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JPH0710182B2 - Power supply protection circuit - Google Patents
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JPH0710182B2 - Power supply protection circuit - Google Patents

Power supply protection circuit

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JPH0710182B2
JPH0710182B2 JP61184964A JP18496486A JPH0710182B2 JP H0710182 B2 JPH0710182 B2 JP H0710182B2 JP 61184964 A JP61184964 A JP 61184964A JP 18496486 A JP18496486 A JP 18496486A JP H0710182 B2 JPH0710182 B2 JP H0710182B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は例えば無停電電源装置のインバータ主回路の欠
相を検出する電源装置の保護回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to, for example, a protection circuit for a power supply device that detects a phase loss in an inverter main circuit of an uninterruptible power supply device.

B.発明の概要 本発明はスイツチング素子をブリツジ構成したインバー
タ主回路の欠相を検出して保護する装置において、 互に直列に接続されたアームのスイツチング素子のいず
れにもオン電流が供給されていない時間帯が予め設定さ
れた時間よりも長いときに欠相検出信号を出力すること
によつて、 インバータ主回路が故障した場合、スイツチング素子に
流れる電流が可制御電流を越える前に欠相を検出して当
該主回路を切離せるようにしたものである。
B. Outline of the Invention The present invention is a device for detecting and protecting a phase loss in an inverter main circuit having a switching element bridge-shaped, and an on-current is supplied to all the switching elements of arms connected in series with each other. By outputting the open phase detection signal when the dead time is longer than the preset time, the open phase is detected before the current flowing through the switching element exceeds the controllable current when the inverter main circuit fails. The main circuit is detected and separated.

C.従来の技術 無停電電源装置においては、その性格上装置自身が故障
しても電力が供給できるように商用電源特徴方式または
並列冗長システムが組まれており、故障機は瞬時に健全
システムから解離しなければならない。この解離させる
方法として従来からサイリスタスイツチがよく使われて
いたが、近年インバータ主回路に自己消弧形の素子が使
われるようになり、その自己消弧能力でシステムの解離
を行なうようにしたサイリスタスイツチレス式が一般的
になつてきている。しかしこの場合でも故障の原因がイ
ンバータ主回路の自己消弧素子の破壊(短絡状態)にあ
るときは解離できない。即ち第3図に示すように6個の
ゲートターンオフサイリスタ(以下「GTO」という。)1
1〜16をブリツジ構成してなるインバータにおいて、GTO
11が短絡状態にあるときにはインバータの交流出力側か
らみると、ダイオードD2またはD3を通じてU−V,U−W
間はそれぞれ1周期の半分は短絡状態になる。図中C1
電解コンデンサ、D1,D4〜D6はダイオードである。
C. Conventional technology In the uninterruptible power supply, due to its nature, a commercial power supply feature system or parallel redundant system is built in so that power can be supplied even if the device itself fails, and the failing machine instantly changes from a healthy system. Must dissociate. A thyristor switch has been often used as a method for dissociating the thyristor, but in recent years, a self-extinguishing element has been used in the inverter main circuit, and the thyristor is designed to dissociate the system by its self-extinguishing ability. The switchless type has become popular. However, even in this case, when the cause of the failure is the destruction (short-circuit state) of the self-extinguishing element of the inverter main circuit, it cannot be dissociated. That is, as shown in FIG. 3, six gate turn-off thyristors (hereinafter referred to as “GTO”) 1
In the inverter with bridge configuration of 1 to 16 , GTO
When 1 1 is in the short-circuited state, when viewed from the AC output side of the inverter, the diode D 2 or D 3 causes U-V, U-W.
During this period, half of each cycle is short-circuited. In the figure, C 1 is an electrolytic capacitor, and D 1 , D 4 to D 6 are diodes.

