JP6352745B2 - ハイブリッド形開閉器 - Google Patents
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Description
逆耐圧性能を有する2個の逆阻止型IGBT(RB−IGBT:Reverse Blocking Insulated Gate Bipolar Transistor)を逆並列接続してなる双方向半導体スイッチを前記機械式スイッチの主接点に並列接続した上で、機械式スイッチの開極動作時にはその主接点に発生するアーク電圧を双方向半導体スイッチのゲート駆動回路を経て逆阻止型IGBTのゲートに印加し、双方向半導体スイッチをON/OFF制御するようにするとともに、
前記ゲート駆動回路には、機械式スイッチの開極時にその主接点より遅れて遅延開極動作してゲート駆動回路を主回路に連なる経路から切り離す断路用の補助接点を設けるものとする(請求項1)。
(1)前記のゲート駆動回路は、機械式スイッチの開極に伴ってその主接点に発生したアーク電圧を入力としてその分圧出力を各逆阻止型IGBTのゲート端子に印加するように、分圧抵抗をT字接続して前記アーク電圧の入力端と主回路に連なる双方向半導体スイッチの両端との間に接続した分圧回路と、該分圧回路の分圧抵抗に並列接続した定電圧素子と、分圧回路の分圧抵抗間に介挿接続した断路用の補助接点とからなる(請求項2)。
(2)前記の機械式スイッチには、開閉操作機構に連繋して連動動作する主接点と補助接点を備え、前記双方向半導体スイッチとそのゲート駆動回路からなるアッセンブリーを機械式スイッチに搭載した構成とする(請求項3)。
(3)前項(2)において、補助接点の接点ワイプ量を主接点の接点ワイプ量よりも大に設定し、機械式スイッチの開極時に主接点の開極動作より遅れて補助接点を遅延開極動作させるようにする(請求項4)。
(4)前記の機械式スイッチには、1極当たり一対の固定接点と橋絡可動接点からなる双接点形の主接点を備え、該主接点の橋絡可動接点に前記ゲート駆動回路のアーク電圧入力端を接続する(請求項5)。
(5)前記の機械式スイッチには、2極に分けてその相互間を直列接続した2組の主接点を備え、該主接点相互間の接続部位に前記ゲート駆動回路のアーク電圧入力端を接続する(請求項6)。
(1)先ず、機械式スイッチの主接点に並列接続する半導体スイッチを、2個の逆阻止型IGBT同士を逆並列接続した双方向半導体スイッチで構成し、機械式スイッチの開極動作時にその主回路接点間に発生するアーク電圧を前記逆阻止型IGBTのゲートに加えてON,OFF制御するようにしたことにより、在来型のIGBTにダイオードを組み合わせて構成した双方向半導体スイッチ(図5参照)と較べて、通電損失、および機械式スイッチの接点消耗を低減して開閉器の長寿命化を達成できるほか、双方向スイッチを構成する素子数を削減して開閉器に搭載する双方向半導体スイッチの小型,軽量、およびコスト低減化が可能となる。
(2)そして、前記機械式スイッチには、その操作機構に連動して開閉動作する主接点と補助接点を備え、双方向半導体スイッチとそのゲート駆動回路からなるアッセンブリーを機械式スイッチに搭載して構成することで、ハイブリッド形開閉器を小形,コンパクトに構成できる。
(3)また、双方向半導体スイッチの逆阻止型IGBTをON/OFF制御するゲート駆動回路には、その抵抗分圧回路に断路用の補助接点を介挿接続した上で、該補助接点を機械式スイッチの開極時に主接点の開極動作より遅れて遅延開極動作させるようにしたことにより、機械式スイッチから双方向半導体スイッチの逆阻止型IGBTに転流した主回路電流を遮断した直後に、主回路の電源電圧を受けて逆阻止型IGBTが誤点弧するのを防ぐことができて電流遮断機能の信頼性が向上する。
