JP2536919B2 - 交流スイッチの電流零点遮断制御回路 - Google Patents
交流スイッチの電流零点遮断制御回路Info
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- JP2536919B2 JP2536919B2 JP1051466A JP5146689A JP2536919B2 JP 2536919 B2 JP2536919 B2 JP 2536919B2 JP 1051466 A JP1051466 A JP 1051466A JP 5146689 A JP5146689 A JP 5146689A JP 2536919 B2 JP2536919 B2 JP 2536919B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は交流スイッチの電流零点遮断制御回路にかか
り、詳しくは、インダクタンスを含む交流主回路を流れ
る電流を半導体スイッチング素子からなる交流スイッチ
により零点で確実に遮断することにより、電流さい断に
伴う異常高電圧の発生を防止した電流零点遮断制御回路
に関する。
り、詳しくは、インダクタンスを含む交流主回路を流れ
る電流を半導体スイッチング素子からなる交流スイッチ
により零点で確実に遮断することにより、電流さい断に
伴う異常高電圧の発生を防止した電流零点遮断制御回路
に関する。
（従来の技術） 従来、この種の遮断制御回路として、主回路電流の極
性を検出して半導体スイッチング素子をオン状態で自己
保持させ、その後にオフさせるようにしたものが知られ
ており、その一例を第４図に示す。
性を検出して半導体スイッチング素子をオン状態で自己
保持させ、その後にオフさせるようにしたものが知られ
ており、その一例を第４図に示す。
同図において、100は交流電源、200はリアクトル、30
0′は交流スイッチであり、この交流スイッチ300′は逆
向きに直列接続された半導体スイッチング素子としての
トランジスタ301,302と、これらのトランジスタ301,302
にそれぞれ逆並列接続された逆電圧保護用のダイオード
303,304と、トランジスタ301,302のオン、オフを制御す
る駆動回路305とから構成されている。
0′は交流スイッチであり、この交流スイッチ300′は逆
向きに直列接続された半導体スイッチング素子としての
トランジスタ301,302と、これらのトランジスタ301,302
にそれぞれ逆並列接続された逆電圧保護用のダイオード
303,304と、トランジスタ301,302のオン、オフを制御す
る駆動回路305とから構成されている。
また、400′は遮断制御回路であり、かかる遮断制御
回路400′は交流主回路電流ｉを検出する変流器401と、
この電流ｉの極性を検出する極性検出回路402と、この
極性検出回路402からの正極性及び負極性検出信号並び
に開閉信号Ｓが加えられるOR回路403とから構成されて
いる。
回路400′は交流主回路電流ｉを検出する変流器401と、
この電流ｉの極性を検出する極性検出回路402と、この
極性検出回路402からの正極性及び負極性検出信号並び
に開閉信号Ｓが加えられるOR回路403とから構成されて
いる。
この動作を第５図を参照しつつ簡単に説明すると、こ
の遮断制御回路400′では、第５図（ａ）に示すような
開閉信号Ｓが加わった場合、OR回路403及び駆動回路305
を介してトランジスタ301,302がオンすることにより、
主回路電流ｉが流れる。これに伴い、極性検出回路402
からは図示するような正極性及び負極性検出信号が出力
される。
の遮断制御回路400′では、第５図（ａ）に示すような
開閉信号Ｓが加わった場合、OR回路403及び駆動回路305
を介してトランジスタ301,302がオンすることにより、
主回路電流ｉが流れる。これに伴い、極性検出回路402
からは図示するような正極性及び負極性検出信号が出力
される。
そして、時刻t1において開閉信号Ｓが“L"レベルにな
ったとしても、時刻t2までは正極性検出信号が“H"レベ
ルであることからOR回路403の出力信号に自己保持がか
かって主回路電流ｉを引き続き通流させ、時刻t2におい
て主回路電流ｉがその零点にて遮断されるとになる。
ったとしても、時刻t2までは正極性検出信号が“H"レベ
ルであることからOR回路403の出力信号に自己保持がか
かって主回路電流ｉを引き続き通流させ、時刻t2におい
て主回路電流ｉがその零点にて遮断されるとになる。
（発明が解決しようとする課題） しかるに、この遮断制御回路400′においては、第５
図（ｂ）に示すように主回路電流ｉのレベルがごく小さ
くなると零点の検出が不正確になるため、OR回路403の
出力信号に十分に自己保持がかからず、電流の零点以前
に“L"レベルになってしまう場合があった。これによ
り、ある程度の値を持つ主回路電流ｉを遮断することに
なり、この電流さい断によってサージ電圧Ｌ・di/dtが
極めて大きくなり、異常高電圧が発生してトランジスタ
301,302を破壊してしまう等の問題を生じていた。
図（ｂ）に示すように主回路電流ｉのレベルがごく小さ
くなると零点の検出が不正確になるため、OR回路403の