そこでそれを防止するために第4図に示すようにインバ
ータ主回路の各アームにヒユーズF1〜F6を入れる方法が
良く用いられる。これはもしGTO11が故障して短絡した
とすると、GTO14がターンオンしたとき直流短絡が起
き、電解コンデンサC1の充電エネルギーでヒユーズF1,F
4を同時に遮断させて解離させる方式である。なお直流
短絡時の短絡電流の立上がりの傾斜は急なので一方のヒ
ユーズだけが切れる心配はない。
So how to put Hiyuzu F 1 to F 6 in each arm of the inverter main circuit as shown in FIG. 4 is often used to prevent it. This means that if GTO1 1 fails and is short-circuited, a direct-current short-circuit occurs when GTO1 4 turns on and the charging energy of electrolytic capacitor C 1 causes fuses F 1 , F
This is a method of simultaneously blocking and dissociating 4 . Since the slope of the rise of the short-circuit current at the time of DC short circuit is steep, there is no concern that only one fuse is cut off.

D.発明が解決しようとする問題点 ところがこの方式によつても以下に述べる状況の場合解
離が出来ない。即ちGTO11のゲートドライブ回路が故障
してGTO11が点弧しなくなつた場合には、インバータに
接続される出力トランスは直流偏磁される。一方GTO11
は点弧しないから直流短絡が生じずアームに挿入したヒ
ユーズは切れないので、鉄心は飽和されて励磁電流が著
しく大きくなり、GTO14を流れる電流が可制御電流を越
えてしまいGTO14が破壊する。
D. Problems to be solved by the invention However, even with this method, dissociation cannot be performed in the following situations. That is, when GTO1 1 of the gate drive circuit is GTO1 1 failed ceased to ignite the output transformer connected to the inverter is a DC magnetic deviation. Meanwhile GTO1 1
Since it does not ignite, DC short circuit does not occur and the fuse inserted in the arm cannot be cut off, so the iron core is saturated and the exciting current increases significantly, the current flowing through GTO1 4 exceeds the controllable current and GTO1 4 is destroyed. .

また欠相を検出する方法として例えば多重インバータの
場合には、各インバータの出力電流を変流器で検出して
比較するような方法がある。しかしこの方法ではインバ
ータの出力電流は高調波を多く含むため、故障検出の応
答性を良くしようとすると誤動作し易い欠点があつた。
なおこの方法は、当然ながら単一インバータの方式では
使えない。
Further, as a method of detecting the phase loss, for example, in the case of a multiple inverter, there is a method of detecting the output current of each inverter by a current transformer and comparing the detected currents. However, in this method, since the output current of the inverter contains many harmonics, there is a drawback that malfunction tends to occur when trying to improve the response of failure detection.
It should be noted that this method cannot be used in the single inverter system as a matter of course.

本発明はこのような事情のもとになされたものであり、
インバータ主回路の故障検出の応答性が速く、しかも誤
動作のおそれがない保護回路を提供することを目的とす
るものである。
The present invention has been made under such circumstances,
It is an object of the present invention to provide a protection circuit which has a fast response to failure detection of an inverter main circuit and which is free from the risk of malfunction.

E.問題点を解決するための手段 本発明は、スイツチング素子を点弧するためのオン電流
の有無をスイツチング素子毎に検出する検出部と、違に
直列に接続されたアームのスイツチング素子に係る検出
部のいずれもがオン電流無しの状態を検出したときに出
力信号を発する出力回路と、この出力回路の出力信号が
予め設定された設定時間を越えて発せられたときに欠相
検出信号を出力するタイマ部とを有してなる。
E. Means for solving the problem The present invention relates to a detection unit for detecting the presence or absence of an on-current for igniting a switching element for each switching element, and a switching element of an arm connected in series to each other. An output circuit that outputs an output signal when any of the detection units detects a state in which there is no on-current, and an open-phase detection signal when the output signal of this output circuit exceeds a preset set time. And a timer unit for outputting.

