專利名稱：電力變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用自滅弧元件的電力變換裝置的直流短路時(shí)的自滅弧元件的保護(hù)。
背景技術(shù)：
以往的這種電力變換裝置，例如在IPEC-Tokyo(1983年)第882頁～893頁的PROTECTION OF VOLTAGE SOURCEINVERTERS中介紹過、如其中圖6所示，在直流電路中插入帶還流二極管的電抗器，由構(gòu)成變換器的自滅弧元件及門電路的異常引起直流短路時(shí)可抑制短路電流的形成。這里存在部件尺寸大型化及導(dǎo)致成本提高的問題。
在為了抑制直流部的紋波而連接直流電容器的變換器及換流器中，因變換器內(nèi)的自滅弧元件的誤動作或部分損壞導(dǎo)致直流短路發(fā)生時(shí)，直流電容器的放電電流流入直流短路相的元件，造成使該相的元件全部損壞的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決上述這類課題而提出的。目的在于提供能夠通過從直流電容器經(jīng)電力變換器的放電的短路電流來確實(shí)保護(hù)自滅弧元件的電力變換裝置。
本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，包括由直流電容器與使用第1自滅弧元件的第1開關(guān)裝置的串聯(lián)連接體構(gòu)成的直流電路，以及由使用第2自滅弧元件的多個(gè)支臂構(gòu)成、連接到所述直流電路、將直流功率變換為交流功率的直流交流變換裝置，在當(dāng)所述支臂的故障造成直流短路時(shí)能用所述第1的自滅弧元件抑制完整支臂中流過的短路電流，以使用電壓驅(qū)動型自滅弧元件作為所述第1及第2自滅弧元件，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所述第1自滅弧元件的通電職責(zé)低于所述第2自滅弧元件的通電職責(zé)，通過將所述第1自滅弧元件的開門電壓設(shè)定得比所述第2自滅弧元件的開門電壓低，使得所述第1自滅弧元件產(chǎn)生的短路電流抑制效果增大。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，包括由直流電容器與使用第1自滅弧元件的第1開關(guān)裝置的串聯(lián)連接體構(gòu)成的直流電路，以及由使用第2自滅弧元件的多個(gè)支臂構(gòu)成、連接到所述直流電路、將直流功率變換為交流功率的直流交流變換裝置，在當(dāng)所述支臂的故障造成直流短路時(shí)能用所述第1的自滅弧元件抑制完整支臂中流過的短路電流，以使用實(shí)質(zhì)上具有同一電流容量的電壓驅(qū)動型自滅弧元件作為所述第1及第2自滅弧元件，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所述第1自滅弧元件的通電職責(zé)低于所述第2自滅弧元件的通電職責(zé)，通過將構(gòu)成所述第1自滅弧元件元件的元件并聯(lián)數(shù)設(shè)定得比構(gòu)成所述第2自滅弧元件的元件并聯(lián)數(shù)少，使得所述第1自滅弧元件產(chǎn)生的短路電流抑制效果增大。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，以具有與其第1自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管的裝置作為第1開關(guān)裝置，將連接交流電源的交流功率變換為直流功率提供給直流電路的交直流變換裝置。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，包括檢測第1開關(guān)裝置的電壓的第1電壓檢測裝置，當(dāng)該第1電壓檢測裝置的輸出超過規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，將所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件及直流交流變換裝置的第2自滅弧元件斷開。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，具有與第1開關(guān)裝置并聯(lián)連接的第1放電電阻，通過在將所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件斷開的同時(shí)、導(dǎo)通直流交流變換裝置的第2自滅弧元件，使直流電容器的電荷通過所述第1放電電阻放電。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，具有與第1開關(guān)裝置并聯(lián)連接的第1放電電阻，以及連接在直流電路的端子間的使用第3自滅弧元件的第2開關(guān)裝置與第2放電電阻的串聯(lián)連接體，通過在將所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件斷開的同時(shí)、導(dǎo)通所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件，使直流電容器的電荷通過所述第1及第2放電電阻放電。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，具有檢測直流電容器的電壓的第2電壓檢測裝置，以及連接在直流電路的端子間的使用第3自滅弧元件的第2開關(guān)裝置與第2放電電阻的串聯(lián)連接體，采用交流電源將所述直流電容器充電到其額定直流電壓時(shí)，在導(dǎo)通所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件的狀態(tài)下，加上所述交流電源并開始所述直流電容器的充電，在所述第2電壓檢測裝置的輸出超過高于所述額定直流電壓額定量的規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，導(dǎo)通所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件、并通過所述第2放電電阻使所述直流電容器放電，在所述第2電壓檢測裝置的輸出降低到所述額定直流電壓下時(shí)，斷開所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置的直流電路，直流電路包括具有P、C、N、3個(gè)端子、在所述端子P、C間具有P側(cè)的直流電容器及第1開關(guān)裝置，在所述端子C、N間具有N側(cè)的直流電容器及第1開關(guān)裝置，直流交流變換裝置由連接于所述端子P、N間的分別與第2自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成的第1～第4支臂的串聯(lián)連接體，以及在所述第1、第2支臂的連接點(diǎn)及第3、第4支臂的連接點(diǎn)與所述端子C間連接的第1、第2箝位二極管組成，從而成為從所述第2、第3支臂的連接點(diǎn)得到交流輸出的3級變換裝置。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，以具有與其第1自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管作為P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置，把與交流電源連接的交流功率變換為直流功率并提供給直流電路的交直流變換裝置，所述交直流變換裝置具有對應(yīng)于直流電路的端子P、C、N的3個(gè)輸出端子，分別將直流電壓輸出到所述端子P、C間及端子C、N間。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，具有檢測P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置的電壓的P側(cè)及N側(cè)的第1電壓檢測裝置，當(dāng)所述P側(cè)或N側(cè)的第1電壓檢測裝置的輸出超過規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，斷開所述兩第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件及直流交流變換裝置的第1～第4支臂的第2自滅弧元件。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，包括檢測P側(cè)及N側(cè)的直流電容器電壓的P側(cè)及N側(cè)的第2電壓檢測裝置，以及連接于直流電路的端子P、C間及C、N間、使用P側(cè)及N側(cè)的第3自滅弧元件的第2開關(guān)裝置與第2放電電阻的串聯(lián)連接體，用交流電源對所述兩直流電容器充電到它的額定直流電壓時(shí)，在導(dǎo)通所述兩第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開所述兩第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件的狀態(tài)下迭加所述交流電壓從而開始對所述兩直流電容器充電，在P側(cè)及N側(cè)的各自側(cè)，當(dāng)所述第2電壓檢測裝置的輸出超過比所述額定直流電壓規(guī)定量高的設(shè)定值時(shí)，導(dǎo)通所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件并使所述直流電容器的電荷經(jīng)所述第2放電電阻放電，當(dāng)所述第2電壓檢測裝置的輸出降低到所述額定直流電壓以下時(shí)，斷開所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，具有當(dāng)P側(cè)及N側(cè)的第2電壓檢測裝置的輸出差為0時(shí)輸出充電完了信號的電壓差檢測裝置，以及所述第2電壓檢測裝置的輸出中的任何一個(gè)從超過低于直流電容器的額定直流電壓的規(guī)定的設(shè)定值的時(shí)刻開始到經(jīng)過規(guī)定的設(shè)定時(shí)間內(nèi)使所述電壓差檢測裝置的輸出停止的輸出停止裝置。