电压型自激式电力变流装置的故障检测电路制造方法及图纸

由在串联连接的自消弧式电力半导体元件１１、１２上分别串联阳极电抗器１３、２３构成的电压型自激式电力变流器中，本发明专利技术的故障检测电路设有：分别检测从上述各元件１１、１２的阳极流向阴极方向的电流增加时在阳极电抗器１３、２３上产生的定向电压是否达到规定值以上的电压的阳极电抗器电压方向检测电路１６、２６、分别检测从上述半导体元件１１、２１的阳极流向阴极的电流的桥臂电流方向检测电路１７、２７、将各桥臂电流方向检测电路的输出信号分别延迟一定时间的延迟装置１８、２８及分别将上述各阳极电抗器电压方向检测电路１６、２６的输出信号和上述各延迟装置１８、２８的输出信号作为输入信号的输出装置１９、２９，并将各输出装置１９、２９的输出信号作为上述变流器的故障检测信号。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在抑制受电端交流电压闪变的闪变抑制装置、补偿无功功率的无功功率补偿装置或抑制受电端交流电流高次谐波的有源滤波器等所使用的电压型自激式电力变流器中，用于快速检测因桥臂短路等引起的变流器故障的故障检测电路。作为现有的三相电压型自激式电力变流器的一例，由6个桥臂电路构成，各桥臂电路包括自消弧式电力半导体元件、与该半导体元件反并联的二极管以及与半导体元件的阳极串联用来抑制电流上升率的阳极电抗器。现在，在这种结构的电压型自激式电力变流器中，当低压侧桥臂电路的半导体元件导通时，如高压侧桥臂电路的半导体元件因任何异常而造成损坏或导通，则将从直流电路流出直流短路故障电流。同样，当高压侧桥臂电路两端因闪络等故障而短路时，或当在变流器的交流侧发生线间短路故障时，也同样有直流短路电流流入半导体元件。在现有技术中，为检测这种故障并进行保护，在各桥臂电路中设有电流检测器和电流继电器。用电流检测器检测流过桥臂电路的电流，当该检测电流达到了规定值以上的过流时，由过流继电器检测，并将门极关断信号同时送给构成电力变流器的所有半导体元件，切断短路故障电流，从而保护了电力变流器。这种保护方式存在如下缺点。即，当给出门极关断信号切断作为半导体元件的额定值的可关断的电流值超过某一可关断电流值的电流时，半导体元件就会损坏。此外，因输出门极关断信号的电路存在延迟时间，所以为检测故障并向半导体元件输出用于切断故障电流的关断信号，就需要一定的时间。因此，从检测出这种故障到故障电流达到半导体元件的可关断电流值之前就必须输出门极关断信号。为此，在现有技术中考虑到从检测出过流到输出门极关断信号所需的延迟时间，因而加大阳极电抗，延缓了故障电流的上升。其结果是，导致用于处理正常换向时的阳极电抗能量的电路损失增加，存在着使得电力变流器效率降低的缺点。或者，还存在着这样的缺点，即为了切断故障电流，必须使用超过切断正常运行电流所需的关断电流额定值的大容量关断电流额定值半导体元件。本专利技术是为克服上述缺点而推出的，目的是提供一种电压型自激式电力变流器的故障检测电路，能够在短路故障电流达到过流之前快速检测出电力变流器的故障，而且无须将电抗器、或自消弧式电力半导体元件加大到必要规格以上即能检测电力变流器的故障。本专利技术备有电压方向检测装置、桥臂电流方向检测装置及输出装置。电压方向检测装置用于检测当从自消弧式电力半导体元件的阳极流向阴极方向的电流增加时在阳极电抗器上产生的定向电压是否达到规定值以上。桥臂电流方向检测装置用于检测从自消弧式电力半导体元件的阳极向阴极方向流动的电流。而输出装置则将桥臂电流方向检测信号延迟一定时间、并且当该信号与阳极电抗器电压方向检测信号同时存在时，输出故障检测信号。因此，能在故障电流达到过流之前快速检测出电力变流器的故障。另外，本专利技术备有电压方向检测装置、导通时间控制装置及输出装置。电压方向检测装置用于检测当从自消弧式电力半导体元件的阳极流向阴极方向的电流增加时在阳极电抗器上产生的定向电压是否达到规定值以上。导通时间控制装置用于决定自消弧式电力半导体元件换向动作的开始定时，并控制导通时间。而输出装置则将控制导通时间的信号延迟一定时间、且当该信号与阳极电抗器电压方向检测信号同时存在时，输出故障检测信号。其结果是，能检测出电力变流器的故障，而不需要在电力变流器中设置电流检测器。另外，本专利技术备有电压方向检测装置、电压检测装置及输出装置。电压方向检测装置用于检测当从自消弧式电力半导体元件的阳极流向阴极方向的电流增加时在阳极电抗器上产生的定向电压是否达到规定值以上。电压检测装置用于检测自消弧式电力半导体元件的门极—阴极间的门极关断电压。而输出装置则将门极关断电压检测信号延迟一定时间、且当该信号与阳极电抗器电压检测信号同时存在时，输出故障检测信号。