F.作用 例えば第3図のインバータ主回路において、各GTO11〜1
6のドライブ回路が正常な場合には例えばGTO11が消弧さ
れた後GTO14が点弧される。ここでGTO14のドライブ回路
が故障した場合には、GTO14を点弧するためのオン電流
が流れないため、前記出力回路から出力信号が発せられ
る。一方電圧形インバータに適用する場合にはGTOのタ
ーンオフ時のストレージタイムを考慮してGTO11及びGTO
14にオン電流を供給しない期間(デツドタイム)を設け
る必要がある。そこでタイマ部における設定時間をこの
デツドタイムよりも長くしておくことによつて、タイマ
部から欠相検出信号が発せられる。
In the inverter main circuit of F. action eg Figure 3, each GTO1 1 to 1
When the drive circuit of 6 is normal, for example, GTO1 1 is extinguished and then GTO1 4 is ignited. Here, if the GTO1 4 drive circuit has failed, since the on current for igniting GTO1 4 does not flow, the output signal from said output circuit is issued. On the other hand, when applied to a voltage source inverter, the storage time at the turn-off of the GTO is taken into consideration and the GTO1 1 and GTO
1 4 it is necessary to provide a period that does not supply the ON current (Detsudotaimu) to. Therefore, by setting the set time in the timer unit longer than the dead time, the open phase detection signal is issued from the timer unit.

G.実施例 第1図は本発明の実施例の要部を示す回路図であり、第
3図に示すインバータ主回路のGTO11または14のゲート
ドライブ回路の故障を検出する回路を示している。実際
にはGTO12または15のゲートドライブ回路の故障を検出
する回路とGTO13または16のゲートドライブ回路の故障
を検出する回路とが第1図に示す回路に加わつている
が、それら回路は同一構成であるため、第1図の回路に
もとづいて代表して説明する。
G. Example FIG. 1 is a circuit diagram showing an essential portion of the embodiment of the present invention, shows a circuit for detecting a failure of the gate drive circuit of GTO1 1 or 1 4 inverter main circuit shown in Figure 3 There is. Although actually have One Kuwawa to the circuit shown in the circuit and the first diagram for detecting a failure of the gate drive circuit of the circuit and GTO1 3 or 1 6 for detecting a failure of the gate drive circuit of the GTO1 2 or 1 5, which circuit Have the same configuration, the description will be made based on the circuit of FIG.

第1図において2A,2Bは夫々GTO11,14のゲートドライブ
回路を示し、このゲートドライブ回路2A(2B)は、第2
図に示すようにオンゲート電源EON、限流抵抗RON及びト
ランジスタTrよりなるオンゲート回路と、オフゲート電
源EOFF及び電界効果トランジスタFOFFよりなるオフゲー
ト回路とから構成されている。第1図中3Aはゲートドラ
イブ回路2Aのオン電流の有無を検出するための検出部と
してのフオトカプラであり、入力側が前記ゲートドライ
ブ回路2Aの限流抵抗RONに対して並列に抵抗R1を介して
接続されている。3Bはゲートドライブ回路2Bのオン電流
の有無を検出するための検出部としてのフオトカプラで
あり、同様にゲートドライブ回路2Bに抵抗R2を介して接
続されている。フオトカプラ3A,3Bの出力トランジスタ
のコレクタは夫々抵抗R3,R4を介して電源VCCに接続され
ると共に、シユミツトトリガ回路4A,4Bを介して夫々ナ
ンド回路5の入力側に接続されている。前記シユミツト
トリガ回路4A,4Bは、夫々フオトカプラ3A,3Bの出力波形
であるなまつた方形波を完全な方形波に整形する役割を
もつ。前記ナンド回路5は、フオトカプラ3A,3Bのいず
れもがオン電流無しの状態を検出したときに出力信号、
この例では「L」レベルの信号を発する出力回路をなす
ものであり、その出力側には、抵抗R5及びコンデンサC2
よりなる時定数回路を介してタイマ集積回路6の入力ビ
ンに接続されている。このタイマ集積回路6は入力ピン
が設定電圧(電源電圧のI/3)よりも低くると出力ピン
に欠相検出信号としての「H」レベルの信号を発するも
のであり、前記時定数回路と共にタイマ部を構成してい
る。
2A in FIG. 1, 2B indicates a gate drive circuit of each GTO1 1, 1 4, the gate drive circuit 2A (2B), the second
As shown in the figure, it is composed of an on-gate power supply E ON , an on-gate circuit composed of a current limiting resistance R ON and a transistor Tr, and an off-gate circuit composed of an off-gate power supply E OFF and a field effect transistor F OFF . In FIG. 1, 3A is a photocoupler as a detection unit for detecting the presence / absence of the ON current of the gate drive circuit 2A, and the input side has a resistor R 1 in parallel with the current limiting resistor R ON of the gate drive circuit 2A. Connected through. Reference numeral 3B is a photocoupler as a detection unit for detecting the presence / absence of an ON current of the gate drive circuit 2B, and is similarly connected to the gate drive circuit 2B via a resistor R 2 . The collectors of the output transistors of the photocouplers 3A and 3B are connected to the power source V CC via resistors R 3 and R 4 , respectively, and are also connected to the input side of the NAND circuit 5 via the shift trigger circuits 4A and 4B, respectively. The shift trigger circuits 4A and 4B have a role of shaping the rounded square wave, which is the output waveform of the photocouplers 3A and 3B, into a perfect square wave, respectively. The NAND circuit 5 outputs an output signal when any of the photocouplers 3A and 3B detects a state where there is no ON current,
In this example, it forms an output circuit that outputs an "L" level signal, and the output side thereof has a resistor R 5 and a capacitor C 2
Is connected to the input bin of the timer integrated circuit 6 via a time constant circuit consisting of The timer integrated circuit 6 outputs an "H" level signal as an open phase detection signal to the output pin when the input pin becomes lower than the set voltage (I / 3 of the power supply voltage), and together with the time constant circuit. It constitutes the timer unit.

