JP6497488B1 - 半導体遮断器及び遮断装置 - Google Patents
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Abstract
交流回路に接続された半導体スイッチ部10と、制御信号により半導体スイッチ部10の導通及び非導通を制御する位相制御部20とを備える。位相制御部20は、交流回路から検出された電流に基づいて事故を検出する事故検出部21と、交流回路から検出された電流に基づいて電流零点を検出する零点検出部22とを備え、事故検出部21が事故を検出したとき又は電流を遮断する指令を受け、零点検出部22が電流零点を検出したとき、半導体スイッチ部10を非導通にする制御信号を出力する制御信号出力部23とを備える。
Description
制御される半導体素子を有する半導体スイッチ部と、交流回路から検出された電流に基づ
いて事故を検出する事故検出部と、交流回路から検出された電流に基づいて電流零点を検
出する零点検出部と、事故検出部が事故を検出したとき又は電流を遮断する指令を受けて
零点検出部が電流零点を検出したとき、半導体スイッチ部を非導通にする制御信号を出力
する制御信号出力部とを備える。
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体遮断器を示す概略構成図である。本実施の形態では、一例としてr相、s相及びt相の三相交流回路に接続された半導体遮断器について説明する。図1に示すように、半導体遮断器100は、r相、s相及びt相にそれぞれ接続された半導体スイッチ部10r、10s、10tと、各半導体スイッチ部10r、10s、10tの導通及び非導通を制御する位相制御部20r、20s、20tとを備える。半導体遮断器100は、交流電源と負荷との間に接続され、各相には電流を検出する電流検出器30r、30s、30tが設けられている。
図である。半導体スイッチ部10が有する半導体素子は、位相制御部20から出力される
制御信号によって、導通と非導通とが切り替わる。図2に示すように、半導体スイッチ部
10が有する半導体素子は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipo
lar Transistor)である。半導体スイッチ部10は、第1の半導体素子1
1aと、第1の半導体素子11aに並列に接続された、第1の半導体素子11aの電流と
逆向きの電流を流す第1のダイオード12aと、第1の半導体素子11aと逆向きに接続
された第2の半導体素子11bと、第2の半導体素子11bの電流と逆向きの電流を流す
第2のダイオード12bとを備える。
御信号により導通及び非導通が制御されるものであればよく、例えばGTO(Gate
Turn−Off thyristor)、GCT(Gate Commutated
Turn−Off thyristor)等であってもよい。
図6は、本発明の実施の形態2に係る半導体遮断器の位相制御部の概略構成図である。実施の形態1では、位相制御部20r、20s、20tが、それぞれ半導体スイッチ部10r、10s、10tを制御していたのに対し、本実施の形態では、位相制御部20r、20s、20tが互いに接続され、事故発生時に事故が発生した相の位相制御部20が、正常な他の相の半導体スイッチ部10を制御する。以下では、実施の形態1と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
実施の形態1では、零点検出部22が電流零点を検出したとき制御信号出力部23が半導体スイッチ部10を非導通にする制御信号を出力していたのに対し、本実施の形態では、位相制御部20を構成する回路に起因する遅延時間Δtdを考慮して、検出された電流に基づいて、後の電流零点となるときを推定し、推定された、後の電流零点となるとき半導体スイッチ部10を非導通にする制御信号を出力する。以下では、実施の形態1と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
図14は、本発明の実施の形態4に係る遮断装置を適用した電力系統を示す概略構成図である。以下では、実施の形態1と同様である点の説明を省略し、異なる点を中心に説明する。図14に示すように、電力系統では、電源1に接続された母線3に主幹スイッチ2が電源1と直列に接続されており、主幹スイッチ2の電源1側と反対側の母線3には、2つに分岐された分岐線路4a、4bが設けられている。分岐線路4a、4bには負荷として誘導電動機5a、5bが接続されており、電源1から電力が供給されている。
本実施の形態では、半導体遮断器100の位相制御部20の詳細な構成の一例について説明する。図17は、本発明の実施の形態5に係る半導体遮断器の位相制御部の概略構成図ある。
本実施の形態では、半導体遮断器100の位相制御部20の詳細な構成の一例について説明する。図18は、本発明の実施の形態6に係る半導体遮断器の位相制御部の概略構成図ある。実施の形態5では、零点検出部22は、通常、スイッチ221で電流信号S1を遮断し、電流を遮断する指令を受けたとき、スイッチ221を閉じて導通させ、電流零点の検出を開始していたのに対し、本実施の形態では、零点検出部22が、常時、電流零点を検出している。以下では、実施の形態5と同様の構成である箇所は、省略して説明する。
Claims (10)
- 交流回路に接続され、制御信号により導通及び非導通が制御される半導体素子を有する半
導体スイッチ部と、
前記交流回路から検出された電流に基づいて事故を検出する事故検出部と、