出力信号に十分に自己保持がかからず、電流の零点以前
に“L"レベルになってしまう場合があった。これによ
り、ある程度の値を持つ主回路電流ｉを遮断することに
なり、この電流さい断によってサージ電圧Ｌ・di/dtが
極めて大きくなり、異常高電圧が発生してトランジスタ
301,302を破壊してしまう等の問題を生じていた。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもの
で、その目的とするところは、主回路電流のレベルが小
さい場合でもその零点で確実に電流を遮断することによ
り、異常高電圧の発生や半導体スイッチング素子の破壊
を防止するようにした交流スイッチの電流零点遮断制御
回路を提供することにある。
で、その目的とするところは、主回路電流のレベルが小
さい場合でもその零点で確実に電流を遮断することによ
り、異常高電圧の発生や半導体スイッチング素子の破壊
を防止するようにした交流スイッチの電流零点遮断制御
回路を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 逆電圧保護用のダイオードが逆並列接続された半導体
スイッチング素子に正極性または負極性の主回路電流を
通流させる正側スイッチユニット及び負側スイッチユニ
ットを、リアクトルを含む交流主回路に直列接続してな
る交流スイッチの電流零点遮断制御回路において、前記
主回路電流の極性を検出する極性検出手段と、前記交流
スイッチをオフさせるオフ信号が加えられると同時に、
前記極性検出手段により検出された極性とは逆極性の主
回路電流を通流させる一方のスイッチユニットのみの半
導体スイッチング素子をオフさせるとともに、前記オフ
信号が加えられてから一定の遅延時間経過後に、前記一
方のスイッチユニットに対し逆極性である他方のスイッ
チユニットの半導体スイッチング素子をオフさせるリセ
ット手段とを備え、前記リセット手段の動作中に、前記
他方のスイッチユニット内の半導体スイッチング素子を
流れている主回路電流を前記一方のスイッチユニット内
のダイオードに転流させるものである。
スイッチング素子に正極性または負極性の主回路電流を
通流させる正側スイッチユニット及び負側スイッチユニ
ットを、リアクトルを含む交流主回路に直列接続してな
る交流スイッチの電流零点遮断制御回路において、前記
主回路電流の極性を検出する極性検出手段と、前記交流
スイッチをオフさせるオフ信号が加えられると同時に、
前記極性検出手段により検出された極性とは逆極性の主
回路電流を通流させる一方のスイッチユニットのみの半
導体スイッチング素子をオフさせるとともに、前記オフ
信号が加えられてから一定の遅延時間経過後に、前記一
方のスイッチユニットに対し逆極性である他方のスイッ
チユニットの半導体スイッチング素子をオフさせるリセ
ット手段とを備え、前記リセット手段の動作中に、前記
他方のスイッチユニット内の半導体スイッチング素子を
流れている主回路電流を前記一方のスイッチユニット内
のダイオードに転流させるものである。
（作用） 本発明によれば、オフ信号が与えられた時点における
主回路電流の極性とは逆極性の電流を流すべく設けられ
ているスイッチユニット内の半導体スイッチング素子を
リセットすることにより、そのときの主回路電流を上記
半導体スイッチング素子と逆並列接続されたダイオード
に転流させる。これにより、主回路電流はその零点以後
は流れることがない。
主回路電流の極性とは逆極性の電流を流すべく設けられ
ているスイッチユニット内の半導体スイッチング素子を
リセットすることにより、そのときの主回路電流を上記
半導体スイッチング素子と逆並列接続されたダイオード
に転流させる。これにより、主回路電流はその零点以後
は流れることがない。
すなわち、検出した主回路電流の極性に応じて正側ま
たは負側スイッチユニットを個別に制御することによ
り、主回路電流のレベルが低下してもその極性が検出さ
れる限り電流は確実に零点で遮断される。
たは負側スイッチユニットを個別に制御することによ
り、主回路電流のレベルが低下してもその極性が検出さ
れる限り電流は確実に零点で遮断される。
（実施例） 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。
第１図において、交流電源100及びリアクトル200を有
する交流主回路には、正側スイッチユニット300P及び負
側スイッチユニット300Nが直列に接続されている。ここ
で正側スイッチユニット300Pは、トランジスタ301と、
このトランジスタ301に逆並列接続された逆電圧保護用
のダイオード303と、トランジスタ301をオン・オフさせ
る駆動回路305Pとから構成されており、また、負側スイ
ッチユニット300Nは、同様にトランジスタ302とダイオ
ード304と駆動用回路305Nとから構成されている。な
お、トランジスタ301,302は各エミッタ同士が接続され
ている。
する交流主回路には、正側スイッチユニット300P及び負
側スイッチユニット300Nが直列に接続されている。ここ
で正側スイッチユニット300Pは、トランジスタ301と、
このトランジスタ301に逆並列接続された逆電圧保護用
