JP2000092749A - 半導体技術を用いた高速断路器 - Google Patents
半導体技術を用いた高速断路器Info
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- JP2000092749A JP2000092749A JP11073754A JP7375499A JP2000092749A JP 2000092749 A JP2000092749 A JP 2000092749A JP 11073754 A JP11073754 A JP 11073754A JP 7375499 A JP7375499 A JP 7375499A JP 2000092749 A JP2000092749 A JP 2000092749A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＡＣ電源システムから負荷を切り離すための断
路器を提供する。 【解決手段】この断路器（１２）は、トランス（３）を
備え、前記トランスの一次側は、ＡＣ電源システム
（Ｒ、Ｓ、Ｔ）に接続されている。前記トランスの二次
側には、整流回路（９）に接続されたターンオフサイリ
スタ（４）を有する整流回路が設けられる。通常の動作
において、ターンオフサイリスタは閉に維持されるの
で、前記電源システムは負荷に電力を供給する。電源シ
ステムの故障又は遮断の場合、前記ターンオフサイリス
タは開にされ、トランスのインピーダンスのために負荷
から電源システムを切り離す。
路器を提供する。 【解決手段】この断路器（１２）は、トランス（３）を
備え、前記トランスの一次側は、ＡＣ電源システム
（Ｒ、Ｓ、Ｔ）に接続されている。前記トランスの二次
側には、整流回路（９）に接続されたターンオフサイリ
スタ（４）を有する整流回路が設けられる。通常の動作
において、ターンオフサイリスタは閉に維持されるの
で、前記電源システムは負荷に電力を供給する。電源シ
ステムの故障又は遮断の場合、前記ターンオフサイリス
タは開にされ、トランスのインピーダンスのために負荷
から電源システムを切り離す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーエレクトロ
ニクスの分野に関する。特に、請求項１のプリアンブル
に従って、ＡＣ電源システムによって供給される負荷に
対する非遮断電源に特に適している、半導体技術を用い
た高速断路器に関する。
ニクスの分野に関する。特に、請求項１のプリアンブル
に従って、ＡＣ電源システムによって供給される負荷に
対する非遮断電源に特に適している、半導体技術を用い
た高速断路器に関する。
【０００２】
【従来の技術】この一般的な形式の断路器は、例えばフ
ランス特許出願ＦＲ2 666 941 A1に記載されている。こ
の一般的な形式の断路器は、供給ＡＣ電源システムから
負荷を切り離すために用いられる。特に、それらは、非
遮断電源のために用いられる。非遮断電源は、負荷がＡ
Ｃ電源システムから切断された後、結合手段によって負
荷に結合される補助電源を有している。この補助電源
は、例えば、バッテリーを有することができ、そのＤＣ
電圧は、コンバータ、ジーゼル装置、又はジェネレータ
の運動エネルギーを利用する回転システムによってＡＣ
電圧に変換される。
ランス特許出願ＦＲ2 666 941 A1に記載されている。こ
の一般的な形式の断路器は、供給ＡＣ電源システムから
負荷を切り離すために用いられる。特に、それらは、非
遮断電源のために用いられる。非遮断電源は、負荷がＡ
Ｃ電源システムから切断された後、結合手段によって負
荷に結合される補助電源を有している。この補助電源
は、例えば、バッテリーを有することができ、そのＤＣ
電圧は、コンバータ、ジーゼル装置、又はジェネレータ
の運動エネルギーを利用する回転システムによってＡＣ
電圧に変換される。
【０００３】ミリ秒の範囲の反応時間を有する高速非遮
断電源が、特に、病院におけるコンピュータシステムや
電子装置のような影響を受けやすい負荷に対して一般に
用いられる。これによって、全ての形式の過渡的な破壊
（ディスラプション）や短い電圧ディップが僑絡される
ことを確実にすることが可能であるので、負荷は、常に
非遮断ＡＣ電圧へ接続している。このような負荷のパワ
ー要求は、数十ｋＷを越えることはない。従って、パワ
ートランジスタやＩＧＢＴを断路器として用いることが
できる。
断電源が、特に、病院におけるコンピュータシステムや
電子装置のような影響を受けやすい負荷に対して一般に
用いられる。これによって、全ての形式の過渡的な破壊
（ディスラプション）や短い電圧ディップが僑絡される
ことを確実にすることが可能であるので、負荷は、常に
非遮断ＡＣ電圧へ接続している。このような負荷のパワ
ー要求は、数十ｋＷを越えることはない。従って、パワ
ートランジスタやＩＧＢＴを断路器として用いることが
できる。
【０００４】今日、ロータリーコンバータを用いる解決
策は、比較的高いパワー要求（例えば、0.5ー2ＭＷ）を
有する影響を受けやすい負荷に対して好適である。この
場合、ジェネレータの運動エネルギーは、ミリ秒の間隔
ディップをサポートするために用いられる。もし、ディ
