本發(fā)明涉及將交流電壓變換為直流電壓的轉(zhuǎn)換器及電力變換裝置。

背景技術(shù)：

電力變換裝置為了抑制諧波向交流系統(tǒng)的流出，有時(shí)由12相整流用變壓器構(gòu)成。12相整流用變壓器存在下述兩種情況：將一次側(cè)設(shè)為Y接線，由Δ接線和Y接線構(gòu)成二次側(cè)；以及將一次側(cè)設(shè)為Δ接線，由Δ接線和Y接線構(gòu)成二次側(cè)。12相整流用變壓器在二次側(cè)，生成具有30度的相位差的三相交流，通過(guò)全波整流而進(jìn)行12相整流(參照專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2008－295155號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

此外，在12相整流用變壓器的二次側(cè)，在從Δ接線輸出的交流電壓和從Y接線輸出的交流電壓之間產(chǎn)生差異，流過(guò)Δ接線側(cè)的二極管電橋的電流和流過(guò)Y接線側(cè)的二極管電橋的電流之間發(fā)生不平衡的情況下，導(dǎo)致電流集中至二極管電橋的其中一方。如果長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)該狀態(tài)，則有可能因熱量而損壞二極管電橋的其中一方。

本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供能夠?qū)υ诹鬟^(guò)Δ接線側(cè)的二極管電橋的電流和流過(guò)Y接線側(cè)的二極管電橋的電流之間發(fā)生的不平衡進(jìn)行檢測(cè)的轉(zhuǎn)換器及電力變換裝置。

為了解決上述的課題并達(dá)到目的，本發(fā)明的特征在于，具有：轉(zhuǎn)換器電路部，其將從12相整流用變壓器的Δ接線和Y接線這2個(gè)系統(tǒng)供給的交流電壓變換為直流電壓；電流檢測(cè)器，其對(duì)由轉(zhuǎn)換器電路部輸出的直流母線的電流進(jìn)行檢測(cè)；以及不平衡檢測(cè)部，其對(duì)在由電流檢測(cè)器檢測(cè)到的從Δ接線輸出的電流和從Y接線輸出的電流之間發(fā)生不平衡這一情況進(jìn)行檢測(cè)。

發(fā)明的效果

本發(fā)明所涉及的轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)υ诹鬟^(guò)Δ接線側(cè)的二極管電橋的電流和流過(guò)Y接線側(cè)的二極管電橋的電流之間發(fā)生的不平衡進(jìn)行檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施方式1所涉及的轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是用于實(shí)施方式1所涉及的轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的說(shuō)明的圖。

圖3是實(shí)施方式1所涉及的二極管模塊的剖視圖。

圖4是實(shí)施方式2所涉及的轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是用于實(shí)施方式2所涉及的轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的說(shuō)明的圖。

具體實(shí)施方式

下面，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的轉(zhuǎn)換器及電力變換裝置詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。此外，本發(fā)明并不限定于本實(shí)施方式。

實(shí)施方式1.

圖1是表示實(shí)施方式1所涉及的轉(zhuǎn)換器1的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是用于實(shí)施方式1所涉及的轉(zhuǎn)換器1的動(dòng)作的說(shuō)明的圖。圖3是實(shí)施方式1所涉及的二極管模塊100的剖視圖。

轉(zhuǎn)換器1將從12相整流用變壓器2供給的交流電壓變換為直流電壓，將變換后的直流電壓供給至逆變器3。逆變器3將直流電壓變換為交流電壓，供給至電動(dòng)機(jī)4。在實(shí)施方式1中，由Δ接線構(gòu)成12相整流用變壓器2的一次側(cè)，但也可以由Y接線構(gòu)成。

轉(zhuǎn)換器1具有：轉(zhuǎn)換器電路部11，其將交流電壓變換為直流電壓；電流檢測(cè)器12，其對(duì)直流母線的電流進(jìn)行檢測(cè)；不平衡檢測(cè)部13，其對(duì)電流的不平衡進(jìn)行檢測(cè)；直流電抗器14，其減少脈動(dòng)成分；以及平滑電容器15，其將電壓平滑化。

轉(zhuǎn)換器電路部11將從12相整流用變壓器2的Δ接線和Y接線這2個(gè)系統(tǒng)供給的交流電壓變換為直流電壓。轉(zhuǎn)換器電路部11具有：二極管電橋21，其對(duì)Δ接線的輸出電壓進(jìn)行全波整流；以及二極管電橋22，其對(duì)Y接線的輸出電壓進(jìn)行全波整流。二極管電橋21由6個(gè)二極管元件21a、21b、21c、21d、21e、21f構(gòu)成。二極管電橋22由6個(gè)二極管元件22a、22b、22c、22d、22e、22f構(gòu)成。此外，下面，將二極管元件21a、21b、21c、21d、21e、21f及二極管元件22a、22b、22c、22d、22e、22f統(tǒng)稱為二極管元件組。