のダイオード303と、トランジスタ301をオン・オフさせ
る駆動回路305Pとから構成されており、また、負側スイ
ッチユニット300Nは、同様にトランジスタ302とダイオ
ード304と駆動用回路305Nとから構成されている。な
お、トランジスタ301,302は各エミッタ同士が接続され
ている。
一方、400は遮断制御回路であり、この遮断制御回路4
00は主回路電流ｉを検出する変流器401と、この変流器4
01に接続されて主回路電流ｉの極性を検出し、正極性ま
たは負極性検出信号を出力する極性検出回路402と、前
記極性検出信号が一入力端子にそれぞれ入力されるAND
回路404,405と、各AND回路404,405の出力信号が一入力
端子にそれぞれ入力されるOR回路406,407と、各OR回路4
06,407の出力信号がリセット端子にそれぞれ入力される
フリップフロップ408,409と、これらのフリップフロッ
プ408,409の反転出力信号がそれぞれ入力される遅延回
路410,411とからなっている。
00は主回路電流ｉを検出する変流器401と、この変流器4
01に接続されて主回路電流ｉの極性を検出し、正極性ま
たは負極性検出信号を出力する極性検出回路402と、前
記極性検出信号が一入力端子にそれぞれ入力されるAND
回路404,405と、各AND回路404,405の出力信号が一入力
端子にそれぞれ入力されるOR回路406,407と、各OR回路4
06,407の出力信号がリセット端子にそれぞれ入力される
フリップフロップ408,409と、これらのフリップフロッ
プ408,409の反転出力信号がそれぞれ入力される遅延回
路410,411とからなっている。
なお、S1は各スイッチユニット300P,300Nに対するオ
フ信号であり、このオフ信号S1はAND回路404,405の他の
入力端子にそれぞれ加えられている。また、S2は各スイ
ッチユニット300P,300Nのオン信号であり、このオン信
号S2はフリップフロップ408,409のセット端子に入力さ
れている。そしで、フリップフロップ408,409の非反転
出力信号は駆動回路305N,306Pにそれぞれ入力されてい
ると共に、AND回路405,404の別の入力端子にそれぞれ加
えられている。更に、遅延回路410,411の出力信号はそ
れぞれOR回路407,406の他入力端子に加えられている。
フ信号であり、このオフ信号S1はAND回路404,405の他の
入力端子にそれぞれ加えられている。また、S2は各スイ
ッチユニット300P,300Nのオン信号であり、このオン信
号S2はフリップフロップ408,409のセット端子に入力さ
れている。そしで、フリップフロップ408,409の非反転
出力信号は駆動回路305N,306Pにそれぞれ入力されてい
ると共に、AND回路405,404の別の入力端子にそれぞれ加
えられている。更に、遅延回路410,411の出力信号はそ
れぞれOR回路407,406の他入力端子に加えられている。
次に、この動作を説明する。まず、主回路電流ｉのレ
ベルが大きい場合のタイミングチャートを第２図に示
す。始めに、オン信号S2がフリップフロップ408,409を
介し各スイッチユニット300N,300Pの駆動回路305N,305P
に与てられて各トランジスタ302,301がオン状態にある
ものとし、このとき、第２図に示すごとく主回路電流ｉ
が流れているとする。
ベルが大きい場合のタイミングチャートを第２図に示
す。始めに、オン信号S2がフリップフロップ408,409を
介し各スイッチユニット300N,300Pの駆動回路305N,305P
に与てられて各トランジスタ302,301がオン状態にある
ものとし、このとき、第２図に示すごとく主回路電流ｉ
が流れているとする。
いま、主回路電流ｉの極性を第１図に矢印で示す方向
で正方向であるとすると、この正極性の期間では極性検
出回路402から正極性検出信号が出力され、また負極性
の期間では負極性検出信号が出力される。仮りに、主回
路電流ｉの極性が正である第２図の時刻t1でオフ信号S1
が加えられると、AND回路404が動作してその出力が“H"
レベルとなり、OR回路406を介してフリップフロップ408
がリセットされる。これにより、負側スイッチユニット
300Nはトランジスタ302をオフさせるように駆動回路305
が制御される。
で正方向であるとすると、この正極性の期間では極性検
出回路402から正極性検出信号が出力され、また負極性
の期間では負極性検出信号が出力される。仮りに、主回
路電流ｉの極性が正である第２図の時刻t1でオフ信号S1
が加えられると、AND回路404が動作してその出力が“H"
レベルとなり、OR回路406を介してフリップフロップ408
がリセットされる。これにより、負側スイッチユニット
300Nはトランジスタ302をオフさせるように駆動回路305
が制御される。
しかるに、このとき負側スイッチユニット300Nでは主
回路電流ｉがダイオード304側に分流するため、主回路
電流ｉは零点（時刻t2）まで流れ続ける。そして、電流
ｉが時刻t2以後に反転して流れようとしても、負側スイ
ッチユニット300N内のトランジスタ302がオフ状態であ
