JP2003309925A - 半波動作検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作が確実であり、且つ安価即ち回路構成が
簡易な、サイリスタスイッチの半波動作を検出する半波
動作検出装置を実現する。 【解決手段】 本発明の半波動作検出装置１０は、半波
波形の電圧が印加されると、この半波電圧に含まれる直
流成分によって直流偏磁を起し、過電流を発生するリア
クトル４と、リアクトル４に流れる電流を検出する電流
検出器５と、電流検出器５により検出された電流を整流
し、リレー７に対する励磁電圧を生成する整流器６と、
機械保持式のリレー７と、より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半波動作検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、商用交流電源や交流無停電電源装
置等の給電系統を切り換えるための半導体スイッチとし
て、２つのサイリスタを逆並列接続させたものや、トラ
イアック（双方向サイリスタ）等のサイリスタスイッチ
が利用されている。このサイリスタスイッチには、機
械的なスイッチと比べて動作が高速である、アークを
発生しない、多頻度でオン／オフ可能である、といっ
た特徴がある。

【０００３】そして、このサイリスタスイッチの故障や
不具合、例えば一方のサイリスタが故障して非導通とな
ると、このサイリスタスイッチを介して供給される交流
電源は、半波波形となる。このような状態を、以下、サ
イリスタスイッチの「半波動作」という。そして、この
サイリスタスイッチの半波動作を検出する方法として
は、サイリスタスイッチの出力側（負荷側）の電圧を検
出し、この電圧値によって半波動作を検出する方法が一
般的に用いられていた。例えば無電圧リレーを用いる方
法や、瞬時の電圧低下を検出する方法（瞬時電圧低下検
出方法）等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような検出方法おいては、交流波形である出力電圧を一
旦整流し、平均値電圧によって等価的にサイリスタスイ
ッチの半波動作を検出していた。このため、特に単相交
流回路においては、整流後の検出電圧の変化が、サイリ
スタスイッチの半波動作によるものなのか、或いは単な
る交流電源の電圧変動によるものなのかの区別が難しい
という問題があった。

【０００５】また、無電圧リレーによる検知方法では、
回路構成は簡易であるがリレーの動作が安定しないとい
う欠点があり、一方、瞬時電圧低下方式では、より安定
した検知結果が得られるが、回路構成が複雑となってし
まうという欠点があった。

【０００６】本発明の課題は、動作が確実であり、且つ
回路構成が簡易な、サイリスタスイッチの半波動作を検
出する半波動作検出装置を実現することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、交流電源と負荷との間を開
閉する２つのサイリスタが逆並列接続されたサイリスタ
スイッチの半波動作を検出する半波動作検出装置であっ
て、前記負荷に並列接続されるリアクトル（例えば、図
１のリアクトル４）と、前記リアクトルに流れる電流を
検出する電流検出回路（例えば、図１の電流検出器５）
と、前記電流検出回路による検出電流を整流する整流回
路（例えば、図１の整流器６）と、前記整流回路により
整流された電圧が所定電圧を超えた場合に駆動するリレ
ー（例えば、図１のリレー７）と、を備えることを特徴
としている。

【０００８】この請求項１記載の発明によれば、サイリ
スタスイッチの半波動作（サイリスタスイッチを構成す
る２つのサイリスタの内、一方が故障し、非導通となっ
た状態）により、負荷、及び当該負荷と並列接続される
リアクトルには、半波波形の電圧が印加される。そし
て、この半波電圧に含まれる直流成分により、リアクト
ルに直流偏磁が起き、やがて過電流が発生する。更に、
この過電流の発生に伴い、整流回路によってリレーに供
給される電圧は上昇し、所定電圧を超えると、このリレ
ーが駆動し、半波動作検出信号を外部へ出力する。

【０００９】即ち、本発明の半波動作検出装置は、従来
の出力電圧による検出方法と異なり、半波動作に起因す
る過電流を検出する。このため、単なる交流電源の電圧
変化との区別がし難いといった問題を解消し、サイリス
タスイッチの半波動作を確実に検出することができる。
つまり、信頼性の高い半波動作検出装置を実現すること
が可能となる。

【００１０】また、リアクトル、電流検出回路、整流回
路、及びリレーといった少ない部品で構成することがで
き、簡易即ち安価に半波動作検出装置を実現することが
可能となる。

