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JP6525916B2 - Power converter - Google Patents
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Description

本発明は、電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter.

一般に、容量の小さい複数の単位コンデンサを直並列に接続して、インバータの平滑コンデンサとして用いることが知られている。また、コンデンサの爆発を防ぐために、ヒューズを設けることが開示されている(特許文献1参照)。   Generally, it is known to connect a plurality of unit capacitors of small capacity in series and in parallel to use as a smoothing capacitor of an inverter. Moreover, in order to prevent explosion of a capacitor, providing a fuse is disclosed (refer to patent documents 1).

特開平5−207746号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 5-207746

しかしながら、全ての単位コンデンサを1つのヒューズで切り離す場合、全ての単位コンデンサの総和のコンデンサ容量に対してヒューズの遮断容量が決定されるため、ヒューズの遮断容量が大きくなる。この場合、ヒューズが溶断するまでに流れる故障電流(短絡電流)が大きくなり、溶断するまでに流れる故障電流により、その他の回路に故障が波及し場合によっては電力変換装置を構成する部品が破裂する可能性がある。   However, when all unit capacitors are disconnected by one fuse, the interrupting capacity of the fuse is determined with respect to the total capacitance of all unit capacitors, so the interrupting capacity of the fuse is increased. In this case, the fault current (short circuit current) flowing before the fuse is blown increases, and the fault current flowing before the fuse causes the other circuit to propagate the fault, and in some cases, the parts constituting the power conversion device rupture. there is a possibility.

そこで、本発明の目的は、複数の単位コンデンサで構成される直流コンデンサから流れる故障電流が抑制されるようにヒューズを設けた電力変換装置を提供することにある。   Then, the objective of this invention is providing the power converter device which provided the fuse so that the fault current which flows from the DC capacitor comprised with several unit capacitors may be suppressed.

本発明の観点に従った電力変換装置は、1つの直流コンデンサを構成する複数の単位コンデンサと、前記複数の単位コンデンサのうち一部の単位コンデンサを、前記直流コンデンサの構成から切り離すように設けられる少なくとも1つのヒューズと、前記直流コンデンサからの電流を流し、または前記直流コンデンサに電流を供給するスイッチング素子を含む電力変換回路とを備える。前記複数のコンデンサは、並列に接続され、前記直流コンデンサは、前記少なくとも1つのヒューズにより前記一部の単位コンデンサが切り離される前から切り離されるまでに流れる前記直流コンデンサのコンデンサ容量に基づく故障電流が前記スイッチング素子の防爆耐量以下になるように構成される。
The power converter according to the aspect of the present invention is provided so as to separate a plurality of unit capacitors constituting one DC capacitor and a part of unit capacitors among the plurality of unit capacitors from the configuration of the DC capacitor. The power conversion circuit includes at least one fuse, and a switching element for passing a current from the DC capacitor or supplying a current to the DC capacitor . The plurality of capacitors are connected in parallel, and the DC capacitor is a fault current based on the capacitance of the DC capacitor flowing before the partial capacitor is disconnected by the at least one fuse until the partial capacitance is disconnected. anti爆耐amount of switching elements Ru is configured to be less than.

本発明によれば、複数の単位コンデンサで構成される直流コンデンサから流れる故障電流が抑制されるようにヒューズを設けた電力変換装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a power conversion device provided with a fuse such that a fault current flowing from a DC capacitor constituted of a plurality of unit capacitors is suppressed.

本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows the structure of the power converter device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置1の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
First Embodiment
FIG. 1: is a block diagram which shows the structure of the power converter device 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. The same reference numerals are given to the same parts in the drawings, and duplicate explanations are omitted.

電力変換装置1は、交流電源4から供給される単相交流電力に基づいて、負荷5に直流電力を供給する。   The power conversion device 1 supplies DC power to the load 5 based on single-phase AC power supplied from the AC power supply 4.

電力変換装置1は、電力変換回路2及び直流コンデンサ3を備える。   The power conversion device 1 includes a power conversion circuit 2 and a DC capacitor 3.

