电力转换装置和对地短路位置诊断方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种电力转换装置和对地短路位置诊断方法，即使在接近的位置发生多相的对地短路的情况下，也能够判断电动机及电缆上的对地短路位置并将判断结果通知给使用者或外部的装置或系统。为了实现上述目的，本发明专利技术的电力转换装置具有对地短路电流测量部、相间短路电流测量部和对地短路位置判断部，对地短路电流测量部使3个半桥电路的上臂和下臂中的一者的臂的所有开关导通，测量在导通的期间发生的多个相的输出电流值，相间短路电流测量部使3个半桥电路的1个相的上臂的开关和与该相不同的相的下臂的开关，测量在两者导通的期间发生的多个相的输出电流值，对地短路位置判断部基于对地短路电流测量部测量出的输出电流值和相间短路电流测量部测量出的输出电流值来判断对地短路位置。输出电流值来判断对地短路位置。输出电流值来判断对地短路位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换装置和对地短路位置诊断方法


[0001]本专利技术涉及一种电力转换装置和对地短路位置诊断方法。

技术介绍

[0002]在图17中示出现有的表示电力转换装置和电动机和将它们连接的电缆的结构图。在图17中，现有的电力转换装置581具有用于输入交流电力而向电动机提供电力的整流器电路582、平滑用电容器583以及逆变器电路584。整流器电路582由6个二极管构成，将从输入端子R、S、T输入的交流电力转换成直流电力。平滑用电容器583与电力转换装置内部的直流电压配线连接，将配线间的电压平滑化。逆变器电路584将直流电力转换成用于驱动电动机的交流电力，对输出端子U、V、W输出。逆变器电路584具有由半导体形成的开关585a～595f，两个开关成对构成半桥电路，由6个开关构成U、V、W的三相电桥电路。一相的开关元件以不上下同时导通(ON)的方式交替导通(ON)来进行开关。各相的输出U、V、W使用3根电缆586与电动机587连接。现有的电力转换装置581基于由电流传感器588u和588w或者电流传感器588n观测的电流信息，通过改变导通(ON)各开关的时间的PWM控制来控制对电动机提供的电力。
[0003]在由于绝缘包覆的劣化或物理的损伤等一些原因而在电动机587的内部或电缆586中发生短路、对地短路的情况下，通过电流传感器588n或者安装于各开关的发射极-集电极之间并监视集电极电压以检测过电流的过电流检测电路589a来检测过电流。(在图17中仅记载有安装于开关585a的过电流检测电路。省略了对开关585b～f的记载。)此外，在检测到过电流的情况下，通过关断(OFF)所有开关元件来停止转换动作，阻止开关元件被由于大电流而发生的热能等破坏。
[0004]在由于配线间的短路、对地短路而电力转换装置的动作停止的情况下，能够通过将该信息报知给使用者使其知道发生了对地短路的情况。然而，存在如下课题：在由于发生短路和对地短路事故而电力转换装置的动作停止的情况下，使用者不能确定在电缆上发生了短路、对地短路事故还是在电动机内部中发生了短路、对地短路事故，并且不能确定电缆上的发生位置。
[0005]作为得知异常发生位置的信息的方法的现有技术，有专利文献1。在专利文献1中示出如下方法：如图18所示，根据将上臂或者下臂的开关全部导通(ON)以使对地短路电流流动时的对地短路相的电流和非对地短路相的电流比例来推算对地短路位置。在该方法中，利用了2个电流值的比例由电动机电缆和电动机内的绕阻的电感决定的原理。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2017－229172号公报