スラプションが長時間続くならば、ダイナミック結合に
よって更なる慣性質量が接続される。更に、同様に分単
位の長いディスラプションをカバーするために、ディー
ゼル装置が起動され、接続される。このような回転シス
テムは、長年の従来先行技術であり、原理的にそれら自
身有効であったことを示している。しかし、装置の連続
動作に対する複雑なメカニズムや時々の必要性のため
に、それらは、高いレベルのメンテナンスを必要とし、
かなりの損失を有している。更に、多くのシステムは、
２ＭＷ以上のパワーに対して並列に接続される必要があ
る。
策は、比較的高いパワー要求（例えば、0.5ー2ＭＷ）を
有する影響を受けやすい負荷に対して好適である。この
場合、ジェネレータの運動エネルギーは、ミリ秒の間隔
ディップをサポートするために用いられる。もし、ディ
スラプションが長時間続くならば、ダイナミック結合に
よって更なる慣性質量が接続される。更に、同様に分単
位の長いディスラプションをカバーするために、ディー
ゼル装置が起動され、接続される。このような回転シス
テムは、長年の従来先行技術であり、原理的にそれら自
身有効であったことを示している。しかし、装置の連続
動作に対する複雑なメカニズムや時々の必要性のため
に、それらは、高いレベルのメンテナンスを必要とし、
かなりの損失を有している。更に、多くのシステムは、
２ＭＷ以上のパワーに対して並列に接続される必要があ
る。
【０００５】経済的及び技術的理由から、既知の電子回
路を高電力用に転用することは、これまで不可能であっ
た。
路を高電力用に転用することは、これまで不可能であっ
た。
【０００６】
【発明の概要】したがって、本発明の目的は、半導体技
術を用いる新規の高速断路器を提供することであり、非
常に高い電力に適しており、最小のメンテナンスで信頼
度のある動作を行ない、且つミリ秒のオーダーで供給AC
電源システムから負荷を切断することができる。
術を用いる新規の高速断路器を提供することであり、非
常に高い電力に適しており、最小のメンテナンスで信頼
度のある動作を行ない、且つミリ秒のオーダーで供給AC
電源システムから負荷を切断することができる。
【０００７】したがって、本発明の本質は、断路器は、
トランスの一次側がＡＣ電源システムに直列に接続さ
れ、その二次側に接続されたターンオフサイリスタを有
し、それらの間に接続された非制御整流回路を有するト
ランスを有することである。ターンおふサイリスタは、
ハード駆動されるのがこのましい。
トランスの一次側がＡＣ電源システムに直列に接続さ
れ、その二次側に接続されたターンオフサイリスタを有
し、それらの間に接続された非制御整流回路を有するト
ランスを有することである。ターンおふサイリスタは、
ハード駆動されるのがこのましい。
【０００８】補助のＡＣ電圧は、好ましくはコンバータ
によってACに変換されるＤＣ電源を有している。本発明
による電源は、コンバータがハード駆動されたターンオ
フサイリスタに装着される点で特に有利に設計される。
によってACに変換されるＤＣ電源を有している。本発明
による電源は、コンバータがハード駆動されたターンオ
フサイリスタに装着される点で特に有利に設計される。
【０００９】更に、有利な実施形態が従属請求項に記載
されている。
されている。
【００１０】本発明は、特に、電子断路器が非常に高い
電力に適していると言う利点がある。短い電圧ディップ
やトランジェントをカバーするのが十分速い。更に、ハ
ード駆動されたターンオフしリスタを使用することによ
って、回路の複雑さを減少することができる。
電力に適していると言う利点がある。短い電圧ディップ
やトランジェントをカバーするのが十分速い。更に、ハ
ード駆動されたターンオフしリスタを使用することによ
って、回路の複雑さを減少することができる。
【００１１】
【実施の形態】全図面を参照して、同じ参照番号は、同
じ部品或いは対応する部品を示し、参照番号及びその意
味は、符号の説明の項に要約されている。図1は、本発
明のＡＣ電源システムの実施形態を示し、Ｒ、Ｓ及びＴ
は負荷１に接続されたＡＣ電源システムを示す。負荷
は、特に、ＡＣ電源システムの破壊、及びその故障に対
して保護されなければならない敏感な高電力電気的装置
である。この目的のために、補助電２が備えられ、必要
に応じて負荷１に接続される。３層トランス１１が結合
用に設けられてもよい。例によると、補助電源２は、整
流回路９及び中間回路のキャパシタ８によってＤＣ電源
に変換されるＡＣ電源１０を有する。このＤＣ電圧は、
コンバータ７によって再びＡＣ電圧に変換され、トラン
ス１１を介して負荷１へ送られる。
じ部品或いは対応する部品を示し、参照番号及びその意
味は、符号の説明の項に要約されている。図1は、本発
明のＡＣ電源システムの実施形態を示し、Ｒ、Ｓ及びＴ
は負荷１に接続されたＡＣ電源システムを示す。負荷
は、特に、ＡＣ電源システムの破壊、及びその故障に対
して保護されなければならない敏感な高電力電気的装置
である。この目的のために、補助電２が備えられ、必要
に応じて負荷１に接続される。３層トランス１１が結合
用に設けられてもよい。例によると、補助電源２は、整
流回路９及び中間回路のキャパシタ８によってＤＣ電源
