
を過電圧保護する電力変換回路のコンデンサ過電圧保護
装置に関する。
圧保護に係り、特に、電力変換回路に用いるコンデンサ
を過電圧保護する電力変換回路のコンデンサ過電圧保護
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】直流連系用電力変換システムとして、例
えば、特開平８−２２８４８０号公報には、図１２に示
すようなサイリスタ変換器１の交流端子と変換用変圧器
Ｔの間に直列にコンデンサ３を直列に接続する回路が開
示されている。なお、サイリスタ変換器１は、三相交流
を直流にあるいは直流を三相交流に変換し、交流系統２
の交流電圧ＶＳ、変換器１の直流電圧ＥＤ、直流電流Ｉ
Ｄを入力して、点弧パルスを発生する制御回路１００に
よって制御される。ところで、電力変換システムは、直
列コンデンサ３によって種々の利点が得られることが知
られている。一つの利点として、コンデンサ３は、変換
器１の交流電流により充電され、これが変換器の転流電
圧に加わる。点弧角は、交流系統電圧２に対して設定さ
れるため、順変換動作を行う変換器では小さな点弧角α
で、逆変換動作を行う変換器では大きな点弧角αでの運
転が可能となる。これは、交流系統から見た無効電力の
発生量の低減を意味する。他の利点として、何らかの原
因で交流系統電圧２が過渡的に低下した場合でも、コン
デンサ電圧により転流電圧の低下が抑制されるので、転
流電圧を維持でき、転流失敗を防ぐことができる。
えば、特開平８−２２８４８０号公報には、図１２に示
すようなサイリスタ変換器１の交流端子と変換用変圧器
Ｔの間に直列にコンデンサ３を直列に接続する回路が開
示されている。なお、サイリスタ変換器１は、三相交流
を直流にあるいは直流を三相交流に変換し、交流系統２
の交流電圧ＶＳ、変換器１の直流電圧ＥＤ、直流電流Ｉ
Ｄを入力して、点弧パルスを発生する制御回路１００に
よって制御される。ところで、電力変換システムは、直
列コンデンサ３によって種々の利点が得られることが知
られている。一つの利点として、コンデンサ３は、変換
器１の交流電流により充電され、これが変換器の転流電
圧に加わる。点弧角は、交流系統電圧２に対して設定さ
れるため、順変換動作を行う変換器では小さな点弧角α
で、逆変換動作を行う変換器では大きな点弧角αでの運
転が可能となる。これは、交流系統から見た無効電力の
発生量の低減を意味する。他の利点として、何らかの原
因で交流系統電圧２が過渡的に低下した場合でも、コン
デンサ電圧により転流電圧の低下が抑制されるので、転
流電圧を維持でき、転流失敗を防ぐことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直列コ
ンデンサを備えた直流連系システムでは、何らかの事故
によりコンデンサに過電流が流れた場合、これによりコ
ンデンサに過電圧が発生し、コンデンサの破壊を招く問
題がある。これに対して、コンデンサ端子間に非線形抵
抗素子（例えば、ＺｎＯ型バリスタ）を接続し、コンデ
ンサ電圧が所定値以上になった場合には、電流を非線形
抵抗素子に流すことにより、コンデンサの過充電を防ぐ
ことが知られている。しかし、過電流が継続した場合に
は、非線形抵抗素子が処理すべきエネルギーが膨大にな
るため、非線形抵抗素子が非常に大型化する問題があ
る。本発明の課題は、線間短絡、アーム短絡の事故発生
時に、非線形抵抗素子の処理エネルギーおよび電力変換
器の過電流責務を増加させることなく、コンデンサを過
電圧から保護するに好適な電力変換回路のコンデンサ過
電圧保護装置を提供することにある。
ンデンサを備えた直流連系システムでは、何らかの事故
によりコンデンサに過電流が流れた場合、これによりコ
ンデンサに過電圧が発生し、コンデンサの破壊を招く問
題がある。これに対して、コンデンサ端子間に非線形抵
抗素子（例えば、ＺｎＯ型バリスタ）を接続し、コンデ
ンサ電圧が所定値以上になった場合には、電流を非線形
抵抗素子に流すことにより、コンデンサの過充電を防ぐ
ことが知られている。しかし、過電流が継続した場合に
は、非線形抵抗素子が処理すべきエネルギーが膨大にな
るため、非線形抵抗素子が非常に大型化する問題があ
る。本発明の課題は、線間短絡、アーム短絡の事故発生
時に、非線形抵抗素子の処理エネルギーおよび電力変換
器の過電流責務を増加させることなく、コンデンサを過
電圧から保護するに好適な電力変換回路のコンデンサ過
電圧保護装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、電力変換器
の交流端子と交流電源の間に接続される直列コンデンサ
のコンデンサ端子間電圧を検出する電圧検出手段または
前記変換器の交流電流を検出する電流検出手段と、前記
コンデンサ端子間を短絡するスイッチを設けると共に、
前記検出手段により前記コンデンサの過電圧または交流
電流の過電流を検出した時点から所定の時間が経過した
時、前記スイッチの投入信号を発生し、前記スイッチを
投入する制御手段を設けることによって、解決される。
の交流端子と交流電源の間に接続される直列コンデンサ
のコンデンサ端子間電圧を検出する電圧検出手段または
前記変換器の交流電流を検出する電流検出手段と、前記
コンデンサ端子間を短絡するスイッチを設けると共に、
前記検出手段により前記コンデンサの過電圧または交流