技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的问题
[0010]然而，专利文献1是假定仅发生一相对地短路的情况的方法，未与在多个相接近的位置发生对地短路的情况对应。特别是在3相(所有的相)的对地短路的情况下，因为没有图18所示的非对地短路相，所以无法通过专利文献1示出的原理中的电流比例进行对地短路位置推算。
[0011]本专利技术鉴于这样的课题而提出，目的在于提供一种电力转换装置和对地短路位置诊断方法，其即使在接近的位置发生多相对地短路的情况下，也判断电动机和电缆上的对地短路位置，将判断结果报知给使用者或外部的装置或系统。
[0012]用于解决问题的技术方案
[0013]本专利技术鉴于上述
技术介绍
及课题举出其一例，提供一种电力转换装置，其包括由半导体形成的多个开关，通过它们的通断控制来驱动用3相的电缆连接的3相电动机，所述电力转换装置包括：由二极管构成的整流器电路，其将来自电源的交流电力转换为直流电力；用于控制对电动机提供的电流的由3个半桥电路构成的逆变器电路；用于驱动构成半桥电路的多个开关的多个驱动器电路；用于控制驱动器电路的控制电路；和对外部通知装置内部的状况的信息输出单元，控制电路具有对地短路电流测量部、相间短路电流测量部和对地短路位置判断部，在调查电缆和电动机中发生的对地短路的对地短路位置时，对地短路电流测量部使3个半桥电路的上臂和下臂中的一者的臂的所有的开关导通，测量在导通的期间发生的多个相的输出电流值，相间短路电流测量部使3个半桥电路的1个相的上臂的开关和与该相不同的相的下臂的开关导通，测量在两者导通的期间发生的多个相的输出电流值，对地短路位置判断部基于对地短路电流测量部测量出的输出电流值和相间短路电流测量部测量出的输出电流值来判断对地短路位置。
[0014]专利技术效果
[0015]根据本专利技术，即使在接近的位置发生多相对地短路的情况下，也能够判断电动机和电缆上的对地短路位置，将诊断结果报知给使用者或外部的装置或系统。
附图说明
[0016]图1是实施例1中的电力转换装置的结构图。
[0017]图2是实施例1中的对地短路位置判断的流程图。
[0018]图3是表示在图2中的对地短路电流测量步骤S102中发生对地短路短路电流时的电流地路径的图。
[0019]图4是表示图2中的对地短路电流测量步骤S102中的各开关的驱动模式例和此时在各相输出中发生的电流波形的图。
[0020]图5是表示在图2中的相间短路电流测量步骤S106发生相间短路电流时的电流地路径的图。
[0021]图6是表示图2中的相间短路电流测量步骤S106中的各开关的驱动模式例和此时在各相输出中发生的电流波形的图。
[0022]图7是表示由图1中的对地短路位置判断部123使用的对地短路位置诊断方法的图。
[0023]图8是将显示器设为LED时的显示于LED段的显示图案和对地短路位置的对应表。
[0024]图9是实施例2中的电力转换装置的结构图。
[0025]图10是图9中的开关驱动电路SD的结构图。
[0026]图11是实施例2中的对地短路位置判断的流程图。
[0027]图12是表示图11中的对地短路电流测量步骤S202中的各开关的驱动模式例和此时在各相输出中发生的电流波形的图。
[0028]图13是表示将实施例1、2中的电力转换装置作为工业用逆变器应用的例子的图。
[0029]图14是表示将实施例1、2中的电力转换装置应用于铁路车辆的例子的图。
[0030]图15是表示将实施例1、2中的电力转换装置应用于带电动机的汽车的例子的图。
[0031]图16是表示显示实施例1、2中的电力转换装置的对地短路位置判断结果的平板型终端的例子的图。
[0032]图17是表示现有的电力转换装置和电动机和将它们连接的电缆的结构图。
[0033]图18是表示现有的电力转换装置中的开关驱动波形、对地短路相和非对地短路相的对地短路电流波形的例子的图。
具体实施方式
[0034]以下，使用附图对本专利技术的实施例进行说明。
[0035]实施例1
[0036]图1是本实施例中的电力转换装置的结构图。在图1中，在由虚线包围的电动机电缆MCu、MCv、MCw或者3相电动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力转换装置，其包括由半导体形成的多个开关，通过它们的通断控制来驱动用3相的电缆连接的3相电动机，所述电力转换装置的特征在于，包括：由二极管构成的整流器电路，其将来自电源的交流电力转换为直流电力；用于控制对所述电动机提供的电流的由3个半桥电路构成的逆变器电路；用于驱动构成所述半桥电路的所述多个开关的多个驱动器电路；用于控制所述驱动器电路的控制电路；和对外部通知装置内部的状况的信息输出单元，所述控制电路具有对地短路电流测量部、相间短路电流测量部和对地短路位置判断部，在调查所述电缆和所述电动机中发生的对地短路的对地短路位置时，所述对地短路电流测量部使所述3个半桥电路的上臂和下臂中的一者的臂的所有的所述开关导通，测量在该导通的期间发生的多个相的输出电流值，所述相间短路电流测量部使所述3个半桥电路的1个相的上臂的开关和与该相不同的相的下臂的开关导通，测量在两者导通的期间发生的多个相的输出电流值，所述对地短路位置判断部基于所述对地短路电流测量部测量出的输出电流值和所述相间短路电流测量部测量出的输出电流值来判断对地短路位置。2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：所述对地短路位置判断部比较所述对地短路电流测量部测量出的3个相的电流值，在判断为2个相的电流值相等且1个相的电流值比其它相的电流值大的情况下，基于它们的电流比例来判断对地短路位置，在判断为2个相的电流值相等且1个相的电流值比其它相的电流值小的情况下或者判断为3个相的电流值相等的情况下，基于所述相间短路电流测量部测量出的输出电流值来判断对地短路位置。3.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：在所述驱动器电路中具有过电流检测电路，所述对地短路位置判断部在所述所有的开关导通的期间观测所述过电流检测电路进行的过电流检测，在1个相中检测到过电流的情况下，基于所述对地短路电流测量部测量出的输出电流值的电流比例来判断对地短路位置，在2个相或者3个相中检测到过电流的情况下，基于所述相间短路电流测量部测量出的输出电流值来判断对地短路位置。4.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：所述对地短路位置判断部比较所述对地短路电流测量部测量出的3个相的电流值，在判断为2个相的电流值相等且1个相的电流值比其它相的电流值大的情况下，基于它们的电流比例来计算从输出到对地短路位置的电流路径的电感值，在判断为2个相的电流值相等且1个相的电流值比其它相的电流值小的情况下或者判断为3个相的电流值相等的情况下，基于所述相间短路电流测量部测量出的输出电流值来计算从输出到对地短路位置的电流路径的电感值，并根据所述电感值判断对地短路位置。5.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于：在所述驱动器电路中具有过电流检测电路，所述对地短路位置判断部在所述所有的开关导通的期间观测所述过电流检测电路进行的过电流检测，在1个相中检测到过电流的情况下，基于它们的电流比例来计算从输出到对地短路位置的电流路径的电感值，在2个相或
者3个相中检测到过电流的情况下，基于所述相间短路电流测量部测量出的输出电流值来计算从输出到对地短路位置的电流路径的电感值，根据该算出的电感值判断对地短路位置。6.根据权利要求4或5所述的电力转换装置，其特征在于：所述控制电路具有用于存储从外部输入的电缆和电动机内绕组的电感值的电感值存储部，所述对地短路位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：景山宽，
申请(专利权)人：株式会社日立产机系统，
类型：发明
国别省市：