次に上述実施例の作用について説明する。先ずゲートラ
イブ回路2A,2Bのいずれか一方にオン電流が供給されて
いる場合、フオトカプラ3Aまたは3Bの出力レベルが
「L」であるためナンド回路5の出力レベルが「H」で
ある。従つて時定数回路のコンデンサC2は充電されたま
まなので、タイマ集積回路6の入力ピンの電圧レベルが
設定電圧よりも高いから、その出力レベルは「L」であ
る。
Next, the operation of the above embodiment will be described. First, when the ON current is supplied to either one of the gate live circuits 2A and 2B, the output level of the NAND circuit 5 is "H" because the output level of the photocoupler 3A or 3B is "L". Therefore, since the capacitor C 2 of the time constant circuit remains charged, the output level of the timer integrated circuit 6 is "L" because the voltage level of the input pin of the timer integrated circuit 6 is higher than the set voltage.

ゲートドライブ回路2A,2Bのいずれにもオン電流が供給
されない場合には、フオトカプラ3A,3Bの出力レベルが
「H」になるためナンド回路5の出力レベルが「L」に
なり、この結果コンデンサC2の充電電荷が放電してタイ
マ集積回路6の入力ピンの電圧レベルが低下する。ここ
で例えば電圧形インバータでは、GTOのターンオフ時の
ストレージタイムを考慮してGTO11,14を共にオフにする
期間(デツドタイム、通常20〜30μs)Tが設けられる
ため、ナンド回路5の出力レベルが「H」から「L」に
移行してから前記入力ピンの電圧レベルが設定電圧に下
がるまでの時間を上記の期間Tよりも長くするように時
定数を決めておくことによつて、ゲートドライブ回路2
A,2Bの故障によりオン電流が流れなくなつたときにのみ
前記入力ピンの電圧レベルが設定電圧以下になつて、タ
イマ集積回路6から欠相検出信号が出力される。この結
果インバータ主回路の全相が前記欠相検出信号にもとづ
いてオフ状態にされ、これにより当該インバータがシス
テムから解離される。
When the on-current is not supplied to either of the gate drive circuits 2A and 2B, the output level of the photocouplers 3A and 3B becomes "H", and the output level of the NAND circuit 5 becomes "L". The charge of 2 is discharged and the voltage level of the input pin of the timer integrated circuit 6 drops. In this case for example, a voltage source inverter, because in view of the storage time at the turn-off of GTO GTO1 1, 1 4 together period to turn off (Detsudotaimu usually 20~30Myuesu) is T provided, the output level of the NAND circuit 5 By setting the time constant so that the time from the transition of "H" to "L" until the voltage level of the input pin drops to the set voltage is longer than the above period T, Drive circuit 2
Only when the ON current stops flowing due to the failure of A and 2B, the voltage level of the input pin becomes equal to or lower than the set voltage, and the timer integrated circuit 6 outputs the open phase detection signal. As a result, all the phases of the inverter main circuit are turned off based on the open phase detection signal, whereby the inverter is disconnected from the system.