電流檢測(cè)器12對(duì)由轉(zhuǎn)換器電路部11輸出的直流母線的電流進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)到的檢測(cè)值輸出至不平衡檢測(cè)部13。在實(shí)施方式1中，電流檢測(cè)器12配置在直流電抗器14的前級(jí)，但電流檢測(cè)器12也可以配置在直流電抗器14的后級(jí)。另外，由Δ接線構(gòu)成12相整流用變壓器2的一次側(cè)，但也可以由Y接線構(gòu)成。

不平衡檢測(cè)部13對(duì)在基于由電流檢測(cè)器12檢測(cè)到的檢測(cè)值的電流中發(fā)生不平衡這一情況進(jìn)行檢測(cè)。關(guān)于不平衡檢測(cè)部13的詳細(xì)結(jié)構(gòu)在后面記述。

直流電抗器14對(duì)由轉(zhuǎn)換器電路部11整流后的直流電流進(jìn)行平滑化，減少脈動(dòng)成分。

平滑電容器15通過(guò)將由轉(zhuǎn)換器電路部11變換后的直流電壓的脈動(dòng)成分去除，從而對(duì)直流電壓進(jìn)行平滑化。

在這里，對(duì)不平衡檢測(cè)部13的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。不平衡檢測(cè)部13具有：直流電流檢測(cè)部31，其對(duì)直流電流S3進(jìn)行檢測(cè)；峰值檢測(cè)部32，其對(duì)峰值進(jìn)行檢測(cè)；最低值檢測(cè)部33，其對(duì)最低值進(jìn)行檢測(cè)；差值檢測(cè)部34，其對(duì)峰值和最低值的差值S5進(jìn)行檢測(cè)；設(shè)定部35，其對(duì)閾值S4進(jìn)行設(shè)定；比較部36，其對(duì)差值檢測(cè)部34的輸出和設(shè)定部35的輸出進(jìn)行比較；以及信號(hào)輸出部37，其將警報(bào)信號(hào)S6輸出。

直流電流檢測(cè)部31基于由電流檢測(cè)器12檢測(cè)到的檢測(cè)值而對(duì)直流電流S3進(jìn)行檢測(cè)。

峰值檢測(cè)部32對(duì)由直流電流檢測(cè)部31檢測(cè)到的直流電流S3的峰值進(jìn)行檢測(cè)。峰值檢測(cè)部32基于檢測(cè)到的峰值而生成峰值保持信號(hào)S1。

最低值檢測(cè)部33對(duì)由直流電流檢測(cè)部31檢測(cè)到的直流電流S3的最低值進(jìn)行檢測(cè)。最低值檢測(cè)部33基于檢測(cè)到的最低值而生成最低值保持信號(hào)S2。

差值檢測(cè)部34基于峰值保持信號(hào)S1和最低值保持信號(hào)S2，對(duì)峰值和最低值的差值S5進(jìn)行檢測(cè)。

設(shè)定部35對(duì)直流電流的峰值和最低值之間的差值的閾值S4進(jìn)行設(shè)定，將閾值S4輸出至比較部36。

比較部36對(duì)由設(shè)定部35所設(shè)定的閾值S4、和由差值檢測(cè)部34檢測(cè)到的差值S5進(jìn)行比較。

信號(hào)輸出部37在由比較部36比較后的結(jié)果是由差值檢測(cè)部34檢測(cè)到的差值S5超過(guò)由設(shè)定部35所設(shè)定的閾值S4的情況下，將警報(bào)信號(hào)S6輸出至逆變器3。逆變器3基于警報(bào)信號(hào)S6的輸入而使電動(dòng)機(jī)4的動(dòng)作停止。

在這里，對(duì)下述情況進(jìn)行說(shuō)明，即，在時(shí)刻t1，在從構(gòu)成12相整流用變壓器2二次側(cè)的Δ接線輸出的交流電壓和從Y接線輸出的交流電壓之間產(chǎn)生差異，流過(guò)二極管電橋21的電流和流過(guò)二極管電橋22的電流之間發(fā)生不平衡。此外，下面，設(shè)想電流集中至二極管電橋21的情況。