電力変換回路2は、4つのスイッチング素子(パワー半導体)21a,21b,21c,21d及び4つの逆並列ダイオード22a,22b,22c,22dを備える。各逆並列ダイオード22a〜22dは、それぞれスイッチング素子21a〜21dと逆並列に接続される。電力変換回路2の交流側には、交流電源4が接続される。電力変換回路2の直流側には、正極配線LP及び負極配線LNにより負荷5が接続される。   The power conversion circuit 2 includes four switching elements (power semiconductors) 21a, 21b, 21c, 21d and four antiparallel diodes 22a, 22b, 22c, 22d. The antiparallel diodes 22a to 22d are connected in antiparallel to the switching elements 21a to 21d, respectively. An alternating current power supply 4 is connected to the alternating current side of the power conversion circuit 2. The load 5 is connected to the DC side of the power conversion circuit 2 by the positive electrode wiring LP and the negative electrode wiring LN.

例えば、4つのスイッチング素子(パワー半導体)21a〜21d及び4つの逆並列ダイオード22a〜22dは、外形がセラミックスで覆われた圧接型の半導体素子であってもよく、また、外形がプラスチック等で覆われたモジュール型でもよいし、その他の型式でもよい。   For example, the four switching elements (power semiconductors) 21a to 21d and the four anti-parallel diodes 22a to 22d may be pressure-welded semiconductor elements whose outer shapes are covered with a ceramic, and the outer shapes may be covered with plastic or the like. It may be a modular type or any other type.

2つのスイッチング素子21a,21bは、直列に接続される。直列に接続されたスイッチング素子21a,21bは、直流の正極配線LPと負極配線LNの間に接続される。これにより、電力変換回路2の1つのアームが構成される。もう一方の2つのスイッチング素子21c,21dは、直列に接続される。直列に接続されたスイッチング素子21c,21dは、直流の正極配線LPと負極配線LNの間に接続される。これにより、電力変換回路2のもう1つのアームが構成される。2組の直列に接続されるスイッチング素子21a〜21dのそれぞれの接続点間に、交流電源4からの単相交流電力が入力される。   The two switching elements 21a and 21b are connected in series. The switching elements 21a and 21b connected in series are connected between the positive electrode wiring LP of direct current and the negative electrode wiring LN. Thus, one arm of the power conversion circuit 2 is configured. The other two switching elements 21c and 21d are connected in series. The switching elements 21c and 21d connected in series are connected between the positive electrode wiring LP of direct current and the negative electrode wiring LN. Thus, another arm of the power conversion circuit 2 is configured. The single-phase AC power from the AC power supply 4 is input between the connection points of the switching elements 21 a to 21 d connected in series in two sets.

直流コンデンサ3は、複数の単位コンデンサ31a,31b,31c,31d,31e、ヒューズ32及びダンピング抵抗33で構成される。複数の単位コンデンサ31a〜31eは、並列に接続される。これにより、直流コンデンサ3のコンデンサ容量(全ての単位コンデンサ31a〜31eのコンデンサ容量の総和)は、大容量化される。直流コンデンサ3は、電力変換回路2により変換された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサである。なお、ここでは、直流コンデンサ3は、5つの単位コンデンサ31a〜31eで構成されるものとして説明するが、2つ以上であれば、いくつの単位コンデンサで構成されてもよい。また、直流コンデンサ3は、全ての単位コンデンサが並列に接続されたものに限らず、一部の単位コンデンサが直列に接続されてもよい。   The DC capacitor 3 is composed of a plurality of unit capacitors 31 a, 31 b, 31 c, 31 d, 31 e, a fuse 32 and a damping resistor 33. The plurality of unit capacitors 31a to 31e are connected in parallel. As a result, the capacitance of the DC capacitor 3 (the sum of the capacitances of all the unit capacitors 31a to 31e) is increased. The DC capacitor 3 is a smoothing capacitor that smoothes the DC voltage converted by the power conversion circuit 2. Here, although the DC capacitor 3 is described as being configured of five unit capacitors 31a to 31e, as long as it is two or more, any number of unit capacitors may be used. Further, the direct current capacitor 3 is not limited to one in which all unit capacitors are connected in parallel, and some unit capacitors may be connected in series.