H.発明の効果 以上のように本発明によれば、互に直列に接続されたア
ーム(インバータ主回路の上下のアーム)のスイツチン
グ素子のオン電流の有無を検出し、いずれにもオン電流
が供給されない期間が設定時間を越えたことで欠相を検
出するようにしているため、欠相検出の応答速度が例え
ば100μs程度と速くなり、従つて出力トランスの直流
偏磁により励磁電流が増加しても、励磁電流がGTOの可
制御電流を越える前に全相をオフすることができ、この
ためGTOの破壊を防止できる。しかもインバータの出力
電流を比較する方法のように誤検出を起こしやすいとい
う問題もないし、多重インバータに限らず単一インバー
タにも適用できる。
H. Effect of the Invention As described above, according to the present invention, the presence or absence of the on-current of the switching elements of the arms (upper and lower arms of the inverter main circuit) connected in series with each other is detected, and the on-current is detected in both cases. Since the open phase is detected when the non-supply period exceeds the set time, the response speed of open phase detection is increased to about 100 μs, and the exciting current increases due to the DC bias of the output transformer. However, all the phases can be turned off before the exciting current exceeds the controllable current of the GTO, and thus the destruction of the GTO can be prevented. Moreover, there is no problem that an erroneous detection is likely to occur unlike the method of comparing the output currents of the inverters, and the invention can be applied not only to the multiple inverters but also to a single inverter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例を示す回路図、第2図はゲート
ドライブ回路を示す回路図、第3図はインバータ主回路
を示す回路図、第4図は従来例を示す回路図である。 11〜16……ゲートターンオフサイリスタ、F1〜F6……ヒ
ユーズ、2A,2B……ゲートドライブ回路、3A,3B……フオ
トカプラ、4A,4B……シユミツトトリガ回路、5……ナ
ンド回路、6……タイマ集積回路、Tr……トランジス
タ、FOFF……電解効果トランジスタ。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a gate drive circuit, FIG. 3 is a circuit diagram showing an inverter main circuit, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example. . 1 1 to 1 6 ... Gate turn-off thyristor, F 1 to F 6 ... fuse, 2A, 2B ... gate drive circuit, 3A, 3B ... photocoupler, 4A, 4B ... short-circuit trigger circuit, 5 ... NAND circuit, 6 …… Timer integrated circuit, Tr …… Transistor, F OFF …… Field effect transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スイツチング素子をブリツジ構成したイン
バータ主回路の欠相を検出して保護する電源装置の保護
回路において、 前記スイツチング素子を点弧するためのオン電流の有無
をスイツチング素子毎に検出する検出部と、互に直列に
接続されたアームのスイツチング素子に係る検出部のい
ずれもがオン電流無しの状態を検出したときに出力信号
を発する出力回路と、この出力回路の出力信号が予め設
定された設定時間を越えて発せられたときに欠相検出信
号を出力するタイマ部とを有してなることを特徴とする
電源装置の保護回路。
1. A protection circuit of a power supply device for detecting and protecting an open phase of an inverter main circuit having a bridge structure of switching elements, the presence or absence of an on-current for igniting the switching elements is detected for each switching element. An output circuit that outputs an output signal when both the detection unit and the detection units related to the switching elements of the arms connected in series to each other detect a state in which there is no on-current, and the output signal of this output circuit is preset. A protection circuit for a power supply device, comprising: a timer section that outputs an open phase detection signal when the signal is issued for more than a preset time.
JP61184964A 1986-08-06 1986-08-06 Power supply protection circuit Expired - Lifetime JPH0710182B2 (en)

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