专利名称:换能器的过电流保护电路的制作方法
本发明涉及能防止换流器的换流部分所用的电阀门由于输出端短路等原因产生的过电流而损坏的改进型的过电流保护电路。
图1是现有的通用换流器(电压型)中采用的换流器过电流保护电路及其外围电路的结构图。这种结构是目前最普通的换流器过电流保护电路。图中(1)是直流电源;(2-1)是与晶体管(2-4)串联连接的晶体管，它们之间的接点U与负载(5)连接，它们的两端与直流电路(1)连接;(2-3)是与晶体管(2-6)串联连接的晶体管，它们之间的接点V与负载(5)连接，它们的两端与直流电源(1)连接;(2-5)是与晶体管(2-2)串联连接的晶体管，它们之间的接点W与负载(5)连接，它们的两端与直流电源(1)连接;(3-1)是与晶体管(2-1)并联连接的二极管，它的导通方向与晶体管(2-1)的导通方向相反;(3-2)是与晶体管(2-2)反向并联连接的二极管;(3-3)是与晶体管(2-3)反向并联连接的二极管;(3-4)是与晶体管(2-4)反向并联连接的二极管;(3-5)是与晶体管(2-5)反向并联连接的二极管;(3-6)是与晶体管(2-6)反向并联连接的二极管;(4-1)是接在晶体管(2-1)与晶体管(2-4)的连接点U和负载(5)之间的电流检测器;(4-2)是接在晶体管(2-3)与晶体管(2-6)的连接点V和负载(5)之间的电流检测器;(4-3)是接在晶体管(2-5)与晶体管(2-2)的连接点W与负载(5)之间的电流检测器;(8)是分别把电流检测器(4-1)，电流检测器(4-2)和电流检测器(4-3)的输出作为输入，选取各输出值的绝对值并将最大输出值输出的最大值优先电路;(9)是把最大值优先电路(8)的输出信号作为输入而对过电流进行判断的过电流判断电路;(10)是与过电流判断电路(9)的判断输出信号对应的切断信号;(7)是切断电路，该电路输入防止短路电路(11)的输出信号和切断信号(10)，向晶体管(2-1)、晶体管(2-2)、晶体管(2-3)、晶体管(2-4)、晶体管(2-5)和晶体管(2-6)的基极输出信号;(6)是向防止短路电路(11)输入信号的基极信号发生器。
下面说明图1所示电路的工作情况。首先介绍正常运行时的工作情况。一旦换流器的输出频率由图中未示出的频率设定器设定，并作为频率指令信号输入基极信号发生器(6)，则基极信号发生器(6)便产生图2所示的所谓180度通电式(6级)的送入各晶体管的控制信号。图中，T表示周期，1/T为输出频率。但是，实际上由于晶体管有开关延迟效应，所以，为了防止出现各支路上、下晶体管(例如晶体管(2-1)和(2-4)、(2-3)和(2-6)或(2-5)和(2-2))同时处于导通的短路状态，由基极信号发生器(6)的输出通过防止短路电路给上、下晶体管的基极信号(触发信号)设定了空载时间(td)。图3示出一个防止短路电路(11)的电路图。不言而喻，实际上为6个晶体管配备了6个电路。另外，由于只是一种动作延迟定时器，所以它的工作情况不再详述。由基极信号发生器(6)输入图2所示的晶体管控制信号，使之延迟的时间等于由电阻R和电容器C决定的时间常数，使上升边延迟的时间等于空载时间(td)，把图4所示的波形作为晶体管基极信号输入切断电路。另外，图3中，D是二极管，B是缓冲器。当没有输出切断信号(10)时，切断电路(7)将防止短路电路(11)的输出信号，即晶体管基极信号输给各个晶体管的基极。各个晶体管(2-1)-(2-6)随这些信号而开关，从而把交流电供给负载(5)。这时，二极管(3-1)-(3-6)的作用相当于用来处理负载(5)的无效能量的环流二极管。
下面说明过电流保护电路工作时的情况，电流检测器(4-1)、(4-2)和(4-3)分别检测出U相电流、V相电流和W相电流，并将其变换成与电流成正比的电压信号输入最大值优先电路(8)。最大值优先电路(8)将电压信号按绝对值计而输出其中最大的电压。其工作情况示于图5。
