JP3551477B2 - Switch control device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、直流電気保持式の開閉器の開閉を制御する開閉器制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種電気保持式の開閉器は比較的大きな投入電圧により投入されて閉成すると、その後は印加電圧を保持電圧に減圧して閉成状態に保たれる。
したがって、この電気保持式の開閉器の開閉を制御する従来の開閉器制御装置は、つぎに説明するように構成される。
【0003】
つぎに、従来の開閉器制御装置につき、本願発明の1実施例に対応する図1を参照して説明する。
図1はコンピュータのソフトウエア処理により開閉制御する場合を示し、マイクロコンピュータ構成の制御部1は、給電によりトリガされると、内部の演算処理部(CPU)1aがROM1bに保持された開閉制御プログラムをワーキング用及び情報記憶用のRAM1cを用いて常時実行する。
【0004】
この開閉制御プログラムは従来は図4に示すステップS1 〜S9 により形成され、このプログラムのステップS1 により制御部1は最初に指示指令(「入」指令)の入力待ち(待機)になる。
【0005】
そして、t1に交流しゃ断器等の制御対象の開閉器2の投入操作が行われ、情報スイッチ3が押されてこのスイッチ3の「入」指令の接点信号が制御部1の入力インタフェース1dに与えられると、ステップS1 を肯定(Y)で通過してステップS2 の投入電圧制御に移行し、出力インタフェース1dから絶縁分離用のホトカプラ4の発光ダイオード4aに連続的にオン信号を供給し、ダイオード4aを点灯保持する。
【0006】
このダイオード4aの点灯によりホトカプラ4のホトトランジスタ4bがオンし、このとき、ダイオード5,6がオフしているため、例えば直流15Vの補助電源7が抵抗8,トランジスタ4bのコレクタ,エミッタを介してこのトランジスタ4bにダーリントン接続された駆動制御用のトランジスタ9のベースに与えられ、このトランジスタ9がオンする。
【0007】
さらに、ダイオード10がオフしているため、補助電源7により図5に示すオンレベルの制御信号S1が形成され、この制御信号S1が抵抗11トランジスタ9のコレクタ,エミッタを介して開閉制御の半導体スイッチ素子としての主トランジスタ12のベースに印加され、主トランジスタ12がオンする。
【0008】
このトランジスタ12は、コレクタが例えば直流200Vの主電源13の正極に接続され、エミッタが平滑フィルタ14の平滑リアクトル15,開閉器2の電磁コイル2a,開閉制御用の補助トランジスタ16のコレクタ,エミッタを介して主電源13の負極に接続され、主電源13と電磁コイル2aとの間に設けられる。
【0009】
そして、トランジスタ12がオンすると、ダイオード5,6,10がオンしてトランジスタ4b,9の駆動電源が補助電源7から主電源13に切換わり、この電源13に基づくオンレベルの制御信号S1によりトランジスタ12はオンし続ける。
【0010】
また、リアクトル15を介した主電源13が積分用のコンデンサ17に注入されるとともにダイオード18,抵抗19を介して時定数用のコンデンサ20に注入され、このコンデンサ20の充電により、抵抗21を介してトランジスタ16のベースに図5に示すオンレベルの制御信号S2が与えられ、トランジスタ16がオンする。
【0011】
そして、トランジスタ16がオンすると、リアクトル15を介した主電源13により電磁コイル2aが通電駆動される。
【0012】
このとき、トランジスタ12が連続的にオンするため、図5に示すように電磁コイル2aにほぼ主電源13の電圧に相当する比較的大きな投入電圧E1 が印加され、この投入電圧E1 の印加により開閉器2はt2に主回路接点2bが閉成して投入される。
【0013】
また、主回路接点2bの閉成に連動して開閉器2の補助接点2cが閉成し、この接点2cの閉成の接点信号が開閉器2の投入完了信号として入力インタフェース1dに供給される。
【0014】
そして、制御部1は投入完了信号により開閉器2の投入を確認すると、図4のステップS5 の保持電圧制御に移行し、発光ダイオード4aに供給する信号を連続的なオン信号からパルス信号に変更し、トランジスタ12のベースの制御信号S1を周期的なパルス信号に切換える。
【0015】
この信号の切換えによりトランジスタ12は連続的なオンからスイッチングに移行し、このスイッチングにより主電源13を断続する。
【0016】
さらに、この断続により生じたトランジスタ12のエミッタのパルス出力がリアクトル15,コンデンサ17により平滑されるとともに、トランジスタ12のオフ期間にリアクトル15のエネルギがフライホイルダイオード22を介して放出され、開閉器2の投入状態の維持に必要な例えば24Vの保持電圧E2 (≪E1 )に減圧した直流電源が形成される。
【0017】
そして、この保持電圧E2 の直流電源により、トランジスタ16がオン状態に保たれて電磁コイル2aの印加電圧が投入電圧E1 から保持電圧E2 に減圧されて開閉器2が電気的に投入状態に保持される。
【0018】
つぎに、t3に開放操作が行われて操作スイッチ3が押され、このスイッチ3の「切」指令の接点信号が入力インタフェース1dに与えられると、制御部1が図4のステップS6 を肯定で通過してステップS7 の開放制御に移行する。
【0019】
この開放制御になると、制御部1は発光ダイオード4aのオン信号供給を即時に停止し、トランジスタ4b,9をオフして制御信号S1をオフレベルに固定し、トランジスタ12をオフする。
【0020】
そして、このトランジスタ12のオフにより、電磁コイル2aの印加電圧がリアクトル15,コンデンサ17,抵抗23等に基づく時定数で低下して消失し、主回路接点2bが開放して開閉器2が開放する。
【0021】
また、トランジスタ12がオフすると、コンデンサ20の電荷がコンデンサ20,抵抗21,24等に基づく時定数で放電し、一定時限後にトランジスタ16がオフして電磁コイル2aの通電路が開放され、開閉器2の開放時限が規制される。