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置的交直流變換裝置，交直流變換裝置由連接在直流電路的端子P、N間的各自與第6自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成的第1～第4支臂的串聯(lián)連接體，以及連接于所述第1、第2支臂的連接點(diǎn)及第3、第4支臂的連接點(diǎn)與所述直流電路的端子C間的第1、第2箝位二極管組成，從而成為在所述第2、第3支臂的連接點(diǎn)上獲得交流輸入的3級變換裝置。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，當(dāng)直流交流變換裝置的P側(cè)或N側(cè)發(fā)生直流短路時(shí)，通過斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開交直流變換裝置的全相第1、第4支臂的第6自滅弧元件和導(dǎo)通全相第2、第3支臂的第6自滅弧元件，防止不產(chǎn)生直流短路的極性側(cè)的直流電容器過充電。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，具有分別與交直流變換裝置的第1及第2箝位二極管反向并聯(lián)連接的第7自滅弧元件，當(dāng)直流交流變換裝置的P側(cè)或N側(cè)發(fā)生直流短路時(shí)，通過斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開所述交直流變換裝置的全相第1、第4支臂的第6自滅弧元件、導(dǎo)通全相第2、第3支臂的第6自滅弧元件、并導(dǎo)通所述第7自滅弧元件，防止不產(chǎn)生直流短路的極性側(cè)的直流電容器過充電。


圖1表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的電力變換裝置的主電路圖。
圖2表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的自滅弧元件的特性圖。
圖3表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的自滅弧元件的特性圖。
圖4表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的電力變換裝置的主電路及控制電路圖。
圖5表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的電力變換裝置的主電路及控制電路圖。
圖6表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的電力變換裝置的主電路及控制電路圖。
圖7表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的電力變換裝置的主電路動作的波形圖。
圖8表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的電力變換裝置的主電路圖。
圖9表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的電力變換裝置的主電路及控制電路圖。
圖10表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的電力變換裝置的主電路及控制電路圖。
圖11表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的電力變換裝置的主電路動作的波形圖。
圖12表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的電力變換裝置的主電路圖。
圖13表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)10的電力變換裝置的主電路圖。
圖14表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)11的電力變換裝置的主電路圖。
圖15表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)12的電力變換裝置的主電路及控制電路圖。
圖16表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)13的電力變換裝置的主電路及控制電路圖。
圖17表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)14的電力變換裝置的主電路圖。
圖18表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)15的電力變換裝置的主電路圖。
標(biāo)號說明1，1A，1B第1電力變換器，2，2A，2B第2電力變換器，3，3P，3N直流電容器，4第1開關(guān)7第1電壓檢測器，8，19，19A，19B直流短路控制電路，9第1放電電阻，13第2放電電阻，14第2開關(guān)，
16第3電壓檢測器，17充電控制電路，18第2電壓檢測器，21充電完了檢測電路，22第3開關(guān)，23限流電阻，24第4開關(guān)，25第3放電電阻，具體實(shí)施形態(tài)實(shí)施形態(tài)1以下，以圖1為主對本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1進(jìn)行說明。在圖1中，1是作為交直流變換裝置的第1電力變換器(變換器)，它將電源(交流電源)的交流功率變換為直流功率并連接到直流電路的端子P、N上。圖只表示1個(gè)相。2是由1個(gè)相的支臂2U與2X分別與電壓驅(qū)動型的自滅弧元件(第2自滅弧元件)反向并聯(lián)連接的二極管所構(gòu)成的、作為直流交流變換裝置的第2電力變換器(換流器)，與這個(gè)直流電路的端子P、N連接，將直流功率變換為交流功率并供給負(fù)荷。3是直流電容器，4是由與電壓驅(qū)動型的自滅弧元件(第1自滅弧元件)反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成的第1開關(guān)，這個(gè)直流電容器3與第1開關(guān)4被串聯(lián)連接于端子P、N間。
5是該第1開關(guān)4的門電路，5a與5b分別是開門開關(guān)與關(guān)門開關(guān)，5c與5d分別是開門電源與關(guān)門電源。6U與6X分別是第2電力變換器2的支臂2U與2X的門電路，6a與6b分別是開門開關(guān)與關(guān)門開關(guān)，6c與6d分別是開門電源與關(guān)門電源。
下面對動作進(jìn)行說明。作為電壓驅(qū)動型自滅弧元件，IGBT及MOSFET是有代表性的元件，第1開關(guān)4及第2電力變換器2表示出適用同樣額定容量的IGBT的場合。又，在構(gòu)成上，第1開關(guān)4內(nèi)IGBT在直流電容器3放電時(shí)導(dǎo)通，在直流電容器3充電時(shí)第1開關(guān)4內(nèi)的二極管被連接為導(dǎo)通方向。
第1的電力變換器具體由二極管整流器構(gòu)成，直流電容器3上的電壓Vc被維持在對電源的交流電壓整流的電壓上。第2電力變換器2在動作中第1開關(guān)4內(nèi)IGPT由于門電路5的門信號S4而處在導(dǎo)通狀態(tài)。即，門信號S4為H的狀態(tài)，門電路5內(nèi)開門開關(guān)5a導(dǎo)通，開門電源5c的電壓Vp1成為第1開關(guān)4內(nèi)的IGBT的門電壓Vge。另一方面，第2電力變換器2的支臂2U、2X內(nèi)IGBT的開門電源6c的電壓為Vp2，如后所述，設(shè)定Vp1＜Vp2。
當(dāng)?shù)?電力變換器2的支臂2U、2X內(nèi)IGBT由于誤動作、部分破損等導(dǎo)致同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，直流短路電流Is按圖1的虛線所示的路線流動。例如，在第2的電力變換器2的支臂2U內(nèi)IGBT破損而發(fā)生短路時(shí)，第1開關(guān)4內(nèi)IGBT的集電極電壓Vce4與第2電力變換器2的支臂2X內(nèi)IGBT的集電極電壓Vce2X之和在直流電容器電壓中以對抗形式?jīng)Q定直流短路電流Is的值。即以Vc＝Vce4+Vce2X的狀態(tài)使直流短路電流Is被限制。
這樣，在以IGBT為代表的電壓驅(qū)動型自滅弧元件中，存在集電極電流Ic的門電壓依存特性，如果開門電壓升高，具有集電極電流Ic增加的特性。如從自滅弧元件的導(dǎo)通損失特性來看，開門電壓下降時(shí)導(dǎo)通損失有增加的傾向。因此，平時(shí)進(jìn)行切換動作的第2電力變換器2的IGBT，為了抑制其翻轉(zhuǎn)切換損失的增加，有必要提高開門電壓。
這次，本發(fā)明人，對平時(shí)反復(fù)進(jìn)行切換動作第2電力變換器2的自滅弧元件做了比較，由于第1開關(guān)4的自滅弧元件在平時(shí)導(dǎo)通狀態(tài)下被使用而不進(jìn)行切換動作，即，使得第1開關(guān)4的自滅弧元件的通電職責(zé)低于第2電力變換器2的自滅弧元件的通電職責(zé)，通過將前者的元件的開門電壓Vp1設(shè)定得低于后者的元件的開門電壓VP3，增大第1開關(guān)4的自滅弧元件的集電極電壓Vce4，使得大幅度增大對以上式?jīng)Q定的直流短路電流Is的抑制效果獲得成功。
對這一情況參照圖2作進(jìn)一步說明。由于Vp1＜Vp2，如圖2所示，由于作為電壓驅(qū)動型自滅弧元件的特征的集電極電流Ic的門電壓依存特性，在第1開關(guān)4內(nèi)IGBT的集電極電壓Vce4與第2電力變換器2的支臂2X內(nèi)IGBT的集電極電壓Vce2X的電壓分配上產(chǎn)生差值。這是由于具有電壓驅(qū)動型自滅弧元件中開門電壓的提高導(dǎo)致集電極電流Ic增加的特性的緣故。這一結(jié)果，成為Vce4＞Vce2X，由Vc＝Vce4+Vce2X的關(guān)系決定的直流短路電流Is大幅減低。
在圖2中，用一點(diǎn)劃線表示的特性，是不設(shè)置第1開關(guān)4時(shí)的特性，與此時(shí)的直流短路電流Iso比較，由于具有設(shè)定為Vp1＜Vp2的第1開關(guān)2，可判斷直流短路電流大大減少。這個(gè)結(jié)果，使得因第2電力變換器2的支臂的故障、從直流電容器3流人的短路電流導(dǎo)致正常的支臂的自滅弧元件破損的可能性大幅減低。