【００１１】また、請求項２記載の発明のように、請求
項１記載の半波動作検出装置において、前記リレーは、
機械保持式リレーであるように構成しても良い。

【００１２】この請求項２記載の発明によれば、上記リ
レーを機械保持式リレーにより実現することで、半波動
作検出装置をより簡易且つ安価に構成することが可能と
なる。また、サイリスタスイッチの半波動作を検出した
後は、検出信号を連続して送出することが可能となるた
め、半導体素子で構成されるリレーに比べて、より確実
な操作を保証できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００１４】図１は、本発明の半波動作検出装置を適用
した単相交流回路の構成を示す図である。同図に示すよ
うに、半波動作検出装置１０は、単相交流電源１から負
荷３へ交流電力を供給する電源供給ラインＬに対して挿
入される回路であり、詳細には、単相交流回路を開閉す
るサイリスタスイッチ２の負荷側に並列接続される。

【００１５】ここで、サイリスタスイッチ２は、２つの
サイリスタが逆並列接続されて構成されるものであり、
一端が単相交流電源１に、他端が負荷３の一端及び半波
動作検出装置１０内のリアクトル４の一端に接続され
る。そして、各サイリスタへ入力されるゲート信号（不
図示）によりＯＮされ、負荷３への交流電力の供給を制
御する。

【００１６】また、サイリスタスイッチ２を構成する２
つのサイリスタの内、一方が故障して非導通となると、
このサイリスタスイッチ２は、単相交流電源１から供給
される交流電流を一方向にのみ通過させる。即ち、半波
動作を行う。従って、負荷３には、半波の交流電力が供
給されることになる。

【００１７】半波動作検出装置１０は、上述のサイリス
タスイッチ２の半波動作を検出するものであり、同図に
示すように、リアクトル４、電流検出器５、整流器６、
及びリレー７より構成される。

【００１８】リアクトル４は、一端がサイリスタスイッ
チ２の他端に、他端が電流検出器５の入力側（１次側）
に、それぞれ接続される。また、リアクトル４は、後述
のように、半波の交流電圧が印加されると、この半波電
圧に含まれる直流成分により直流偏磁を起こし、過電流
を発生する。

【００１９】電流検出器５は、変流器により実現され、
リアクトル４に流れる電流（リアクトル電流）を入力側
（１次側）の電流とし、このリアクトル電流に比例する
電流を、出力側（２次側）即ち整流器６へ出力する。

【００２０】整流器６は、４つのダイオードがブリッジ
形成された全波整流器であり、入力端が電流検出器５の
出力側（２次側）に、出力端がリレー７に、それぞれ接
続される。そして、電流検出器５から入力される電流
（交流電流）を整流し、リレー７を励磁する励磁電圧を
生成する。

【００２１】リレー７は、接点を有し、電磁作用により
機械的に接点の開閉を行う機械式リレー（有接点型リレ
ー）であり、その接点は、内蔵するコイルが励磁される
ことで閉じられる。ここで、コイルが励磁されず接点が
開放されている状態を、以下、リレー７は「ＯＦＦ」で
あるといい、一方、コイルが励磁され接点が閉じられて
いる状態を、リレー７は「ＯＮ」であるという。

【００２２】そして、リレー７は、整流器６から所定値
以上の励磁電圧が印加され、内蔵するコイルが励磁され
ると、開放されている接点を閉じ、半波動作の検出信号
を外部へ出力する。即ち、リレー７の動作状態は、「Ｏ
ＦＦ」から「ＯＮ」へ移行する。また、この状態は、リ
セット信号（不図示）が入力されるまで保持される。

【００２３】尚、ここで、リレー７の接点は、内蔵する
コイルが励磁されることで閉じられる（構成される）こ
ととしたが、コイルが励磁されると開放することとして
も良い。

【００２４】次に、半波動作検出装置１０の動作を説明
する。図２は、半波動作検出装置１０の動作を説明する
ためのタイムチャートである。同図（ａ）は、負荷３に
かかる電圧（負荷電圧）を、同図（ｂ）は、リアクトル
４に流れる電流（リアクトル電流）を、そして同図
（ｃ）は、リレー７の動作状態を、それぞれ示してい
る。また、これらは、図中横方向を時間軸として示され
ている。

【００２５】（１）定常時。 先ず、定常時の動作について、説明する。この「定常
時」とは、サイリスタスイッチ２が双方向ともＯＮとな
っており、且つ何れのサイリスタにも障害が発生してい
ない状態のことである。