電流の過電流を検出した時点から所定の時間が経過した
時、前記スイッチの投入信号を発生し、前記スイッチを
投入する制御手段を設けることによって、解決される。
【０００５】本発明は、前記電圧または電流検出手段に
より過電圧または過電流を検知し、過電圧または過電流
発生から１サイクル程度遅れて短絡スイッチを投入する
ことにより、１サイクル以上継続する線間短絡電流を短
絡スイッチにバイパスするため、非線形抵抗素子の処理
エネルギーを低減しながら、コンデンサを過電圧から保
護することができ、また、アーム短絡１サイクルに対し
ては短絡スイッチが投入される前に電力変換器の点弧パ
ルスが停止するので、コンデンサによって短絡電流を抑
制することができる。
より過電圧または過電流を検知し、過電圧または過電流
発生から１サイクル程度遅れて短絡スイッチを投入する
ことにより、１サイクル以上継続する線間短絡電流を短
絡スイッチにバイパスするため、非線形抵抗素子の処理
エネルギーを低減しながら、コンデンサを過電圧から保
護することができ、また、アーム短絡１サイクルに対し
ては短絡スイッチが投入される前に電力変換器の点弧パ
ルスが停止するので、コンデンサによって短絡電流を抑
制することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による電
力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置を示す。本実施
形態は、図１２に示す従来例のコンデンサ３１〜３３の
端子間に非線形抵抗素子４１〜４３、短絡スイッチ５１
〜５３、電圧検出器６１〜６３および短絡スイッチの制
御装置２００を設ける。なお、７は電源遮断器を示す。
短絡スイッチの制御装置２００は、電圧検出器６１〜６
３が検出したコンデンサ３１〜３３の過電圧を過電圧検
出手段２０１に入力し、時間遅れ手段２０２により所定
時間遅延した後、投入信号をスイッチ駆動回路２０３に
入力し、短絡スイッチ５１〜５３を駆動する。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態による電
力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置を示す。本実施
形態は、図１２に示す従来例のコンデンサ３１〜３３の
端子間に非線形抵抗素子４１〜４３、短絡スイッチ５１
〜５３、電圧検出器６１〜６３および短絡スイッチの制
御装置２００を設ける。なお、７は電源遮断器を示す。
短絡スイッチの制御装置２００は、電圧検出器６１〜６
３が検出したコンデンサ３１〜３３の過電圧を過電圧検
出手段２０１に入力し、時間遅れ手段２０２により所定
時間遅延した後、投入信号をスイッチ駆動回路２０３に
入力し、短絡スイッチ５１〜５３を駆動する。
【０００７】図１のＡに示すような線間短絡事故が発生
した場合について、短絡スイッチ５１〜５３を設けない
場合の動作を図２に示す。非線形抵抗素子４１〜４３は
図３のような電圧電流特性を有し、端子間に過電圧が発
生した場合には、非線形抵抗素子に電流が流れ、エネル
ギーを吸収することにより、電圧の上昇を抑える。い
ま、図２に示す時点（事故発生）で図１のＡ点の線間短
絡が発生すると、系統電圧２はコンデンサ３１と３２を
介して短絡されるため、図示のように、交流電流に過電
流が発生し（なお、矩形波は、通常、主回路に流れる電
流を示す。）、この過電流によりコンデンサ３１と３２
が過充電されるため、過電圧が発生する。この過電圧が
過電圧保護レベルを越えたところで、非線形抵抗素子４
１と４２に過電流がバイパスしてコンデンサ電圧は保護
レベル付近に抑えられる。しかしながら、非線形抵抗素
子４１と４２に電流が流れることにより、非線形抵抗素
子４１と４２の処理エネルギーは暫時増加（非線形抵抗
素子処理エネルギーの積分値として図示）して行く。事
故発生時には、遮断器７をトリップさせるが、通常の遮
断器はトリップまで数サイクルの時間を要すため、この
場合、その間の増加したエネルギーを処理できる非線形
抵抗素子とする必要がある。すなわち、過電流が継続し
た場合には、非線形抵抗素子が処理すべきエネルギーが
膨大になるため、非線形抵抗素子を非常に大型化する必
要がある。
した場合について、短絡スイッチ５１〜５３を設けない
場合の動作を図２に示す。非線形抵抗素子４１〜４３は
図３のような電圧電流特性を有し、端子間に過電圧が発
生した場合には、非線形抵抗素子に電流が流れ、エネル
ギーを吸収することにより、電圧の上昇を抑える。い
ま、図２に示す時点（事故発生）で図１のＡ点の線間短
絡が発生すると、系統電圧２はコンデンサ３１と３２を
介して短絡されるため、図示のように、交流電流に過電
流が発生し（なお、矩形波は、通常、主回路に流れる電
流を示す。）、この過電流によりコンデンサ３１と３２
が過充電されるため、過電圧が発生する。この過電圧が
過電圧保護レベルを越えたところで、非線形抵抗素子４
１と４２に過電流がバイパスしてコンデンサ電圧は保護
レベル付近に抑えられる。しかしながら、非線形抵抗素
子４１と４２に電流が流れることにより、非線形抵抗素
子４１と４２の処理エネルギーは暫時増加（非線形抵抗
素子処理エネルギーの積分値として図示）して行く。事
故発生時には、遮断器７をトリップさせるが、通常の遮
断器はトリップまで数サイクルの時間を要すため、この
