[发明专利]过电压保护装置以及电流调整电路

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及保护绕线式感应电机的二次绕线及变频器以免于过电压的过电压保护装置以及该过电压保护装置具备的电流调整电路。

背景技术

在将绕线式感应电机的一次侧连接至电力系统并用转差频率的交流对二次侧进行励磁的例如静态西皮(static scherbius)方式、超同步西皮方式(Super-synchronous scherbius)的构成中，在绕线式感应电机的一次侧变得不平衡时，流动反相电流，在二次侧流动2f₁±sf₁(其中，f₁是系统的频率，s表示转差。)的频率的电流。另外，对一次侧乘以直流量的情况下，在二次侧流动fr(转子的旋转频率)的电流。

但是，用转差频率的交流对绕线式感应电机的二次侧进行励磁的变频器难以在2f₁±sf₁或fr的频率下使电流流动，无法将变频器内的功率半导体元件(例如GTO、IGBT)启动(日语原文为点弧；ignition)。为此，绕线式感应电机的二次侧开放，产生异常的高电压。在绕线式感应电机的二次侧产生高电压时，二次绕线以及变频器有可能发生绝缘破坏。

因此，已知有如下方法，即，在绕线式感应电机的二次侧产生了过电压的情况下，直接使二次绕线短路或经由电阻使二次绕线短路来将电压抑制成几乎为零，由此保护二次绕线及变频器以免于过电压。

将以往的绕线式感应电机的包括二次过电压保护装置的电路构成的一个例子示于图4。

如图4所示，绕线式感应电机1的一次绕线端子经由主变压器2以及输电线4与电力系统3连接。绕线式感应电机1的一次绕线端子的电压通过主变压器2被变换为与电力系统3同等的电压后，经由输电线4被供给至电力系统3。

在绕线式感应电机1的二次绕线端子上，经由第一短路器12而连接有变频器7。变频器7具备逆变器(inverter)6及与主变压器2连接的例如自激式转换器(converter)5。

在变频器7中，通过自激式转换器5从三相交流电压暂时变换为直流电压，变换后的直流电压通过直流支撑电容器(DC link condenser)8来保持。并且，该直流电压通过逆变器6被变换为绕线式感应电机1的转差频率相当的三相交流电压。变频器7通过该三相交流电压对绕线式感应电机1的二次侧进行励磁。另外，变频器7为了保护自激式转换器5和逆变器6以免于由直流支撑(DC link)电压的上升引起的过电压，而具备由电阻器9、功率半导体元件10(例如GTO、IGBT)构成的斩波器(chopper)11。

在绕线式感应电机1的二次绕线端子与变频器7之间，设置有第一短路器12。第一短路器12具有在绕线式感应电机1的二次侧产生过电压时使三相交流的相间短路的功能。

接下来，使用图5的时序图对这样构成的绕线式感应电机1的二次过电压保护装置的动作进行说明。

在图5的时刻t1，在电力系统3或输电线4中发生事故而绕线式感应电机1的一次侧变得不平衡时，在二次侧产生由反相量引起的2f₁±sf₁的交流。此情况下，变频器7追踪不了该交流，因此绕线式感应电机1的二次绕线成为瞬间打开的状态，产生过电压。过电压被变频器7的逆变器6的二极管整流，对直流支撑电容器8进行充电，电容器电压上升。

在绕线式感应电机1的二次绕线、或直流支撑电容器8中产生超过阈值的过电压时，在时刻t2，斩波器11和第一短路器12工作。另外，实际上，最初斩波器11动作，然后，如果即使经过了一定时间后过电压也未消除，则接下来第一短路器12动作，但在此，为了易于理解整体的动作而简化说明。

由此，第一短路器12对绕线式感应电机1的二次绕线以及变频器7的输出侧进行三相短路。

因此，在绕线式感应电机1的二次侧，在相间通过第一短路器12而流动短路电流，该短路电流随着绕线式感应电机1的二次绕线的时间常数而衰减。

接下来，估计电力系统3、输电线4的事故得以消除的时间，并在时刻t3解除第一短路器12的短路。第一短路器12通过电流容量较高的晶闸管构成，因此在短路电流未变为零时无法截止。因此，将变频器7重新启动，在与第一短路器12中流动的短路电流相反方向上施加电压，使在第一短路器12中流动的电流为零。作为使用了晶闸管的过电压保护电路的在先技术，有JPH06－54444A。