[发明专利]短路故障检测装置和电力变换装置

说明书

短路故障检测装置(100)具有：第一罗哥夫斯基线圈(101)，其生成与由于负载的短路而流过多个臂(10)中的第一臂的电流即负载短路电流相应的第一检测信号(S1)；第二罗哥夫斯基线圈(102)，其生成与由于第一臂或多个臂(10)中的第二臂的短路而流过该第一臂的电流即臂短路电流相应的第二检测信号(S2)；负载短路检测电路(111)，其基于第一检测信号(S1)来检测负载的短路；臂短路检测电路(112)，其基于第二检测信号(S2)来检测第一臂或第二臂的短路；以及短路检测电路(120)，其基于臂短路检测电路(112)的输出信号和所述负载短路检测电路(111)的输出信号来检测短路故障。

技术领域

本发明涉及一种短路故障检测装置和电力变换装置。

背景技术

在驱动马达等负载的电力变换装置中，有时过大电流流过构成电力变换装置的半导体开关。有如下担忧：如果这样的过大电流持续长时间地流动，则会导致半导体开关损坏。因此，将短路故障检测装置设置于电力变换装置。短路故障检测装置探测到流过半导体开关的过大电流，并使电力变换装置停止。

在这种短路故障检测装置中，为了检测流过半导体开关的电流，利用分流电阻、CT(Current Transformer；电流互感器)或罗哥夫斯基线圈等。在这些部件之中，罗哥夫斯基线圈不具有磁芯。因此，具有能够使短路故障检测装置小型化和能够测定大电流的优点。

专利文献1涉及一种经由包括半导体开关的臂(臂电路)来驱动负载的电力变换装置，公开了通过罗哥夫斯基线圈检测臂的短路故障的技术。图17是专利文献1中公开的装置的电路图。在图17中，栅极驱动电路96经由栅极电阻95向半导体开关91供给栅极电压，从而驱动半导体开关91。罗哥夫斯基线圈97生成(输出)与流过半导体开关91的电流的时间梯度di/dt成比例的端子间电压。短路检测器98检测罗哥夫斯基线圈97的端子间电压在固定时间以上持续为大的值这一情况。在该情况下，短路检测器98判定为发生了臂短路，并使栅极驱动电路6停止驱动半导体开关91。

然而，在电力变换装置中可能发生的短路故障除了臂短路以外，还存在与电力变换装置的输出连接的负载成为短路状态的负载短路。因此，专利文献2公开了一种通过空芯线圈检测臂短路电流并通过CT(Current Transformer；电流互感器)检测负载短路电流的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-169533号公报

专利文献2：国际公开第2018/073909号

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1中公开的技术对臂短路的检测是有效的。然而，难以检测负载短路。下面，说明该问题。

图18是例示在电力变换装置中发生了臂短路的情况下的短路电流路径RT1的电路图。图19是例示在该电力变换装置中发生了负载短路的情况下的短路电流路径RT2的电路图。

在图18和图19所例示的电力变换装置中，有两个臂与被充电为直流电压Ev的电容器CE的两个端子串联连接。两个臂中的一个臂具有彼此反向并联连接的半导体开关SW1和续流二极管DI1。另一个臂具有彼此反向并联连接的半导体开关SW2和续流二极管DI2。另外，还有两个臂与电容器CE的两个端子串联连接。两个臂中的一个臂具有彼此反向并联连接的半导体开关SW3和续流二极管DI3。另一个臂具有彼此反向并联连接的半导体开关SW4和续流二极管DI4。而且，在公共连接节点99_1与99_2之间连接有负载Z(例如，马达的绕组)。在此，公共连接节点99_1位于半导体开关SW1与SW2之间。公共连接节点99_2位于半导体开关SW3与SW4之间。在图18和图19中，L1表示发生臂短路时的存在于短路电流路径中的自感。L2表示存在于从公共连接节点99_1起经由负载Z到公共连接节点99_2的电流路径中的自感。