5つの単位コンデンサ31a〜31eは、3つの単位コンデンサ31a,31b,31cが含まれる第1のグループG1と2つの単位コンデンサ31d,31eが含まれる第2のグループG2の2つのグループG1,G2に分けられる。第1のグループG1は、スイッチング素子21a〜21dから電気的に遠い個所にあるグループである。第2のグループG2は、スイッチング素子21a〜21dから電気的に近いグループである。なお、グループ分けは、どのような基準で分けてもよいし、いくつに分けてもよい。   Five unit capacitors 31a to 31e are in two groups G1 and G2 of a first group G1 including three unit capacitors 31a, 31b and 31c and a second group G2 including two unit capacitors 31d and 31e. It is divided. The first group G1 is a group electrically distant from the switching elements 21a to 21d. The second group G2 is a group electrically close to the switching elements 21a to 21d. The grouping may be divided on any basis or in any number.

第2のグループG2のコンデンサ容量(第2のグループG2に含まれる単位コンデンサ31d,31eの総和のコンデンサ容量)は、スイッチング素子21a〜21dの短絡時に流れる短絡電流(事故電流)がスイッチング素子21a〜21dに流れても破裂しない電流(防爆耐量)以下にされている。ここで、短絡電流は、直流コンデンサ3のコンデンサ容量から求まる。従って、切り離される第1のグループG1のコンデンサ容量(第1のグループG1に含まれる単位コンデンサ31a〜31cの総和のコンデンサ容量)は、直流コンデンサ3のコンデンサ容量うちスイッチング素子21a〜21dの防爆耐量を超える分のコンデンサ容量以上にする。   As for the capacitor capacity of the second group G2 (the capacitor capacity of the sum of the unit capacitors 31d and 31e included in the second group G2), the short circuit current (accident current) flowing at the time of the short circuit of the switching elements 21a It is set to a current (explosion proof capacity) or less that does not rupture even if it flows to 21 d. Here, the short circuit current is obtained from the capacitance of the DC capacitor 3. Therefore, the capacitor capacity of the first group G1 to be separated (the capacitor capacity of the sum of the unit capacitors 31a to 31c included in the first group G1) is the capacity of the DC capacitor 3 among the capacitor capacities of the switching elements 21a to 21d. Make the capacitance more than the excess capacity.

ヒューズ32及びダンピング抵抗33は、直列に接続される。直列に接続されたヒューズ32及びダンピング抵抗33は、2つのグループG1,G2を接続する正極配線(負極配線でもよい)に挿入するように接続される。なお、ヒューズ32が溶断したときに、一部(例えば、グループG1)の単位コンデンサ31a〜31cが直流コンデンサ3を構成する回路から切り離され、直流コンデンサ3のコンデンサ容量が減少するのであれば、どのようにヒューズ32が設けられていてもよい。また、電気回路上の同一箇所にいくつのヒューズ32を設けてもよい。この場合、電気回路上の同一箇所にいくつのヒューズ32が設けられていても、1箇所に設けられているのと同じである。2つのグループG1とG2の分割の詳細は後述する。   The fuse 32 and the damping resistor 33 are connected in series. The fuse 32 and the damping resistor 33 connected in series are connected so as to be inserted into a positive electrode wire (which may be a negative electrode wire) connecting the two groups G1 and G2. It should be noted that when the fuse 32 is melted, some (for example, group G1) unit capacitors 31a to 31c are disconnected from the circuit constituting the DC capacitor 3, and if the capacitor capacity of the DC capacitor 3 decreases, Thus, the fuse 32 may be provided. Also, any number of fuses 32 may be provided at the same place on the electric circuit. In this case, no matter how many fuses 32 are provided at the same place on the electric circuit, it is the same as being provided at one place. Details of the division of the two groups G1 and G2 will be described later.