(4)さらに、機械式スイッチの主接点については、該主接点を双接点形接点としてその橋絡可動接点にゲート駆動回路の入力端を接続するか、もしくは2極に分けて直列接続した2組の主接点を備えた上で、その接点相互間の接続部位にゲート駆動回路の入力端を接続することができ、特に2組の主接点を備えた後者の態様を採用することにより、ゲート駆動回路の信号入力配線が機械式スイッチの開極,閉極動作の動きを妨げるおそれなしに、機械式スイッチの主回路接点から外部に引き出した開閉器の接続端子を使って簡単に配線できる。
11,12 主回路端子
2 機械式スイッチ
21,21−1,21−2 主接点
22−1,22−2 補助接点
3 双方向半導体スイッチ
4−1,4−2 逆阻止型IGBT
5,6−1,6−2 分圧抵抗
7 定電圧素子(ツェナーダイオード)
9 ゲート駆動回路
Claims (6)
- 主回路に接続した機械式スイッチと、該機械式スイッチの主接点に並列接続した半導体スイッチとの組み合わせからなり、前記機械式スイッチの開極動作時に、その主接点に流れていた主回路電流を半導体スイッチに転流させて遮断するようにしたハイブリッド形開閉器において、
逆耐圧性能を有する2個の逆阻止型IGBT(RB−IGBT:Reverse Blocking Insulated Gate Bipolar Transistor)を逆並列接続してなる双方向半導体スイッチを前記機械式スイッチの主接点に並列接続した上で、機械式スイッチの開極動作時にはその主接点に発生するアーク電圧を双方向半導体スイッチのゲート駆動回路を経て逆阻止型IGBTのゲートに印加し、双方向半導体スイッチをON/OFF制御するようにするとともに、
前記ゲート駆動回路には、機械式スイッチの開極時にその主接点より遅れて遅延開極動作してゲート駆動回路を主回路に連なる経路から切り離す断路用の補助接点を設けたことを特徴とするハイブリッド形開閉器。 - 請求項1に記載のハイブリッド形開閉器において、ゲート駆動回路は、機械式スイッチの開極に伴ってその主接点に発生したアーク電圧を入力としてその分圧出力を各逆阻止型IGBTのゲート端子に印加するように、分圧抵抗をT字接続して前記アーク電圧の入力端と主回路に連なる双方向半導体スイッチの両端との間に接続した分圧回路と、該分圧回路の分圧抵抗に並列接続した定電圧素子と、前記分圧回路の分圧抵抗間に介挿接続した断路用の補助接点とからなることを特徴とするハイブリッド形開閉器。
- 請求項1または2に記載のハイブリッド形開閉器において、機械式スイッチは、その開閉操作機構に連繋して連動動作する主接点と補助接点を備え、前記双方向半導体スイッチとそのゲート駆動回路からなるアッセンブリーを前記機械式スイッチに搭載したことを特徴とするハイブリッド形開閉器。
- 請求項2に記載のハイブリッド形開閉器において、前記補助接点の接点ワイプ量を主接点の接点ワイプ量よりも大に設定し、機械式スイッチの開極時に主接点の開極動作より遅れて補助接点を遅延開極動作させるようにしたことを特徴とするハイブリッド形開閉器。
- 請求項1ないし3のいずれかの項に記載のハイブリッド形開閉器において、機械式スイッチには、1極当たり一対の固定接点と橋絡可動接点からなる双接点形の主接点を備え、該主接点の橋絡可動接点にゲート駆動回路のアーク電圧入力端を接続したことを特徴とするハイブリッド形開閉器。
- 請求項1ないし3のいずれかの項に記載のハイブリッド形開閉器において、機械式スイッチには、2極に分けてその相互間を直列接続した2組の主接点を備え、該主接点相互間の接続部位に前記ゲート駆動回路のアーク電圧入力端を接続したことを特徴とするハイブリッド形開閉器。
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