場合、その間の増加したエネルギーを処理できる非線形
抵抗素子とする必要がある。すなわち、過電流が継続し
た場合には、非線形抵抗素子が処理すべきエネルギーが
膨大になるため、非線形抵抗素子を非常に大型化する必
要がある。
【０００８】一方、短絡スイッチ５１〜５３を設けた場
合、Ａ点の線間短絡事故が発生しても、過電圧発生直後
に短絡スイッチを投入することにより、コンデンサの過
電圧の発生を防止し、非線形抵抗素子の処理エネルギー
を低減することが可能となる。しかしながら、短絡スイ
ッチ５１〜５３を設けることにより、Ａ点の短絡事故で
はなく、変換器１のアーム短絡が発生した場合、アーム
短絡電流の抑制効果が失われる。ここで、アーム短絡電
流の抑制効果とは、変換器１のアーム短絡が発生したと
き、瞬時に変換器の点弧パルスを停止（以下、本動作を
ゲートブロックと呼ぶ。）して、交流の過電流を１サイ
クルで除去するため、アーム短絡電流を抑制することが
できることを云う。そこで、アーム短絡電流の抑制効果
が失われる動作を図４に示す。図４の時点（事故発生）
でアーム短絡事故が発生すると、系統電圧は図示しない
回路インピーダンスとコンデンサを介して短絡され、両
者のインピーダンスで決まる短絡電流が流れる。これに
よりコンデンサ電圧が上昇し、このコンデンサ電圧が保
護レベルまで上昇した時点で投入信号により短絡スイッ
チを投入してコンデンサを短絡すると、系統電圧の短絡
経路のインピーダンスが減少するため、交流電流による
短絡電流は図示の実線から破線のように増加する。この
アーム短絡電流は変換器１に流れるため、これによりコ
ンデンサを短絡しない場合に比べ、変換器１の過電流責
務が増大する。すなわち、コンデンサを短絡した場合に
はアーム短絡電流を抑制することができない。なお、コ
ンデンサ電圧は、短絡スイッチによりコンデンサが短絡
された時点で図示の点線のように零になる。
合、Ａ点の線間短絡事故が発生しても、過電圧発生直後
に短絡スイッチを投入することにより、コンデンサの過
電圧の発生を防止し、非線形抵抗素子の処理エネルギー
を低減することが可能となる。しかしながら、短絡スイ
ッチ５１〜５３を設けることにより、Ａ点の短絡事故で
はなく、変換器１のアーム短絡が発生した場合、アーム
短絡電流の抑制効果が失われる。ここで、アーム短絡電
流の抑制効果とは、変換器１のアーム短絡が発生したと
き、瞬時に変換器の点弧パルスを停止（以下、本動作を
ゲートブロックと呼ぶ。）して、交流の過電流を１サイ
クルで除去するため、アーム短絡電流を抑制することが
できることを云う。そこで、アーム短絡電流の抑制効果
が失われる動作を図４に示す。図４の時点（事故発生）
でアーム短絡事故が発生すると、系統電圧は図示しない
回路インピーダンスとコンデンサを介して短絡され、両
者のインピーダンスで決まる短絡電流が流れる。これに
よりコンデンサ電圧が上昇し、このコンデンサ電圧が保
護レベルまで上昇した時点で投入信号により短絡スイッ
チを投入してコンデンサを短絡すると、系統電圧の短絡
経路のインピーダンスが減少するため、交流電流による
短絡電流は図示の実線から破線のように増加する。この
アーム短絡電流は変換器１に流れるため、これによりコ
ンデンサを短絡しない場合に比べ、変換器１の過電流責
務が増大する。すなわち、コンデンサを短絡した場合に
はアーム短絡電流を抑制することができない。なお、コ
ンデンサ電圧は、短絡スイッチによりコンデンサが短絡
された時点で図示の点線のように零になる。
【０００９】図５は、図１の実施形態の動作を示す。本
実施形態では、図５の時点（事故発生）で線間短絡が発
生すると、系統電圧２はコンデンサ（３１〜３３）を介
して短絡されるため、図示のように、交流電流に過電流
が発生し、この過電流によりコンデンサ（３１〜３３）
が過充電されるため、過電圧が発生する。この過電圧が
非線形抵抗素子（４１〜４３）の過電圧保護レベルを越
えたところで、非線形抵抗素子（４１〜４３）に過電流
がバイパスしてコンデンサ電圧は保護レベル付近に抑え
られる。これにより、コンデンサを過電圧から保護す
る。同時に、電圧検出器（６１〜６３）がコンデンサ電
圧の過電圧を検出し、この過電圧検出信号を制御装置の
過電圧検出手段２０１に入力する。この場合、時間遅れ
手段２０２による時間遅れを１サイクル程度とすると、
時間遅れ手段２０２により１サイクル程度の時間遅れの
後、すなわち、過電圧検出手段２０１に図示の３つの過
電圧検出信号が入力された後、短絡スイッチ（５１〜５
３）の投入信号を発生し、スイッチ駆動回路２０３によ
って短絡スイッチ（５１〜５３）を駆動し、コンデンサ
（３１〜３３）を短絡する。これにより、非線形抵抗素
子（４１〜４３）に電流が流れる期間が１サイクル程度
に抑えれるため、図２に比べ、非線形抵抗素子の処理エ
ネルギー（積分値）を低減することができる。また、図
５の時点（事故発生）でアーム短絡が発生すると、瞬時
（１サイクル以内）に変換器１をゲートブロックする。
このため、短絡スイッチ（５１〜５３）はゲートブロッ
ク以降に投入されることになる。換言すると、アーム短
絡時には、変換器１をゲートブロックするまでの間は、
短絡スイッチ（５１〜５３）が投入されることがないた
め、系統電圧短絡経路にコンデンサ（３１〜３３）が存
在することになり、これによりアーム短絡電流の増加を
招くことがない。すなわち、コンデンサによってアーム