ヒューズ32は、ヒューズ32に流れる短絡電流がヒューズの溶断特性曲線以上の電流になると溶断する。ヒューズ32が溶断すると、第1のグループG1の単位コンデンサ31a〜31cは、直流コンデンサ3の構成から切り離され、スイッチング素子21a〜21dと閉回路を形成しなくなる。従って、ヒューズ32が溶断すれば、第1のグループG1の単位コンデンサ31a〜31cからの故障電流は、スイッチング素子21a〜21dがある回路には流れ込まない。 ダンピング抵抗33は、ヒューズ32の挿入により増加したインダクタンスと直流コンデンサ3のコンデンサ容量による共振電流を抑制するために設けられる。なお、ダンピング抵抗33は、共振電流を抑制するように設けられていれば、何処に設けてもよいし、いくつ設けてもよい。また、ダンピング抵抗33は、共振電流を抑制する必要がなければ、設けられていない方が望ましい。   The fuse 32 is fused when the short circuit current flowing through the fuse 32 becomes a current higher than the fusing characteristic curve of the fuse. When the fuse 32 is melted, the unit capacitors 31a to 31c of the first group G1 are disconnected from the configuration of the DC capacitor 3 and do not form a closed circuit with the switching elements 21a to 21d. Therefore, if the fuse 32 is melted, the fault current from the unit capacitors 31a to 31c of the first group G1 does not flow into the circuit in which the switching elements 21a to 21d exist. The damping resistor 33 is provided to suppress the resonance current due to the inductance increased by the insertion of the fuse 32 and the capacitance of the DC capacitor 3. The damping resistor 33 may be provided anywhere as long as it is provided to suppress the resonance current, and may be provided any number. Further, it is desirable that the damping resistor 33 is not provided unless the resonance current needs to be suppressed.

次に、スイッチング素子21a〜21dの短絡時に、短絡電流が抑制される仕組みについて説明する。   Next, a mechanism for suppressing the short circuit current when the switching elements 21a to 21d are shorted will be described.

いずれかのスイッチング素子21a〜21dが短絡すると、直流コンデンサ3とスイッチング素子21a〜21dで形成される閉回路に短絡電流が流れる。   When one of the switching elements 21a to 21d is shorted, a short circuit current flows in a closed circuit formed by the DC capacitor 3 and the switching elements 21a to 21d.

第1のグループG1の単位コンデンサ31a〜31cから短絡電流がヒューズ32に流れると、ヒューズ32が溶断する。ヒューズ32が溶断すると、第1のグループG1の単位コンデンサ31a〜31cは、直流コンデンサ3の構成から切り離される。これにより、直流コンデンサ3のコンデンサ容量は、第1のグループG1のコンデンサ容量分減少する。従って、短絡電流は、第1のグループG1のコンデンサ容量に対応する短絡電流量分が減少する。   When a short circuit current flows from the unit capacitors 31a to 31c of the first group G1 to the fuse 32, the fuse 32 is melted. When the fuse 32 is melted, the unit capacitors 31 a to 31 c of the first group G 1 are disconnected from the configuration of the DC capacitor 3. As a result, the capacity of the DC capacitor 3 is reduced by the capacity of the first group G1. Therefore, the short circuit current is reduced by an amount corresponding to the capacitor capacity of the first group G1.

ここで、ヒューズ32が溶断するまでに第1のグループG1の単位コンデンサ31a〜31cからスイッチング素子21a〜21dに流れる電流の電流2乗時間積と、第2のグループG2の単位コンデンサ31d,31eからスイッチング素子21a〜21dに流れる電流の電流2乗時間積との合計がスイッチング素子21a〜21dの防爆耐量以下になるように、ヒューズ32の溶断特性を選定する。これに加え、直流コンデンサ3は、ヒューズ32により切り離されるグループG1と切り離されないグループG2の2つのグループG1,G2に分割する。これにより、ヒューズ32により第1のグループG1の単位コンデンサ31a〜31cが切り離される前から切り離されるまでに流れる直流コンデンサ3のコンデンサ容量に基づく故障電流がスイッチング素子21a〜21dの防爆耐量以下になるように、直流コンデンサ3が構成される。   Here, the current squared time product of the current flowing from the unit capacitors 31a to 31c of the first group G1 to the switching elements 21a to 21d until the fuse 32 is melted and the unit capacitors 31d and 31e of the second group G2 The fusing characteristics of the fuse 32 are selected such that the sum of the current flowing through the switching elements 21a to 21d and the current squared time product of the currents is equal to or less than the explosion proof resistance of the switching elements 21a to 21d. In addition to this, the DC capacitor 3 divides the group G1 separated by the fuse 32 into two groups G1 and G2 of the group G2 not separated. As a result, the failure current based on the capacitance of the DC capacitor 3 which flows before the unit capacitors 31a to 31c of the first group G1 are disconnected by the fuse 32 becomes equal to or less than the explosion proof resistance of the switching elements 21a to 21d. Then, the direct current capacitor 3 is configured.