如果在時(shí)刻t1，在流過(guò)二極管電橋21的電流和流過(guò)二極管電橋22的電流之間發(fā)生不平衡，則如圖2(a)所示，與電流平衡時(shí)相比，流過(guò)二極管電橋21的電流I1變小，另外，流過(guò)二極管電橋22的電流I2變大。其原因在于，如圖2(b)所示，由于從轉(zhuǎn)換器電路部11輸出的直流母線的電流的脈動(dòng)成分增加，因此從直流電流檢測(cè)部31輸出的直流電流S3的脈動(dòng)成分也增加。

另外，在流過(guò)二極管電橋21的電流和流過(guò)二極管電橋22的電流之間發(fā)生不平衡的情況下，從峰值檢測(cè)部32輸出的峰值保持信號(hào)S1增加，從最低值檢測(cè)部33輸出的最低值保持信號(hào)S2減少，因此如圖2(b)所示，峰值保持信號(hào)S1和最低值保持信號(hào)S2的差值S5變大。

比較部36對(duì)由設(shè)定部35所設(shè)定的閾值S4、和由差值檢測(cè)部34檢測(cè)到的差值S5進(jìn)行比較，將比較后的結(jié)果輸出至信號(hào)輸出部37。在實(shí)施方式1中，如圖2(b)所示，設(shè)想在時(shí)刻t2，差值S5超過(guò)閾值S4的情況。

信號(hào)輸出部37在基于比較部36的比較結(jié)果，檢測(cè)到差值S5超過(guò)閾值S4的情況下，如圖2(c)所示，將警報(bào)信號(hào)S6輸出至逆變器3。

逆變器3基于警報(bào)信號(hào)S6，將電動(dòng)機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)停止。由于通過(guò)逆變器3進(jìn)行的電動(dòng)機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)停止，因此施加于轉(zhuǎn)換器1的二極管電橋21及二極管電橋22的電流變?yōu)榱恪?/p>

由此，轉(zhuǎn)換器1在流過(guò)Δ接線側(cè)的二極管電橋21的電流和流過(guò)Y接線側(cè)的二極管電橋22的電流之間發(fā)生不平衡的情況下，能夠以短時(shí)間由不平衡檢測(cè)部13檢測(cè)到電流的不平衡。另外，轉(zhuǎn)換器1在由不平衡檢測(cè)部13檢測(cè)到電流的不平衡的情況下，將警報(bào)信號(hào)S6輸出至逆變器3，使電動(dòng)機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)停止，因此能夠避免電流長(zhǎng)時(shí)間集中至二極管電橋的其中一方，能夠防止因發(fā)熱而使二極管電橋的其中一方損壞。

在這里，對(duì)由二極管電橋21及二極管電橋22構(gòu)成的二極管模塊100進(jìn)行說(shuō)明。圖3是二極管模塊100的剖視圖。二極管模塊100構(gòu)成為，將在基板101形成的銅配線102和二極管元件組通過(guò)焊料103進(jìn)行固定。二極管模塊100通過(guò)散熱用脂狀物104而固定于冷卻鰭片105。另外，冷卻鰭片105安裝有對(duì)周?chē)臏囟冗M(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器106。

還想到如下結(jié)構(gòu)，即，轉(zhuǎn)換器1在由溫度傳感器106檢測(cè)到的溫度超過(guò)設(shè)定值的情況下，判斷為在二極管電橋21或者二極管電橋22發(fā)生異常的發(fā)熱，檢測(cè)到電流的不平衡。但是，在該結(jié)構(gòu)中，在二極管電橋21及二極管電橋22一體地形成于二極管模塊100的情況下，即使在二極管電橋的其中一方產(chǎn)生發(fā)熱，也有可能由于熱干涉而使溫度平均化，或熱量被熱容大的冷卻鰭片105奪走，從而無(wú)法檢測(cè)到發(fā)熱、或者檢測(cè)花費(fèi)時(shí)間。

因此，實(shí)施方式1所涉及的轉(zhuǎn)換器1不受由二極管電橋21和二極管電橋22之間的熱干涉及冷卻鰭片105的熱容引起的影響，能夠以短時(shí)間檢測(cè)到電流的不平衡，使電動(dòng)機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)停止，因此能夠防止因熱量而損壞二極管電橋。

另外，已知二極管元件組會(huì)由于反復(fù)進(jìn)行超過(guò)上限值的溫度上升和超過(guò)下限值的溫度下降而導(dǎo)致疲勞破壞。實(shí)施方式1所涉及的轉(zhuǎn)換器1以短時(shí)間檢測(cè)到電流的不平衡，使電動(dòng)機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)停止，因此能夠抑制溫度上升而不超過(guò)上限值，從而能夠防止二極管元件組的疲勞損壞。

實(shí)施方式2.