短絡電流の抑制効果を維持することができることにな
る。このように、本実施形態では、線間短絡、アーム短
絡の事故発生時に、非線形抵抗素子の処理エネルギーお
よび変換器の過電流責務を増加させることなく、コンデ
ンサを過電圧から保護することができる。
実施形態では、図５の時点（事故発生）で線間短絡が発
生すると、系統電圧２はコンデンサ（３１〜３３）を介
して短絡されるため、図示のように、交流電流に過電流
が発生し、この過電流によりコンデンサ（３１〜３３）
が過充電されるため、過電圧が発生する。この過電圧が
非線形抵抗素子（４１〜４３）の過電圧保護レベルを越
えたところで、非線形抵抗素子（４１〜４３）に過電流
がバイパスしてコンデンサ電圧は保護レベル付近に抑え
られる。これにより、コンデンサを過電圧から保護す
る。同時に、電圧検出器（６１〜６３）がコンデンサ電
圧の過電圧を検出し、この過電圧検出信号を制御装置の
過電圧検出手段２０１に入力する。この場合、時間遅れ
手段２０２による時間遅れを１サイクル程度とすると、
時間遅れ手段２０２により１サイクル程度の時間遅れの
後、すなわち、過電圧検出手段２０１に図示の３つの過
電圧検出信号が入力された後、短絡スイッチ（５１〜５
３）の投入信号を発生し、スイッチ駆動回路２０３によ
って短絡スイッチ（５１〜５３）を駆動し、コンデンサ
（３１〜３３）を短絡する。これにより、非線形抵抗素
子（４１〜４３）に電流が流れる期間が１サイクル程度
に抑えれるため、図２に比べ、非線形抵抗素子の処理エ
ネルギー（積分値）を低減することができる。また、図
５の時点（事故発生）でアーム短絡が発生すると、瞬時
（１サイクル以内）に変換器１をゲートブロックする。
このため、短絡スイッチ（５１〜５３）はゲートブロッ
ク以降に投入されることになる。換言すると、アーム短
絡時には、変換器１をゲートブロックするまでの間は、
短絡スイッチ（５１〜５３）が投入されることがないた
め、系統電圧短絡経路にコンデンサ（３１〜３３）が存
在することになり、これによりアーム短絡電流の増加を
招くことがない。すなわち、コンデンサによってアーム
短絡電流の抑制効果を維持することができることにな
る。このように、本実施形態では、線間短絡、アーム短
絡の事故発生時に、非線形抵抗素子の処理エネルギーお
よび変換器の過電流責務を増加させることなく、コンデ
ンサを過電圧から保護することができる。
【００１０】図６は、本発明の他の実施形態を示す。そ
の動作を図７に示す。図６は、図１に示した実施形態の
制御装置２００の部分を示し、過電圧信号を所定時間マ
スクする手段２０４を設けたものである。図６におい
て、マスク手段２０４は、図７に示すように、線間短絡
事故が発生し、過電圧検出手段２０１に過電圧信号が入
力されると、過電圧検出後１サイクル程度の間過電圧信
号をマスクし、その後の過電圧信号により投入信号を生
成する。そして、この投入信号をスイッチ駆動回路２０
３に入力し、短絡スイッチを駆動する。また、アーム短
絡事故が発生した場合は、変換器１をゲートブロックす
るまでの間、過電圧信号のマスクにより、短絡スイッチ
（５１〜５３）が投入されることがない。これにより、
図１の実施形態と同様の効果を実現できると同時に、マ
スク期間中に事故が除去された場合には、投入信号が生
成されないので、そのまま運転を継続することが可能と
なる。
の動作を図７に示す。図６は、図１に示した実施形態の
制御装置２００の部分を示し、過電圧信号を所定時間マ
スクする手段２０４を設けたものである。図６におい
て、マスク手段２０４は、図７に示すように、線間短絡
事故が発生し、過電圧検出手段２０１に過電圧信号が入
力されると、過電圧検出後１サイクル程度の間過電圧信
号をマスクし、その後の過電圧信号により投入信号を生
成する。そして、この投入信号をスイッチ駆動回路２０
３に入力し、短絡スイッチを駆動する。また、アーム短
絡事故が発生した場合は、変換器１をゲートブロックす
るまでの間、過電圧信号のマスクにより、短絡スイッチ
（５１〜５３）が投入されることがない。これにより、
図１の実施形態と同様の効果を実現できると同時に、マ
スク期間中に事故が除去された場合には、投入信号が生
成されないので、そのまま運転を継続することが可能と
なる。
【００１１】図８は、本発明の他の実施形態を示す。そ
の動作を図９に示す。図８は、図１に示した実施形態の
制御装置２００の部分を示し、正および負のコンデンサ
電圧を絶対値として生成する絶対値手段２０５、過電圧
発生後にコンデンサ電圧の絶対値を積分する積分手段２
０６、積分値が所定の判定レベルを越えた時点で投入信
号を生成する比較手段２０７を設けたものである。図８
において、図９に示すように、線間短絡事故が発生し、
過電圧検出手段２０１に過電圧信号が入力されると、過
電圧検出手段２０１から積分開始信号を積分手段２０６
に出力する。積分手段２０６はコンデンサ電圧の絶対値
を積分し、積分値が所定の判定レベルを越えた時点で比
較手段２０７から投入信号を発生する。そして、この投
入信号をスイッチ駆動回路２０３に入力し、短絡スイッ
チを駆動する。また、アーム短絡事故が発生した場合
は、変換器１をゲートブロックするまでの間、コンデン
サ電圧の絶対値の積分値が所定の判定レベルに達しない
ため、短絡スイッチ（５１〜５３）が投入されることが
ない。これにより、図１の実施形態と同様の効果を実現