本実施形態によれば、直流コンデンサ3を構成する回路にヒューズ32を設け、故障電流によりヒューズ32が溶断することで、直流コンデンサ3を構成する一部の単位コンデンサ31a〜31cを切り離すことができる。これにより、直流コンデンサ3のコンデンサ容量を実質的に減少させるため、故障電流を抑制することができる。従って、直流コンデンサ3から流れる故障電流によりスイッチング素子21a〜21dが破裂することを防止できる。過大な故障電流が抑制されるので電磁力などで機械的に部品や導体が変形や故障することを防ぐことができる。   According to the present embodiment, the fuse 32 is provided in the circuit constituting the DC capacitor 3 and the fuse 32 is melted by the fault current, whereby part of the unit capacitors 31 a to 31 c constituting the DC capacitor 3 can be disconnected. . As a result, the capacity of the DC capacitor 3 is substantially reduced, so that the failure current can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the switching elements 21a to 21d from being ruptured by the fault current flowing from the DC capacitor 3. Since excessive fault current is suppressed, it is possible to prevent mechanical deformation or failure of parts or conductors due to electromagnetic force or the like.

また、故障電流が抑制されることで、故障電流により生じる直流コンデンサ3等の爆発が抑制される。一方、直流コンデンサ3を構成する全ての単位コンデンサ31a〜31eが切り離されるようにヒューズを設けた場合、全ての単位コンデンサ31a〜31eの総和のコンデンサ容量に対応する遮断容量のヒューズを設けることになる、さらに常時の運転中に直流コンデンサ3に流れるリプル電流がすべてヒューズを流れることになる。この場合、常時電流に対し協調をとるために、ヒューズは、溶断までの間に流れる故障電流が大きくなる。このため、ヒューズが溶断するまでの間に流れた故障電流により、スイッチング素子21a〜21dを破裂させる恐れがある。これに対して、本実施形態では、一部の単位コンデンサ31a〜31cを切り離すようにヒューズ32を設けるため、ヒューズ32の溶断電流を小さくし、ヒューズ32が小さな溶断電流で溶断することによりスイッチング素子21a〜21dに流れる短絡電流のピーク値を低減できる。   Further, the suppression of the fault current suppresses the explosion of the DC capacitor 3 and the like caused by the fault current. On the other hand, when the fuses are provided so that all the unit capacitors 31a to 31e that constitute the DC capacitor 3 are disconnected, a fuse of a blocking capacity corresponding to the total capacitance of all the unit capacitors 31a to 31e is provided. Furthermore, all the ripple current flowing to the DC capacitor 3 during the normal operation flows through the fuse. In this case, in order to always coordinate with the current, the fuse has a large fault current flowing until it blows. For this reason, there is a possibility that the switching elements 21a to 21d may be ruptured by the fault current which has flowed until the fuse is blown. On the other hand, in the present embodiment, since the fuse 32 is provided to disconnect some of the unit capacitors 31a to 31c, the fusing current of the fuse 32 is reduced and the fuse 32 is fused by a small fusing current. The peak value of the short circuit current flowing to 21a to 21d can be reduced.

また、切り離すグループ単位でヒューズ32を設ければよいため、全ての単位コンデンサ31a〜31eに個別にヒューズを設ける場合と比較して、少ない数(本実施形態では1つ)のヒューズ32で、直流コンデンサ3から流れる故障電流を抑制することができる。   Further, since the fuses 32 may be provided in group units to be separated, DCs can be generated by a smaller number (one in the present embodiment) of the fuses 32 compared to the case where the fuses are individually provided for all unit capacitors 31a to 31e. The fault current flowing from the capacitor 3 can be suppressed.

(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置1Aの構成を示す構成図である。
Second Embodiment
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a power conversion device 1A according to a second embodiment of the present invention.

電力変換装置1Aは、図1に示す第1の実施形態に係る電力変換装置1において、直流コンデンサ3を直流コンデンサ3Aに代えたものである。その他の点は、第1の実施形態と同様である。   The power conversion device 1A is obtained by replacing the direct current capacitor 3 with a direct current capacitor 3A in the power conversion device 1 according to the first embodiment shown in FIG. The other points are the same as in the first embodiment.