过电流判断电路(9)接收到最大值优先电路的输出信号后，如果负载由于其种原因变大而使电流增加，则向切断电路(7)输入一个切断信号(10)，以便电流在远远低于使晶体管(2-1)-(2-6)和二极管(3-1)-(3-6)损坏的电流值时便切断对负载(5)的供电。由于切断电路(7)是根据切断信号(10)来切断输给各晶体管(2-1)-(2-6)的基极信号的，故各晶体管(2-1)-(2-6)被截止，从而切断输出。依靠上述动作即可保护所有晶体管(2-1)-(2-6)不会因过电流而损坏。
下面说明在过电流保护电路的工作过程中，晶体管承受最大负载的输出短路保护。这里，所谓输出短路是指U、V、W三相中的任意两相处于短路状态，或者三相都处于短路状态的情况。下面考虑U、V、W三相都短路的情况。根据图4，如果不考虑空载时间td和晶体管的开关时间，则加在各个晶体管(2-1)-(2-6)上的触发信号可以分为表1所示的6种模式。
表1上面的晶体管 下面的晶体管相 U V W U V W晶体管 2-1 2-3 2-5 2-4 2-6 2-2模式 1 0 0 1 1 1 0模式 2 0 1 0 1 0 1模式 3 0 1 1 1 0 0模式 4 1 0 0 0 1 1模式 5 1 0 1 0 1 0模式 6 1 1 0 0 0 1表1中，1表示晶体管的导通状态，0表示晶体管的截止状态。由表可知晶体管肯定处于以下两种状态。即(1)上面的两个晶体管(两相)导通下面的一个晶体管(一相)导通(2)上面的一个晶体管(一相)导通下面的两个晶体管(两相)导通由于(1)、(2)两种情况是相对的，所以作为典型例子，下面考虑(1)中的模式6，即晶体管(2-1)、晶体管(2-3)和晶体管(2-2)处于导通状态时输出端的U、V、W三相出现短路状态的情况该状态示于图6。另外，短路时流过各晶体管的集电极电流和集电极与发射极之间的电压示于图7。下面说明图7，在时间t1，如果产生短路状态，则各个晶体管的集电极电流将会由于输出阻抗降低而急剧地上升。晶体管(2-2)的集电极电流i(2-2)上升并箝位在由给定的基极电流和晶体管的电流放大系数h FE 所限制的电流值。另一方面，假定各晶体管的电气特性基本相同，则根据基尔霍夫定律流过晶体管(2-1)和(2-2)的电流近似地满足如下关系i(2-1)≈i(2-3)≈1/2i(2-2)所以，因晶体管(2-1)、(2-3)和(2-2)的各个集电极与发射极之间的电压，其ic-Vce(集电极电流-集电极与发射极之间的电压)特性是非线性的，所以通常如图7所示，电压几乎全降在集电极电流大的晶体管(2-2)上，而晶体管(2-1)和晶体管(2-3)上几乎没有电压。换句话说，晶体管(2-2)与晶体管(2-1)和晶体管(2-3)相比，前者工作在有源区域并承受很大的负载。这时，虽然电流i(2-2)，即W相电流在时刻t2超过了过电流判断电平，但是如图所示，直到t3时刻才开始切断。这是由于电流检测器(4-3)、最大值优先电路(8)、过电流判断电路(9)和切断电路(7)等电路的响应延迟，以及图中未示出的基极驱动电路的响应延迟和晶体管的存储时间等因素引起的响应延迟而造成的。所以，应当选用在上述响应延迟的时间内能承受短路时的电流和电压而不致损坏的晶体管。
一旦到达t3时刻，便开始切断电流。如前所述，由于晶体管(2-2)处于最深的有源区域，所以它的存储时间最短，在三个晶体管中最早开始截止，因此，在t3时刻开始截止的是晶体管(2-2)，而晶体管(2-1)和晶体管(2-3)，因晶体管截止，客观上减少了集电极电流i(2-1)和i(2-3)。经过从t3时刻到t4时刻的下降时间，晶体管(2-2)，以电流衰减率di/dt使电流减小到0，从而完成切断动作。这时，晶体管的集电极与发射极之间的电压Vce(2-2)由于布线电感L而产生的峰值电压Vp为Vp＝L (di)/(dt) 从而使晶体管(2-2)承受很大的负载。为了将其控制在晶体管的R、B、S、O、A(反偏压安全工作区)内，采用了缓冲电路等进行抑制，并选用R、B、S、O、A大的晶体管。总之，如上所述，短路时单独触发的晶体管承受的负载最大。
