JPH02230814A - 交流スイッチの電流零点遮断制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

（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。

同図において，　１００は交流電源、２００はツァ２←
ル、　　３００′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４
０１と，この電流ｉの極性を検出する極性検出回路４０
２と、この掘性検出回路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及び邸動回
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わる．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ことになる．
（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４０
３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１１　Ｌ　Ｉ１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
止するようにしだ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） 上記目的を達成するため、本発明は、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た際に、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内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、このリセット手段の動
作中に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。

（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． 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． （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３００
　Ｐ及び負側メイッチユニット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３０ｌ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・オフさせる湘動回路３０５Ｐとか
ら構成されており，また、負側スイッチユニット３００
　Ｎは，同様にトランジスタ３０２とダイオード３０４
と駆動回路３０５　Ｎ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
４００は主回路電流ｉを検出する変流器４０１と、この
変流器４０１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人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の出力信号が一人力端子にそれぞれ入
力されるＯＲ回路４０６，　４０７と、各ＯＲ回路４０
６，　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． ？お、Ｓ■は各スイッチユニット３００Ｐ　，　３００
Ｎに対するオフ信号であり、このオフ信号ｓｉはＡＮＤ
回路４０４，　４０５の他の入方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のセット端子に入方されて
いる。そして、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４０
７，　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，　４
０９を介し各スイッチユニット３００Ｎ，３００Ｐの湘
動回路３０５Ｎ，　３０５Ｐに与え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が
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が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１１　Ｈ　Ｉ１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３００　Ｎ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ｔｚ）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ｔエ以後、正側スイッチユニット３００　Ｐ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４０８がリセットされた時刻ｔエで遅延回路４
１０が起動され、遅延回路４１０は時間ｔ。を経過した
後の時刻ｔ，でＩｔ　Ｈ　Ｉ＋レベルの信号を出方する
。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方．されるため、その非反転
出力信号は時刻ｔ，以後、ＩＩ　Ｌ　Ｉ＋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睡動回路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。

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？ｔ■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ｔ２の零点での遮斯が可能になる。この
場合にも、フリップフロップ４０９は時刻ｔ，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Ｓ
１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あってもよＶ）。

（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．

【図面の簡単な説明】

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
３００　Ｐ　，　３００　Ｎ・・・スイッチユニット３
０１，３０２・・・トランジスタ ３０３，３０４・・・ダイオード　３０５Ｐ　，３０５
Ｎ・・・駆動回路４００・・・遮断制御回路 ４０２・・・極性検出回路 ４０６，４０７・・・ＯＲ回路 ４０８，４０９・・・フリップフロップ４１０，４１１
・・・遅延回路 ４０１・・・変流器 ４０４，４０５・・・ＡＮＤ回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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た際
   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内の
   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、 このリセット手段の動作中に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
   。