又，在圖1中，作為第1電力變換器，為了簡單，它是針對由二極管整流器構(gòu)成的它勵(lì)式電力變換器表示的，與第2電力變換器2同樣的自勵(lì)式也能實(shí)現(xiàn)同樣的效果。
實(shí)施形態(tài)2圖3表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2直流短路電流的特性圖。這實(shí)施形態(tài)2，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的第1開關(guān)4的自滅弧元件的通電職責(zé)低于第2電力變換器2的支臂的自滅弧元件的通電職責(zé)，把前者的元件并聯(lián)數(shù)設(shè)定得少于后者的元件并聯(lián)數(shù)，使直流短路電流大幅減低。
在圖1的實(shí)施形態(tài)1中，對第1開關(guān)4與第2電力變換器2的支臂具有同樣額定容量的場合進(jìn)行說明，即使是同樣額定容量的元件，例如，第1開關(guān)4的元件并聯(lián)數(shù)是1個(gè)，開門電壓為Vp1(情況1)，第2電力變換器2內(nèi)支臂的元件并聯(lián)數(shù)是2個(gè)，開門電壓為Vp2時(shí)的各元件的電壓分配特性以圖3的虛線表示。在第1開關(guān)4的元件電壓Vce4與第2電力變換器2的支臂2X內(nèi)元件的電壓Vce2X為Vc＝Vce4+Vce2X的狀態(tài)下，直流短路電流Is被限制。這里，在不設(shè)置第1開關(guān)4時(shí)Vce2X＝Vc，成為以一點(diǎn)劃線圖示的直流短路電流Iso，比之設(shè)置第1開關(guān)4的場合，直流短路電流增大2倍以上。
另外，即使在第1開關(guān)4的元件并聯(lián)數(shù)為1個(gè)、開門電壓為Vp2(情況2)時(shí)也能得到抑制直流短路電流的效果。此時(shí)，如以2點(diǎn)劃線所示，在Vc＝Vce4’+Vce2X’的狀態(tài)下、直流短路電流Is’被限制，即使在情況2的場合，比之不設(shè)置第1開關(guān)4的場合，直流短路電流可大幅度減低約1/2。
如上所述，使用同一的電流容量的元件，由于把第1開關(guān)4內(nèi)的元件并聯(lián)數(shù)設(shè)定得少于第2電力變換器2的支臂內(nèi)的元件并聯(lián)數(shù)，可大幅抑制直流短路電流，并防止第2電力變換器2內(nèi)支臂的元件的2次破損。
此時(shí)，如果把兩元件的開門電壓設(shè)定為Vp1＜Vp2，如圖3的情況1所示，直流短路電流的抑制效果可進(jìn)一步增大。
實(shí)施形態(tài)3圖4表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的電力變換裝置，特別是涉及它的直流短路保護(hù)的控制方式的部分。在圖中，7是檢測第1開關(guān)4的集電極電壓Vce4的第1電壓檢測器，8是以來自第1電壓檢測器7的輸出信號Vce4為主對第1開關(guān)4及第2電力變換器2支臂內(nèi)元件的門進(jìn)行控制的直流短路控制電路。第1電壓檢測器7的輸出信號Vce4通過比較器8a與基準(zhǔn)電壓Vcer作比較。這里，這個(gè)基準(zhǔn)電壓Vcer與圖2及圖3中表示的VceR相當(dāng)，被設(shè)定于直流短路發(fā)生時(shí)的第1開關(guān)4內(nèi)元件的集電極電壓Vce4與第2電力變換器2支臂內(nèi)元件的集電極電壓Vce2X間的適當(dāng)值。這個(gè)比較器8a的輸出與來自上位的控制電路(未圖示)的第1開關(guān)4的門指令信號S4’被放在AND電路8b中進(jìn)行AND演算，并被送到保持電路8c上。這個(gè)保持電路8c的輸出被送到AND電路8d，8e，8f，對來自上位的控制電路(未圖示)的門指令信號S4’、第2電力變換器2的支臂2U及2X內(nèi)元件的門指令信號S2U、及S2X進(jìn)行AND演算。這個(gè)AND電路8d，8e，8f的輸出信號S4、S2U、S2X被分別送到門電路5、6U、6X上。
以下，對動作進(jìn)行說明。
當(dāng)以虛線路線表示的直流短路電流Is流過時(shí)，按照圖2及圖3所示的電壓分配特性，第1開關(guān)4內(nèi)IGBT的集電極電壓Vce4變大，如果這個(gè)電壓值超過基準(zhǔn)電壓值Vcer，比較器8a的輸出反轉(zhuǎn)到H。另一方面，第1開關(guān)4內(nèi)元件通常是導(dǎo)通的，門指令信號S4’為H，AND電路8b的輸出也反轉(zhuǎn)到H，保持電路8c的輸出保持從H反轉(zhuǎn)到L的狀態(tài)。這個(gè)結(jié)果，門信號S4、S2U、S2X被全部強(qiáng)制地保持在L狀態(tài)，經(jīng)各自的門電路5、6U、6X分別將第1開關(guān)4、第2電力變換器2的支臂2U及2X內(nèi)的元件斷開。
又，在圖4中，作為第2電力變換器2支臂內(nèi)元件，為了簡單只要畫出1相，當(dāng)然其他相的正常的元件也同時(shí)斷開。
又，在圖4中，作為第1電力變換器1，為了簡單，只對以整流二極管構(gòu)成的它勵(lì)式電力變換器的場合作了表示，即使是與第2電力變換器2相同的自勵(lì)式電力變換器也行，在發(fā)生直流短路時(shí)通過直流短路控制電路8斷開時(shí)也能實(shí)現(xiàn)同樣的效果。
如上所述，對第1開關(guān)4的電壓進(jìn)行監(jiān)視以檢測直流短路的發(fā)生，通過斷開第1開關(guān)4及第2電力變換器2的全支臂內(nèi)元件可迅速遮斷直流短路電流，能以可靠性高、又便宜地進(jìn)行直流短路保護(hù)。
實(shí)施形態(tài)4圖5表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的電力變換裝置，是在實(shí)施形態(tài)1中增加了一些內(nèi)容，特別是在直流電容器3的放電方式方面。在圖中，9是第1放電電阻，連接于第1開關(guān)4的兩端。如放電指令信號SDS為H，經(jīng)NOT電路10，第1開關(guān)4的門信號S4為L，斷開第1開關(guān)4。一方面，只是第2電力變換器2內(nèi)的1相的支臂、例如同時(shí)導(dǎo)通2U與2X內(nèi)的元件。這一結(jié)果，放電電流IDS經(jīng)虛線的路徑流動，直流電容器3可放電。這樣，能夠只導(dǎo)通第2電力變換器2內(nèi)的1相的原因，在于例如作為負(fù)荷在自然減速中的電機(jī)被連接的狀態(tài)，如果第2電力變換器2的全相同時(shí)導(dǎo)通，則第2電力變換器2將使電機(jī)短路，借助于電機(jī)的殘余起動功率使交流短路電流流動，從而將它抑制。
如上所述，在第1開關(guān)4的兩端連接第1放電電阻9、并斷開第1開關(guān)4的同時(shí)，由于能只導(dǎo)通第2電力變換器2的1相的支臂內(nèi)元件，所以可獲得高可靠性、而且便宜的放電裝置。
又，在無馬達(dá)等轉(zhuǎn)動機(jī)器、不存儲能量的負(fù)荷的場合，也可以導(dǎo)通第2的電力變換器2的全相的元件。
實(shí)施形態(tài)5.
圖6表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的電力變換裝置，是在實(shí)施形態(tài)1中增加了一些內(nèi)容，特別是在直流電容器3的充電方法方面。在圖中，11是電源側(cè)的開閉器，12是連接于這個(gè)開閉器11與第1電力變換器1之間的電抗器，13與14是在端子P，N間互相串聯(lián)連接的第2放電電阻與第2開關(guān)(使用第3自滅弧元件)，16是并聯(lián)連接于這第2開關(guān)14兩端的第3電壓檢測器，17是控制第2開關(guān)14的充電控制電路，18是直流電容器3的兩端上并聯(lián)連接的第2電壓檢測器。
下面對動作進(jìn)行說明。在第1開關(guān)4的門信號S4為導(dǎo)通指令狀態(tài)，第1開關(guān)4為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，如果投入開閉器11，經(jīng)過電抗器12及第1電力變換器1，將有以虛線的路徑表示的直流電容器3的充電電流Ich流動。此時(shí)的直流電容器3的Vc及電流Ich的動作波形表示于圖7(a)及(b)。在圖中，無第2開關(guān)14的場合以一點(diǎn)劃線表示，由于電抗器12與直流電容器3的共振現(xiàn)象，由于直流電容器3被充電到電源電壓的峰值的約2倍，所以第1及第2電力變換器1及2的元件有可能損壞。因此，為了抑制這種過充電，設(shè)置第2放電電阻13與第2開關(guān)14。在直流電容器3的電壓Vc超過相當(dāng)于如圖7(a)所示的直流額定電壓的電壓電平V2、到達(dá)比設(shè)定于這個(gè)電壓電平V2稍高值的電壓電平V1的時(shí)刻t1，導(dǎo)通第2開關(guān)14、并以實(shí)線波形所示那樣抑制直流電容器3的充電電壓Vc。
具體的控制方法，在充電控制電路17中，將第2及第3電壓檢測器18及16的輸出信號vc及vce14放在比較器17a及17b中與相當(dāng)于電壓電平V1的電壓基準(zhǔn)v1r進(jìn)行比較，如超過這個(gè)電壓基準(zhǔn)v1r，則它的輸出信號S14經(jīng)過OR電路17d被保持電路17e保持在H，并通過門電路15導(dǎo)通第2開關(guān)14。
以后如通過放電電流IR，使直流電容器3的電壓Vc衰減，成為電壓電平V2，將第2電壓檢測器18的輸出信號vc與相當(dāng)于電壓電平V2的電壓基準(zhǔn)v2r放在比較器17c中進(jìn)行比較并對保持電路17e復(fù)位。此時(shí)，它的輸出信號S14反轉(zhuǎn)為L，斷開第2開關(guān)14。
又，也可以設(shè)置變壓器以取代電抗器12，又，即使第1電力變換器1是自勵(lì)式，也能達(dá)到同樣效果。
如上所述，在直流電路的端子P，N之間設(shè)置第2放電電阻13與第2開關(guān)14的串聯(lián)連接體，直流電容器3的電壓如果超過稍高于直流額定電壓的設(shè)定值，導(dǎo)通第2開關(guān)14，使直流電容器3的電壓衰減，如衰減到直流額定電壓則通過控制使斷開第2開關(guān)14，這樣就可抑制直流電容器3的過充電，獲得高可靠性且便宜的充電裝置。
又，在圖6中，使用第2電壓檢測器18與第3電壓檢測器16檢測直流電容器3的電壓以提高該檢測的可靠性，但簡單地光使用第2電壓檢測器1 8也能檢測直流電容器3的電壓。
實(shí)施形態(tài)6.