现有的换流器过电流保护电路是按照上述方式构成的，所以，当输出短路时，单独触发的晶体管承受的负载最大。
现有的换流器过电流保护电路是按照上述方式的，所以，当输出短路时，单独触发的晶体管将承受很大的负载。如前所述，如果能够设法缩短电流检测器(4-3)、最大值优先电路(8)、过电流判断电路(9)和切断电路(7)等电路的响应延迟时间和图中未示出的基极驱动电路的响应延迟时间，则可减小晶体管在短路状态下的负载。即图7中t1时刻到t3时刻的负载。另一方面，如前所述，由于单独触发的晶体管在t3到t4的断开时间内承受的负载受布线电感的影响，所以要想减小负载可以采用减小布线电感，或者强化缓冲电路、抑制峰值电压的方法。但是，都必须对结构进行考虑，缓冲电路的大型化会妨碍仪器的小型化，当需要小型化的仪器时，则必须采用R、B、S、O、A大而昂贵的晶体管。
本发明正是为了解决上述问题而提出来的，所以，其目的在于当输出端处于短路状态时，借助过电流保护电路的动作使晶体管断开时显著降低单独触发的晶体管的负载，这是防止损坏晶体管所必须的，不使用造成仪器大型化的强化缓冲电路和R、B、S、O、A大而昂贵的晶体管，从而获得可以保护晶体管的换流器过电流保护电路。
本发明的第一个目的旨在提供这样一种换流器过电流保护电路，其中，设置了择多判断电路，该电路接收电阀门的开关信号，对三条支路中上面的电气阀门的关闭信号和三条支路中下面的电阀门的关闭信号进行择多判断、通过过电流保护动作时择多判断电路的判断，先把判断为多数的电阀门的关闭信号作为打开信号，而在某一时限之后才把判断为少数的电阀门的关闭信号作为打开信号。
本发明的第二目的是提供一种换流器过电流保护电路，其中，设置了择多判断电路，该电路接收电阀门的开关信号，对三条支路中上面的电阀门的关闭信号和三条支路中下面的电阀门的关闭信号进行择多判断，通过过电流保护动作时择多判断电路的判断，先把判断为多数电阀门中的一个电气阀门的关闭信号作为打开信号，而在某一时限之后才把其余的电阀门的关闭信号作为打开信号。
本发明的过电流保护电路的作用是当由于输出端短路等情况把过大的负载加到电阀门上时，为了使电阀门与第1个负载脱开，检测出以该电阀门为开状态时承受第2个最大负载的电阀门，控制电阀门的打开顺序，以减小加在电阀门上的负载，从而保护电阀门在输出端短距时不会因承受过大的负载而被损坏。
图1是现有技术实施例的换流器及其过电流保护电路;
图2是基极信号发生器(6)输出的各个晶体管的控制信号图;
图3是防止短路电路中的一个电路图;
图4是防止短路电路输出各个晶体管的基极信号图;
图5是最大优先电路(8)的动作说明图;
图6是模式6的输出端短路的图;
图7是模式6的输出端短路时各晶体管的集电极电流和集电极与发射极之间的电压图;
图8是按照本发明第1个实施例构成的换流器及其过电流保护电路;
图9是图8的电路断路时的时间图;
图10是采用图8电路而输出端短路时流过各个晶体管的集电极电流和集电极与发射极之间的电压图。
图11是按照本发明第二个实施例构成的换流器及其过电流保护电路;
图12是图11的电路切断时的时间图;
图13是采用图11电路而输出端短路时流过各个晶体管的集电极电流和集电极与发射极之间的电压图;
图14是择多判断电路12的一个例子;
图15是切断电路(70)的一个例子;
图16是把择多判断电路(12)和切断电路(70)合并后的一个例子。