圖4是表示實(shí)施方式2所涉及的轉(zhuǎn)換器5的結(jié)構(gòu)的圖。圖5是用于實(shí)施方式2所涉及的轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作的說(shuō)明的圖。轉(zhuǎn)換器5將從12相整流用變壓器2供給的交流電壓變換為直流電壓，將變換后的直流電壓供給至逆變器3。逆變器3將直流電壓變換為交流電壓，供給至電動(dòng)機(jī)4。在實(shí)施方式2中，由Δ接線構(gòu)成12相整流用變壓器2的一次側(cè)，但也可以由Y接線構(gòu)成。

轉(zhuǎn)換器5具有：轉(zhuǎn)換器電路部11，其將交流電壓變換為直流電壓；電流檢測(cè)器12，其對(duì)直流母線的電流進(jìn)行檢測(cè)；不平衡檢測(cè)部41，其對(duì)電流的不平衡進(jìn)行檢測(cè)；直流電抗器14，其減少脈動(dòng)成分；以及平滑電容器15，其將電壓平滑化。

關(guān)于實(shí)施方式2所涉及的轉(zhuǎn)換器5和實(shí)施方式1所涉及的轉(zhuǎn)換器1，不平衡檢測(cè)部41和不平衡檢測(cè)部13的結(jié)構(gòu)不同。除不平衡檢測(cè)部41以外的結(jié)構(gòu)與在實(shí)施方式1中所說(shuō)明的結(jié)構(gòu)相同，因此標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略說(shuō)明。下面，對(duì)不平衡檢測(cè)部41的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。

不平衡檢測(cè)部41對(duì)在基于由電流檢測(cè)器12檢測(cè)到的檢測(cè)值的電流中發(fā)生不平衡這一情況進(jìn)行檢測(cè)。不平衡檢測(cè)部41具有：直流電流檢測(cè)部51，其對(duì)直流電流S11進(jìn)行檢測(cè)；脈動(dòng)頻率計(jì)算部52，其對(duì)直流電流S11的脈動(dòng)頻率S12進(jìn)行計(jì)算；平均值計(jì)算部53，其對(duì)直流電流S11的平均值S13進(jìn)行計(jì)算；設(shè)定部54，其對(duì)閾值S14進(jìn)行設(shè)定；電流不平衡檢測(cè)部55，其對(duì)電流發(fā)生不平衡這一情況進(jìn)行檢測(cè)；以及信號(hào)輸出部56，其將警報(bào)信號(hào)S15輸出。

直流電流檢測(cè)部51基于由電流檢測(cè)器12檢測(cè)到的檢測(cè)值而對(duì)直流電流S11進(jìn)行檢測(cè)。

脈動(dòng)頻率計(jì)算部52對(duì)由直流電流檢測(cè)部51檢測(cè)到的直流電流S11的脈動(dòng)頻率S12進(jìn)行計(jì)算。在這里，對(duì)由脈動(dòng)頻率計(jì)算部52計(jì)算的直流電流的脈動(dòng)頻率S12進(jìn)行說(shuō)明。轉(zhuǎn)換器5從12相整流用變壓器2接受交流電壓的供給。由此，由脈動(dòng)頻率計(jì)算部52計(jì)算的脈動(dòng)頻率S12在平衡狀態(tài)下，成為電源電壓頻率的12倍。但是，在流過(guò)二極管電橋21的電流和流過(guò)二極管電橋22的電流之間發(fā)生不平衡的情況下，由脈動(dòng)頻率計(jì)算部52計(jì)算的脈動(dòng)頻率S12減少至電源電壓頻率的6倍。此外，脈動(dòng)頻率會(huì)根據(jù)測(cè)定精度而產(chǎn)生誤差，但成為電源電壓頻率的12倍或者6倍。

平均值計(jì)算部53對(duì)由直流電流檢測(cè)部51檢測(cè)到的直流電流S11的平均值S13進(jìn)行計(jì)算。設(shè)定部54對(duì)閾值S14進(jìn)行設(shè)定。

在由脈動(dòng)頻率計(jì)算部52計(jì)算出的直流電流的脈動(dòng)頻率S12沒(méi)有成為電源電壓頻率的12倍，且檢測(cè)到由平均值計(jì)算部53計(jì)算出的直流電流的平均值S13超過(guò)由設(shè)定部54所設(shè)定的閾值S14的情況下，電流不平衡檢測(cè)部55檢測(cè)出在基于由電流檢測(cè)器12檢測(cè)到的檢測(cè)值的電流中發(fā)生不平衡。