圖8表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的電力變換裝置，是在實(shí)施形態(tài)1中增加了一些內(nèi)容，特別是在直流電容器3的放電方式方面。在圖5表示的實(shí)施形態(tài)4利用第2電力變換器2使直流電容器3放電，為此設(shè)置與第1開關(guān)4并聯(lián)的第1放電電阻9，并利用連接于端子P，N間的第2放電電阻13和第2開關(guān)14讓直流電容器3放電。
以下對動作進(jìn)行說明。在斷開開閉器11、第2電力變換器2及第1開關(guān)4的狀態(tài)，如導(dǎo)通第2開關(guān)14，放電電流IDS以一點(diǎn)劃線的路徑流動使直流電容器3放電。這時(shí)的放電時(shí)間可通過改變第1放電電阻9的電阻值進(jìn)行調(diào)整。
圖5的實(shí)施形態(tài)4的場合，需要第2電力變換器2的全支臂內(nèi)元件一齊點(diǎn)弧，對這個(gè)動作需要有高可靠性，在這個(gè)實(shí)施形態(tài)6中，只對第2開關(guān)14的第3自滅弧元件點(diǎn)弧便已足夠，直流電容器3的放電動作更顯簡便確實(shí)。
又，可以設(shè)置變壓器以取代電抗器12，即使第1電力變換器是自勵(lì)式也能獲得同樣效果。
如上所述，在斷開第1開關(guān)4的狀態(tài)，導(dǎo)通第2開關(guān)14能通過第1及第2放電電阻9及13使直流電容器3放電。可得到能調(diào)整放電時(shí)間、高可靠性、且便宜的放電裝置。
實(shí)施形態(tài)7圖9表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)7的電力變換裝置，它是針對實(shí)施形態(tài)1中適用于第2電力變換器2具有端子P，N的2級換流器的場合進(jìn)行說明的，這個(gè)實(shí)施形態(tài)7，趨向適用于作為直流電路具有端子P，C，N的3級換流器。在圖中，20是變壓器，由2次側(cè)與3次側(cè)具有30°相位差的多相變壓器構(gòu)成，并分別與P側(cè)的第1電力變換器1P與N側(cè)的第1電力變換器1N連接，以構(gòu)成所謂12相整流電路。這個(gè)P側(cè)及N側(cè)的第1電力變換器1P及1N被串聯(lián)連接，兩端連接于端子P，N，中間連接點(diǎn)連接于端子C。2A是由3級換流器構(gòu)成的第2電力變換器，通過由電壓驅(qū)動型自滅弧元件構(gòu)成的支臂T1～T4構(gòu)成1相。這個(gè)支臂T1～T4具體就是具有反向并聯(lián)連接的二極管的IGBT，串聯(lián)連接于端子P，N之間。CD1及CD2是箝位二極管，被串聯(lián)連接于支臂T1、T2的中間點(diǎn)與T3、T4的中間點(diǎn)之間，這箝位二極管CD1與CD2間的中間點(diǎn)被連接到端子C。
3P與4P分別是P側(cè)的直流電容器與P側(cè)的第1開關(guān)，被串聯(lián)連接于端子P，C間。3N與4N分別是N側(cè)的直流電容器與N側(cè)的第1開關(guān)，被串聯(lián)連接于端子C，N間。7P及7N是P側(cè)及N側(cè)的第1電壓檢測器，分別被并聯(lián)連接于P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N。5P及5N是門電路，分別被連接于P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N的門，具有與實(shí)施形態(tài)1的門電路5同樣的構(gòu)成功能。6T1～6T4是門電路，分別被連接于第2電力變換器2A的支臂T1～T4內(nèi)元件的門，具有與實(shí)施形態(tài)1的門電路6U，6X同樣的構(gòu)成功能。19是直流短路控制電路，具有與實(shí)施形態(tài)3的直流短路控制電路8幾乎同樣的功能。
以下對動作進(jìn)行說明。當(dāng)?shù)?電力變換器2A的支臂T1～T3內(nèi)元件導(dǎo)通、直流端子P，C間發(fā)生直流短路時(shí)，直流短路電流Is以虛線的路徑流動。此時(shí)，P側(cè)的第1開關(guān)4P的集電極電壓Vce4P增加，如圖2所示超過VceR，直流短路控制電路19的比較器19a的輸出反轉(zhuǎn)為H，保持電路19a的輸出被保持在L的狀態(tài)，P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N與第2電力變換器2A的支臂T1～T4內(nèi)元件斷開。又，當(dāng)?shù)?電力變換器2A的支臂T2～T4內(nèi)元件導(dǎo)通、直流端子C，N間發(fā)生直流短路時(shí)，N側(cè)的第1開關(guān)4N的集電極電壓Vce4N增加，如圖2所示超過VceR，直流短路控制電路19的比較器19b的輸出反轉(zhuǎn)為H，保持電路19e的輸出被保持在L的狀態(tài)，P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N與第2電力變換器2A的支臂T1～T4內(nèi)元件斷開。又，當(dāng)?shù)?電力變換器2A的支臂T1～T4內(nèi)元件導(dǎo)通、直流端子P，N間發(fā)生直流短路時(shí)，P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N的集電極電壓Vce4P及Vce4N增加，如圖2所示超過VceR，直流短路控制電路19的比較器19a及19b的輸出反轉(zhuǎn)為H，保持電路19e的輸出被保持在L的狀態(tài)，P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N與第2電力變換器2A的支臂T1～T4內(nèi)元件斷開。
又，圖9中為了簡單，表示的是以變壓器20與P側(cè)及N側(cè)的第1電力變換器1P及1N構(gòu)成12相整流電路的情況，也可構(gòu)成24相以上的多相整流電路，能產(chǎn)生同樣效果。
如上所述，對P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N的電壓進(jìn)行監(jiān)視、檢測直流短路的發(fā)生，通過斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N與第2電力變換器2A的全支臂內(nèi)元件，可迅速地遮斷直流短路電流，進(jìn)行高可靠性、又便宜的直流短路保護(hù)。
實(shí)施形態(tài)8圖10表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的電力變換裝置，是在實(shí)施形態(tài)7中增加了一些內(nèi)容，特別是在P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的充電方式方面。在圖中，13P與14P是串聯(lián)連接于端子P，C間的P側(cè)的第2放電電阻與P側(cè)的第2開關(guān)，16P是并聯(lián)連接于這P側(cè)的第2開關(guān)14P的兩端的P側(cè)的第3電壓檢測器，18P是并聯(lián)連接于P側(cè)的直流電容器3P的兩端的P側(cè)的第2電壓檢測器。13N與14N是串聯(lián)連接于端子C，N間的N側(cè)的第2放電電阻與N側(cè)的第2開關(guān)，16N是并聯(lián)連接于這N側(cè)的第2開關(guān)14N的兩端的N側(cè)的第3電壓檢測器，18N是并聯(lián)連接于N側(cè)的直流電容器3N的兩端的N側(cè)的第2電壓檢測器。17P及17N是控制P側(cè)及N側(cè)的第2開關(guān)14P及14N的充電控制電路。21是充電完了檢測電路。
下面對動作進(jìn)行說明。當(dāng)P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N的門信號S4處于導(dǎo)通指令狀態(tài)、P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N處于導(dǎo)通指令狀態(tài)時(shí)，如果投入開閉器11，通過變壓器20和P側(cè)及N側(cè)的第1電力變換器1P及1N、使以虛線路徑表示的P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的充電電流Ich流動。此時(shí)的P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的電壓Vc的動作波形表示于圖11。變壓器20的2次與3次電壓由于具有30°的相位差，所以，如圖所示，P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的電壓VcP及VcN在時(shí)間變化上是不同的。
為此，P側(cè)及N側(cè)的第2開關(guān)14P及14N通過具有與在實(shí)施形態(tài)5中說明的充電控制電路17同樣動作功能的充電控制電路17P及17N進(jìn)行個(gè)別控制。充電完了檢測電路21具有檢測P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的電壓VcP及VcN一致的一致檢測電路21a，如果一致，它的輸出信號S21c為H。這里，這個(gè)一致檢測電路21a例如由減算器21b和0電平檢測器21c構(gòu)成。還具有檢測超過如圖11所示的可運(yùn)轉(zhuǎn)的直流電壓的下限電平電壓V3r的比較器21e及21f，以及通過這個(gè)比較器21e及21f的輸出信號、經(jīng)OR電路21g輸出延遲信號S21h的延遲電路21h。