直流コンデンサ3Aは、図1に示す第1の実施形態に係る直流コンデンサ3において、ヒューズ32の代わりに3つのヒューズ32a,32b,32cを設け、ダンピング抵抗33の代わりに3つのダンピング抵抗33a,33b,33cを設けた構成である。その他の点は、直流コンデンサ3Aは、第1の実施形態に係る直流コンデンサ3と同様である。   In the direct current capacitor 3A, in the direct current capacitor 3 according to the first embodiment shown in FIG. 1, three fuses 32a, 32b and 32c are provided instead of the fuse 32 and three damping resistors 33a and 33b instead of the damping resistor 33. , 33c are provided. The other points are the same as the direct current capacitor 3 according to the first embodiment.

ここでは、ヒューズ32a〜32cと単位コンデンサ31a〜31cを1対1で対応させる構成について説明するが、これに限らない。複数の単位コンデンサに対して、1つのヒューズしか設けていなくてもよい。また、直列に接続された単位コンデンサがある場合は、直列に接続された単位コンデンサが設けられた配線上に、ヒューズは1つあればよい。従って、ヒューズは、切り離す単位コンデンサが並列に接続される並列数以下の数でよい。即ち、ヒューズ32a〜32cが溶断したときに、一部の単位コンデンサ31a〜31cが直流コンデンサ3Aの構成から切り離され、直流コンデンサ3Aのコンデンサ容量が減少するのであれば、何処にヒューズが設けられていてもよい。   Here, although the configuration in which the fuses 32a to 32c correspond to the unit capacitors 31a to 31c on a one-to-one basis will be described, the present invention is not limited to this. Only one fuse may be provided for a plurality of unit capacitors. When there are unit capacitors connected in series, only one fuse may be provided on the wiring provided with the unit capacitors connected in series. Therefore, the number of fuses may be equal to or less than the number of paralleled unit capacitors to be disconnected in parallel. That is, when the fuses 32a to 32c are fused, some of the unit capacitors 31a to 31c are disconnected from the configuration of the DC capacitor 3A, and if the capacitor capacity of the DC capacitor 3A decreases, the fuse is provided anywhere May be

ダンピング抵抗33a〜33cは、それぞれヒューズ32a〜32cと直列に接続される。直列に接続されたヒューズ32a〜32c及びダンピング抵抗33a〜33cは、それぞれ単位コンデンサ31a〜31cと直列に接続される。その他の点については、ヒューズ32a〜32c及びダンピング抵抗33a〜33cは、第1の実施形態に係るヒューズ32及びダンピング抵抗33と同様である。なお、ダンピング抵抗33a〜33cは、ヒューズ32a〜32cに対応して設けられていなくてもよいし、第1の実施形態と同様に設けなくてもよい。   The damping resistors 33a to 33c are connected in series to the fuses 32a to 32c, respectively. The fuses 32a to 32c and the damping resistors 33a to 33c connected in series are connected in series to the unit capacitors 31a to 31c, respectively. The fuses 32 a to 32 c and the damping resistors 33 a to 33 c are the same as the fuse 32 and the damping resistor 33 according to the first embodiment in the other points. The damping resistors 33a to 33c may not be provided corresponding to the fuses 32a to 32c, and may not be provided as in the first embodiment.

ヒューズ32a〜32cが接続される単位コンデンサ31a〜31cは、第1の実施形態における第1のグループG1に含まれる単位コンデンサ31a〜31cに相当し、ヒューズが接続されない単位コンデンサ31d,31eは、第1の実施形態における第2のグループG2に含まれる単位コンデンサ31d,31eに相当する。   The unit capacitors 31a to 31c to which the fuses 32a to 32c are connected correspond to the unit capacitors 31a to 31c included in the first group G1 in the first embodiment, and the unit capacitors 31d and 31e to which the fuses are not connected This corresponds to the unit capacitors 31d and 31e included in the second group G2 in the first embodiment.

このような構成において、いずれかのスイッチング素子21a〜21dが短絡すると、ヒューズ32a〜32cがそれぞれと直列に接続されている単位コンデンサ31a〜31cからの短絡電流により溶断される。全てのヒューズ32a〜32cが溶断すると、3つの単位コンデンサ31a〜31cは、直流コンデンサ3Aを構成する回路から切り離される。これにより、第1の実施形態において、ヒューズ32が溶断した場合と同様の状態となる。   In such a configuration, when any of the switching elements 21a to 21d is short-circuited, the fuses 32a to 32c are melted down by the short circuit current from the unit capacitors 31a to 31c connected in series. When all the fuses 32a-32c are fused, the three unit capacitors 31a-31c are disconnected from the circuit constituting the DC capacitor 3A. As a result, in the first embodiment, the state is the same as when the fuse 32 is melted.