るため、負方向の電流ｉは流れずに零点で確実に遮断さ
れることになる。
回路電流ｉがダイオード304側に分流するため、主回路
電流ｉは零点（時刻t2）まで流れ続ける。そして、電流
ｉが時刻t2以後に反転して流れようとしても、負側スイ
ッチユニット300N内のトランジスタ302がオフ状態であ
るため、負方向の電流ｉは流れずに零点で確実に遮断さ
れることになる。
時刻t1以後、正側スイッチユニット300P内のトランジ
スタ301はオン状態となっているが、フリップフロップ4
08がリセットされた時刻t1で遅延回路410が起動され、
遅延回路410は時間t0を経過した後の時刻t3で“H"レベ
ルの信号を出力する。この信号はOR回路407を介してフ
リップフロップ409のリセット端子に入力されるため、
その非反転出力信号は時刻t3以後、“L"レベルとなる。
これにより、正側スイッチユニット300P内のトランジス
タ301をオフさせるように駆動回路305Pが制御され、ト
ランジスタ301がオフする。なお、前記遅延時間t0は正
極性の主回路電流ｉが再び流れ出さないような期間に設
定すればよい。
スタ301はオン状態となっているが、フリップフロップ4
08がリセットされた時刻t1で遅延回路410が起動され、
遅延回路410は時間t0を経過した後の時刻t3で“H"レベ
ルの信号を出力する。この信号はOR回路407を介してフ
リップフロップ409のリセット端子に入力されるため、
その非反転出力信号は時刻t3以後、“L"レベルとなる。
これにより、正側スイッチユニット300P内のトランジス
タ301をオフさせるように駆動回路305Pが制御され、ト
ランジスタ301がオフする。なお、前記遅延時間t0は正
極性の主回路電流ｉが再び流れ出さないような期間に設
定すればよい。
また、第２図において時刻t2以後は主回路電流ｉが遮
断されるが、例えば時刻t4でオン信号S2を加えることに
より再び主回路電流ｉが流れ始める。
断されるが、例えば時刻t4でオン信号S2を加えることに
より再び主回路電流ｉが流れ始める。
次に、主回路電流ｉが小さい場合には、正極性検出信
号のパルス幅が短くなるが、主回路電流ｉの極性が検出
されている限り、例えば第３図の時刻t1でオフ信号S1が
与えられればAND回路404の出力信号によりフリップフロ
ップ408がリセットされ、前記同様に負極性の主回路電
流ｉを流すトランジスタ302がオフし、正極性の主回路
電流ｉをダイオード304に転流させるので、やはり時刻t
2の零点での遮断が可能になる。この場合にも、フリッ
プフロップ409は時刻t3にてリセットされるため、正極
性の主回路電流ｉが、その後再び流れ出すことはない。
号のパルス幅が短くなるが、主回路電流ｉの極性が検出
されている限り、例えば第３図の時刻t1でオフ信号S1が
与えられればAND回路404の出力信号によりフリップフロ
ップ408がリセットされ、前記同様に負極性の主回路電
流ｉを流すトランジスタ302がオフし、正極性の主回路
電流ｉをダイオード304に転流させるので、やはり時刻t
2の零点での遮断が可能になる。この場合にも、フリッ
プフロップ409は時刻t3にてリセットされるため、正極
性の主回路電流ｉが、その後再び流れ出すことはない。
上記実施例では主回路電流ｉが正極性の時にオフ信号
S1が加えられる場合について説明したが、負極性の時に
はAND回路405,OR回路407を介してフリップフロップ409
が先にリセットされる結果、負極性の主回路電流ｉが正
側スイッチユニット300Pのダイオード303に転流するも
のであって、実質的な動作は同様である。
S1が加えられる場合について説明したが、負極性の時に
はAND回路405,OR回路407を介してフリップフロップ409
が先にリセットされる結果、負極性の主回路電流ｉが正
側スイッチユニット300Pのダイオード303に転流するも
のであって、実質的な動作は同様である。
なお、半導体スイッチング素子としては、トランジス
タばかりでなくサイリスタ等でってもよい。
タばかりでなくサイリスタ等でってもよい。
（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、検出した主回路電
流の極性に応じて正側または負側スイッチユニットを個
別に制御するものであるから、主回路電流の大きさに拘
らず常にその零点で電流を遮断することができ、異常高
電圧の発生やスイッチング素子の破壊を未然に防止する
ことができるという効果がある。
流の極性に応じて正側または負側スイッチユニットを個
別に制御するものであるから、主回路電流の大きさに拘
らず常にその零点で電流を遮断することができ、異常高
電圧の発生やスイッチング素子の破壊を未然に防止する
ことができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を主回路と共に示した回路構
成図、第２図及び第３図はこの実施例の動作を示すタイ
ミングチャートであって第２図は主回路電流のレベルが
大きい場合、第３図は同じく小さい場合、第４図は従来
技術を主回路と共に示した回路構成図、第５図（ａ），