に変換されるＡＣ電源１０を有する。このＤＣ電圧は、
コンバータ７によって再びＡＣ電圧に変換され、トラン
ス１１を介して負荷１へ送られる。
【００１２】ＡＣ電源システム（Ｒ、Ｓ、Ｔ）から負荷
１を切り離すために、電源システムと負荷１間の電流を
信頼性を持って、且つ速やかに遮断することができる電
子断路器１２が提供される。本発明によると、断路器１
２は、トランスの一次巻き線によってＡＣ電源システム
Ｒ、Ｓ、Ｔに接続されるトランス３を有する。二次側
で、電圧は整流回路９によって整流される。負荷１から
電源システムを切り離すために、整流回路９の出力に接
続されたターンオンサイリスタ４が設けられる。通常の
動作において、即ち、負荷１はＡＣ電源システムＲ、
Ｓ、Ｔによって供給されると、スイッチ４がターンオン
に保たれる。これは、トランス３の二次側が短絡され、
一次側が電源システムＲ、Ｓ、Ｔを負荷２へ接続するこ
とを意味する。電源システムの故障或いは切断の場合、
スイッチ４は開（オープン）にされる。整流回路９の出
力は生きており、トランスの二次側の短絡回路は、除か
れる。負荷１は、トランスの非負荷インピーダンスのた
めに電源システムから切り離され、補助の電源２が負荷
１へ電力を供給し始める。負荷１が電源システムＲ、
Ｓ、Ｔから切り離されると、電源システムを完全に切り
離す機械的な断路器１３を作動することができる。
１を切り離すために、電源システムと負荷１間の電流を
信頼性を持って、且つ速やかに遮断することができる電
子断路器１２が提供される。本発明によると、断路器１
２は、トランスの一次巻き線によってＡＣ電源システム
Ｒ、Ｓ、Ｔに接続されるトランス３を有する。二次側
で、電圧は整流回路９によって整流される。負荷１から
電源システムを切り離すために、整流回路９の出力に接
続されたターンオンサイリスタ４が設けられる。通常の
動作において、即ち、負荷１はＡＣ電源システムＲ、
Ｓ、Ｔによって供給されると、スイッチ４がターンオン
に保たれる。これは、トランス３の二次側が短絡され、
一次側が電源システムＲ、Ｓ、Ｔを負荷２へ接続するこ
とを意味する。電源システムの故障或いは切断の場合、
スイッチ４は開（オープン）にされる。整流回路９の出
力は生きており、トランスの二次側の短絡回路は、除か
れる。負荷１は、トランスの非負荷インピーダンスのた
めに電源システムから切り離され、補助の電源２が負荷
１へ電力を供給し始める。負荷１が電源システムＲ、
Ｓ、Ｔから切り離されると、電源システムを完全に切り
離す機械的な断路器１３を作動することができる。
【００１３】好適な実施形態において、ターンオフサイ
リスタ４は、ダイード６とキャパシタ５を有するクラン
ピング回路に割り当てられる。このクランピング回路は
過剰なエネルギーを主回路へ転送するために用いられ
る。これによって、電源システムのインダクタに蓄えら
れたエネルギーが効果的に消散されので、断路器１２は
いつでも、特に過剰電流が流れるときでも、オープンに
される。
リスタ４は、ダイード６とキャパシタ５を有するクラン
ピング回路に割り当てられる。このクランピング回路は
過剰なエネルギーを主回路へ転送するために用いられ
る。これによって、電源システムのインダクタに蓄えら
れたエネルギーが効果的に消散されので、断路器１２は
いつでも、特に過剰電流が流れるときでも、オープンに
される。
【００１４】図２に示された第２の実施形態によれば、
このクランピング回路は電位によって補助電源のＤＣ電
圧に結合される。これは、キャパシタの容量が小さくな
るように選ばれるか、キャパシタが完全に省略されるこ
とを意味する。何故ならば、必要な容量は、補助電源２
の中間回路によって与えられるからである。なお、この
場合、トランス３の巻き線比は適切にされる必要がある
ことは言うまでもない。
このクランピング回路は電位によって補助電源のＤＣ電
圧に結合される。これは、キャパシタの容量が小さくな
るように選ばれるか、キャパシタが完全に省略されるこ
とを意味する。何故ならば、必要な容量は、補助電源２
の中間回路によって与えられるからである。なお、この
場合、トランス３の巻き線比は適切にされる必要がある
ことは言うまでもない。
【００１５】本発明は、当然トランス３に非常に大きな
要求をする。トランス３は、優れたものでなければなら
ない。何故ならば、トランスは、ターンおふサイリスタ
４がターンオンしたとき、全負荷電流を流さなければな
らないし、サイリスタがターンオフしたとき、トランス
は飽和が生じることなく瞬時に電圧を供給することがで
きなければならないからである。このため、従来のトラ
ンスの約２倍の電圧を扱えるように設計されなければな
らない。
要求をする。トランス３は、優れたものでなければなら
ない。何故ならば、トランスは、ターンおふサイリスタ
４がターンオンしたとき、全負荷電流を流さなければな
らないし、サイリスタがターンオフしたとき、トランス
は飽和が生じることなく瞬時に電圧を供給することがで
きなければならないからである。このため、従来のトラ
ンスの約２倍の電圧を扱えるように設計されなければな
らない。
【００１６】ターンオフサイリスタ４は、ハード駆動さ
れるのが好適である。これによりターンオフサイリスタ
４のターンオフのリアクション時間が減少される。結