即ち、全てのヒューズ32a〜32cが溶断された状態では、直流コンデンサ3Aの実質的なコンデンサ容量は、ヒューズ32a〜32cが接続されていない単位コンデンサ31d,31eの総和のコンデンサ容量となる。切り離されていない単位コンデンサ31d,31eの総和のコンデンサ容量は、第1の実施形態と同様に、短絡電流がスイッチング素子21a〜21dの防爆耐量以下になるように設けられている。従って、スイッチング素子21a〜21dが破裂することを防止できる。また過大な故障電流が抑制されるので電磁力などで機械的に部品や導体が変形や故障することを防ぐことができる。   That is, in a state where all the fuses 32a to 32c are fused, the substantial capacitance of the DC capacitor 3A is the sum of capacitances of the unit capacitors 31d and 31e to which the fuses 32a to 32c are not connected. The capacitor capacity of the sum of the unit capacitors 31d and 31e which are not separated is provided so that the short circuit current is equal to or less than the explosion proof withstand voltage of the switching elements 21a to 21d as in the first embodiment. Therefore, the switching elements 21a to 21d can be prevented from bursting. In addition, since excessive fault current is suppressed, it is possible to prevent mechanical deformation or failure of parts or conductors due to electromagnetic force or the like.

本実施形態によれば、第1の作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。   According to the present embodiment, in addition to the first action and effect, the following action and effect can be obtained.

ヒューズ32a〜32c及びダンピング抵抗33a〜33cを一部の単位コンデンサ31a〜31cに個別に設けることにより、個々のヒューズ32a〜32c及びダンピング抵抗33a〜33cの容量を、第1の実施形態に係るヒューズ32及びダンピング抵抗33よりも小さくすることができる。従って、複数のヒューズ32a〜32c及びダンピング抵抗33a〜33cの選択又は配置等により、電力変換装置1Aは、第1の実施形態に係る電力変換装置1よりも小型化又はコストの低減をすることができる。   By providing the fuses 32a to 32c and the damping resistors 33a to 33c individually to some unit capacitors 31a to 31c, the capacities of the individual fuses 32a to 32c and the damping resistors 33a to 33c can be reduced according to the first embodiment. 32 and the damping resistance 33 can be made smaller. Therefore, the power converter 1A can be miniaturized or reduced in cost more than the power converter 1 according to the first embodiment by selecting or arranging the plurality of fuses 32a to 32c and the damping resistors 33a to 33c. it can.

なお、各実施形態では、単相交流電力を直流電力に変換する電力変換装置1,1Aとして説明したが、これに限らない。複数の単位コンデンサ31a〜31eで構成される直流コンデンサ3,3Aを用いる電力変換装置ならば、どのようなものでもよい。例えば、単相以外(例えば、三相)の交流電力を直流電力に変換するコンバータでもよいし、直流電力を交流電力に変換するインバータでもよいし、負荷5としてインバータを設け、BTB(back-to-back)変換器として用いてもよい。また、電力変換装置1,1Aをどのような用途に用いてもよい。例えば、直接的に交流負荷又は直流負荷に電力を供給するものでもよいし、直流送電に用いてもよい。   In each embodiment, although explained as power conversion device 1 and 1A which converts single phase alternating current electric power into direct current electric power, it does not restrict to this. Any power converter may be used as long as it is a power conversion device using the DC capacitors 3 and 3A composed of a plurality of unit capacitors 31a to 31e. For example, a converter that converts AC power other than single phase (for example, three phases) to DC power may be used, an inverter that converts DC power to AC power may be used, or an inverter may be provided as the load 5. -back) may be used as a converter. Power converters 1 and 1A may be used for any application. For example, power may be supplied directly to an AC load or DC load, or may be used for DC power transmission.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment as it is, and at the implementation stage, the constituent elements can be modified and embodied without departing from the scope of the invention. In addition, various inventions can be formed by appropriate combinations of a plurality of components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, components in different embodiments may be combined as appropriate.