前記交流回路から検出された電流に基づいて電流零点を検出する零点検出部と、
前記事故検出部が事故を検出したとき又は電流を遮断する指令を受けて前記零点検出部が
前記電流零点を検出したとき、前記半導体スイッチ部を非導通にする前記制御信号を出力
する制御信号出力部と
を備えることを特徴とする半導体遮断器。 - 前記事故検出部は、前記交流回路から検出された電流に基づいて電流値又は電流値の変化
量が閾値以上であった場合、事故と判定することを特徴とする請求項1に記載の半導体遮
断器。 - 交流回路に接続され、制御信号に基づいて導通及び非導通が制御される半導体スイッチ部
と、
前記交流回路から検出された電流に基づいて事故を検出する事故検出部と、
前記交流回路から検出された電流に基づいて電流零点を検出する零点検出部と、
前記事故検出部が事故を検出したとき又は電流を遮断する指令を受けて前記零点検出部が
前記電流零点を検出したとき、前記半導体スイッチ部を非導通にする前記制御信号を出力
する制御信号出力部と
を備え、
前記交流回路の各相に対応してそれぞれ前記半導体スイッチ部、前記事故検出部、前記零
点検出部及び前記制御信号出力部を備え、少なくとも1つの相の前記事故検出部が事故を
検出したとき電流を遮断する指令を出力し、事故が検出された相の前記制御信号出力部は
、事故が検出された相の前記半導体スイッチ部を非導通にする前記制御信号を出力し、他
の相の前記制御信号出力部は、事故が検出された相の前記事故検出部から電流を遮断する
指令を受けて前記他の相の前記零点検出部が前記電流零点を検出したとき、前記他の相の
前記半導体スイッチ部を非導通にする前記制御信号を出力することを特徴とする半導体遮
断器。 - 交流回路に接続され、制御信号により導通及び非導通が制御される半導体素子を有する半
導体スイッチ部と、
前記交流回路から検出された電流に基づいて事故を検出する事故検出部と、
前記交流回路から検出された電流に基づいて電流零点を検出し、検出された前記電流零点
より後の電流零点及び前記制御信号の出力にかかる遅延時間を推定する零点検出部と、
前記事故検出部が事故を検出したとき又は電流を遮断する指令を受けて前記遅延時間に基
づいて前記後の電流零点となるとき、前記半導体スイッチ部を非導通にする前記制御信号
を出力する制御信号出力部と
を備えることを特徴とする半導体遮断器。 - 交流回路に接続され、制御信号に基づいて導通及び非導通が制御される半導体スイッチ部
と、
前記交流回路から検出された電流に基づいて事故を検出する事故検出部と、
前記交流回路から検出された電流に基づいて電流零点を検出し、検出された前記電流零点
より後の電流零点及び前記制御信号の出力にかかる遅延時間を推定する零点検出部と、
前記事故検出部が事故を検出したとき又は電流を遮断する指令を受けて前記遅延時間に基
づいて前記後の電流零点となるとき、前記半導体スイッチ部を非導通にする前記制御信号
を出力する制御信号出力部と
を備え、
前記交流回路の各相に対応してそれぞれ前記半導体スイッチ部、前記事故検出部、前記零
点検出部及び前記制御信号出力部を備え、少なくとも1つの相の前記事故検出部が事故を
検出したとき電流を遮断する指令を出力し、事故が検出された相の前記制御信号出力部は
、事故が検出された相の前記半導体スイッチ部を非導通にする前記制御信号を出力し、他
の相の前記制御信号出力部は、事故が検出された相の前記事故検出部から電流を遮断する
指令を受けて前記遅延時間に基づいて前記後の電流零点となるとき、前記他の相の前記半
導体スイッチ部を非導通にする前記制御信号を出力することを特徴とする半導体遮断器。 - 前記事故検出部は、前記交流回路から検出された電流から電流信号を取得して電圧信号に
変換するアンプと、前記電圧信号と事故か否かを判定する閾値とを比較して比較結果を示
す信号を出力する比較部とを備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記
載の半導体遮断器。 - 前記零点検出部は、前記交流回路から検出された電流から電流信号を取得して電圧信号に
変換するアンプと、電圧信号と零電位とを比較して比較結果を示す信号を出力する比較部
と、前記比較部から2つに分岐されて出力された前記比較結果を示す信号のうち、一方の
信号を論理反転して出力するNOT回路とを備えることを特徴とする請求項1から6のい
ずれか一項に記載の半導体遮断器。 - 前記制御信号出力部は、前記事故検出部及び前記零点検出部から出力された信号の出力を
それぞれ保持するラッチと、前記ラッチから出力された信号の論理積に応じて前記制御信
号を出力するAND回路とを備えることを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体遮断
器。 - 前記制御信号出力部は、前記事故検出部から出力された信号の出力を保持するラッチと、
前記零点検出部から出力された信号に応じて、電流を遮断する指令信号の出力を保持する
Dラッチと、前記ラッチ及び前記Dラッチから出力された信号の論理積に応じて前記制御
信号を出力するAND回路とを備えることを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体遮
断器。 - 電源に接続された母線から分岐された分岐線路に接続された請求項1から9のいずれか一
項に記載の半導体遮断器と、前記母線に接続された主幹スイッチに並列に接続された限流
器とを備えることを特徴とする遮断装置。
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