【0022】
さらに、開閉器2が開放すると、主回路接点2bの開放に連動して補助接点2cが開放し、この接点2cの開放の接点信号が開閉器2の開放完了信号として入力インタフェース1dに供給される。
【0023】
そして、通常は「切」指令の発生直後に「入」指令が発生しないため、制御部1は図4のステップS8 を否定で通過してステップS9 に移行し、このステップS9 により前記の開放完了信号により開閉器2の開放を確認すると、ステップS1 の指令待機に戻る。
なお、図1の25〜27は逆サージ防止等に用いられるダイオード、28は限流用の抵抗である。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の開閉器制御装置の場合、「切」指令により開閉器2の開放制御が発生すると、即時にトランジスタ12をオフして電磁コイル2aの通電を停止する構成であるため、とくに、投入電圧制御が行われる図5のt1〜t2の投入期間中のtxに「切」指令により開閉器2の開放制御が発生し、図4のステップS3 を肯定で通過してステップS7 の開放制御に移行してトランジスタ12がオフするときは、その直前の電磁コイル2aの印加電圧が大きな投入電圧E1 であるため、電磁コイル2aの蓄積エネルギ等に基づく過大な開放サージが発生し、このサージによりトランジスタ12,16等の破損が発生して信頼性の向上等が図れない問題点がある。
【0025】
本発明は、直流電気保持式の開閉器の投入中に開放制御が発生したときの投入電圧の制御停止に伴う過大な逆サージの発生を防止することを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明の開閉制御装置においては、制御部に、投入電圧制御中の開閉器の開放制御の発生により即時に投入電圧制御から非常開放制御に切換える制御切換手段と、、非常開放制御により,所定期間半導体スイッチ素子をスイッチングして開閉器の電磁コイルの印加電圧をほぼ保持電圧まで減圧した後半導体スイッチ素子をオフして開閉器を開放する開放制御手段とを備える。
【0027】
【作用】
前記のように構成された本発明の開閉器制御装置の場合、投入電圧制御により開閉器の電磁コイルに投入電圧が印加される開閉器の投入中に開放制御が発生すると、制御切換手段により即時に投入電圧制御から非常開放制御に切換わる。
【0028】
そして、この非常開放制御に切換わると、開放制御手段により、所定期間半導体スイッチ素子をスイッチングして電磁コイルの印加電圧をほぼ保持電圧まで減圧した後に、半導体スイッチ素子をオフして電磁コイルの給電を停止し、開閉器を開放する。
【0029】
したがって、半導体スイッチ素子がオフして開閉器が開放するときに、その直前の電磁コイルの印加電圧が投入電圧より十分に低くなり、従来の過大な逆サージの発生が防止される。
【0030】
【実施例】
1実施例について、図1ないし図3を参照して説明する。
図1において、従来装置と異なる点は、制御部1のROM1bに保持された開閉制御プログラムを変更し、制御部1に、投入電圧制御中の開閉器2の開放制御の発生により即時に投入電圧制御から非常開放制御に切換える制御切換手段と、非常開放制御により,所定期間半導体スイッチ素子としてのトランジスタ12をスイッチングして電磁コイル2aの印加電圧をほぼ保持電圧E2 まで減圧した後トランジスタ12をオフして開閉器2を開放する開放制御手段とを備えた点である。
【0031】
そして、制御部1は給電によりトリガされると、ROM1bの開閉制御プログラムを実行する。
このプログラムは図2のステップS1〜S11により形成され、通常は、図4のステップS1 〜S9 に対応するステップS1〜S9により、従来装置と同様の投入電圧制御,保持電圧制御,開放制御を実行する。
【0032】
つぎに、開閉器2の投入中に「切」指令に基づく開放制御が発生した場合について説明する。
まず、従来装置と同様t1に投入操作が行われると、スイッチ3の「入」指令の操作信号に基づき、制御部1が図2のステップS2の投入電圧制御に移行し、図3に示すオンレベルの制御信号S1によりトランジスタ12が連続的にオンする。
【0033】
また、図3に示すオンレベルの制御信号S2によりトランジスタ16をオンする。
そして、トランジスタ12,15がオンして電磁コイル2aに投入電圧E1 が印加される開閉器2の投入中の図3のtxに、スイッチ3の「切」指令の操作信号が発生すると、制御切換手段により、制御部1が投入電圧制御から非常開放制御に即時に切換わり、図2のステップS3を肯定で通過してステップS10に移行する。
【0034】
このとき、制御部1は開放制御手段の非常開放制御により、保持電圧制御の場合と同様、発光ダイオード4aに供給する信号を保持パルス信号に変更し、図3に示すように制御信号S1を周期的なパルス信号に切換えてトランジスタ12をスイッチングする。
【0035】
そして、ステップS10,S11のタイマ動作によりトランジスタ12のスイッチングを予め設定した減電圧期間T0 (所定期間)継続し、電磁コイル2aの印加電圧を図3に示すようにしてほぼ保持電圧E2 まで減圧する。
【0036】
なお、減電圧期間T0 は、電磁コイル2aの直流抵抗成分,リアクタンス成分をRd,Lxとすると、つぎの数1の放電特性の式から求められて設定される。
【0037】
【数1】
【0038】
そして、減電圧期間T0 が経過して図3のtyになると、ステップS11を肯定で通過してステップS7に移行し、通常の開放制御の場合と同様、制御信号S1をオフレベルに保ってトランジスタ12をオフし、電磁コイル2aの印加電圧を消失して開閉器2を開放する。
【0039】
したがって、投入中の開閉器2を開放するときに、電磁コイル2aの印加電圧が投入電圧E1 より十分低い保持電圧E2 程度になり、従来装置の場合のような過大な開放サージの発生が防止され、トランジスタ12,16等の周辺回路部品の開放サージによる破損が防止され、信頼性が向上する。
【0040】
