變換單元2 (2a?2n)正常地動作的情況下，上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?Iln)在上述控制電路6的控制下分別被ON控制。因此，從上述直流電源單元I經(jīng)由上述直流聯(lián)動部3供給的直流電力分別經(jīng)由上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?Iln)而被施加到上述各電力變換單元2 (2a ?2n)。
[0029]關(guān)于這樣經(jīng)由進(jìn)行了 ON控制的上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?Iln)而流入到上述各電力變換單元2 (2a?2n)的直流電流，根據(jù)該半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)的元件特性來限制其最大電流。因此，對構(gòu)成上述各電力變換單元2 (2a?2n)的主體部的上述各半橋電路分別施加的直流電力受限制。因此，只要在構(gòu)成上述各半橋電路的上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql?Q6中未發(fā)生短路等異常，就不會在上述各半橋電路中流過過電流。
[0030]但是，在發(fā)生了上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql?Q6短路等異常時，設(shè)置在該電力變換單元2(2a?2n)的直流輸入部中的上述電容器5的端子電壓、所謂直流聯(lián)動電壓(DC linkvoltage)降低。另外，伴隨上述端子電壓的降低，從上述直流電源單元I向該電力變換單元2(2a?2n)流入電流值異常大的短路電流。上述控制電路6經(jīng)由例如設(shè)置在上述直流輸入部中的電流檢測器13(13a?13η)來監(jiān)視這樣的短路電流的發(fā)生。
[0031]另外，上述控制電路6在檢測到短路電流時，對該短路電流被檢測到的電力變換單元2(2a?2η)中的上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)進(jìn)行OFF控制。由此，上述控制電路6切斷從上述直流電源單元I向該電力變換單元2 (2a?2n)供給的直流電力。通過該半導(dǎo)體開關(guān)元件ll(lla?lln)的OFF控制，將發(fā)生了該短路故障的電力變換單元2 (2a?2n)從上述直流電源單元I切離。從該直流電源單元I的上述電力變換單元2 (2a?2n)的切離依賴于上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)的元件特性，僅在例如幾微秒等級的應(yīng)答延遲下迅速地執(zhí)行。
[0032]因此，在起因于上述短路故障而上述異常的電流流入到其他健全的電力變換單元2(2a?2n)之前，發(fā)生了上述短路故障的電力變換單元2 (2a?2n)被切離。因此，上述短路故障所引起的過電流不會流入到上述其他健全的電力變換單元2 (2a?2n)。另外，即使假設(shè)上述短路故障所引起的過電流將要流入到上述其他健全的電力變換單元2(2a?2n)，基于上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)的電流限制也發(fā)揮作用。這樣，將在該健全的電力變換單元2(2a?2n)中的過電流的發(fā)生防止于未然。因此，能夠?qū)l(fā)生了短路故障的電力變換單元2 (2a?2n)切離，使剩余的其他健全的電力變換單元2 (2a?2n)繼續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0033]特別地，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的電力變換裝置10，能夠使用上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)來限制流入到上述各電力變換單元2 (2a?2n)的直流電流(直流電力)。與此同時，上述結(jié)構(gòu)的電力變換裝置10能夠在短路電流的檢測時，使用上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)，將發(fā)生了短路故障的電力變換單元2 (2a?2n)迅速地從上述直流電源單元I切離。因此，具有其結(jié)構(gòu)簡單，且也不會犧牲正常動作時的上述各電力變換單元2 (2a?2n)的動作應(yīng)答特性等優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。
[0034]但是，在上述各電力變換單元2 (2a?2n)的主體部例如如圖2所示由3電平逆變器構(gòu)成的情況下，優(yōu)選以下那樣的結(jié)構(gòu)。是如下結(jié)構(gòu):除了在上述電力變換單元2(2a?2η)的各直流輸入部中的正極側(cè)分別串聯(lián)地安裝上述半導(dǎo)體開關(guān)元件IUlla?lln)以外，在上述各直流輸入部中的負(fù)極側(cè)也分別串聯(lián)地安裝上述半導(dǎo)體開關(guān)元件14(14a?14η)。此處，上述3電平逆變器還被稱為中性點(diǎn)鉗位逆變器。
[0035]即，3電平逆變器概略地從上述直流電源單元I輸入對其直流輸出電壓進(jìn)行了 2分割而得到的中間點(diǎn)電壓和上述正極電壓及負(fù)極電壓，在各個上述電壓之間對該直流電壓分別進(jìn)行切換。另外，通過在上述各電壓間切換而合成要求的輸出電壓，相比于圖1所示的逆變器，生成更接近正弦波的交流電力。關(guān)于該3電平逆變器，例如如在日本特開2011-193646號公報(bào)等中詳細(xì)介紹的那樣。
[0036]另外，在圖2中，15 (15a?15η)是與上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件14 (14a?14η)分別反向并聯(lián)地連接了的二極管。另外，16(16a?16η)是檢測在上述各半導(dǎo)體開關(guān)元件14(14a?14η)中分別流過的電流的電流檢測器。進(jìn)而，17a、17b、17c表示用于控制上述3電平逆變器中的上述各半橋電路的串聯(lián)連接點(diǎn)的電位的雙方向開關(guān)。
[0037]另外，在圖2中，將上述直流電源單元I等價地表示為輸出1/2的直流電壓的直流電源la、lb，以使輸出對上述3電平逆變器提供的上述中間點(diǎn)電壓。進(jìn)而，在上述3電平逆變器中，使用在上述正極電壓與上述中間電壓點(diǎn)之間、以及在上述中間電壓點(diǎn)與上述負(fù)極電壓點(diǎn)之間分別安裝的2個電容器5a、5b。