下面以圖11為主對充電完了檢測電路21的動作進(jìn)行說明。在P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的電壓VcP及VcN中任何一個(gè)超過V3的時(shí)刻t1，OR電路21g的輸出信號S21g為H，延遲電路21h的輸出信號S21h從時(shí)刻t1開始在遲后延遲時(shí)間td的時(shí)刻t5成為H。充電控制電路17P及17N的輸出信號S15P及S15N在時(shí)刻t2～t6及時(shí)刻t3～t7的期間分別為H，P側(cè)及N側(cè)的第2開關(guān)14P及14N分別導(dǎo)通。P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的電壓VcP及VcN的差電壓ΔVc如圖所示，在時(shí)刻t4一瞬間成為H，通過延遲電路21h將過渡的一致檢測遏制。21k是AND電路，對充電控制電路17P及17N的輸出信號S15P及S15N的反轉(zhuǎn)信號、一致檢測電路21a的輸出信號S21c、以及延遲電路21h的輸出信號S21h進(jìn)行AND演算，經(jīng)檢測常規(guī)的一致的時(shí)刻t7、輸出成為H的充電完了信號S21k。由于這個(gè)充電完了信號S21k為H，第2電力變換器2A的運(yùn)轉(zhuǎn)開始。
如上所述，在直流端子P，C及C，N間分別設(shè)置第2放電電阻13與第2開關(guān)14的串聯(lián)連接體，在直流端子P，C及C，N間分別連接的直流電容器3的電壓如果超過比直流額定電壓稍高的設(shè)定值，導(dǎo)通第2開關(guān)14，衰減直流電容器3的電壓，如衰減到直流額定電壓則通過個(gè)別控制使斷開第2開關(guān)14，以抑制直流電容器3的過充電，同時(shí)，由于具有檢測兩直流電容器的電壓常規(guī)一致的裝置，可獲得能快速開始運(yùn)轉(zhuǎn)、可靠性高、且便宜的充電裝置。
實(shí)施形態(tài)9圖12表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的電力變換器，是在實(shí)施形態(tài)7中增加了一些內(nèi)容，特別是在來自直流短路發(fā)生后的電源側(cè)的續(xù)流抑制裝置及P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的充電方式方面。在圖中，22P是由第4自滅弧元件構(gòu)成的P側(cè)的第3開關(guān)，在端子C與P側(cè)的第1電力變換器1P的負(fù)極端間連接。23P是P側(cè)的限流電阻，被并聯(lián)連接到P側(cè)的第3開關(guān)22P。22N是第4自滅弧元件構(gòu)成的N側(cè)第3開關(guān)，在端子C與N側(cè)的第1電力變換器1N的正極端間連接。23N是N側(cè)的限流電阻，被并聯(lián)連接到N側(cè)的第3開關(guān)22N。
以下對動作進(jìn)行說明。當(dāng)?shù)?電力變換器2A的支臂T1～T3內(nèi)元件導(dǎo)通、直流端子P，C間發(fā)生直流短路時(shí)，直流短路電流Is以虛線的路徑從P側(cè)的直流電容器3P開始流動。對于這個(gè)直流短路電流Is，如實(shí)施形態(tài)7那樣，可通過斷開P側(cè)的第1開關(guān)4P進(jìn)行抑制，然而最不好的是，當(dāng)?shù)?電力變換器2A的支臂T1～T3內(nèi)元件破損時(shí)，在遮斷開閉器11前的期間，續(xù)流ISL從電源側(cè)開始經(jīng)2點(diǎn)劃線的路徑流動，使得其他的正常元件，例如箝位二極管CD2和P側(cè)的第1電力變換器1P內(nèi)的元件因過電流而受到2次損壞，出現(xiàn)受損面擴(kuò)大的危險(xiǎn)。
因此，在這個(gè)實(shí)施形態(tài)9中，P側(cè)及N側(cè)的第3開關(guān)22P及22N在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)處于常導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)直流短路發(fā)生時(shí)，由于P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N斷開，同時(shí)，P側(cè)及N側(cè)的第3開關(guān)22P及22N也斷開，可以通過限流電阻23P及23N抑制從電源出發(fā)的續(xù)流ISL。
又，當(dāng)P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N充電時(shí)，可以利用P側(cè)及N側(cè)的第3開關(guān)22P及22N與限流電阻23P及23N。即，當(dāng)投入開閉器時(shí)，P側(cè)及N側(cè)的第3開關(guān)22P及22N仍斷開，例如P側(cè)的直流電容器3P的充電是充電電流Ich在1點(diǎn)劃線路徑中流動進(jìn)行充電的。此時(shí)，由于限流電阻23P串聯(lián)連接于直流電容器3P上，變壓器20的電阻成分與直流電容器3P間的共振現(xiàn)象得到緩和，直流電容器3P的過充電可得到抑制。此后，P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的充電完了后，導(dǎo)通P側(cè)及N側(cè)的第3開關(guān)22P及22N、使運(yùn)轉(zhuǎn)開始。
又，P側(cè)及N側(cè)第3開關(guān)22P及22N即使被分別設(shè)置于直流端子P，N側(cè)，也能獲得同樣的效果，如圖12所示，與P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N同樣被設(shè)置于直流端子C側(cè)時(shí)，直流線路C對于地線的電位比之直流端子P，N對于地線的電位、其直流電路電壓部分要低些，所以具有干擾影響導(dǎo)致誤動作的可能性減小的效果。
如上所述，通過第3開關(guān)22P及22N被預(yù)先分別串聯(lián)連接于第1電力變換器1P及1N，限流電阻23P及23N被分別并聯(lián)連接于第3開關(guān)22P及22N的構(gòu)成，可抑制直流短路發(fā)生時(shí)從電源側(cè)開始的續(xù)流，同時(shí)，可抑制P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的過充電，所以，能夠獲得可靠性高、便宜的電力變換裝置。
又，這個(gè)第3開關(guān)22及限流電阻23不限于3級電力變換裝置，前面的實(shí)施形態(tài)中說明的2級電力變換裝置中同樣也可適用，并獲得同樣的效果。
實(shí)施形態(tài)10.
圖13表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)10的電力變換裝置，是在實(shí)施形態(tài)7中增加了一些內(nèi)容，特別是在P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的放電方式方面。在圖中，9P及9N是P側(cè)及N側(cè)的第1放電電阻，分別被并聯(lián)連接于P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N。
當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)停止后，在斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N的同時(shí)，通過導(dǎo)通第2電力變換器2A的1相中的支臂T1～T4內(nèi)元件，使放電電流IDS以虛線的路徑流動，讓P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N放電。
如上所述，由于構(gòu)成放電路徑，可獲得可靠性高、便宜的電力變換裝置。
實(shí)施形態(tài)11圖14表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)11的電力變換裝置，它涉及適用于與在實(shí)施形態(tài)7中記載的第2電力變換器2A具有不同構(gòu)成的3級換流器的第2電力變換器2B的場合的P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的放電方式。在圖中，T5及T6是用來替代箝位二極管CD1及CD2的構(gòu)件，是與支臂T1～T4相同的電壓驅(qū)動型自滅弧元件(第5自滅弧元件)反向并聯(lián)連接的二極管，具體說就是IGBT。
當(dāng)直流短路發(fā)生時(shí)，在P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N與第2電力變換器2B的支臂T1～T4內(nèi)元件斷開的同時(shí)，由于這個(gè)箝位元件T5及T6也斷開，所以可抑制直流短路電流。
作為此時(shí)的直流短路，可考慮T1-T2-T3-T6的路徑、T1-T5的路徑、T5-T2-T3-T4的路徑、T6-T4的路徑。
此后，在運(yùn)轉(zhuǎn)停止后，在斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N的同時(shí)，通過導(dǎo)通第2電力變換器2B的1相中的支臂T1及T4內(nèi)元件及箝位元件T5及T6，放電電流IDS以虛線路徑流動，使P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N放電。如上，由于構(gòu)成放電路徑，可獲得可靠性高、便宜的電力變換裝置。
實(shí)施形態(tài)12.