そして、減電圧期間T0 の制御信号S1のパルス周期は、前記実施例のように一定周期に設定しする代わりに、時間とともに長周期に可変してもよく、この場合は電磁コイル2aの印加電圧が図3の破線▲1▼に示すように、実線▲2▼の一定周期の場合より滑らかに減少変化し、破損防止等が一層効果的に行える。
【0041】
また、前記実施例では半導体スイッチ素子をトランジスタにより形成したが、半導体スイッチ素子がサイリスタ等の場合にも適用できるのは勿論である。
【0042】
つぎに、前記実施例ではトランジスタ12を介した主電源に基づくコンデンサ20の充放電により、いわゆる自己バイアス制御でトランジスタ16のスイッチングを制御したが、例えば制御部1からトランジスタ16のベースに制御信号を供給してトランジスタ16のスイッチングを制御してもよい。
そして、構成の簡素化等を図るときは、トランジスタ16を省いてもよい。
【0043】
つぎに、前記実施例においては、制御部1をマイクロコンピュータにより形成し、いわゆるソフトウエア処理で開閉器2を開閉制御したが、例えば、制御部1をゲート回路、タイマ回路等により形成し、いわゆるハードウエア処理により開閉器2を開閉制御するようにしてもよい。
【0044】
また、平滑フィルタ14等の構成は実施例に限定されるものではない。
そして、直流電気保持式の種々の開閉器の制御に適用できるのは勿論であり、この場合、主電源13の電圧,減電圧期間T0 等は開閉器の特性等に応じて設定すればよい。
【0045】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されるため、以下に記載する効果を奏する。
制御部1の投入電圧制御により開閉器2の電磁コイル2aに投入電圧が印加される開閉器2の投入中に開放制御が発生すると、制御切換手段により即時に投入電圧制御から非常開放制御に切換わり、開放制御手段により所定期間半導体スイッチ素子(トランジスタ12)をスイッチングして電磁コイル2aの印加電圧をほぼ保持電圧に減圧した後、半導体スイッチ素子をオフして電磁コイル2aの給電を停止し、開閉器2を開放したため、半導体スイッチ素子がオフして開閉器2が開放する直前の電磁コイル2aの印加電圧が投入電圧からほぼ保持電圧に減圧され、従来の投入電圧に伴う過大な逆サージの発生が防止され、この逆サージによる周辺部品の破損が防止されて信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の開閉器制御装置の1実施例の結線図である。
【図2】図1の制御部の動作説明用のフローチャートである。
【図3】図1の動作説明用のタイミングチャートである。
【図4】従来装置の制御部の動作説明用のフローチャートである。
【図5】従来装置の動作説明用のタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 制御部
2 開閉器
2a 電磁コイル
12 半導体スイッチ素子としてのトランジスタ
14 平滑フィルタ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a switch control device that controls the opening and closing of a DC electric holding switch.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of electric holding type switch is closed by being turned on by a relatively large input voltage, and thereafter, the applied voltage is reduced to a holding voltage and kept in a closed state.
Therefore, the conventional switch control device for controlling the opening and closing of the electric holding switch is configured as described below.
[0003]
Next, a conventional switch control device will be described with reference to FIG. 1 corresponding to one embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows a case in which opening and closing control is performed by software processing of a computer. When triggered by power supply, a
[0004]
The opening and closing control program conventionally formed by steps S 1 to S 9 shown in FIG. 4, the
[0005]
At t1, the
[0006]
When the diode 4a is turned on, the phototransistor 4b of the
[0007]
Further, since the
[0008]
The transistor 12 has a collector connected to the positive electrode of a
[0009]
When the transistor 12 is turned on, the
[0010]
Further, the
[0011]
Then, when the
[0012]
At this time, since the transistor 12 is turned on continuously, substantially larger-on voltage E 1 corresponding to the voltage of the