下面参照本发明的第1个实施例。图8中，(1)是直流电源;(2-1)是与晶体管(2-4)串联连接的晶体管，它们之间的接点U与负载(5)连接，它们的两端与直流电源(1)连接;(2-3)是与晶体管(2-6)串联连接的晶体管，它们之间的接点V与负载(5)连接，它们的两端与直流电源(1)连接;(2-3)是与晶体管(2-2)串联连接的晶体管，它们之间的接点W与负载(5)连接，它们的两端与直流电源(1)连接;(3-1)是与晶体管(2-1)反向并联连接的二极管，导通方向与晶体管(2-1)的导通方向相反;(3-2)是与晶体管(2-2)反向并联连接的二极管;(3-3)是与晶体管(2-3)反向并联连接的二极管;(3-4)是与晶体管(2-4)反向并联连接的二极管;(3-5)是与晶体管(2-5)反向并联连接的二极管;(3-6)是与晶体管(2-6)反向并联连接的二极管;(4-1)是接在晶体管(2-1)与晶体管(2-4)的接点U和负载(5)之间的电流检测器;(4-2)是接在晶体管(2-3)与晶体管(2-6)的接点V和负载(5)之间的电流检测器;(4-3)是接在晶体管(2-5)与晶体管(2-2)的接点W和负载(5)之间的电流检测器;(8)是分别把电流检测器(4-1)、电流检测器(4-2)和电流检测器(4-3)的输出作为输入、选取各输出值的绝对值并将最大输出值输出的最大值优先电路;(9)是把最大值优先电路(8)的输出信号作为输入而对电流进行判断的过电流判断电路;(10)是与过电流判断电路(9)的判断输出信号对应的切断信号;(6)是向防止短路电路(11)输入信号的基极信号发生器;(12)是以防止短路电路(11)的输出信号和切断信号(10)作为输入信号的择多判断电路;(13)是择多判断电路输出的择多判断结果信号;(70)是切断电路，它把择多判断电路的输出信号和切断信号(10)作为输入，向晶体管(2-1)、晶体管(2-2)、晶体管(2-3)、晶体管(2-4)、晶体管(2-5)和晶体管(2-6)的基极输出信号。
下面说明图8所示的电路的工作情况。首先，在正常运行时，即未输出切断信号(10)时，择多判断电路(12)和切断电路(70)把防止短路电路(11)的输出信号作为晶体管(2-1)、晶体管(2-2)、晶体管(2-3)、晶体管(2-4)、晶体管(2-5)和晶体管(2-6)的基极信号直接输给各个晶体管，所以它的工作情况与现有技术的实施例完全相同，这里不再说明。
下面说明产生过电流时的工作情况。但是，由于，电流检测器(4-1)、电流检测器(4-2)、电流检测器(4-3)、最大值优先电路(8)、过电流判断电路(9)和切断信号(10)的工作情况也和现有技术的实施例相同，所以这里不再说明。
下面只详细说明有切断信号(10)输出时，择多判断电路(12)、择多判断信号(13)和切断电路(70)的工作情况。
择多判断电路(12)对上面支路中的晶体管(2-1)、(2-3)、(2-5)的基极信号(导通信号)和下面支路中的晶体管(2-2)、(2-4)、(2-6)的基极信号(导通信号)进行择多判断。利用说明现有技术的实施例时所用的表1，把对模式1到模式6分别进行择多判断后得到的择多判断结果信号(13)示于表2。表中，晶体管一栏中的1表示输出基极信号(导通信号)的状态，0表示未输出基极信号的状态;择多判断结果信号(13)栏中的1表示上面支路中的晶体管为多数，0表示下面支路中的晶体管为多数。另外择多判断结果信号(13)由切断信号(10)锁定。