1…電力変換装置、2…電力変換回路、3…直流コンデンサ、4…交流電源、5…負荷、21a〜21d…スイッチング素子、22a〜22d…逆並列ダイオード、31a〜31e…単位コンデンサ、32…ヒューズ、33…ダンピング抵抗。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power conversion device, 2 ... Power conversion circuit, 3 ... DC capacitor, 4 ... AC power supply, 5 ... Load, 21a-21d ... Switching element, 22a-22d ... Reverse parallel diode, 31a-31e ... Unit capacitor, 32 ... Fuse, 33 ... dumping resistance.

Claims (5)

1つの直流コンデンサを構成する複数の単位コンデンサと、
前記複数の単位コンデンサのうち一部の単位コンデンサを、前記直流コンデンサの構成から切り離すように設けられる少なくとも1つのヒューズと
前記直流コンデンサからの電流を流し、または前記直流コンデンサに電流を供給するスイッチング素子を含む電力変換回路と
を備え
前記複数の単位コンデンサは、並列に接続され、
前記直流コンデンサは、前記少なくとも1つのヒューズにより前記一部の単位コンデンサが切り離される前から切り離されるまでに流れる前記直流コンデンサのコンデンサ容量に基づく故障電流が前記スイッチング素子の防爆耐量以下になるように構成されることを特徴とする電力変換装置。
A plurality of unit capacitors constituting one DC capacitor,
At least one fuse provided to disconnect some of the unit capacitors of the plurality of unit capacitors from the configuration of the DC capacitor ;
A power conversion circuit including a switching element for passing a current from the DC capacitor or supplying a current to the DC capacitor ;
The plurality of unit capacitors are connected in parallel,
The DC capacitor is configured such that a failure current based on the capacitance of the DC capacitor flowing before the partial capacitor is disconnected by the at least one fuse is equal to or less than the explosion proof resistance of the switching element. by power converter according to claim Rukoto.
前記ヒューズにより生じる共振電流を抑制するダンピング抵抗
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1, further comprising a damping resistor that suppresses a resonance current generated by the fuse.
前記ヒューズは、電気回路上の1箇所に設けられること
を特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
The fuse, the power conversion apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that provided in one location on an electric circuit.
前記ヒューズは、前記一部の単位コンデンサが並列に接続される並列数以下であること
を特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
The fuse, the power conversion apparatus according to claim 1 or 2, wherein the portion of the unit capacitor is less than the number of parallel connected in parallel.
1つの直流コンデンサを構成する複数の単位コンデンサと、前記複数の単位コンデンサのうち一部の単位コンデンサを前記直流コンデンサの構成から切り離すように設けられる少なくとも1つのヒューズと、前記直流コンデンサからの電流を流し、または前記直流コンデンサに電流を供給するスイッチング素子を含む電力変換回路とを含み、前記複数の単位コンデンサは、並列に接続された電力変換装置の保護方法であって、
前記電力変換回路の故障で流れた故障電流で前記ヒューズを溶断させ、
前記ヒューズの溶断により前記一部の単位コンデンサを切り離し、
前記直流コンデンサのコンデンサ容量が低減することにより前記スイッチング素子に供給する前記故障電流を抑制し、
前記故障電流を抑制することには、前記コンデンサ容量に基づく故障電流が、前記スイッチング素子の防爆耐量以下であることを含むことを特徴とする電力変換装置の保護方法。
A plurality of unit capacitors constituting one DC capacitor, at least one fuse provided so as to disconnect a part of unit capacitors among the plurality of unit capacitors from the configuration of the DC capacitor, a current from the DC capacitor sink, or the saw including a power conversion circuit including switching elements for supplying current to the DC capacitor, said plurality of unit capacitors, a connected protection method of the power converter in parallel,
Fusing the fuse with a fault current that has flowed due to a fault of the power conversion circuit,
Disconnecting some of the unit capacitors by blowing the fuse,
The capacitor capacity of the DC capacitor is reduced to suppress the fault current supplied to the switching element,
The method for protecting a power conversion device according to claim 1, wherein suppressing the failure current includes that a failure current based on the capacitor capacity is equal to or less than an explosion proof resistance of the switching element .
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