局、本発明は、非常に高電力の影響を受け易い負荷にも
適している断路器或いは遮断することができない電源を
提供する。一つの利点は、特に、断路器が付加的な機械
的スイッチ１３を用いて、負荷の“オフロード”から続
いて切り離されるべき電源システムに対して十分早くス
イッチすることである。
れるのが好適である。これによりターンオフサイリスタ
４のターンオフのリアクション時間が減少される。結
局、本発明は、非常に高電力の影響を受け易い負荷にも
適している断路器或いは遮断することができない電源を
提供する。一つの利点は、特に、断路器が付加的な機械
的スイッチ１３を用いて、負荷の“オフロード”から続
いて切り離されるべき電源システムに対して十分早くス
イッチすることである。
【００１７】本発明のいろいろな変更や変形は、上述の
教示にしたがって可能であることは明らかである。従っ
て、請求項の範囲内で、本発明は特にここに記載された
以外のものに実行可能であることを理解すべきである。
教示にしたがって可能であることは明らかである。従っ
て、請求項の範囲内で、本発明は特にここに記載された
以外のものに実行可能であることを理解すべきである。
【図１】本発明による第１の実施形態のブロック図を示
す。
す。
【図２】本発明による第２の実施形態のブロック図を示
す。
す。
Ｒ、Ｓ、Ｔ ＡＣ電源システム １ 負荷 ２ 補助電源 ３ トランス ４ ターンオフサイリスタ ５ キャパシタ ６ ダイオード ７ コンバータ ８ 中間回路のキャパシタ ９ 整流回路 １０ ＡＣ電源 １１ 結合トランス １２ 断路器 １３ 機械的断路器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルシュト ギューニング スイス ツェーハー5430 ヴェッティンゲ ン オーベルグルントストラーセ 13
Claims (5)
- 【請求項１】ＡＣ電源システム（Ｒ、Ｓ、Ｔ）から負荷
を切り離すための高速断路器であって、前記断路器（１
２）はトランス（３）を備え、その一次側が前記ＡＣ電
源システム（Ｒ、Ｓ、Ｔ）に接続され、且つ前記トラン
スは整流回路（９）を介してその二次側に接続されるタ
ーンオフサイリスタ（４）を有することを特徴とする断
路器。 - 【請求項２】ダイオード（６）とキャパシタ（５）から
なる直列回路が前記ターンオフサイリスタ（４）に並列
に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の断
路器。 - 【請求項３】前記ターンオフサイリスタ（４）はハード
駆動されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の断路器。 - 【請求項４】ＡＣ電源システム（Ｒ、Ｓ、Ｔ）によって
供給される、負荷（１）に対する遮断することができな
い電源であって、 前記電源システムから前記負荷（１）を切り離すための
断路器（１２）と、 補助ＡＣ電源（２）と前記補助ＡＣ電源を前期負荷へ結
合するための手段（１１）を備え、前記断路器（１２）
は、前記断路器（１２）はトランス（３）を備え、その
一次側が前記ＡＣ電源システム（Ｒ、Ｓ、Ｔ）に接続さ
れ、且つ前記トランスは整流回路（９）を介してその二
次側に接続されるターンオフサイリスタ（４）を有する
ことを特徴とする電源。 - 【請求項５】前記補助ＡＣ電源（２）は他のトランス
（１１）によって負荷（１）に結合され、且つ前記補助
ＡＣ電源（２）は、ハード駆動されるターンオフサイリ
スタを有するコンバータ（７）によってＡＣ電圧に変換
されるＤＣ電源（８、９）を有することを特徴とする請
求項４に記載の電源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19812341:8 | 1998-03-20 | ||
| DE19812341A DE19812341A1 (de) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | Schneller Trenner in Halbleitertechnologie |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000092749A true JP2000092749A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=7861725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11073754A Pending JP2000092749A (ja) | 1998-03-20 | 1999-03-18 | 半導体技術を用いた高速断路器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6229228B1 (ja) |
| EP (1) | EP0944155A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000092749A (ja) |
| CN (1) | CN1230051A (ja) |