[0013]
The auxiliary contact 2c of the
[0014]
When the
[0015]
By this signal switching, the transistor 12 shifts from continuous ON to switching, and the
[0016]
Further, the pulse output of the emitter of the transistor 12 caused by the interruption is smoothed by the
[0017]
Then, by the DC power supply of the holding voltage E 2, decompressed
[0018]
Next, the opening operation to t3, is in
[0019]
When the open control is performed, the
[0020]
When the transistor 12 is turned off, the voltage applied to the
[0021]
When the transistor 12 is turned off, the electric charge of the
[0022]
Further, when the
[0023]
Since normally the "OFF""ON" command is not generated immediately after the occurrence of the command, the
In FIG. 1,
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the above-mentioned conventional switch control device, when the opening control of the
[0025]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to prevent the occurrence of an excessive reverse surge due to the stoppage of the control of the closing voltage when the opening control occurs during the closing of the switch of the DC electric holding type.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the switching control device of the present invention, the control unit includes a control switching unit that immediately switches from the closing voltage control to the emergency opening control by the occurrence of the opening control of the switch during the closing voltage control. Opening control means for switching the semiconductor switch element for a predetermined period by emergency opening control to reduce the voltage applied to the electromagnetic coil of the switch to substantially the holding voltage, and then turning off the semiconductor switch element to open the switch. .
[0027]
[Action]
In the case of the switch control device of the present invention configured as described above, when opening control occurs during closing of the switch in which closing voltage is applied to the electromagnetic coil of the switch by closing voltage control, the control switching means immediately The control is switched from the closing voltage control to the emergency release control.
[0028]
When switching to the emergency opening control, the opening control means switches the semiconductor switching element for a predetermined period to reduce the voltage applied to the electromagnetic coil to substantially the holding voltage, and then turns off the semiconductor switching element to supply power to the electromagnetic coil. Stop and open the switch.