（ｂ）はその動作を示すタイミングチャートである。 100……交流電源、200……リアクトル 300P,300N……スイッチユニット 301,302……トランジスタ 303,304……ダイオード、305P,305N……駆動回路 400……遮断制御回路、401……変流器 402……極性検出回路、404,405……AND回路 406,407……OR回路 408,409……フリップフロップ 410,411……遅延回路
成図、第２図及び第３図はこの実施例の動作を示すタイ
ミングチャートであって第２図は主回路電流のレベルが
大きい場合、第３図は同じく小さい場合、第４図は従来
技術を主回路と共に示した回路構成図、第５図（ａ），
（ｂ）はその動作を示すタイミングチャートである。 100……交流電源、200……リアクトル 300P,300N……スイッチユニット 301,302……トランジスタ 303,304……ダイオード、305P,305N……駆動回路 400……遮断制御回路、401……変流器 402……極性検出回路、404,405……AND回路 406,407……OR回路 408,409……フリップフロップ 410,411……遅延回路
Claims (1)
- 【請求項１】逆電圧保護用のダイオードが逆並列接続さ
れた半導体スイッチング素子に正極性または負極性の主
回路電流を通流させる正側スイッチユニット及び負側ス
イッチユニットを、リアクトルを含む交流主回路に直列
接続してなる交流スイッチの電流零点遮断制御回路にお
いて、 前記主回路電流の極性を検出する極性検出手段と、 前記交流スイッチをオフさせるオフ信号が加えられると
同時に、前記極性検出手段により検出された極性とは逆
極性の主回路電流を通流させる一方のスイッチユニット
のみの半導体スイッチング素子をオフさせるとともに、
前記オフ信号が加えられてから一定の遅延時間経過後
に、前記一方のスイッチユニットに対し逆極性である他
方のスイッチユニットの半導体スイッチング素子をオフ
させるリセット手段とを備え、 前記リセット手段の動作中に、前記他方のスイッチユニ
ット内の半導体スイッチング素子を流れている主回路電
流を前記一方のスイッチユニット内のダイオードに転流
させることを特徴とする交流スイッチの電流零点遮断制
御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051466A JP2536919B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 交流スイッチの電流零点遮断制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1051466A JP2536919B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 交流スイッチの電流零点遮断制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02230814A JPH02230814A (ja) | 1990-09-13 |
| JP2536919B2 true JP2536919B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=12887719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1051466A Expired - Fee Related JP2536919B2 (ja) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | 交流スイッチの電流零点遮断制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536919B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5519725B2 (ja) * | 2012-04-25 | 2014-06-11 | 株式会社日本製鋼所 | 負荷短絡時の素子保護機能を備えた交流スイッチ装置 |
| JP6109649B2 (ja) * | 2013-05-31 | 2017-04-05 | 株式会社東芝 | 直流電流遮断装置 |
| KR102547464B1 (ko) | 2019-03-05 | 2023-06-23 | 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 | 전원 장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4680490A (en) * | 1985-04-02 | 1987-07-14 | Gould Inc. | MOSFET AC switch |
-
1989
- 1989-03-03 JP JP1051466A patent/JP2536919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02230814A (ja) | 1990-09-13 |
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