[0038]因此，在將這樣的3電平逆變器作為主體部而構(gòu)成上述電力變換單元2 (2a?2n)的情況下，如圖2所示在上述電力變換單元2 (2a?2n)的各直流輸入部中的正極側(cè)以及負(fù)極側(cè)分別設(shè)置上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)、14 (14a?14η)。另外，根據(jù)上述各半橋電路中的上臂側(cè)或者下臂側(cè)的短路故障，對上述正極側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件IUlla?lln)或者負(fù)極側(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件14(14a?14η)進(jìn)行OFF控制。然后，將上述電力變換單元2 (2a?2n)從上述直流電源單元I中的直流電源la、lb分別切離即可。
[0039]此時，期望將發(fā)生了短路故障的電力變換單元2 (2a?2n)從上述直流電源單元I中的直流電源la、lb的一方切離，同時，在上述控制電路6的控制下，將該電力變換單元2 (2a?2n)也從另一方的直流電源la、lb切離。由此，能夠?qū)l(fā)生了短路故障的電力變換單元2 (2a?2n)從上述直流電源單元I完全切離。另外，與上述實(shí)施方式同樣地，能夠使其他健全的電力變換單元2 (2a?2n)繼續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0040]另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式。例如，雖然還基于上述電力變換單元2 (2a?2n)的電力容量，但還可以使用M0S-FET、雙極型晶體管作為上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)、14(14a?14η)。進(jìn)而，當(dāng)然還可以使用使用了 SiC(碳化硅)元件的開關(guān)元件。另外，在上述各實(shí)施方式中，通過在上述電力變換單元2 (2a?2n)的直流輸入部中設(shè)置了的電流檢測器13 (13a?13η)、16 (16a?16η)，從流入到該電力變換單元2 (2a?2n)的電流，檢測了短路電流。
[0041]但是，在作為上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql?Q6使用具備電流感測端子的IGBT那樣的情況下，還能夠直接地檢測從該電流感測端子流到上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql?Q6的電流來監(jiān)視短路電流的發(fā)生。或者，還能夠根據(jù)對上述半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql?Q6施加的直流電壓、例如IGBT的集電極電壓，檢測該半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql?Q6的短路。
[0042]另外，本發(fā)明不僅能夠應(yīng)用于生成三相交流電力的電力變換單元2 (2a?2n)，而且還能夠同樣地應(yīng)用于生成單相交流電力的電力變換單元2(2a?2n)、并聯(lián)地設(shè)置了其他電力變換電路的電力變換裝置。另外，在各實(shí)施方式中，說明為在上述控制電路6中檢測上述各電力變換單元2 (2a?2n)的短路而對上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)、14 (14a?14η)進(jìn)行ON/OFF控制。但是，還能夠針對上述各電力變換單元2 (2a?2n)的每一個，個別地設(shè)置基于該短路檢測的上述半導(dǎo)體開關(guān)元件11 (Ila?lln)、14(14a?14η)的ON/OFF控制功能。另外，本發(fā)明能夠在不脫離其要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形而實(shí)施。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電力變換裝置，其特征在于，具備: 直流電源單元； 多個電力變換單元，經(jīng)由直流聯(lián)動部并聯(lián)設(shè)置，將從所述直流電源單元供給的直流電力分別變換為交流電力并輸出； 多個半導(dǎo)體開關(guān)元件，分別個別地安裝在各個所述電力變換單元和所述直流電源單元之間，限制向各個所述電力變換單元供給的電力；以及 控制電路，分別監(jiān)視各個所述電力變換單元中產(chǎn)生的短路電流，對與有短路電流流過的電力變換單元連接的所述半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行OFF控制，切斷對該電力變換單元的電力供給。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中所述控制電路根據(jù)從所述直流電源單元供給到所述電力變換單元的電流、流過構(gòu)成所述電力變換單元的主體部的半導(dǎo)體開關(guān)元件的電流、或者施加到所述半導(dǎo)體開關(guān)元件的直流電壓的降低來檢測該電力變換單元的短路電流，對所述半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行OFF控制。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中所述多個電力變換單元分別是生成三相交流電力的逆變器單元。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中所述半導(dǎo)體開關(guān)元件安裝在各個所述電力變換單元中的直流輸入部的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)中的至少一方。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其中所述半導(dǎo)體開關(guān)元件由與二極管反向并聯(lián)地連接的IGBT或者能夠在雙方向流過電流的反向?qū)↖GBT構(gòu)成。
【專利摘要】在經(jīng)由直流聯(lián)動部并聯(lián)地設(shè)置的多個電力變換單元、與對這些電力變換單元分別供給直流電力的直流電源單元之間，分別個別地安裝限制向上述各電力變換單元分別供給的直流電力的半導(dǎo)體開關(guān)元件。另外，在控制電路中，分別監(jiān)視上述各電力變換單元中產(chǎn)生的短路電流，對與有短路電流流過的電力變換單元連接的上述半導(dǎo)體開關(guān)元件進(jìn)行OFF控制，切斷對該電力變換單元的電力供給。
【IPC分類】H02M7/48
【公開號】CN105027415
【申請?zhí)枴緾N201480012532
【發(fā)明人】田久保擴(kuò)
【申請人】富士電機(jī)株式會社
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年5月13日
【公告號】CA2903362A1, WO2014192540A1