表2上面支路中的 下面支路中的 择多判断结果晶体管 晶体管相 U V W U V W 信号晶体管 2-1 2-3 2-5 2-4 2-6 2-2 (13)模式1 0 0 1 1 1 0 0模式2 0 1 0 1 0 1 0模式3 0 1 1 1 0 0 1模式4 1 0 0 0 1 1 0模式5 1 0 1 0 1 0 1模式6 1 1 0 0 0 1 1如果因输出端发生短路等情况而输出切断信号(10)，切断电路(70)在收到择多判断结果信号(13)和切断信号(10)后，便按下述顺序切断晶体管(2-1)～(2-6)的基极信号。当输出的择多判断结果信号(13)为1时，先把上面支路中的晶体管的基极信号(导通信号)从1变成0，即切断(截止)信号经过某一时限(tx)后，把下面支路中的晶体管的基极信号(导通信号)从1变换成0，即切断(截止)信号。与此相反，当输出择多判断结果信号(13)为0时，则先把下面支路中的晶体管的基极信号(导通信号)从1变换成0，即切断(截止)信号，经过某一时限(tx)之后，再把上面支路中的晶体管的基极信号(导通信号)从1变换成0，即切断(截止)信号。作为一个例子，把模式6中有切断信号(10)输出时切断各个晶体管的基极信号的时间图示于图9。
另外，图10表示模式6中发生短路时流过各晶体管的集电极电流和集电极与发射极之间的电压(模式6的短路状态图参见图6)。如果短路状态发生在t1时刻，则各个晶体管的集电极电流将会由于输出阻抗降低而急剧上升。到了t2时刻，虽然电流i(2-2)超过了过电流判断的标准Ls，但由于响应时间延迟的原因，直到t3时才开始输出切断信号(10)，按照上述图9所示的切断顺序进行切断。所以，集电极电流小的、接近饱和区的晶体管(2-1)和晶体管(2-3)先被切断。但是与现有技术的实施例的图7相比，小的电流是被缓慢地切断的(由于接近饱和状态。所以切断速度比现有技术的实施例切断单独触发并工作在有源区域的晶体管的速度要慢)，连缓冲电路也几乎不会引起浪涌电压，与现有技术的实施例中的第2个负载相比，负载(第2个负载)变得很小。
此外，在上述实施例中，电阀门采用的是三极管，但是，不言而喻，如果采用场效应晶体管等其他元件做电阀门，也可以达到同样的效果。
在上述实施例中，作为换流器的电阀门的控制信号(基极信号)，是以所谓的180度通电式(6级)为例介绍的，但是，即使采用正弦波PWM(脉宽调制)等其他电阀门的控制信号方式，也可构成符合本发明宗旨的过电流保护电路，达到同样的效果。
另外，在上述实施例中，由于没有在切断信号发生的同时锁定基极信号发生器(6)的输出，所以，在切断动作时偶尔也会发生基极信号切换不当的现象。为了避免出现这种情况，可以如图8中虚线所示的那样，把切断信号(10)输给基极信号发生器(6)或防止短路电路(11)，并利用该信号(10)锁定基极信号的输出状态。
如上所述，按照本发明的第一个实施例，其结构是根据在过电流保护动作时依照择多判断电路的判断，先把判断为多数的电阀门的关闭信号作为打开信号，经过某一时限之后，再把判断为少数的电阀门的关闭信号作为打开信号而构成的，所以，依靠过电流保护电路的动作可以显著地减少使电阀门断开时单独触发的电阀门的负载，并使缓冲电路小型化，从而可以减少仪器体积、降低价格。另外，还可以采用断开时承受能力小的电阀门，这样也可以降低产品的价格。
下面参照本发明的第二个实施例。在图11中，与图8相同的符号表示相同的部分或相应的部分。(1)是直流电源;(2-1)是与晶体管(2-4)串联连接的晶体管，它们之间的连接点U与负载(5)连接，它们的两端与直流电源(1)连接;(2-3)是与晶体管(2-6)串联连接的晶体管，它们之间的连接点V与负载(5)连接，它们的两端与直流电源(1)连接;(2-5)是与晶体管(2-2)串联连接的晶体管，它们之间的接点W与负载(5)连接，它们的两端与直流电源(1)连接;(3-1)是与晶体管(2-1)反向并联连接的二极管;(3-2)是与晶体管(2-2)反向并联连接的二极管;(3-3)是与晶体管(2-2)反向并联连接的二极管;(3-2)是与晶体管(2-4)反向并联连接的二极管;(3-5)是与晶体管(2-5)反向并联连接的二极管;(3-6)是与晶体管(2-6)反向并联连接的二极管;(4-1)是接在晶体管(2-1)与晶体管(2-4)的中间接点U和负载(5)之间的电流检测器;(4-2)是接在晶体管(2-3)与晶体管(2-6)的中间接点V和负载(5)之间的电流检测器;(4-3)是接在晶体管(2-5)与晶体管(2-2)的连接点W和负载(5)之间的电流检测器。