できると同時に、コンデンサ電圧の絶対値の積分値によ
り、非線形抵抗素子の処理エネルギーを間接的に評価で
きるので、非線形抵抗素子の容量を低減することができ
る。
の動作を図９に示す。図８は、図１に示した実施形態の
制御装置２００の部分を示し、正および負のコンデンサ
電圧を絶対値として生成する絶対値手段２０５、過電圧
発生後にコンデンサ電圧の絶対値を積分する積分手段２
０６、積分値が所定の判定レベルを越えた時点で投入信
号を生成する比較手段２０７を設けたものである。図８
において、図９に示すように、線間短絡事故が発生し、
過電圧検出手段２０１に過電圧信号が入力されると、過
電圧検出手段２０１から積分開始信号を積分手段２０６
に出力する。積分手段２０６はコンデンサ電圧の絶対値
を積分し、積分値が所定の判定レベルを越えた時点で比
較手段２０７から投入信号を発生する。そして、この投
入信号をスイッチ駆動回路２０３に入力し、短絡スイッ
チを駆動する。また、アーム短絡事故が発生した場合
は、変換器１をゲートブロックするまでの間、コンデン
サ電圧の絶対値の積分値が所定の判定レベルに達しない
ため、短絡スイッチ（５１〜５３）が投入されることが
ない。これにより、図１の実施形態と同様の効果を実現
できると同時に、コンデンサ電圧の絶対値の積分値によ
り、非線形抵抗素子の処理エネルギーを間接的に評価で
きるので、非線形抵抗素子の容量を低減することができ
る。
【００１２】図１０は、本発明の他の実施形態を示す。
本実施形態は、図１に示す実施形態のコンデンサ電圧を
検出する電圧検出器６１〜６３に代わり、交流電流を検
出する電流検出器８１〜８３を設け、また、図１に示す
実施形態の短絡スイッチの制御装置２００の過電圧検出
手段２０１に代わり、過電流検出手段２０８を設け、コ
ンデンサ過電圧信号の代わりに交流電流の過電流信号を
用いるようにしたものである。図１０において、線間短
絡事故が発生し、電流検出器（８１〜８３）が過電流を
検出すると、過電流検出手段２０８に過電流信号が入力
され、この場合、図１の実施形態と同様に、時間遅れ手
段２０２による時間遅れを１サイクル程度とすると、時
間遅れ手段２０２により１サイクル程度の時間遅れの
後、短絡スイッチ（５１〜５３）の投入信号を発生し、
スイッチ駆動回路２０３によって短絡スイッチ（５１〜
５３）を駆動し、コンデンサ（３１〜３３）を短絡す
る。また、アーム短絡事故が発生した場合、瞬時（１サ
イクル以内）に変換器１をゲートブロックするため、短
絡スイッチ（５１〜５３）はゲートブロック以降に投入
されることになる。これにより、図１の実施形態と同様
の効果を実現できる。ここで、コンデンサ電圧は電流の
積分であるので、過電圧の検出は過電流の検出より遅く
なるため、特に本実施形態によれば、図１の実施形態に
比べ、事故を高速に検出でき、投入信号の発生を早める
ことができるので、より一層非線形抵抗素子の処理エネ
ルギーを低減することができる。
本実施形態は、図１に示す実施形態のコンデンサ電圧を
検出する電圧検出器６１〜６３に代わり、交流電流を検
出する電流検出器８１〜８３を設け、また、図１に示す
実施形態の短絡スイッチの制御装置２００の過電圧検出
手段２０１に代わり、過電流検出手段２０８を設け、コ
ンデンサ過電圧信号の代わりに交流電流の過電流信号を
用いるようにしたものである。図１０において、線間短
絡事故が発生し、電流検出器（８１〜８３）が過電流を
検出すると、過電流検出手段２０８に過電流信号が入力
され、この場合、図１の実施形態と同様に、時間遅れ手
段２０２による時間遅れを１サイクル程度とすると、時
間遅れ手段２０２により１サイクル程度の時間遅れの
後、短絡スイッチ（５１〜５３）の投入信号を発生し、
スイッチ駆動回路２０３によって短絡スイッチ（５１〜
５３）を駆動し、コンデンサ（３１〜３３）を短絡す
る。また、アーム短絡事故が発生した場合、瞬時（１サ
イクル以内）に変換器１をゲートブロックするため、短
絡スイッチ（５１〜５３）はゲートブロック以降に投入
されることになる。これにより、図１の実施形態と同様
の効果を実現できる。ここで、コンデンサ電圧は電流の
積分であるので、過電圧の検出は過電流の検出より遅く
なるため、特に本実施形態によれば、図１の実施形態に
比べ、事故を高速に検出でき、投入信号の発生を早める
ことができるので、より一層非線形抵抗素子の処理エネ
ルギーを低減することができる。
【００１３】図１１は、本発明の他の実施形態を示す。
本実施形態は、図１に示す実施形態のコンデンサ電圧を
検出する電圧検出手段６１〜６３に代わり、交流電流を
検出する電流検出手段８１〜８３を設けると共に、直流
電流を検出する電流検出手段９を設け、また、図１に示
す実施形態の短絡スイッチの制御装置２００の過電圧検
出手段２０１に代わり、交流電流と直流電流から交流電
流にのみ過電流が発生した場合に事故発生信号を生成
し、両電流に過電流が発生した場合には事故発生信号を
生成しない事故判定手段２１３を設けたものである。図
１１において、変換器１の直流側に直流地絡事故が発生
した場合、交流電流を検出する電流検出手段８１〜８３
と直流電流を検出する電流検出手段９が同時に過電流を
検出する。このとき、事故判定手段２１３は直流地絡事
故と判断し、事故発生信号を発生しない。このため、制
御装置２００は短絡スイッチ５１〜５３を投入せず、制