信號(hào)輸出部56在由電流不平衡檢測(cè)部55檢測(cè)到電流的不平衡的情況下，將警報(bào)信號(hào)S15輸出至逆變器3。逆變器3基于警報(bào)信號(hào)S15的輸入而使電動(dòng)機(jī)4的動(dòng)作停止。

在這里，設(shè)想下述情況而進(jìn)行說(shuō)明，即，在時(shí)刻t1，在流過(guò)二極管電橋21的電流和流過(guò)二極管電橋22的電流之間發(fā)生不平衡，且在時(shí)刻t2，在二極管電橋21或者二極管電橋22發(fā)生大幅的發(fā)熱。

如果在時(shí)刻t1，在流過(guò)二極管電橋21的電流和流過(guò)二極管電橋22的電流之間發(fā)生不平衡，則如圖5(a)所示，與不發(fā)生不平衡時(shí)相比，由直流電流檢測(cè)部51檢測(cè)的直流電流S11的脈動(dòng)成分變大。

另外，在電動(dòng)機(jī)4的負(fù)載輕、軸輸出小的情況下，集中至二極管電橋21或者二極管電橋22中的一方的電流小，因此認(rèn)為因熱量而損壞二極管元件組的可能性低。

但是，在電動(dòng)機(jī)4的負(fù)載重、軸輸出大的情況下，由轉(zhuǎn)換器電路部11進(jìn)行整流的電流變大，因此集中至二極管電橋21或者二極管電橋22中的一方的電流變大，認(rèn)為因熱量而損壞二極管元件組的可能性變高。

因此，電流不平衡檢測(cè)部55如圖5(b)、(c)所示，在檢測(cè)到由脈動(dòng)頻率計(jì)算部52計(jì)算出的直流電流的脈動(dòng)頻率S12沒(méi)有成為電源電壓頻率的12倍、即成為6倍，檢測(cè)到由平均值計(jì)算部53計(jì)算出的直流電流S11的平均值S13超過(guò)由設(shè)定部54所設(shè)定的閾值S14的情況下，檢測(cè)出在基于由電流檢測(cè)器12檢測(cè)到的檢測(cè)值的電流中發(fā)生不平衡。此外，在實(shí)施方式2中，假設(shè)在時(shí)刻t3檢測(cè)到電流的不平衡。

信號(hào)輸出部56在由電流不平衡檢測(cè)部55檢測(cè)到電流的不平衡的情況下，如圖5(d)所示，將警報(bào)信號(hào)S15輸出至逆變器3。

逆變器3基于警報(bào)信號(hào)S15，使電動(dòng)機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)停止。由于通過(guò)逆變器3進(jìn)行的電動(dòng)機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)停止，因此施加于轉(zhuǎn)換器5的二極管電橋21及二極管電橋22的電流變?yōu)榱恪?/p>

由此，轉(zhuǎn)換器5在流過(guò)Δ接線側(cè)的二極管電橋21的電流和流過(guò)Y接線側(cè)的二極管電橋22的電流之間發(fā)生不平衡的情況下，能夠以短時(shí)間由不平衡檢測(cè)部41檢測(cè)到電流的不平衡。另外，轉(zhuǎn)換器5在由不平衡檢測(cè)部41檢測(cè)到電流的不平衡的情況下，將警報(bào)信號(hào)S15輸出至逆變器3，使電動(dòng)機(jī)4的運(yùn)轉(zhuǎn)停止，因此能夠避免電流長(zhǎng)時(shí)間集中至二極管電橋的其中一方，能夠防止因熱量而使二極管電橋的其中一方損壞。

以上的實(shí)施方式所示的結(jié)構(gòu)，例示出本發(fā)明的內(nèi)容的一個(gè)例子，也能夠與其他公知的技術(shù)組合，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍還能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)的一部分省略、變更。

標(biāo)號(hào)的說(shuō)明

1轉(zhuǎn)換器，2 12相整流用變壓器，3逆變器，4電動(dòng)機(jī)，11轉(zhuǎn)換器電路部，12電流檢測(cè)器，13、41不平衡檢測(cè)部，14直流電抗器，15平滑電容器，21、22二極管電橋，21a、21b、21c、21d、21e、21f、22a、22b、22c、22d、22e、22f二極管元件，31、51直流電流檢測(cè)部，32峰值檢測(cè)部，33最低值檢測(cè)部，34差值檢測(cè)部，35、54設(shè)定部，36比較部，37、56信號(hào)輸出部，52脈動(dòng)頻率計(jì)算部，53平均值計(jì)算部，55電流不平衡檢測(cè)部。