| DE (1) | DE19812341A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007522784A (ja) * | 2004-02-10 | 2007-08-09 | リーバート・コーポレイシヨン | 切換えスイッチ装置および方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7459804B2 (en) * | 2004-02-10 | 2008-12-02 | Liebert Corporation | Static transfer switch device and method |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3414872A (en) * | 1967-05-15 | 1968-12-03 | Lear Siegler Inc | Magnetic transmission listen switch for sonar |
| DE3326474A1 (de) * | 1983-07-22 | 1985-02-07 | Elektro-Geräte-Bau Gustav Klein GmbH & Co KG, 8920 Schongau | Anordnung zur vermeidung von unzulaessigen spannungseinbruechen bei lastaufschaltung auf wechselrichter |
| DE3331823A1 (de) * | 1983-09-01 | 1985-03-21 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Stromversorgungseinrichtung fuer einen ueberstromausloeser |
| US5210685A (en) * | 1985-03-08 | 1993-05-11 | Westinghouse Electric Corp. | Uninterruptible power supply system and load transfer static switch for such a system |
| FR2666941B1 (fr) * | 1990-09-13 | 1995-05-05 | Merlin Gerin | Dispositif d'alimentation en energie electrique alternative comportant une alimentation de secours. |
| US5164872A (en) * | 1991-06-17 | 1992-11-17 | General Electric Company | Load circuit commutation circuit |
| US5347166A (en) * | 1993-02-01 | 1994-09-13 | Electric Power Research Institute | Apparatus and method for switching high power levels |
| DE19508504A1 (de) * | 1995-03-09 | 1996-09-12 | Siemens Ag | Anordnung zur Energieflußsteuerung |
-
1998
- 1998-03-20 DE DE19812341A patent/DE19812341A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-03-08 EP EP99810201A patent/EP0944155A3/de not_active Withdrawn
- 1999-03-18 JP JP11073754A patent/JP2000092749A/ja active Pending
- 1999-03-19 US US09/272,392 patent/US6229228B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-03-20 CN CN99105432A patent/CN1230051A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007522784A (ja) * | 2004-02-10 | 2007-08-09 | リーバート・コーポレイシヨン | 切換えスイッチ装置および方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0944155A2 (de) | 1999-09-22 |
| CN1230051A (zh) | 1999-09-29 |
| US6229228B1 (en) | 2001-05-08 |
| DE19812341A1 (de) | 1999-09-23 |
| EP0944155A3 (de) | 2000-12-06 |
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