JP6919486B2 - 直流遮断装置 - Google Patents
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Description
図1に本実施形態1の直流遮断装置を示す。本実施形態1の直流遮断装置は、第1機械遮断器CB1と、第1機械遮断器CB1の通過電流を検出する変流器CTと、第1機械遮断器CB1の開極時に電流を転流させる補助回路3と、を有する。
第1機械遮断器CB1の開極動作には時間遅れが生じるため、第1機械遮断器CB1を開極する時点で第1半導体スイッチング素子T1はすでにON状態である。そのため、短絡電流は第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2からなる補助回路3に容易に転流でき、第1機械遮断器CB1開極時のアークを抑えることができる。
変流器CTが交流変流器であれば、一定の直流電流が流れても変流器CTの2次側には電流が流れない。そのため、正常時に一定の直流電流が流れている状態において、変流器CTの2次回路に発生する定常損失を零にすることができる。
以上示したように、本実施形態1によれば、双方向の電流遮断が可能となる。また、アークをほとんど発生せず直流電流を遮断することができる。また、系統容量に合わせた変流器CTを用いることで系統容量の大小に関係せず短絡電流を遮断することができる。さらに、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2のゲート駆動用電源が不要であり、直流遮断装置の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
図3に本実施形態2の直流遮断装置を示す。実施形態1と同様の箇所は同じ符号を付して、その説明を省略する。本実施形態2は変流器CTの1次側の位置を、B点と第2系統2との間に変更している。なお、図3では、変流器CTの1次側をB点と第2系統2との間に接続しているが、変流器CTの1次側はA点と第1系統1の間に接続しても良い。本実施形態2の変流器CTは、第1機械遮断器CB1の通過電流ではなく、第1機械遮断器CB1の通過電流と第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2の通過電流の合計(系統電流)を検出する。
図4に本実施形態3の直流遮断装置を示す。実施形態1、2と同様の箇所は同一の符号を付して、その説明を省略する。
図5に、本実施形態4の直流遮断装置を示す。実施形態1〜3と同様の箇所は同一の符号を付して、その説明は省略する。本実施形態4は実施形態1に対し以下の点が異なる。
3…補助回路
CB1,CB2…第1,第2機械遮断器
CT…(交流)変流器
T1,T2…第1,第2半導体スイッチング素子
D1〜D6…第1〜第6ダイオード
ZD1,ZD2…第1,第2ツェナーダイオード
R1〜R6…第1〜第6抵抗
C1〜C5…第1〜第5コンデンサ
SW1,SW2…第1,第2スイッチ
L1,L2…第1,第2リアクトル
Claims (6)
- 第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記第1系統と前記第2系統との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続され、前記1次側が短絡電流を検出したとき、2次側が前記補助回路に電流を出力する交流変流器と、を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第2系統間に逆直列接続され、前記交流変流器が短絡電流を検出したとき、前記交流変流器の2次側の出力電流をゲート端子に入力する第1,第2半導体スイッチング素子と、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子とエミッタ端子間に接続された第1コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子とエミッタ端子間に接続された第2コンデンサと、
前記第1,第2コンデンサに充電された電荷を放電する抵抗と、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。 - 第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記第1系統と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統と前記補助回路の共通接続点との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続されたノーマリーオフの第1半導体スイッチング素子と、
前記第2系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続されたノーマリーオフの第2半導体スイッチング素子と、
前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第1ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続され、アノード端子が前記第1ダイオードのアノード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続された第2ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第3ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第4ダイオードと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、
前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、
前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、
前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、
前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。 - 第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第1系統との間、または、前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続されたノーマリーオフの第1半導体スイッチング素子と、
前記第2系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続されたノーマリーオフの第2半導体スイッチング素子と、
前記交流変流器の2次側の一端と他端との間に接続された第1スイッチと、
前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第1ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続され、アノード端子が前記第1ダイオードのアノード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続された第2ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第3ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第4ダイオードと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、
前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、
前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、
前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、
前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。 - 第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記第1系統と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統と前記補助回路の共通接続点との間、または、前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第1系統との間、または、前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続されたノーマリーオフの第1半導体スイッチング素子と、
前記第2系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続されたノーマリーオフの第2半導体スイッチング素子と、
前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第1ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続され、アノード端子が前記第1ダイオードのアノード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続された第2ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第3ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第4ダイオードと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、
前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、
前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続された第5ダイオードと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、
前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、
前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第5ダイオードのカソード端子に接続された第6ダイオードと、
前記第5,第6ダイオードの共通接続点と前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子との間に直列接続された第3抵抗および第2スイッチと、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。 - 前記第1,第2半導体スイッチング素子に対して並列に、第4抵抗および第5コンデンサの直列回路を接続したことを特徴とする請求項3記載の直流遮断装置。
- 第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記補助回路の通過電流を検出し、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、
前記補助回路の通過電流を遮断する第2機械遮断器と、
を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にドレイン端子が接続されたノーマリーオンの第1半導体スイッチング素子と、
前記第2系統と前記第1機械遮断器との共通接続点にドレイン端子が接続され、ソース端子が前記第1半導体スイッチング素子のソース端子に接続されたノーマリーオンの第2半導体スイッチング素子と、
前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続された第1ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1ダイオードのカソード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のソース端子に接続された第2ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第3ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続された第4ダイオードと、
前記第3ダイオードのアノード端子と前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子との間に直列接続された第1リアクトルと第5抵抗と、
前記第4ダイオードのアノード端子と前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子との間に直列接続された第2リアクトルと第6抵抗と、
前記第3ダイオードのアノード端子と前記第4ダイオードのアノード端子との間に直列接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のソース端子に接続された第3,第4コンデンサと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のソース端子にカソード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、
前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、
前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のソース端子にカソード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、
前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、
前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。
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