【００２６】この場合、単相交流電源１による供給電力
は、サイリスタスイッチ２を介して、負荷３及びリアク
トル４に供給される。即ち、負荷電圧は、同図（ａ）に
示すように、全波波形である。従って、リアクトル４に
は、負荷電圧と同様に全波電圧が印可される。そして、
リアクトル電流は、同図（ｂ）に示すように、負荷電圧
と等しい周期の全波波形である。

【００２７】それとともに、整流器６によって、電流検
出器５を介して検出されたリアクトル電流が整流され、
生成された励磁電圧がリレー７へ印加される。しかし、
この励磁電圧は、リレー７のコイルを励磁するのに十分
な電圧ではないため、リレー７の接点は開放されたまま
である。即ち、リレー７の動作状態は、同図（ｃ）に示
すように、「ＯＦＦ」である。

【００２８】（２）障害発生時。 次に、障害発生時の動作について説明する。この「障害
発生時」とは、サイリスタスイッチ２は双方向ともＯＮ
となる様に制御されているが、一方のサイリスタが故障
し、非導通となっている状態、即ちサイリスタスイッチ
２が半波動作をしている状態である。

【００２９】この場合、単相交流電源１から供給される
交流電源は、サイリスタスイッチ２を介して負荷３へ供
給されるが、一方のサイリスタが非導通となっているた
め、サイリスタスイッチ２は、交流電流を一方向（故障
していないサイリスタの導通方向）のみに通過させる。
即ち、負荷電圧は同図（ａ）に示すように、半波波形と
なる。

【００３０】従って、リアクトル４には、負荷電圧と同
様に半波電圧が印加される。そして、この半波電圧に含
まれる直流成分によって、リアクトル４に直流偏磁が起
こり、やがて飽和状態に達すると、同図（ｂ）に示すよ
うに、過電流が発生する。

【００３１】それとともに、整流器６は、電流検出器５
を介して検出されたリアクトル電流を整流し、リレー７
に対する励磁電圧を生成するが、この直流偏磁による過
電流の発生に伴い、生成する励磁電圧が上昇する。そし
て、リレー７は、印加される励磁電圧が上昇し、内蔵さ
れているコイルが励磁されるのに十分な電圧に達する
と、開放されているリレー７の接点を閉じる。

【００３２】即ち、リレー７の動作状態は、同図（ｃ）
に示すように、「ＯＦＦ」から「ＯＮ」へ移行し、それ
とともに、サイリスタスイッチ２の半波動作の検知信号
を外部に出力する。そして、リセット信号が印加される
まで、現在の動作状態、即ち「ＯＮ」を保持するととも
に、障害発生の検知信号を外部へ出力し続ける。

【００３３】以上のように構成することで、サイリスタ
スイッチ２の半波動作を検出する半波動作検出装置１０
を簡易に構成することができる。また、半波動作に起因
する過電流を検出することで、サイリスタスイッチ２の
半波動作を確実に検出することができ、より信頼性の高
い半波動作検出装置を実現することが可能となる。

【００３４】また、半波動作検出装置１０を利用可能な
装置としては、交流無停電電源装置やインバータ装置等
がある。尚、図１においては、サイリスタスイッチ２に
より、負荷３に供給される単相交流電源１の電源が供給
／遮断される回路構成となっているが、このサイリスタ
スイッチ２のスイッチ動作に応じて単相交流電源１と、
他の給電系統とを切り換えて良いことは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、動作が確実であり、且
つ回路構成が簡易な、サイリスタスイッチの半波動作を
検出する半波動作検出装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態における半波動作検出装置の構成
を示す図である。

【図２】図１の半波動作検出装置の動作を示すタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 単相交流電源 ２ サイリスタスイッチ ３ 負荷 １０ 半波動作検出装置 ４ リアクトル ５ 電流検出器 ６ 整流器 ７ リレー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G053 AA07 BA01 DA02 DA03 EA04 EC04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源と負荷との間を開閉する２つのサ
   イリスタが逆並列接続されたサイリスタスイッチの半波
   動作を検出する半波動作検出装置であって、 前記負荷に並列接続されるリアクトルと、 前記リアクトルに流れる電流を検出する電流検出回路
   と、 前記電流検出回路による検出電流を整流する整流回路
   と、 前記整流回路により整流された電圧が所定電圧を超えた
   場合に駆動するリレーと、 を備えることを特徴とする半波動作検出装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の半波動作検出装置におい
   て、 前記リレーは、機械保持式リレーであることを特徴とす
   る半波動作検出装置。