圖14表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)12的電力變換裝置，它涉及，作為實(shí)施形態(tài)7中記載的第1電力變換器1P及1N的替代，以使用第2電力變換器2A同樣構(gòu)成的第6自滅弧元件的自勵(lì)式電力變換器構(gòu)成場合的直流保護(hù)方式。在圖中，在第2電力變換器2A的支臂T1～T3內(nèi)元件導(dǎo)通時(shí)直流短路電流Is以虛線路徑流動，使P側(cè)的直流電容器3P放電。這個(gè)直流短路電流Is可通過斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N與第2電力變換器2A的全支臂內(nèi)元件進(jìn)行抑制，最壞的是，當(dāng)?shù)?電力變換器2A的支臂內(nèi)元件T1～T3破損時(shí)續(xù)流ISL從電源側(cè)經(jīng)第1電力變換器1A的支臂內(nèi)元件的二極管部在圖示的1點(diǎn)劃線的路徑上流動。此時(shí)，N側(cè)的直流電容器3N由于這個(gè)續(xù)流ISL被過充電至直流額定電壓的2倍以上，很有可能造成其他正常元件的過電壓損壞。
19A是具有與前面的直流短路控制電路19同樣構(gòu)成功能的直流短路控制電路，如檢測直流短路，在斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N與第2電力變換器2A的全支臂內(nèi)元件的同時(shí)，斷開第1電力變換器1A的全相支臂T1及T4內(nèi)元件，導(dǎo)通第1電力變換器1A的全相支臂T2及T3內(nèi)元件，將續(xù)流ISL遮斷。即，通過導(dǎo)通第1電力變換器1A內(nèi)全相支臂T2及T3內(nèi)元件，使交流短路路徑被強(qiáng)制形成，交流短路電流ISA在2點(diǎn)劃線的路徑(實(shí)際是在不同相間的短路路徑)內(nèi)流動，第1電力變換器1A的支臂T2及T3內(nèi)元件的兩端電壓為0，N側(cè)的直流電容器3N的充電被停止。
在上述說明中，斷開第2電力變換器2A中的全支臂內(nèi)元件是為了抑制來自電壓源存在時(shí)的負(fù)荷側(cè)的續(xù)流。
又，即使是采用變壓器取代電抗器12構(gòu)成時(shí)，也能夠獲得同樣的效果。
如上所述，在第1電力變換器是與3級換流器同樣構(gòu)成時(shí)，當(dāng)直流短路發(fā)生時(shí)將全相的外側(cè)支臂T1～T4內(nèi)元件斷開，由于全相的內(nèi)側(cè)支臂T2及T3內(nèi)元件被強(qiáng)制導(dǎo)通，直流電容器3P及3N的過充電可以抑制，所以，可獲得可靠性高、便宜的電力變換裝置。
實(shí)施形態(tài)13圖16表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)13的電力變換裝置，它涉及，相對于實(shí)施形態(tài)12中第1電力變換器1A及第2電力變換器2A由圖9所示那樣的3級換流器構(gòu)成，第1電力變換器1B及第2電力變換器2B由與圖14那樣的3級換流器同樣構(gòu)成的自勵(lì)式電力變換器構(gòu)成時(shí)的直流短路保護(hù)方式。在圖中，第2電力變換器2B的支臂T1及T3內(nèi)元件導(dǎo)通時(shí)直流短路電流Is以虛線的路徑流動，使P側(cè)的直流電容器3P放電。這個(gè)直流短路電流Is可通過斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N與第2電力變換器2B的全支臂內(nèi)元件進(jìn)行抑制，最壞的是，當(dāng)?shù)?電力變換器2B的支臂T1及T3內(nèi)元件破損時(shí)續(xù)流ISL從電源側(cè)通過第1電力變換器1B的支臂內(nèi)元件的二極管部在圖示的1點(diǎn)劃線的路徑內(nèi)流動。此時(shí)，N側(cè)的直流電容器3N由于這個(gè)續(xù)流ISL被過充電至直流額定電壓的2倍以上，很可能造成其他正常元件發(fā)生過電壓損壞。
19B是具有與前面的直流短路控制電路19同樣構(gòu)成功能的直流短路控制電路，如果檢測直流短路，在斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N與第2電力變換器2B的全支臂內(nèi)元件的同時(shí)，斷開第1電力變換器1B的全相支臂T1及T4內(nèi)元件，導(dǎo)通第1電力變換器1B的全相支臂T2，T3，T5及T6(支臂T5，T6中使用第7自滅弧元件)內(nèi)元件，以遮斷續(xù)流ISL。即，通過導(dǎo)通第1電力變換器1B的全相支臂T2，T3，T5及T6內(nèi)元件，使交流短路路徑強(qiáng)制地形成，交流短路電流ISA在2點(diǎn)劃線的路徑(實(shí)際是貫通不同相間的短路路徑)內(nèi)流動，第1電力變換器1B的支臂T2及T3內(nèi)元件的兩端電壓為0，N側(cè)的直流電容器3N的充電被停止。此時(shí)，第1電力變換器1B的支臂T5及T6內(nèi)元件在兩方向通電，所以，與以前的第1電力變換器1A的場合比較，第1電力變換器1B的全相支臂T2，T3，T5及T6內(nèi)元件的交流短路電流ISA的電流負(fù)擔(dān)可得到減輕。
又，即使以變壓器取代電抗器12構(gòu)成時(shí)，也能得到同樣的效果。
如上所述，在第1電力變換器以支臂T1及T6構(gòu)成的3級變換器的場合，當(dāng)發(fā)生直流短路時(shí)，斷開全相的外側(cè)支臂T1及T4內(nèi)元件，通過強(qiáng)制導(dǎo)通全相的內(nèi)側(cè)支臂T2及T3內(nèi)元件與全相箝位元件T5及T6，可抑制直流電容器3P及3N的過充電，可獲得可靠性高、便宜的電力變換裝置。
實(shí)施形態(tài)14圖17表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)14的電力變換裝置，是在實(shí)施形態(tài)12中增加了一些內(nèi)容，它涉及P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的放電方式。在圖中，運(yùn)轉(zhuǎn)停止后，當(dāng)P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)4P及4N斷開，在開閉器11開放狀態(tài)下，通過導(dǎo)通第1電力變換器1A的1相中的支臂T1及T4內(nèi)元件，放電電流IDS以圖示的虛線的路徑流動，直流電容器3P及3N同時(shí)放電。
又，即使以變壓器取代電抗器12構(gòu)成時(shí)也能獲得同樣的效果。
如上所述，開放開閉器11，通過導(dǎo)通第1電力變換器1A的1相中的支臂T1及T4內(nèi)元件實(shí)現(xiàn)放電，可獲得完全不受電源側(cè)影響、可靠性高、便宜的電力變換裝置。
實(shí)施形態(tài)15圖18表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)15的電力變換裝置，是在實(shí)施形態(tài)12中增加了一些內(nèi)容，它涉及P側(cè)及N側(cè)的直流電容器3P及3N的充電方式。在圖中，24P及24N是P側(cè)及N側(cè)的第4開關(guān)，將二極管反向并聯(lián)于第8自滅弧元件而構(gòu)成，這個(gè)自滅弧元件朝著直流電容器3P及3N充電方向，被分別串聯(lián)連接于P側(cè)的直流電容器3P及N側(cè)的直流電容器3N。25P及25N是第3放電電阻，被分別并聯(lián)連接于P側(cè)及N側(cè)的第4開關(guān)24P及24N。在第1電力變換器1A的全支臂內(nèi)元件斷開的狀態(tài)，斷開第4開關(guān)24P及24N與第1開關(guān)4P及4N，如投入開閉器11，充電電流Ich在圖示的虛線的路徑內(nèi)流動，直流電容器3P及3N被同時(shí)充電。
此時(shí)，電抗器12與直流電容器3P及3N間的共振現(xiàn)象由于第3放電電阻25P及25N而得到緩和，直流電容器3P及3N的過充電幾乎不發(fā)生。當(dāng)充電結(jié)束，導(dǎo)通第4開關(guān)24P及24N與第1開關(guān)4P及4N，開始運(yùn)轉(zhuǎn)。
又，以變壓器取代電抗器12構(gòu)成也行，又，第1電力變換器即使是具有箝位元件T5及T6的電力變換器1B，也能獲得同樣的效果。
如上所述，在構(gòu)成上，把第3放電電阻25P及25N分別串聯(lián)連接到直流電容器3P及3N與第1開關(guān)4P及4N的串聯(lián)體，對直流電容器3P及3N充電，當(dāng)充電一結(jié)束，導(dǎo)通分別并聯(lián)連接到第3放電電阻25P及25N的第4開關(guān)24P及24N，使得開始運(yùn)轉(zhuǎn)，可獲得可靠性高、便宜的電力變換裝置。
如上所述，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榘ㄓ芍绷麟娙萜髋c使用第1自滅弧元件的第1開關(guān)裝置的串聯(lián)連接體構(gòu)成的直流電路，以及由使用第2自滅弧元件的多個(gè)支臂構(gòu)成、連接到所述直流電路、將直流功率變換為交流功率的直流交流變換裝置，在當(dāng)所述支臂的故障造成直流短路時(shí)能用所述第1的自滅弧元件抑制完整支臂中流過的短路電流，以使用電壓驅(qū)動型自滅弧元件作為所述第1及第2自滅弧元件，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所述第1自滅弧元件的通電職責(zé)低于所述第2自滅弧元件的通電職責(zé)，通過將所述第1自滅弧元件的開門電壓設(shè)定得比所述第2自滅弧元件的開門電壓低，使得所述第1自滅弧元件產(chǎn)生的短路電流抑制效果增大，所以能有效抑制短路電流、確實(shí)地保護(hù)正常元件。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榘ㄓ芍绷麟娙萜髋c使用第1自滅弧元件的第1開關(guān)裝置的串聯(lián)連接體構(gòu)成的直流電路，以及由使用第2自滅弧元件的多個(gè)支臂構(gòu)成、連接到所述直流電路、將直流功率變換為交流功率的直流交流變換裝置，在當(dāng)所述支臂的故障造成直流短路時(shí)能用所述第1的自滅弧元件抑制完整支臂中流過的短路電流，以使用實(shí)質(zhì)上具有同一電流容量的電壓驅(qū)動型自滅弧元件作為所述第1及第2自滅弧元件，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所述第1自滅弧元件的通電職責(zé)低于所述第2自滅弧元件的通電職責(zé)，通過將構(gòu)成所述第1自滅弧元件元件的元件并聯(lián)數(shù)設(shè)定得比構(gòu)成所述第2自滅弧元件的元件并聯(lián)數(shù)少，使得所述第1自滅弧元件產(chǎn)生的短路電流抑制效果增大，所以能有效抑制短路電流、確實(shí)地保護(hù)正常元件。