御回路１００が内蔵する手段（図示せず）により、変換
器１の点弧角をシフトして過電流を減少する。これによ
り、本実施形態では、事故除去後、高速に運転を再開す
ることができる。一方、交流電流を検出する電流検出手
段８１〜８３のみが過電流を検出したとき、事故判定手
段２１３は線間短絡またはアーム短絡事故と判断し、事
故発生信号を発生し、以下図１０の実施形態と同様に動
作する。これにより、図１の実施形態と同様の効果を実
現できると同時に、直流地絡事故の場合には、事故除去
後、高速に運転を再開することができる。
本実施形態は、図１に示す実施形態のコンデンサ電圧を
検出する電圧検出手段６１〜６３に代わり、交流電流を
検出する電流検出手段８１〜８３を設けると共に、直流
電流を検出する電流検出手段９を設け、また、図１に示
す実施形態の短絡スイッチの制御装置２００の過電圧検
出手段２０１に代わり、交流電流と直流電流から交流電
流にのみ過電流が発生した場合に事故発生信号を生成
し、両電流に過電流が発生した場合には事故発生信号を
生成しない事故判定手段２１３を設けたものである。図
１１において、変換器１の直流側に直流地絡事故が発生
した場合、交流電流を検出する電流検出手段８１〜８３
と直流電流を検出する電流検出手段９が同時に過電流を
検出する。このとき、事故判定手段２１３は直流地絡事
故と判断し、事故発生信号を発生しない。このため、制
御装置２００は短絡スイッチ５１〜５３を投入せず、制
御回路１００が内蔵する手段（図示せず）により、変換
器１の点弧角をシフトして過電流を減少する。これによ
り、本実施形態では、事故除去後、高速に運転を再開す
ることができる。一方、交流電流を検出する電流検出手
段８１〜８３のみが過電流を検出したとき、事故判定手
段２１３は線間短絡またはアーム短絡事故と判断し、事
故発生信号を発生し、以下図１０の実施形態と同様に動
作する。これにより、図１の実施形態と同様の効果を実
現できると同時に、直流地絡事故の場合には、事故除去
後、高速に運転を再開することができる。
【００１４】なお、以上の実施形態においては、コンデ
ンサの短絡スイッチとしてサイリスタを記載している
が、ＧＴＯ等の他の半導体スイッチあるいは数ｍｓ程度
で投入可能な高速な機械スイッチであっても同様の効果
が得られる。また、短絡スイッチに直列に接続したイン
ピーダンスとしてリアクトルを記載しているが、抵抗あ
るいは抵抗とリアクトルの直列回路ほか抵抗、リアクト
ル、コンデンサの組み合わせた回路を接続することも可
能である。
ンサの短絡スイッチとしてサイリスタを記載している
が、ＧＴＯ等の他の半導体スイッチあるいは数ｍｓ程度
で投入可能な高速な機械スイッチであっても同様の効果
が得られる。また、短絡スイッチに直列に接続したイン
ピーダンスとしてリアクトルを記載しているが、抵抗あ
るいは抵抗とリアクトルの直列回路ほか抵抗、リアクト
ル、コンデンサの組み合わせた回路を接続することも可
能である。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
線間短絡の事故発生時に、コンデンサの過電圧または交
流電流の過電流を検出した時点から所定の時間が経過し
た時、短絡スイッチを投入することにより、１サイクル
以上継続する線間短絡電流に対して非線形抵抗素子の処
理エネルギーを低減しながら、コンデンサを過電圧から
保護することができ、また、アーム短絡の事故発生時
に、アーム短絡１サイクルに対して短絡スイッチが投入
される前に電力変換器の点弧パルスが停止するので、コ
ンデンサによって短絡電流抑制効果を維持することがで
きる。この結果、非線形抵抗素子の処理エネルギーおよ
び電力変換器の過電流責務を増加させることなく、コン
デンサを過電圧から保護することができる。また、コン
デンサ電圧の過電圧の検出に代えて交流電流の過電流を
検出することにより、事故を高速に検出でき、より一層
非線形抵抗素子の処理エネルギーを低減することができ
る。また、直流地絡事故が発生した場合、コンデンサを
短絡せず、電力変換器の点弧角をシフトして過電流を減
少させることにより、事故除去後、高速に運転を再開す
ることができる。
線間短絡の事故発生時に、コンデンサの過電圧または交
流電流の過電流を検出した時点から所定の時間が経過し
た時、短絡スイッチを投入することにより、１サイクル
以上継続する線間短絡電流に対して非線形抵抗素子の処
理エネルギーを低減しながら、コンデンサを過電圧から
保護することができ、また、アーム短絡の事故発生時
に、アーム短絡１サイクルに対して短絡スイッチが投入
される前に電力変換器の点弧パルスが停止するので、コ
ンデンサによって短絡電流抑制効果を維持することがで
きる。この結果、非線形抵抗素子の処理エネルギーおよ
び電力変換器の過電流責務を増加させることなく、コン
デンサを過電圧から保護することができる。また、コン
デンサ電圧の過電圧の検出に代えて交流電流の過電流を
検出することにより、事故を高速に検出でき、より一層
非線形抵抗素子の処理エネルギーを低減することができ
る。また、直流地絡事故が発生した場合、コンデンサを
短絡せず、電力変換器の点弧角をシフトして過電流を減
少させることにより、事故除去後、高速に運転を再開す
ることができる。
【図１】本発明の一実施形態による電力変換回路のコン
デンサ過電圧保護装置
デンサ過電圧保護装置