(8)是以电流检测器(4-1)、电流检测器(4-2)和电流检测器(4-3)的输出信号为输入信号的最大值优先电路;(9)是以最大值优先电路(8)的输出信号为输入信号的过电流判断电路;(10)是过电流判断电路(9)输出的切断信号;(6)是向防止短路电路(11)输入信号的基极信号发生器;(120)是以防止短路电路(11)的输出信号和切断信号(10)为输入信号的择多判断电路;(13)是择多判断电路输出的择多判断结果信号;(71)是以择多判断电路的输出信号和切断信号(10)为输入信号、并向晶体管(2-1)、晶体管(2-2)、晶体管(2-3)、晶体管(2-4)、晶体管(2-5)和晶体管(2-6)的基极输出信号的切断电路。
下面根据电路图说明其工作过程。首先，在正常工作的情况下，即没有输出切断信号(10)时，择多判断电路(120)和切断电路(71)把防止短路电路(11)的输出信号直接输给晶体管(2-1)、晶体管(2-2)、晶体管(2-3)、晶体管(2-4)、晶体管(2-5)和晶体管(2-6)的基极，所以，其工作过程与现有技术的实施例完全相同，这里不再说明。
其次，说明过电流动作时的情况。但是，由于电流检测器(4-1)、电流检测器(4-2)、电流检测器(4-3)、最大值优先电路(8)、过电流判断电路(9)和切断信号(10)的工作情况也与现有技术的实施例相同，所以，这里也不再说明。下面只详细地说明有切断信号(10)输出时择多判断电路(120)、择多判断结果信号(13)和切断电路(71)的工作情况。
择多判断电路(120)对上面支路中的晶体管的基极信号(导通信号)和下面支路中的晶体管的基极信号(导通信号)进行择多判断。利用说明现有技术实施例时所用的表1，把对模式1至模式6分别进行择多判断后得到的择多判断结果信号(13)示于表3。表中，晶体管一栏中的1表示输出了基极信号(导通信号)的状态，0表示未输出基极信号的状态;择多判断结果信号(13)栏内的1表示上面的晶体管为多数，0表示下面的晶体管为多数。另外，择多判断结果信号(13)由切断信号(10)锁定。
表3上面支路中的 下面支路中的 择多判断结果晶体管 晶体管相 U V W U V W 信号晶体管 2-1 2-3 2-5 2-4 2-6 2-2 (13)模式1 0 0 1 1 1 0 0模式2 0 1 0 1 0 1 0模式3 0 1 1 1 0 0 1模式4 1 0 0 0 1 1 0模式5 1 0 1 0 1 0 1模式6 1 1 0 0 0 1 1一旦由于输出端发生短路等情况而输出切断信号(10)时，切断电路(71)在收到择多判断结果信号(13)和切断信号(10)后，便按下述顺序切断晶体管(2-1)～(2-6)的基极信号。当输出的择多判断结果信号(13)为1时，先把上面支路中的晶体管基极信号(导通信号)为1的2个晶体管中的一个晶体管的基极信号从1变换为0，即切断(截止)信号，经过某一时限(tx)之后，再把上面支路中另一个晶体管的基极信号(导通信号)和下面支路中的晶体管的基极信号(导通信号)为1的晶体管的基极信号从1变换到0，即切断(截止)信号。与此相反，当输出的择多判断结果信号(13)为0时，先把下面支路中的晶体管的基极信号(导通信号)为1的2个晶体管中的一个晶体管的基极信号从1变换成0，即切断(截止)信号，经过某一时限(tx)之后，再把上面支路中另一个晶体管的基极信号(导通信号)和上面支路中的晶体管的基极信号(导通信号)为1的晶体管的基极信号从1变换成0，即切断(截止)信号。作为一个例子，把模式6中有切断信号(10)输出时切断各晶体管的基极信号的时间图示于图12。