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)橐跃哂信c其第1自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管的裝置作為第1開關(guān)裝置，將連接交流電源的交流功率變換為直流功率提供給直流電路的交直流變換裝置，所以能實(shí)現(xiàn)經(jīng)過直流的交流交流變換設(shè)備中的直流短路電流的有效抑制。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榘z測第1開關(guān)裝置的電壓的第1電壓檢測裝置，當(dāng)該第1電壓檢測裝置的輸出超過規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，將所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件及直流交流變換裝置的第2自滅弧元件斷開，所以能夠簡便確實(shí)地遮斷直流短路電流。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榫哂信c第1開關(guān)裝置并聯(lián)連接的第1放電電阻，通過在將所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件斷開的同時(shí)、導(dǎo)通直流交流變換裝置的第2自滅弧元件，使直流電容器的電荷通過所述第1放電電阻放電，所以能夠簡便確實(shí)地實(shí)現(xiàn)直流電容器的放電動作。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榫哂信c第1開關(guān)裝置并聯(lián)連接的第1放電電阻，以及連接在直流電路的端子間的使用第3自滅弧元件的第2開關(guān)裝置與第2放電電阻的串聯(lián)連接體，通過在將所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件斷開的同時(shí)、導(dǎo)通所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件，使直流電容器的電荷通過所述第1及第2放電電阻放電，所以能夠簡便確實(shí)地實(shí)現(xiàn)直流電容器的放電動作。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榫哂袡z測直流電容器的電壓的第2電壓檢測裝置，以及連接在直流電路的端子間的使用第3自滅弧元件的第2開關(guān)裝置與第2放電電阻的串聯(lián)連接體，采用交流電源將所述直流電容器充電到其額定直流電壓時(shí)，在導(dǎo)通所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件的狀態(tài)下，加上所述交流電源并開始所述直流電容器的充電，在所述第2電壓檢測裝置的輸出超過高于所述額定直流電壓額定量的規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，導(dǎo)通所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件、并通過所述第2放電電阻使所述直流電容器放電，在所述第2電壓檢測裝置的輸出降低到所述額定直流電壓下時(shí)，斷開所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件，所以能使得直流電容器的充電動作圓滑確實(shí)，并避免過充電。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置的直流電路，因?yàn)橹绷麟娐钒ň哂蠵、C、N、3個(gè)端子、在所述端子P、C間具有P側(cè)的直流電容器及第1開關(guān)裝置，在所述端子C、N間具有N側(cè)的直流電容器及第1開關(guān)裝置，直流交流變換裝置由連接于所述端子P、N間的分別與第2自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成的第1～第4支臂的串聯(lián)連接體，以及在所述第1、第2支臂的連接點(diǎn)及第3、第4支臂的連接點(diǎn)與所述端子C間連接的第1、第2箝位二極管組成，從而成為從所述第2、第3支臂的連接點(diǎn)得到交流輸出的3級變換裝置，所以能能有效地抑制3級電力變換裝置中的直流短路電流。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)橐跃哂信c其第1自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管作為P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置，把與交流電源連接的交流功率變換為直流功率并提供給直流電路的交直流變換裝置，所述交直流變換裝置具有對應(yīng)于直流電路的端子P、C、N的3個(gè)輸出端子，分別將直流電壓輸出到所述端子P、C間及端子C、N間，所以能有效抑制經(jīng)直流的交流交流3級電力變換裝置中的直流短路電流。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榫哂袡z測P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置的電壓的P側(cè)及N側(cè)的第1電壓檢測裝置，當(dāng)所述P側(cè)或N側(cè)的第1電壓檢測裝置的輸出超過規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，斷開所述兩第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件及直流交流變換裝置的第1～第4支臂的第2自滅弧元件，所以能使得直流短路電流的遮斷簡便確實(shí)。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榘z測P側(cè)及N側(cè)的直流電容器電壓的P側(cè)及N側(cè)的第2電壓檢測裝置，以及連接于直流電路的端子P、C間及C、N間、使用P側(cè)及N側(cè)的第3自滅弧元件的第2開關(guān)裝置與第2放電電阻的串聯(lián)連接體，用交流電源對所述兩直流電容器充電到它的額定直流電壓時(shí)，在導(dǎo)通所述兩第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開所述兩第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件的狀態(tài)下迭加所述交流電壓從而開始對所述兩直流電容器充電，在P側(cè)及N側(cè)的各自側(cè)，當(dāng)所述第2電壓檢測裝置的輸出超過比所述額定直流電壓規(guī)定量高的設(shè)定值時(shí)，導(dǎo)通所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件并使所述直流電容器的電荷經(jīng)所述第2放電電阻放電，當(dāng)所述第2電壓檢測裝置的輸出降低到所述額定直流電壓以下時(shí)，斷開所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件，所以能使得直流電容器的充電動作圓滑確實(shí)，并避免過充電。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榫哂挟?dāng)P側(cè)及N側(cè)的第2電壓檢測裝置的輸出差為0時(shí)輸出充電完了信號的電壓差檢測裝置，以及所述第2電壓檢測裝置的輸出中的任何一個(gè)從超過低于直流電容器的額定直流電壓的規(guī)定的設(shè)定值的時(shí)刻開始到經(jīng)過規(guī)定的設(shè)定時(shí)間內(nèi)使所述電壓差檢測裝置的輸出停止的輸出停止裝置，所以能使兩直流電容器的充電動作結(jié)束時(shí)刻確實(shí)把握。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置的交直流變換裝置，因?yàn)榻恢绷髯儞Q裝置由連接在直流電路的端子P、N間的各自與第6自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成的第1～第4支臂的串聯(lián)連接體，以及連接于所述第1、第2支臂的連接點(diǎn)及第3、第4支臂的連接點(diǎn)與所述直流電路的端子C間的第1、第2箝位二極管組成，從而成為在所述第2、第3支臂的連接點(diǎn)上獲得交流輸入的3級變換裝置，所以能有效地抑制具有經(jīng)直流的3級變換裝置的交流交流電力變換裝置中的直流短路電流。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)楫?dāng)直流交流變換裝置的P側(cè)或N側(cè)發(fā)生直流短路時(shí)，通過斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開交直流變換裝置的全相第1、第4支臂的第6自滅弧元件和導(dǎo)通全相第2、第3支臂的第6自滅弧元件，防止不產(chǎn)生直流短路的極性側(cè)的直流電容器過充電，所以在直流短路時(shí)能有效地抑制由交流電源引起的直流電容器的過充電現(xiàn)象。
又，本發(fā)明相關(guān)的電力變換裝置，因?yàn)榫哂蟹謩e與交直流變換裝置的第1及第2箝位二極管反向并聯(lián)連接的第7自滅弧元件，當(dāng)直流交流變換裝置的P側(cè)或N側(cè)發(fā)生直流短路時(shí)，通過斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開所述交直流變換裝置的全相第1、第4支臂的第6自滅弧元件、導(dǎo)通全相第2、第3支臂的第6自滅弧元件、并導(dǎo)通所述第7自滅弧元件，防止不產(chǎn)生直流短路的極性側(cè)的直流電容器過充電，所以在直流短路時(shí)能有效地抑制由交流電源引起的直流電容器的過充電現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種電力變換裝置，包括由直流電容器與使用第1自滅弧元件的第1開關(guān)裝置的串聯(lián)連接體構(gòu)成的直流電路，以及由使用第2自滅弧元件的多個(gè)支臂構(gòu)成、連接到所述直流電路、將直流功率變換為交流功率的直流交流變換裝置，在當(dāng)所述支臂的故障造成直流短路時(shí)能用所述第1的自滅弧元件抑制完整支臂中流過的短路電流，其特征在于，以使用電壓驅(qū)動型自滅弧元件作為所述第1及第2自滅弧元件，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所述第1自滅弧元件的通電職責(zé)低于所述第2自滅弧元件的通電職責(zé)，通過將所述第1自滅弧元件的開門電壓設(shè)定得比所述第2自滅弧元件的開門電壓低，使得所述第1自滅弧元件產(chǎn)生的短路電流抑制效果增大。