[0029]
Therefore, when the semiconductor switch element is turned off and the switch is opened, the voltage applied to the electromagnetic coil immediately before the switch is sufficiently lower than the applied voltage, and the occurrence of the conventional excessive reverse surge is prevented.
[0030]
【Example】
One embodiment will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, the difference from the conventional device is that the switching control program held in the ROM 1b of the
[0031]
Then, when triggered by power supply, the
This program is formed by the step S1~S11 in Figure 2, typically, in step S1~S9 corresponding to step S 1 to S 9 in FIG. 4, a conventional apparatus similar to put the voltage control, the holding voltage control, opening control Execute
[0032]
Next, a case will be described in which the opening control based on the “OFF” command occurs while the
First, when the closing operation is performed at t1 as in the conventional apparatus, the
[0033]
Further, the
Then, tx of FIG. 3 in the
[0034]
At this time, the
[0035]
Then, step S10, pre-reduced voltage period T 0 (a predetermined period) is continued with setting the switching transistor 12 by S11 in the timer operation, almost to the holding voltage E 2 as shown the voltage applied to the
[0036]
Incidentally, reduced voltage period T 0, the DC resistance component of the
[0037]
(Equation 1)
[0038]
Then, at ty of 3 with the passage of reduced voltage period T 0, the process proceeds to step S7 through the step S11 in the affirmative, as in the case of normal opening control, keeping the control signal S1 to the OFF level The transistor 12 is turned off, the voltage applied to the
[0039]
Therefore, when opening the
[0040]
The pulse period of the control signal S1 of reduced voltage period T 0, instead of setting a fixed period as the embodiments may be varied to the long period with time, applied in this case
[0041]
Further, in the above-described embodiment, the semiconductor switch element is formed by a transistor. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a case where the semiconductor switch element is a thyristor or the like.
[0042]
Next, in the above-described embodiment, the switching of the
In order to simplify the configuration, the
[0043]
Next, in the above-described embodiment, the
[0044]
The configuration of the smoothing
Then, can be applied to the control of the various switches of the DC electric-held is of course, in this case, the voltage of the
[0045]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and has the following effects.
When the closing voltage is applied to the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram of a switch control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of a control unit in FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of a control unit of the conventional device.
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of the conventional device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記開閉器の投入時、前記制御部の投入電圧制御により、前記半導体スイッチ素子を連続的にオンして前記電磁コイルに投入電圧を印加し、
前記開閉器の閉成後、前記制御部を前記投入電圧制御から保持電圧制御に切換え、
該保持電圧制御により、前記半導体スイッチ素子をスイッチングして前記電磁コイルの印加電圧を保持電圧に減圧し、
前記開閉器の開放制御が発生するまで前記電磁コイルに前記保持電圧を印加して前記開閉器を閉成保持する開閉器制御装置において、
前記制御部に、
前記投入電圧制御中の前記開閉器の開放制御の発生により即時に前記投入電圧制御から非常開放制御に切換える制御切換手段と、
前記非常開放制御により,所定期間前記半導体スイッチ素子をスイッチングして前記電磁コイルの印加電圧をほぼ前記保持電圧まで減圧した後前記半導体スイッチ素子をオフして前記開閉器を開放する開放制御手段と
を備えた開閉器制御装置。A semiconductor switch element that is provided between a DC power supply and an electromagnetic coil of a DC electric holding switch and that interrupts the DC power supply by driving control of a control unit; And a smoothing filter for supplying
When the switch is turned on, the semiconductor switch element is continuously turned on to apply a turn-on voltage to the electromagnetic coil by turning-on voltage control of the control unit,
After closing the switch, the control unit switches from the closing voltage control to the holding voltage control,
By the holding voltage control, the semiconductor switch element is switched to reduce the voltage applied to the electromagnetic coil to a holding voltage,
A switch control device that closes and holds the switch by applying the holding voltage to the electromagnetic coil until open control of the switch occurs,
In the control unit,
Control switching means for immediately switching from the closing voltage control to the emergency opening control upon occurrence of the opening control of the switch during the closing voltage control,
Opening control means for switching the semiconductor switch element for a predetermined period of time to reduce the voltage applied to the electromagnetic coil to substantially the holding voltage and then turning off the semiconductor switch element to open the switch by the emergency opening control. Switchgear control device provided.
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