【図２】図１の短絡スイッチがない場合の動作説明図
【図３】非線形抵抗素子の電圧電流特性図
【図４】図１の時間遅れ手段がない場合の動作説明図
【図５】図１の実施形態の動作説明図
【図６】本発明の他の実施形態
【図７】図６の実施形態の動作説明図
【図８】本発明の他の実施形態
【図９】図８の実施形態の動作説明図
【図１０】本発明の他の実施形態
【図１１】本発明の他の実施形態
【図１２】従来技術の構成図
１…サイリスタ変換器、３１〜３３…コンデンサ、４１
〜４３…非線形抵抗素子、５１〜５３…短絡スイッチ、
６１…電圧検出器、８１…電流検出器、９…電流検出
器、１００…変換器制御回路、２００…短絡スイッチ制
御装置、２０１…過電圧検出手段、２０２…時間遅れ手
段、２０３…スイッチ駆動手段、２０４…マスク手段、
２０５…絶対値手段、２０６…積分手段、２０７…比較
手段、２０８…過電流検出手段、２１３…事故判定手段
〜４３…非線形抵抗素子、５１〜５３…短絡スイッチ、
６１…電圧検出器、８１…電流検出器、９…電流検出
器、１００…変換器制御回路、２００…短絡スイッチ制
御装置、２０１…過電圧検出手段、２０２…時間遅れ手
段、２０３…スイッチ駆動手段、２０４…マスク手段、
２０５…絶対値手段、２０６…積分手段、２０７…比較
手段、２０８…過電流検出手段、２１３…事故判定手段
Claims (6)
- 【請求項１】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に、前記コンデンサ端子間を短絡す
るスイッチ手段と前記コンデンサ端子間電圧を検出する
電圧検出手段を接続し、前記検出手段により過電圧を検
出した時点から所定の時間が経過した時、前記スイッチ
を投入する制御手段を設けることを特徴とする電力変換
回路のコンデンサ過電圧保護装置。 - 【請求項２】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に、前記コンデンサ端子間を短絡す
るスイッチ手段と前記コンデンサ端子間電圧を検出する
電圧検出手段を接続し、前記検出手段の過電圧信号を過
電圧の検出時点から所定期間マスクし、該マスク期間が
経過した時、前記スイッチを投入する制御手段を設ける
ことを特徴とする電力変換回路のコンデンサ過電圧保護
装置。 - 【請求項３】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に、前記コンデンサ端子間を短絡す
るスイッチ手段と前記コンデンサ端子間電圧を検出する
電圧検出手段を接続し、前記検出手段により過電圧を検
出した時点から前記コンデンサ電圧の絶対値の積分し、
該積分値が所定値に達した時、前記スイッチを投入する
制御手段を設けることを特徴とする電力変換回路のコン
デンサ過電圧保護装置。 - 【請求項４】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に前記コンデンサ端子間を短絡する
スイッチ手段を接続し、さらに前記変換器の交流電流を
検出する電流検出手段を具備し、前記検出手段により過
電流を検出した時点から所定の時間が経過した時、前記
スイッチを投入する制御手段を設けることを特徴とする
電力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置。 - 【請求項５】 三相交流を直流にあるいは直流を三相交
流に変換する電力変換器と、該電力変換器の交流端子と
交流電源の間に接続される直列コンデンサを有する電力
変換回路において、前記コンデンサ端子間に非線形抵抗
素子を接続すると共に前記コンデンサ端子間を短絡する
スイッチ手段を接続し、さらに前記変換器の交流電流を
検出する電流検出手段および前記変換器の直流電流を検
出する電流検出手段を具備し、交流電流と直流電流から
判定した事故種別に応じて前記スイッチを投入するか否
かを決める制御手段を設けることを特徴とする電力変換
回路のコンデンサ過電圧保護装置。 - 【請求項６】 請求項５において、前記変換器の交流電
流を検出する電流検出手段のみにより過電流を検出した
場合、該過電流を検出した時点から所定の時間が経過し
た時、前記スイッチを投入し、前記変換器の交流電流を
検出する電流検出手段と前記変換器の直流電流を検出す
る電流検出手段の両方から過電流を検出した場合、前記
変換器の点弧角をシフトして過電流を減少することを特
徴とする電力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10090704A JPH11275872A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 電力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10090704A JPH11275872A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 電力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11275872A true JPH11275872A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=14005925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10090704A Pending JPH11275872A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 電力変換回路のコンデンサ過電圧保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11275872A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007069314A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | 電力変換装置 |