2.一種電力變換裝置，包括由直流電容器與使用第1自滅弧元件的第1開關(guān)裝置的串聯(lián)連接體構(gòu)成的直流電路，以及由使用第2自滅弧元件的多個(gè)支臂構(gòu)成、連接到所述直流電路、將直流功率變換為交流功率的直流交流變換裝置，在當(dāng)所述支臂的故障造成直流短路時(shí)能用所述第1的自滅弧元件抑制完整支臂中流過的短路電流，其特征在于，以使用實(shí)質(zhì)上具有同一電流容量的電壓驅(qū)動型自滅弧元件作為所述第1及第2自滅弧元件，考慮到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所述第1自滅弧元件的通電職責(zé)低于所述第2自滅弧元件的通電職責(zé)，通過將構(gòu)成所述第1自滅弧元件元件的元件并聯(lián)數(shù)設(shè)定得比構(gòu)成所述第2自滅弧元件的元件并聯(lián)數(shù)少，使得所述第1自滅弧元件產(chǎn)生的短路電流抑制效果增大。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于，以具有與其第1自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管的裝置作為第1開關(guān)裝置，將連接交流電源的交流功率變換為直流功率提供給直流電路的交直流變換裝置。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于，包括檢測第1開關(guān)裝置的電壓的第1電壓檢測裝置，當(dāng)該第1電壓檢測裝置的輸出超過規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，將所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件及直流交流變換裝置的第2自滅弧元件斷開。
5.如權(quán)利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于，具有與第1開關(guān)裝置并聯(lián)連接的第1放電電阻，通過在將所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件斷開的同時(shí)、導(dǎo)通直流交流變換裝置的第2自滅弧元件，使直流電容器的電荷通過所述第1放電電阻放電。
6.如權(quán)利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于，具有與第1開關(guān)裝置并聯(lián)連接的第1放電電阻，以及連接在直流電路的端子間的使用第3自滅弧元件的第2開關(guān)裝置與第2放電電阻的串聯(lián)連接體，通過在將所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件斷開的同時(shí)、導(dǎo)通所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件，使直流電容器的電荷通過所述第1及第2放電電阻放電。
7.如權(quán)利要求3所述的電力變換裝置，其特征在于，具有檢測直流電容器的電壓的第2電壓檢測裝置，以及連接在直流電路的端子間的使用第3自滅弧元件的第2開關(guān)裝置與第2放電電阻的串聯(lián)連接體，采用交流電源將所述直流電容器充電到其額定直流電壓時(shí)，在導(dǎo)通所述第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件的狀態(tài)下，加上所述交流電源并開始所述直流電容器的充電，在所述第2電壓檢測裝置的輸出超過高于所述額定直流電壓額定量的規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，導(dǎo)通所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件、并通過所述第2放電電阻使所述直流電容器放電，在所述第2電壓檢測裝置的輸出降低到所述額定直流電壓下時(shí)，斷開所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件。
8.如權(quán)利要求1或2所述的電力變換裝置，其特征在于，直流電路包括具有P、C、N、3個(gè)端子、在所述端子P、C間具有P側(cè)的直流電容器及第1開關(guān)裝置，在所述端子C、N間具有N側(cè)的直流電容器及第1開關(guān)裝置，直流交流變換裝置由連接于所述端子P、N間的分別與第2自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成的第1～第4支臂的串聯(lián)連接體，以及在所述第1、第2支臂的連接點(diǎn)及第3、第4支臂的連接點(diǎn)與所述端子C間連接的第1、第2箝位二極管組成，從而成為從所述第2、第3支臂的連接點(diǎn)得到交流輸出的3級變換裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的電力變換裝置，其特征在于，以具有與其第1自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管作為P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置，把與交流電源連接的交流功率變換為直流功率并提供給直流電路的交直流變換裝置，所述交直流變換裝置具有對應(yīng)于直流電路的端子P、C、N的3個(gè)輸出端子，分別將直流電壓輸出到所述端子P、C間及端子C、N間。
10.如權(quán)利要求8所述的電力變換裝置，其特征在于，具有檢測P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置的電壓的P側(cè)及N側(cè)的第1電壓檢測裝置，當(dāng)所述P側(cè)或N側(cè)的第1電壓檢測裝置的輸出超過規(guī)定的設(shè)定值時(shí)，斷開所述兩第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件及直流交流變換裝置的第1～第4支臂的第2自滅弧元件。
11.如權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其特征在于，包括檢測P側(cè)及N側(cè)的直流電容器電壓的P側(cè)及N側(cè)的第2電壓檢測裝置，以及連接于直流電路的端子P、C間及C、N間、使用P側(cè)及N側(cè)的第3自滅弧元件的第2開關(guān)裝置與第2放電電阻的串聯(lián)連接體，用交流電源對所述兩直流電容器充電到它的額定直流電壓時(shí)，在導(dǎo)通所述兩第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開所述兩第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件的狀態(tài)下迭加所述交流電壓從而開始對所述兩直流電容器充電，在P側(cè)及N側(cè)的各自側(cè)，當(dāng)所述第2電壓檢測裝置的輸出超過比所述額定直流電壓規(guī)定量高的設(shè)定值時(shí)，導(dǎo)通所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件并使所述直流電容器的電荷經(jīng)所述第2放電電阻放電，當(dāng)所述第2電壓檢測裝置的輸出降低到所述額定直流電壓以下時(shí)，斷開所述第2開關(guān)裝置的第3自滅弧元件。
12.如權(quán)利要求11所述的電力變換裝置，其特征在于，具有當(dāng)P側(cè)及N側(cè)的第2電壓檢測裝置的輸出差為0時(shí)輸出充電完了信號的電壓差檢測裝置，以及所述第2電壓檢測裝置的輸出中的任何一個(gè)從超過低于直流電容器的額定直流電壓的規(guī)定的設(shè)定值的時(shí)刻開始到經(jīng)過規(guī)定的設(shè)定時(shí)間內(nèi)使所述電壓差檢測裝置的輸出停止的輸出停止裝置。
13.如權(quán)利要求9所述的電力變換裝置，其特征在于，交直流變換裝置由連接在直流電路的端子P、N間的各自與第6自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成的第1～第4支臂的串聯(lián)連接體，以及連接于所述第1、第2支臂的連接點(diǎn)及第3、第4支臂的連接點(diǎn)與所述直流電路的端子C間的第1、第2箝位二極管組成，從而成為在所述第2、第3支臂的連接點(diǎn)上獲得交流輸入的3級變換裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的電力變換裝置，其特征在于，當(dāng)直流交流變換裝置的P側(cè)或N側(cè)發(fā)生直流短路時(shí)，通過斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開交直流變換裝置的全相第1、第4支臂的第6自滅弧元件和導(dǎo)通全相第2、第3支臂的第6自滅弧元件，防止不產(chǎn)生直流短路的極性側(cè)的直流電容器過充電。
15.如權(quán)利要求13所述的電力變換裝置，其特征在于，具有分別與交直流變換裝置的第1及第2箝位二極管反向并聯(lián)連接的第7自滅弧元件，當(dāng)直流交流變換裝置的P側(cè)或N側(cè)發(fā)生直流短路時(shí)，通過斷開P側(cè)及N側(cè)的第1開關(guān)裝置的第1自滅弧元件、斷開所述交直流變換裝置的全相第1、第4支臂的第6自滅弧元件、導(dǎo)通全相第2、第3支臂的第6自滅弧元件、并導(dǎo)通所述第7自滅弧元件，防止不產(chǎn)生直流短路的極性側(cè)的直流電容器過充電。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種電力變換裝置，能在直流短路時(shí)由從直流電容器通過電力變換器放電的短路電流確實(shí)保護(hù)自滅弧元件。在直流電路的端子P，N間將第1開關(guān)4與直流電容器3串聯(lián)連接。第1開關(guān)4由與自滅弧元件反向并聯(lián)連接的二極管構(gòu)成，第1開關(guān)4的自滅弧元件與第2電力變換器2的各支臂的自滅弧元件一起使用電壓驅(qū)動型自滅弧元件。且，將第1開關(guān)4的自滅弧元件的開門電壓VP1設(shè)定得低于第2電力變換器2的自滅弧元件的開門電壓VP2。
文檔編號H02M7/48GK1416211SQ0214828
公開日2003年5月7日 申請日期2002年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月2日
發(fā)明者朝枝健明, 益永博史 申請人:三菱電機(jī)株式會社