另外，图13表示模式6中发生短路时流过各晶体管的集电极电流和集电极与发射极之间的电压(模式6的短路状态图参见图6)。若在t1时刻出现短路状态，则各个晶体管的集电极电流将会由于输出阻抗降低而急剧上升。到了t2时刻，虽然电流已超过电流判断标准Ls，但是，由于响应时间延迟的影响，所以直到t3时刻才开始输出切断信号(10)，按照上述图2所示的切断顺序进行切断。由于晶体管(2-1)先被切断，所以在t3时刻以后，只有晶体管(2-3)和晶体管(2-2)处于导通状态，于是晶体管(2-3)和晶体管(2-2)的集电极-发射极之间的电压分别为约1/2Edc。所以，到了t4时刻，当晶体管(2-3)和晶体管(2-4)被切断时，与现有技术的实施例相比，切断时的第2个负载将大大减轻，总负载变得很小。
在上述实施例中，电阀门采用的是晶体三极管，但是，不言而喻，如果使用场效应晶体管等其他元件做电阀门也可达到同样的效果。
另外，在上述实施例中，作为换流器的电阀门的控制信号(基极信号)，是以所谓的180度通电式(6级)为例介绍的，但是，即使采用正弦波PWM(脉宽调制)等其他电阀门的控制信号方式，也可构成符合本发明目的的过电流保护电路，并达到同样的效果。
此外，在上述实施例中，由于没有在切断信号的同时锁定基极信号发生器(6)的输出，所以，在切断动作时基极信号偶而也可能发生切换不当的现象。为了避免出现这种情况，可以如图11中虚线所示的那样，把切断信号(10)输给基极信号发生器(6)或防止短路电路(11)，并利用该信号(10)锁定基极信号的输出状态。
如上所述，按照本发明的第二个实施例，其结构是这样构成的，即在过电流保护动作时依照择多判断电路的判断，先把判断为多数的电阀门的关闭信号作为打开信号，经过某一时限之后，再把判断为少数的电阀门的关闭信号作为打开信号。所以，依靠过电流保护电路的动作可以显著地减少使电阀门断开时单独触发的电阀门的负载，并使缓冲电路小型化，从而可以缩少仪器体积、降低成本。并且，还可以采用断开时的承受能力小的电气阀门，这样也可以降低成本。
下面说明本发明第1个实施例中的择多判断电路(12)，该电路的一个例子示于图14。图14是由多个“与”电路和“或”电路按照上述表2的双值逻辑组合而成的，各个晶体管(2-1)～(2-6)的控制信号为1(高电平)时，各晶体管导通;控制信号为0(低电平)时各晶体管截止。如表2所示，当上面支路中的晶体管(2-1)、(2-3)、(2-5)中有两个处于导通状态时，择多判断结果信号(13)为1(高电平);当下面支路中的晶体管(2-2)、(2-4)、(2-6)中有两个处于导通状态时择多判断结果信号(13)的0(低电平)。
图15是本发明第1个实施例中的切断电路(70)的一个例子，这是由多个“与”电路、“或非”电路、规定时限(规定的时间)tx的电阻R。和电容C。构成的时限电路以及对时限电路的输出信号波形进行整形的缓冲器B组合而成的，由此可得到图9所示的双值逻辑的时间图。
另外，图16是把本发明第1个实施例的择多判断电路(12)和切断电路(70)合并以后的一个例子。总之，对专业人员说来，这些电路(12)和(70)是很容易办到的，所以，并非只限于上述电路结构。
权利要求
1.一种换流器的过电流保护电路，其换流器装置具有三条上、下两部分串联连接的电阀门支路，其两端与直流电源连接，而中间接点与负载连接，电阀门按照控制电路的开关信号顺次开关，把三相交流电供给负载，其特征在于具有对流过电阀门的电流进行直接或间接地监视的电流检测器；根据电流检测器的输出，在电流超过一定值时输出过电流信号的过电流检测电路；接收到电阀门的开关信号后对三条支路中上面的电阀门的关闭信号和三条支路中下面的电阀门的关闭信号的数量进行择多判断的择多判断电路；当出现过电流信号时，根据择多判断电路的判断先把判断为多数的电阀门的关闭信号作为打开信号，经过某一时限后，再把判断为少数的电阀门的关闭信号作为打开信号。