| JP2014093830A (ja) * | 2012-11-01 | 2014-05-19 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| US20170244319A1 (en) * | 2016-02-22 | 2017-08-24 | Fuji Electric Co., Ltd. | Chopper device |
| CN113691147A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-11-23 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种满足ia等级的高功率输出本安电源 |
| WO2022074260A2 (en) | 2020-10-09 | 2022-04-14 | Enertechnos Limited | Electrical power transmission |
| CN114844009A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-08-02 | 南瑞集团有限公司 | 换相电容辅助控制方法、系统、电路及电容换相换流器 |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP10090704A patent/JPH11275872A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007069314A1 (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | 電力変換装置 |
| US7262982B2 (en) | 2005-12-14 | 2007-08-28 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power conversion apparatus |
| EP1962414A1 (en) * | 2005-12-14 | 2008-08-27 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power converting apparatus |
| EP1962414A4 (en) * | 2005-12-14 | 2009-09-23 | Toshiba Mitsubishi Elec Inc | POWER CONVERTING APPARATUS |
| JP2014093830A (ja) * | 2012-11-01 | 2014-05-19 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
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| US9837894B2 (en) * | 2016-02-22 | 2017-12-05 | Fuji Electric Co., Ltd. | Chopper device |
| WO2022074260A2 (en) | 2020-10-09 | 2022-04-14 | Enertechnos Limited | Electrical power transmission |
| WO2022074260A3 (en) * | 2020-10-09 | 2022-06-16 | Enertechnos Limited | Electrical power transmission |
| EP4304033A2 (en) | 2020-10-09 | 2024-01-10 | Enertechnos Limited | Electrical power transmission |
| CN113691147A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-11-23 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种满足ia等级的高功率输出本安电源 |
| CN114844009A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-08-02 | 南瑞集团有限公司 | 换相电容辅助控制方法、系统、电路及电容换相换流器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040324 |