其结果是，能检测出电力变流器的故障，进一步还能检测出自消弧式电力半导体元件的损坏。另外，本专利技术备有电压方向检测装置及延迟装置。电压方向检测装置用于检测当从自消弧式电力半导体元件的阳极流向阴极方向的电流增加时在阳极电抗器上产生的定向电压是否达到规定值以上。延迟装置当检测出阳极电抗器电压检测信号已经过一定时间时，输出故障检测信号。其结果是，无须专门附加电流检测器等即可检测出电力变流器的故障。按照本专利技术的电压型自激式电力变流器的故障检测电路，可在短路故障电流达到过流之前快速检测出电力变流器的故障，而且无须将电抗器、或自消弧式电力半导体元件加大到必要规格以上。图1是表示本专利技术的电压型自激式电力变流器一例的主电路图。图2是表示本专利技术的电压型自激式电力变流器故障检测电路的第1实施例的结构图。图3是图2中的阳极电抗器电压方向检测电路的详细说明图。图4是图2中的桥臂电流方向检测电路的详细说明图。图5是表示用于说明本专利技术第1实施例动作的导通时间控制信号、门极开通信号、门极关断信号的时间图。图6是在图2中的自消弧式电力半导体元件中流过电流时的换向动作的说明图。图7是在图2中的二极管中流过电流时的换向动作的说明图。图8是在图2中的自消弧式电力半导体元件中流过电流时出现故障时的现象说明图。图9是在图2中的二极管中流过电流时出现故障时的现象说明图。图10是表示本专利技术的电压型自激式电力变流器故障检测电路的第2实施例的结构图。图11是表示用于说明本专利技术第2实施例动作的导通时间控制信号、门极开通信号、门极关断信号的时间图。图12是表示本专利技术的电压型自激式电力变流器故障检测电路的第3实施例的结构图。图13是表示本专利技术的电压型自激式电力变流器故障检测电路的第4实施例的结构图。以下，参照附图说明本专利技术的实施例。首先，参照图1说明作为本专利技术的对象的电压型自激式电力变流器。图1所示为三相电压型自激式电力变流器，由高压侧的桥臂电路1、3、5、低压侧的桥臂电路2、4、6、及在桥臂电路1～6直流侧连接的用于保持直流电压恒定的直流电容器7构成。桥臂电路1包括由例如GTO(门极可关断晶闸管)构成的自消弧式电力半导体元件11、与半导体元件11反并联的二极管12、与半导体元件11及二极管12串联用于抑制自消弧式电力半导体元件11的电流上升率的电抗器13。同样，桥臂电路2～6包括自消弧式电力半导体元件21、31、41、51、61、与半导体元件21、31、41、51、61反并联的二极管22、32、42、52、62、电抗器23、33、43、53、63。而且，在将桥臂电路1、2串联的桥臂串联电路、将桥臂电路3、4串联的桥臂串联电路、将桥臂电路5、6串联的桥臂串联电路中的各桥臂电路1、2的连接点、桥臂电路3、4的连接点、桥臂电路5、6的连接点上，分别连接着交流侧端子R、S、T，直流端子P、N连接在直流电容器7的两端。为减小施加在自消弧式电力半导体元件11、21上的电压的上升率dv/dt等，一般在自消弧式电力半导体元件11、21上并联设置浪涌电压防护电路，此外，为处理换向时在阳极电抗器上蓄积的能量，将电抗能量再生电路、或电阻和二极管串联电路并联于阳极电抗器13、23，但因这些电路与本专利技术没有直接关系，其说明从略。第1实施例图2是表示本专利技术第1实施例的图，在图1的桥臂电路1中，设有作为本专利技术的电压方向检测装置一例的阳极电抗器电压方向检测电路16、作为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压型自激式电力变流器的故障检测电路，备有多个桥臂电路串联的桥臂串联电路，上述各桥臂串联电路具有自消弧式电力半导体元件及与该半导体元件的阳极串联用于抑制电流上升率的阳极电抗器，其特征在于，它备有：电压方向检测装置，用于检测当从上述各 桥臂电路的每个半导体元件的阳极流向阴极方向的电流增加时在阳极电抗器上产生的定向电压是否达到规定值以上；桥臂电流方向检测装置，用于检测从上述各桥臂电路的每个半导体元件的阳极向阴极方向流动的电流；延迟装置，用于将上述各桥臂电路的每个上述 桥臂电流方向检测装置的输出信号分别延迟一定时间；输出装置，用于在上述各桥臂电路中当上述电压方向检测装置的输出信号和上述延迟装置的输出信号同时存在时产生上述变流器的故障检测信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木健一，川上纪子，井野口晴久，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]