2.按权利要求
1所述的换流器的过电流保护电路，其特征在于择多判断电路对三条支路中上面的电阀门的打开信号和三条支路中下面的电阀门的打开信号进行择多判断，当发生过电流时，根据择多判断电路判断，先把判断为少数的电阀门的关闭信号作为打开信号，经过某一时限后再把判断为多数的电阀门的关闭信号作为打开信号。
3.按权利要求
1所述的换流器的过电流保护电路，其特征在于择多判断电路是由发生的过电流信号锁定的。
4.按权利要求
1所述的换流器的过电流保护电路，其特征在于控制电路输给电阀门的开关信号是由发生的过电流信号锁定的。
5.一种换流器的过电流保护电路，其换流器装置具有三条上、下两部分串联连接的电阀门支路，其两端与直流电源连接，而中间接点与负载连接，电阀门按照控制电路的开关信号顺次开关，把三相交流电供给负载，其特征在于具有对流过电阀门的电流进行直接或间接地监视的电流检测器;根据电流检测器的输出，在电流常规一定值时便输出过电流信号的过电流检测电路;接收电阀门的开关信号后对三条支路中上面的电阀门的关闭信号和三条支路中下面的电阀门的关闭信号的数量进行择多判断的择多判断电路;当出现过电流信号时，根据择多判断电路的判断，先把判断为多数的电阀门中的一个电阀门的关闭信号作为打开信号，经过某一时限后再把其余的电阀门的关闭信号作为打开信号。
6.按权利要求
5所述的换流器的过电流保护电路，其特征在于择多判断电路对三条支路中上面的电阀门的打开信号和三条支路中下面的电阀门的打开信号进行择多判断，当发生过电流时，根据择多判断电路的判断，先把判断为多数的电阀门中的一个电阀门的关闭信号作为打开信号，经过某一时限后再把其余的电阀门的关闭信号作为打开信号。
7.按权利要求
5所述的换流器的过电流保护电路，其特征在于择多判断电路是由发生的过电流信号锁定的。
8.按权利要求
5所述的换流器的过电流保护电路，其特征在于控制电路输给电阀门的开关信号是由发生的过电流信号锁定的。
9.一种换流器的过电流保护电路，其换流器装置具有三条上、下两部分串联连接的电阀门支路，其两端与直流电源连接，而中间接点与负载连接，电阀门按照控制电路的开关信号顺次开关，把三相交流电供给负载，其特征在于具有对流过电阀门的电流进行直接或间接地监视的电流检测器;根据电流检测器的输出，在电流超过一定值时便输出过电流信号的过电流检测电路;接收到电阀门的开关信号后对三条支路中上面的电阀门的关闭信号和三条支路中下面的电阀门的关闭信号的数量进行择多判断的择多判断电路;当出现过电流时，根据择多判断电路的判断，可以把电阀门与上述过电流脱开，并测出以该电阀门为开状态时承受负载最严重的电阀门，然后控制电阀门的开关顺序，以减小被测出的电阀门所承受的负载，从而可以保护电阀门。
专利摘要
本发明的换能器的过电流保护电路具有三条由上、下两部分串联连接的电阀门支路，其两端与直流电源连接而中间接点与负载连接，电阀门按控制电路的开关信号顺序开关，把三相交流电供给负载。因输出端短路等情况使电阀门承受过大的负载时，可使电阀门与第1负载脱开，并测出此时承受第2个最大负载的电阀门，然后控制电阀门的开关顺序以减小被测出的电阀门承受的负载，从而保护电阀门在输出端短路时不因过大的负载而损坏。
文档编号H02H9/02GK87106643SQ87106643
公开日1988年4月20日 申请日期1987年9月30日
发明者广濑健二, 杉岛荣一, 大上正胜 申请人:三菱电机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan