JPH0295143A - 非同期多相スイツチング回路 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は広義には多相電源の切換えに関し、より具体的
には、非同期多相切換え技術に関するものである。

Ｂ、従来技術 軍用電力システムでは複数の交流電源の、間でのシステ
ム負荷の頻繁な切換えが必要である。航空機は離陸前に
地上電源から機上電源に切り換わる。

この切換え動作を電力の中断なしに行なうには、コンピ
ユータ化された電子システムがし、ばしば必要となる。

潜水艦は、作戦演習及び事故状態のとき、左舷の電源と
右舷の電源の間で切り換える必要がある。この動作で重
要な航法システム、兵器、及びソナー・システムが混乱
してはならない。

交流発電機の特性が同じであり、かつ同じ速度及び電圧
定格で作動しない限り、交流電源は並列にすることがで
きない。並列接続を可能にするには、電源も、それらの
それぞれの相が互いに結合できるように、電気的に整合
させなければならない。各交流発電機間の速度または回
転角が正確でない場合は、機械は互いを強制的に同期さ
せようとする。交流発電機の回転質量のために速度を瞬
間的に変えることができないので、これは、不連続な動
作である。それにもかかわらず、機械はできるだけ速く
整合しようとする。交流発電機が互いに損傷を与えたり
、それらの固定装置から物理的にはずれる機会は、特に
大型の非同期機械を並列接続するとき、非常に多くなる
。

交流発電機の出力電圧が等しくない場合は、高い電圧を
有する方が負荷を「食い」、需要の分担が困難になり、
機器の利用が不十分になる。これらの困難のため、交流
発電機の並列接続は、特に数キロワットよりも大きな機
械の場合、不安定な動作になる。したがって、電源間で
システム負荷を切り換えるには、新しい電源を接続する
前に古い電源を遮断することが必要である。この接続前
遮断切換えはかなりの時間にわたって電力の中断を生じ
、システム負荷に重大な影響を及ぼす。

以前は、迅速回復コンピュータ・システムを使ってこの
弱点にさらされることを軽減しようとした。

変換効率が低いため、扱う電力が増大するに従って、交
流電力を共通直流グリッドに変換し、次に反転させて交
流に戻すことが不可能になってくる。

そのような変換／反転を実施するために必要な電池及び
切換え装置が非常に大きなスペースを占め、全体の重量
を大きく増大させる。変換装置を冷却すると効率の損失
が廃熱として捨てられるので、別の問題も出てくる。

２つの直流電源の間での「せり売」すなわち、切換えは
幾分容易である。しかし、直流電源を使わずに動作する
ように装置を設計し直すには、しばしば大きな費用を要
し、古い装置が使いものにならなくなる。直流電力の制
御及び切換えはまた、ハードウェア設計の複雑さと大き
さを増大させ、この影響のため古い装置の直流への変換
が制限される。

同期電源を必要としない、中断のない電源切換えの新し
い方法が求められている。

Ｃ８発明が解決しようとする問題点 したがって、本発明の目的は、異なる周波数、異なる電
圧及び異なる位相の同期していない電源間で負荷を中断
なしに切り換えることである。

本発明のもう１つの目的は、スイッチの逆位相動作を検
出し、抑止することである。

本発明のさらにもう１つの目的は、大きな無効成分を有
する負荷の切換えが可能になるように、電流及び電圧を
監視することである。

本発明のさらに他の目的は、両方の電源の電源電圧を監
視して、必要ならばそれらの電源を切り換え、あるいは
、新しい電源が許容範囲外の、場合は、切換えを禁止す
ることである。

本発明のさらに他の目的は、電力バスを互いに結合する
ことなく、また逆電流を発生させることなく、電力の連
続性が保証されるように、−度に１本の線だけを活動状
態に切り換えることである。

本発明のさらに他の目的は、電源間の整合が可能になる
ように線ごとに負荷を新しい電源に切り換え、それによ
って自動釣線交換を実現し、２つ＝５ の３相電源の整合を可能にすることである。

本発明のさらに他の目的は、自己電源探索動作を制限ま
たは制御するための自動的に片方向切換えを実現するこ
とである。

本発明のさらに他の目的は、電源または負荷に損傷また
は応力を及ぼす恐れのある逆方向の電磁反作用のない接
続前遮断切換え機能を提供することにより、負荷または
電源に対する電気的応力を最小にすることである。

本発明のさらに他の目的は、故障した負荷を分離し、そ
のような故障した負荷が他の電源に切り換えられること
を回避するような、障害検出及び切り換え阻止機能を提
供することである。

本発明のさらに他の目的は、高価なバックアップ電力シ
ステムの必要がなくなるように、電力の中断をなくすの
に十分な速度で、不安定な負荷の切換えを可能にするこ
とである。

Ｄ１問題点を解決するための手段 本発明のこれらの目的は本明細書に開示されている非同
期多相切換えの方法及び装置によって実一 現される。非同期多相切換え装置（ＡＭＳＧ：Ａｓｙｎ
ｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ　５ｗ１ｔｃ
ｈ　Ｇｅａｒ）は１２つの非同期交流電源の間でシステ
ム負荷を切り換えるための新しい方法を提供する。これ
らの非同期交流電源は電圧、周波数、位相回転及び位相
構成（Ｙ／デルタ）が同程度であるものと仮定する。

ＡＭＳＧは、電圧及び電流ジッタを最小にしながら、切
換え中にシステム負荷に中断のない電力を供給する遮断
前接続スイッチである。遮断前接続スイッチングは、従
来は両方の電源が最初に同期吠態に駆動された場合のみ
しか、負荷に対して交流電源を並列に接続するとき使用
することができなかった。

遮断前接読方式で電源の電子的切換えを行なうには、旧
電源と新電源の間に負荷を同時に橋絡させることが必要
である。この「エネルギー橋絡」は、電源が互いに影響
を及ぼさないようにしながら、負荷に電力が送られるよ
うに慎重に設計されなければならない。制御回路は、電
源間に電流が流れないようにしながら、負荷にエネルギ
ーが供給されるように設計されなければならない。

ＡＭＳＧは、シリコン制御整流器（Ｓ　ＣＲ：５ｉｌｉ
ｃｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓ
）をスイッチング素子として使って設計された。ＳＣＲ
は高いピーク電力処理能力を有し、かつ低い伝導損を示
す。

ＳＣＲは、電源と負荷の間の片方向弁として働く。

ＳＣＲを正確な瞬間に制御することにより、２つの電源
を互いに結合することなく両型源の間で負荷を分担させ
ることが可能になる。

２つの電源の間の切換え期間中に、ＳＣＲはダイオード
・スイッチとして使用され、一方向にのみ導通する。し
たがって、背面接続されたＳＣＲは２つの交流電源を負
荷に有効に接続する。最大の電圧が位相が転換するまで
負荷に給電され、変換した時点で、旧電源から必要とさ
れる電流は０まで減少し、そのＳＣＲはオフになる（非
導通になる）。この過程は、全負荷電力が新電源から供
給されるまで、位相ごとに行なわれる。

負荷を電源に接続する前に、各電源の電圧振幅及び位相
回転が指定された限度内にあるかどうが検査される。そ
の後に初めて、ゲート制御信号が当該のＳＣＲに供給さ
れ、負荷へのエネルギー伝導が可能になる。負荷に対す
る最初の電力の印加は簡単な位相間切換え動作である。

選択された電源が単に負荷端子に接続されるだけである
。

２つの電源間で負荷を切り換えるためにＳＣＲのマトリ
ックスを使用する。ゲートされるスイッチは、旧型圧波
形と断電圧波形の相対的タイミング関係によって決定さ
れる。ゲートされるスイッチのパターンを変更し、エネ
ルギー流の方向を制御することにより、２つの電源間で
、電力の中断なしにジャンプが可能になる。

ＡＭＳＧは、新電源の位相電圧と比較すべき、負荷にお
ける１つの位相電圧を選ぶ。負荷の位相と、最も近い新
電源の位相の間の角変位は、負荷の位相に対して最大６
０度の値に、周波数のわずかな差による誤差をプラスま
たはマイナスしたものである。したがって、負荷が電源
間で切り換えられるとき、はぼ６０度のずれよりも大き
い電圧または電流ジッタに出会うことは決してない。

−〇 ＡＭＳＧはマイクロプロセッサにより制御され、このマ
イクロプロセッサは、負荷の切換え中にゲートされるＳ
ＣＲダイオードを選択し、また、負荷の位相と新電源の
位相の間の最良の一致を判定する。このすぐれたスイッ
チの動作により、切換えに先立って適当なＳＣＲを選択
することが可能になる。先読みすることにより、ＳＣＲ
マトリックスの解を計算するための時間が不要になる。

このことが必要なのは、旧電源が故障の場合、旧電源と
比較するのに使える波形がないためである。

Ｅ、実施例 本発明の非同期多相切換え装置を、第１図の機能ブロッ
ク・ダイヤグラムに示す。

１、電源１．２ この設計における各電源は、４８０Ｖ（±１０％）、６
０Ｈｚ（±５％）、３相三角接続電源である。３相電源
は３つの同じ正弦波から成り、各波形の間の位相のずれ
は１２０度である。３つの正弦波は３つの電圧に対応す
る（第２図参照）。

三角接続電源は３つのノードまたは「脚」を有し、各側
対の間に１つの電圧がかかる。三角接続電源では、接地
基準はない。各側対間の電圧（相間電圧）は２つの電圧
の絶対値の和である（第３図）。

第２図及び第３図では、正弦波は位相Ａ、Ｂ及びＣと記
されている。時間がＯからＴ１に進むとき、位相はＡ　
−Ｂ　−、Ｃの順に生じる。Ｔ１以降も、この順序Ａ−
Ｂ−Ｃが繰り返される。この順序は電源の位相回転とし
て定義される。第２図では、位相回転はＡ−Ｂ−Ｃ−Ａ
−Ｂ−Ｃ−Ａ・・・である。

その動作が機械的回転に依有するモータやポンプ等に電
力を供給するときは、位相回転の順序を維持することが
重要である。このことは、２つの独立した電源間での負
荷の切換えに関する後段の考察での重要な点である。

第１図の機能ブロック・ダイヤグラムでは、位相は電源
１ではＡ、Ｂ、及びＣと記され、電源２ではＡ’、Ｂ’
及び　ＣＩと記されている。電源１の位相回転はＡ−Ｂ
−Ｃ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ａ・・・である。電源２の位相回転
はＡ’−Ｂ’−Ｃ“Ａ’−Ｂ“−Ｃ“−Ａ′・・・であ
る。両電源は互いに独立している。電源１の位相は必ず
しも電源２の位相と時間的に整合するとは限らない（第
４図参照）。

通常は、任意の一時点で１つの電源のみが負荷にエネル
ギーを供給する。負荷が１つの電源から他方の電源に切
り換えられるとき、切換え時点より前に負荷にエネルギ
ーを供給する電源を「旧」電源と呼び、負荷がそちらに
切り換えられる電源を「新」電源と呼ぶ。

２、負荷 この設計で意図される負荷は中断のない電力を必要とし
、１０８■より低いピーク相聞電圧に５０マイクロ秒よ
り長く耐えることができない。負荷の位相はＬＬ、’Ｌ
２、Ｌ３と記されている。負荷の電力位相回転はＬｌ−
Ｌ２’−Ｌ３−ＬＬ−Ｌ２−Ｌ３−Ｌｌ・・・である。

負荷は容量性素子または誘導性素子を含むことがあり、
最大０．８の進みまたは遅れ力率を生じる。力率Ｑは電
圧とその関連する電流のなす角度の余弦として定義され
る。純抵抗性負荷の場合は、電流波形は電圧と同位相で
ある（第５図に示すように、力率は１．０に等しい）。

容量性負荷の場合は、第６図に示すように、電流は電圧
よりも位相が進み、誘導性負荷の場合は、電流は電圧よ
りも位相が遅れる（第７図参照）。

３、ＳＣＲバンク１．２ 各５ＣＲ（シリコン制御整流器）バンク（ＳＣＲＢ）は
３つの負荷位相を２つの電源の一方に接続する（第１図
の機能ブロック・ダイヤグラム参照）。各５ＣＲＢは、
電源の各位相を負荷のすべての位相に接続する９本の線
を備えている（第８図参照）。特定の一時点では、９本
のうちの３本の線だけが導通する。このため、電源の３
つの位相を幾つかの異なる構成で負荷の３つの位相に接
続することが可能になるが、これらの構成の３つだけが
有効である（第９図参照）。そうした構成は、電源と負
荷の間の位相回転を維持する３つの構成である。例えば
、電源の位相Ａを負荷の位相Ｌ２に接続するものとする
。電源では、位相Ｂが位相Ａに続き、負荷では、位相Ｌ
３が位相Ｌ２に続くことがわかっている。したがって、
位相Ｂを位相Ｌ３に接続する。同様に、位相Ｃを位相Ｌ
１に接続しなければならないことがわかる。これは、第
９図に示す構成２である。

選択される線は制御装置（後出の番号第１１のセクショ
ン参照）によって決定され、ＳＣＲドライバ（後出の番
号第４のセクション参照）によって駆動される。エネル
ギーが一方向または両方向に伝導されるように、線をゲ
ートすることができる。この両方向電流制御は、各線上
の２つの並列で逆向きのＳＣＲを個々に制御することに
よって行なわれる（第１０図参照）。ＳＣＲは、導通す
るために、低エネルギーのゲート信号を必要とする。−
度トリガされると、ＳＣＲはゲート信号をそれ以上必要
とせずに、電流を流す。ＳＣＲをオフにするには、ゲー
ト信号は存在してはならず、ＳＣＲを流れる電流をある
最小値に減少させなければならない。導通を維持するた
めに必要なこの最小電流は維持電流と呼ばれ、通常はＳ
ＣＲの定格電流の数パーセントである。

第３０図はＳＣＲバンクのさらに詳細な概略回路図であ
り、それぞれ、構成１、構成２及び構成３について第９
図に示す経路図に対応する、構成１、構成２及び構成３
用の１つのバンク内の１８個のＳＣＲ装置の相互接続を
示す。第３０図の各構成に対するノードＡ、Ｂ及びＣは
共通に接続され、各構成に対するノードＬｌ、Ｌ２及び
Ｌ３は共通に接続される。ゲート駆動信号をそれぞれの
ＳＣＲ装置に対するゲート入力線を介して選択的に印加
することにより、ＳＣＲ装置を前述のように導通状態に
させる。

４．８ＣＲドライバ１．２ 各ＳＣＲドライバ（ＳＣＲＤ）はＳＣＲバンク（ＳＣＲ
Ｂ）の１つにあるＳＣＲにゲート駆動信号を供給する。

ドライバは光学的に結合されて、高い電気的絶縁をもた
らす。５ＣＲＤは制御装置（番号１１のセクション）か
らそのＳＣＲゲート駆動方式を受は取る。

通常動作中は、１つの電源が負荷に接続され、５ＣＲＤ
は６個のＳＣＲを、すなわち、５ＣＲＢ内の３本のゲー
トされた線の各々で両方向について１個ずつ駆動する。

ドライバ・スイッチ（第１０項）は、制御装置によって
選択されたＳ　ＣＲＤを活動化するか、または５ＣＲＤ
をトグルして、１つの電源から他方の電源への負荷の切
換えを行なわせる。

５、一致検出装置 一致検出装置（ＣＤ　：　Ｃｏ１ｎｃｉｄｅｎｃｅ　Ｄ
ｅｔｅｃｔｏｒ）はＳＣＲ方向制御機構の一部である。

ＣＤは新しい電源と負荷の間の位相関係を連続的に監視
する。

ＣＤは両方の電源から３つの位相電圧Ａ１Ｂ及びＣを受
は取り、負荷から１つの位相電圧（「マスク波形」と記
す）を受は取る。制御装置は、マスク波形と比較するた
め、２つの電源の一方（新電源）を選択する。ＣＤは、
３つの新しい電圧波形のうちのどれがマスク波形と最も
一致するかを判定する。制御装置はこの情報を利用して
、２つの電源間の切換えが開始された場合に、第９図（
番号３のセクション参照）の３つの接続構成のどれが使
用に適するかを判定する。この判定は絶えず更新され、
切換えが開始されるとき他の処理が必要でないので、負
荷の切換えを直ちに行なうことが可能となる。

ＣＤが必要なのは、２つの電源が常に同期されていると
は限らないためである。この同期の欠如が起こるのは、
これらの電源の周波数及び負荷が独立しているためであ
る。各電源の周波数は独立に±５％はども変動すること
がある。時間の経過に従い、２つの電源間の周波数の差
によって、２つの電源の電圧波形の間の位相差が変動す
る（第１１図参照）。

一方の電源から他方の電源への負荷の切換えが開始され
るとき、３つの電圧波形と負荷の位相回転を維持するこ
とが必要である。負荷及び新電源の位相回転は位相回転
検出装置（番号７のセクション参照）かられかり、ＣＤ
は、負荷のマスク波形と最も一致する新しい位相を選択
している。こうして、最も好ましい接続構成を選択する
のに必要なすべての情報が制御装置に供給される。

一例として、負荷の位相回転がＬＬ−Ｌ２−Ｌ３−Ｌｌ
−Ｌ２−Ｌ３−Ｌ　１・・・で、新電源の位相回転がＡ
−Ｂ−Ｃ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ａ・・・であるものとする。さ
らに、負荷のマスク波形が位相Ｌ１に対応し、このマス
ク波形が新電源上の位相Ｃに最も一致すると判定された
ものとする。この場合、切換え時に、ＬｌをＣに、Ｌ２
をＡに、Ｌ３をＢに接続する（第９図参照）。

波形一致検出装置の特定の例を第２８図に示す。

この検出装置は、電圧ゼロの交点を使って、アップ・ダ
ウン・カウンタをトグルし、最小の相対位相差を選択す
る。

一致検出回路 ２つの電源間の位相関係を判定するために、タイミング
装置を使って電圧ゼロの交点を監視することができる。

負荷のマスク波形（番号５のセクション参照）が基準正
弦波として使用される。この波形がＯボルトを横切る点
が新電源の３つの電圧波形とディジタル的に比較される
。マスク波形のゼロ交点に最も近いゼロ交点をもつ波形
が最もよく一致する。

最も近いゼロ交点を決定するため、ゲートされたアップ
・ダウン・カウンタを使用する。新電源の位相電圧が負
から正に向かう方向でＯを横切るたびに、カウンタはカ
ウント・アップを開始し、位相が位相メモリに記憶され
る。次の負から正へのゼロ交点が別の新電源による場合
は、カウンタはリセットされ、再びカウント・アップを
開始する。次の負から正へのゼロ交点がマスク波形によ
る場合は、カウンタは逆転し、カウント・ダウンを開始
する。

マスク波形のゼロ交点に続いて、次の負から正へのゼロ
交点は新しい位相電圧の一方による。アップ・ダウン・
カウンタの方向が逆転した後、負から正に向かう方向で
Ｏを横切る次の新位相電圧があるとカウンタは停止し、
カウントがサンプリングされる。カウントがＯよりも大
きい場合は、カウンタを停止させた波形がマスク波形に
最もよ（一致する。カウントがＯよりも小さい場合は、
マスク波形の前に負から正に向かう方向でＯを横切った
最後の波形が最も近い。カウントがＯの場合は、新しい
波形はどちらも同程度にマスク波形に近い。

カウントがサンプリングされると、カウントはリセット
されて、カウント・アップを開始し、位相が記憶される
。この処理によって、各サイクルごとに最も近い波形を
判定することが可能になる。

６、電流センサ１．２ 電流センサ（ＣＳ　：　Ｃｕｒｒｅｎｔ　５ｅｎｓｏｒ
）　　（第１図）は各電源上での３相電流の検出（士ま
たはＯ）を監視する。この情報が制御装置（番号１１の
セクション）に供給される。

ＡＭＳＧは遮断前接続スイッチであるので、電源間に電
流が流れてしまうようして旧型源及び新電源を負荷に結
合しないよう、注意を払わなければならない。

新電源上の各位相脚を、置き換えようとする旧電源上の
位相脚と同じ方向にのみ導通させることにより、この問
題は解消される。旧位相脚中の電流が０になる（旧ＳＣ
Ｒがオフになる）や否や、本発明の動作に関する部分て
説明するように、新位相脚上の残りのＳＣ，Ｒがオンに
駆動される。

７、位相回転検出装置１．２ 一方の位相回転検出装置（ＰＲＤ：ＰｈａｓｅＲｏｔａ
ｔｉｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は各電源上の位相回転を
監視する。ＰＲＤは、負荷が電源投入される前に使用さ
れる（両方の電源が遮断されている）。位相回転の逆転
は、交流発電機回路の誤配線等の重大な障害を示す。こ
の場合は、動作を続行する前に、障害を是正することが
必要である。

ＰＲＤは位相回転可否信号を制御装置（番号１１のセク
ション）に送る。制御装置は、その回転が逆転された場
合は、負荷が電源投入されるのを禁止する。

８、適否判定１．２ 各適否判定（ＧＮＧ：　Ｇｏ／Ｎｏ、Ｇｏ）装置はその
関連する電源の３つの位相電圧を監視し、電圧適否信号
を制御装置（番号１１のセクション）に供給する。電源
のピーク電圧があるしきい値レベルよりも低い場合は、
ＧＮＧ装置はその電源に対して不適格状態を知らせる。

電源のピーク電圧＝２１ がしきい値以上の場合は、ＧＮＧ装置は適格状態を知ら
せる。制御装置は電圧適否信号を、負荷をその電源に接
続することが可能かどうかを示すものとして解釈する（
番号１１のセクションのＢ項参照）。

９、事象検出装置１．２ 事象検出装置（Ｅ　Ｄ　：　Ｅｖｅｎｔ　Ｄｅｔｅｃｔ
ｏｒ　）は負荷端子での３つの位相電圧を監視する。こ
こで言う「事象」とはあるしきい値レベルよりも低い電
圧降下による電源故障として定義され、次の３つのうち
のいずれかの形で起こる。すなわち、電圧が３つの位相
すべてで突然の減少を示すか、１つの位相で電圧が完全
に失われるか、または３つの位相すべてで電圧が徐々に
減衰または「下降」し始める。

突然の減少は遮断器の引外しによって起こることがあり
、位相の消失は配線の誤りによって起こることがあり、
電圧の減衰はある原動機故障の結果として発電機が停止
し始める場合に起こることがある。

ＥＤは事象信号をドライバ・スイッチ（番号１０のセク
ション）及び制御装置（番号１１のセクション）に供給
する。事象が検出された場合、この信号によって、電源
間の自動的負荷切換えが開始する。制御装置はＥＤを使
用可能または使用禁止にすることができる。

１０、ドライバ・スイッチ ドライバ・スイッチ（ＤＳ）は、選択されたＳＣＲドラ
イバ（ＳＣＲＤ、）を活動化する。この選択は制御装置
（番号１１のセクション）によって行なわれる。事象検
出装置（ＥＤ）は、制御装置によって使用可能にされた
とき、この選択をトグルすることができる。特定の一時
点で１個の５ＣＨＤのみが活動状態にあり、ＤＳは、現
在活動状態の５ＣＲＤについて制御装置に知らせる。

制御装置は、どの５ＣＲＤを活動化するかをＤＳに示す
ことによって５ＣＲＤの選択を行なう（番号１１のセラ
フ３フ８項参照）。ＥＤが使用可能にされると、ＥＤか
らＤＳへの事象信号がトグルとして俄き、ＤＳに新しい
５ＣＲＤを活動化させ、前の５ＣＲＤを非活動化させる
。

１１、制御 ＡＭＳＧ制御装置の機能は、第２９図に示すマイクロプ
ロセッサによって実現され、４つのカテゴリー、すなわ
ち、ＳＣＲ選択、ドライバ・スイッチ制御、切換え回復
及び手動操作に分類される。

第２９図に制御装置のマイクロプロセッサを示す。マイ
クロプロセッサは、共通バスによってランダム・アクセ
ス・メモリ（ＲＡＭ）及び読取り専用メモリ（ＲＯＭ）
に接続されたインテル（Ｉｎｔｅｌ）　８０８０　８ビ
ツト・プロセッサ等のＣＰＵチップを含んでいる。キー
ボード及び入出力装置も共通バスに接続されている。入
出力装置は、制御装置と、第１図のシステム・ブロック
・ダイヤグラムに示す種々の構成要素との間の通信を可
能にする。ＳＣＲ選択、ドライバ・スイッチ制御、切換
え回復及び手動操作の各機能は、符号化された命令とし
て具体化され、そうした符号化された命令はＲＯＭまた
はＲＡＭのいずれかに記憶され、第１図のシステムの構
成要素の均衡に対する入出力装置を介する相互通信を可
能にするため、ＣＰＵによって適宜実行される。手動操
作では、操作員がキーボードでデータ入力を行なうこと
ができ、データは次に、設定された電源切換え操作を実
行するために必要な操作パラメータ及びその他の情報が
供給できるように、ＲＡＭに記憶される。後述するよう
に、記憶された命令のプログラムは、第３１図の流れ図
に示す事象検出時の切換え等の動作を実行する。入出力
装置に入力される信号及び入出力装置から出力される信
号は通常はディジタル信号であり、第１図のシステムの
アナログ要素と適切にインターフェースをとるために、
アナログ・ディジタル変換器及びディジタル・アナログ
変換器で変換される。

Ａ、ＳＣＲ選択 制御装置はＳＣＲ装置（ＳＣＲＤ）に方向制御信号を供
給する。旧電源に対しては、制御装置は特定の接続構成
のための両方向ＳＣＲゲーティングを選択する。新電源
に対しては、制御装置は適当な接続構成のための一方向
ＳＣＲゲーティングを選択する。

制御装置は、一致検出装置（ＣＤ、）から供給された情
報から新電源に対する適当な接続構成を決定し、電流セ
ンサ（Ｃ８）からＳＣＲゲーティングの方向を決定する
。ＣＤは、新電源上のどの位相が負荷のマスク波形に最
もよく一致するかを制御装置に教える。マスク位相と新
位相の３組の一致は、それぞれ３つの可能な接続構成の
１つに対応する（第９図参照）。

Ｃ８は、旧電源の接続構成の各線での電流の方向を制御
装置に知らせる。制御装置は、旧電源の脚上での電流の
方向に対応する新電源接続構成の線上のＳＣＲのみを使
用可能にする。

Ｂ、ドライバ・スイッチ制御 制御装置は、ドライバ・スイッチ（ＤＳ）によって活動
化される５ＣＲＤを選択する。電源が適格状態にないか
（第８項参照）、またはその位相回転が反転されている
場合は（第７項参照）、その５ＣＲＤは選択されない（
すなわち、電源が負荷に接続されない）。

負荷の電力投入時に、好ましい電源が手動操作によって
指定されていることも、指定されていないこともある。

好ましい電源が指定されている場合は、制御装置、電源
が適格状態に到達した場合に、そのときにその電源の５
ＣＲＤを選択する。

電源が既に適格状態にある場合は、選択は直ちに行なわ
れる。いずれの電源も指定されていない場合、制御装置
は、適格状態に到達する最初の電源の５ＣＲＤを選択し
、あるいは、両方の電源が既に適格状態にあるならば所
定の電源を選択する。

制御装置は、両方の電源が適格状態にあるときのみ、事
象検出装置（ＥＤ）を使用可能にし、事象が発生した場
合に旧電源から断電源への負荷の切換えを可能にする。

事象による負荷の切換えが行なわれるとき、制御装置は
ＥＤからの事象信号によってそのことを知らされ、手動
でリセットされるまでＥＤが次の切換えを開始するのを
禁止する（番号１１のセクションのＤ項参照）。これは
、負荷が遮断されたとき、故障した電源が回復するよう
に見えることがあるためである。切換えによってこの電
源に戻すことは望ましくない。

Ｃ３切換えの回復 制御装置は、どのＳＣＲドライバ（ＳＣＲＤ）が活動化
されるかを調べることにより、旧電源と断電源を識別す
る。この情報はドライバ・スイッチ（ＤＳ）から制御装
置に供給される。その５ＣＲＤが現在活動化されている
電源が旧電源であり、５ＣＲＤが活動化されていない電
源が断電源である。

制御装置は、一致検出装置（ＣＤ）でマスク波形と比較
するために断電源を選択する。制御装置はまた旧電源の
電流センサ（ＣＳ）情報を調べて、断電源の接続構成の
線上でのＳＣＲゲーティングの方向を判定する（第１１
Ａ項、動作参照）。

電源間での負荷の切換えが行なわれるとき、旧電源と断
電源が交換される。したがって、マスク波形との比較の
ため、「新しい」断電源が制御装置によって自動的に選
択される。制御装置はまた、適当なＳＣＲゲーティング
方向を判定するため、「新しい」断電源のＣ８情報を利
用し始める。

事象信号によって電源間での負荷の切換えが開始される
と、制御装置は最初、断電源の接続構成の各脚上で１つ
のＳＣＲのみを駆動する。制御装置は、旧接続構成の各
脚上の電流が０になるのを待ってから、対応する新しい
脚上の残りのＳＣＲを駆動する（番号６のセクション参
照）。さらに、制御装置は事象検出装置（ＥＤ）を使用
禁止にする（番号１１のセクションのＢ項参照）。

Ｄ１手手動作 制御装置は手動制御装置（ＭＣ）から操作情報を受は取
ることができる。負荷への電力投入前に、負荷の電源へ
の接続がＭＣによって調停される。

ＭＣを介して、好ましい電源が選択されることも、選択
されないこともある（番号１１のセクションのＢ項参照
）。ＭＣはまた電源間でめ負荷の切換えを開始させるこ
とができる。手動の負荷切換えは、電源の状況にかかわ
らず、いつでも可能である（番号１１のセクションのＡ
項参照）。

どんな場合にでも、ＭＣは、負荷切換え中、制御信号間
の回線争奪を防止するため使用禁止にされる。こうする
と、負荷切換えの中断が防止できる。−度事象による負
荷切換えが行なわれると、事象検出装置（ＥＤ’）は使
用禁止にされる（番号１０及び１１のセクション参照）
。両型源が適格状態にある場合、ＭＣを介してＥＤをリ
セットすることができる。ＭＣは、種々のＡＭＳＧシス
テム・ブロックの状況を示す表示を含む。そのインジケ
ータには、適否インジケータ、事象インジケータ、及び
位相回転インジケータがある。

本発明の動作 負荷切換え手順： 特定の設計のための３相電圧源を第１２図に図式的に示
す。三角形の各頂点は位相の１つＮＡ％Ｂ及びＣに対応
する。ピーク相聞電圧は三角形の一辺に沿った距離であ
る。最小相間電圧は１つの頂点から反対辺の中点に至る
距離である。第１２図では、これら２つの電圧をそれぞ
れ１６２．’６Ｖ及び１４０．８Ｖとして示す。

時間の経過に従って、第１２図の三角形は電源の周波数
（この特定の設計では６０Ｈｚ）で点０の回りを反時計
回りの方向に回転する。３６０度１回転にわたる最大相
間電圧が第１３図に示され、どの２つの位相の間で電圧
が測定されるかが記されている。この設計で負荷が必要
とする最小ピーク電圧も示されている。

電源がとのように負荷に接続されるかの模式図を第１４
図に示す。電源と負荷の間の線は、番号３のセクション
で考察したＳＣＲバンク（Ｓ　ＣＲＢ）接続構成の１つ
における線に対応する。各線上の矢印は、導通するため
にＳＣＲがどの方向にゲートされるかを示す。第１４図
では、線は両方向にゲートされる。これは、エネルギー
が１つの電源から負荷に供給される通常動作状態を表わ
す。

第１５図は、２つの電源が負荷に接続された場合を示す
。負荷の切換え前は、旧電源がエネルギーを負荷に供給
する。したがって、旧接続構成の各線上の両ＳＣＲがゲ
ートされて導通する。第１５図の新電源は旧電源とは位
相がずれている。図では、新電源上の各位相はそれと最
もはっきりと一致する負荷位相に接続されている（負荷
の位相電圧は、負荷にエネルギーを供給する電源の位相
電圧と同じである）。さらに、新電源の接続構成におけ
る各線は、対応する旧位相の電源の方向にゲートされる
。ただし、新しい構成のｓｃＲは、駆動すべく選択され
ないことに留意されたい（番号１０及び１１のセクショ
ン参照）。この状況が成立するのは、旧電源が負荷にエ
ネルギーを供給し、かつ事象または手動コマンドによっ
て負荷切換えが開始されていないときである。

負荷切換えが開始されると（番号９及び１１のセクショ
ン参照）、旧接続構成のＳＣＲが選択解除される。同時
に、新接続構成のＳＣＲが選択される（番号１０及び１
１のセクション参照）。導通していた旧ＳＣＲのみがオ
ンのままどなる。これは第１６図に示されている。旧Ｓ
ＣＲ中の電流がＯにまで減少すると、それらのＳＣＲは
オフになり、残りの新ＳＣＲがゲートされる。この負荷
切換え手順は以下のように要約できる。

１、事象が検出される： Ａ、旧ＳＣＲを選択解除する。現在導通している旧ＳＣ
Ｒがオンのままとなる。

Ｂ、新ＳＣＲ”を選択する。

２、旧ＳＣＲ中の電流が０にまで減少する：Ａ、旧ＳＣ
Ｒがオフになる。

Ｂ、残りの新ＳＣＲをゲートする。

ＳＣ’Ｒは制御装置の制御下で、ＳＣＲドライバ（ＳＣ
ＲＤ）及びドライバ・スイッチ（Ｄ、Ｓ）を介して選択
及び選択解除される。旧ＳＣＲ中の電流は３つの方式の
うちの１つでＯになる。すなわち、電流は、次の電流ゼ
ロ交点で自然にＯになり、新しい電圧の方がその電流を
維持するのに好ましい場合に強制的にＯにされ、あるい
は、電圧「降下」の結果としてＯになることがある。

事象の　出に基づく　　えの流れ図の説明第３１図は、
故障事象の検出に基づいて旧電源から新電源への負荷の
接続切換えを実行するための一連の動作ステップの流れ
図を示す。第３１図の流れ図は、制御装置内のマイクロ
プロセッサのＲＡＭまたはＲＯＭに記憶されているコン
ピュータ命令として符号化されている一連の動作ステラ
プを示す。命令がＣＰＵによって実行されるとき、第３
１図の流れ図に示す機能が実行される。

第３１図の流れ図は２つの主要部分に分割される。ステ
ップ２０ないし３０から成る第１の部分は待機ループで
あり、システムは事象の発生を周期的に待ち、待機中に
、第１図に示すシステム内の状態を周期的に監視する。

第３１図の流れ図の第２の主要部分は、旧電源の故障等
の事象の、結果生じるステップ３２ないし４６から成り
、旧電源から新電源への負荷の接続切換えが実行され完
了される。

第３１図の待機ループ部分では、ステップ２０でループ
が開始し、システムは事象の発生を待つ。

ステップ２２で、前述のように、一致検出装置が新電源
の位相をマスク波形に関して監視する。ステップ２４で
、一致検出装置及び制御装置が、マスク波形に最もよく
一致する新電源の位相を識別した後、その最も近い一致
に対応するＳＣＲバンク（第３０図）の構成の識別が制
御装置内のマイクロプロセッサのＲＡＭに記憶される。

マスク波形が負荷のＬ１端子と考えられ、断電源のへ位
相がマスク波形に最もよく一致することがわかった場合
、第３０図の構成は、ＲＡＭに記憶されるべき構成１と
して識別される。この説明では、旧型源は第１図の電源
２であり、断電源は電源１である。

第３１図の流れ図で、旧型源２からの電流が第１図の電
流検出装置の電流センサ２によって監視され、各線Ａ’
　　Ｂ’及びＣ“における電流の極性及び大きさ（Ｏま
たはＯでない）が、第３１図のステップ２８に示すよう
に、制御装置のマイクロプロセッサのＲＡＭに記憶され
る。一般には、第３１図の流れ図の待機ループが、監視
される位相及び電流値の有効な追跡を維持するのに十分
な頻度で繰り返される。

第１図の事象検出装置は、システム内で発生する可能性
がある故障事象を監視する。事象検出装置が旧型源２に
ついて故障状態を検出すると、この故障状態を制御装置
に知らせる。第３１図の流れ図のステップ３０で、故障
状態が存在すると判定し、したがって、第３１図の流れ
図はステップ３２に分岐し、そこで、すべての旧ＳＣＲ
ゲート・ドライブがＳＣＲドライバ２を介してオフにさ
れる。次に、ステップ３４で、マイクロプロセッサ内の
ＲＡＭから旧型源２からの線Ａ’　　Ｂ’及びＣ′の最
後の電流値を読み取る。次のステップ３６で、次にＲＡ
Ｍから、マスク波形に最も近い位相の一致に対応するＳ
ＣＲバンク１の構成のパターンを読み取る。この例では
、電源１の線Ａが、待機ループで、負荷端子Ｌ１上のマ
スク波形に最もよく一致するものと既に判定されていた
。次に、第３１図のステップ３８で、ステップ３６でＲ
ＡＭから読み取られた位相一致データを使用する。

第３０図のＳＣＲバンクの構成１は、電源２の線Ａが負
荷の端子Ｌ１に結合されている。さらに、負荷に流れ込
む電流の最後の監視で、端子Ｌ１及び端子Ｌ２は負荷に
流れ込む電流を有し、端子Ｌ３は、負荷から流れ出す電
流を有することが示されたものと仮定する。これらの判
定に応じて、ステップ３８で、ＳＣＲバンク１内の新し
い各ＳＣＲ対の前半がオンになり、断電源１から供給さ
れる電流が旧型源２からの旧電流を補う。そうするため
に、線１．４及び６上のＳＣＲゲート駆動信号がほぼ同
時にオンになる。このため、当該のＳＣＲが導通状態に
なり、したがってそれらの陽極がそれらの陰極よりも相
対的に正であるときは、それらの陽極は、この例で必要
とされるように、断電源１から負荷に電流を流入し始め
るか、または負荷から電流を流出させ始める。

第３１図の流れ図のステップ４０で、新しいＳＣＲバン
ク１内の各ＳＣＲ対の後半をいつオンにするのが適当で
あるかを判定するため、旧線Ａ“Ｂ゛及びＣ゛における
電流の減衰を監視し続ける。

旧型源２からの各線Ａ’　　Ｂ“及びＣ“で電流が減衰
するとき、最初の電流がほぼＯに減衰すると、対応する
ＳＣＲ対はその第２のＳＣＲがオンになる。この例では
、線Ａ“の電流が最初にＯになるものとする。次に、こ
の時点で、ＳＣＲゲート駆動信号線３が使用可能になり
、５ＣＲ３が導通状態になって、第３１図の流れ図のス
テップ４２に示すように、線Ａから端子Ｌ１への経路が
両方向経路になる。

次に、第２及び第３の線Ｂ”及びＣ“がほぼ同時に電流
がほぼ０にまで減衰する。電流検出装置の電流センサ２
がこの決定を行なうと、制御装置はＳＣＲドライバ１に
ＳＣＲゲート駆動信号を残りの２本のＳＣＲゲート駆動
線２及び５に印加させ、それによって、５ＣＲ２及び５
を導通状態にするので、それらのそれぞれの陽極がそれ
らの陰極よりも正の電圧になったとき、それらの陽極は
電流を導通し始めて、それらの対応する経路を両方向性
にする。

このようにして、ステップ４６で示すように、電源２か
ら電源１への電源の切換えが完了する。

負荷の切換えが行なわれるとき、幾つかの異なる状況が
存在し得る。新電圧が旧電圧よりも位相が進んでいるこ
とも遅れていることもあり、旧電流が旧電圧よりも位相
が進んでいることも遅れていることもあり、あるいは旧
電流が新電圧よりも位相が進んでいることも遅れている
こともある。

次に、進んだ及び遅れた電圧と電流の可能なあらゆる組
合せの事例を第１７図乃至第２７図に示す。各グラフを
区域に分割し、各区域に、その区域で開始された負荷の
切換え中に何が発生するかについての説明をつける。各
事例では１つの位相のみを示すが、電源の３つの位相す
べてが、１つの事例の１つの区域にある。

各区域の説明は、どの電圧（旧または新）が負荷にエネ
ルギーを供給するか、それとも負荷のエネルギーを吸収
するか、及び旧電流がいつＯになるかについての説明か
ら始める。両型源は正常であるものと仮定する。その後
で、電圧「降下」状況について説明する。電圧が突然降
下する状況については説明しない。なぜならば、すべて
の事例で、旧電流は直ちにＯになり、断電源が負荷を弓
き継ぐからである。

以下の例示的な事例では、変数Ｖ１　工及びＶ′■　＝
　旧電流 Ｖ“＝　断電圧 事例１は第１７図に示されている。

事例１：断電圧は旧電圧と位相が一致する。

旧電流は旧電圧と位相が一致する。

Ａ、Ｖ“はＶと負荷を分担する。■はＴ１でＯになる。

■がＶｏよりも下に下がる場合、■“ が負荷にエネルギーを供給する。■は 直ちにＯになる。

Ｂ、Ｖ“は■と負荷を分担する。■はＴ２でＯになる。

■がＶｏよりも上に下がる場合　Ｖ　１が負荷のエネル
ギーを吸収する。■は 直ちに０になる。

事例２は第１８図に示されている。

事例２：断電圧は旧電圧と位相が一致する。

旧電流は旧電圧よりも位相が遅れてい る。

Ａ、Ｖ’は■と負荷を分担する。■はＴ１で０になる。

■が■“よりも下に下がる場合、■が 負荷のエネルギーを吸収する。ＩはＴ １の前に０になる。

Ｂ、Ｖ“はＶと負荷を分担する。ＩはＴ２でＯになる。

ＶがＶｏよりも上に下がる場合、■“ が負荷にエネルギーを供給する。■は 直ちにＯになる。

Ｃ０■“は■と負荷を分担する。ＩはＴ２でＯになる。

■が■“よりも上に下がる場合、■が 負荷にエネルギーを供給する。■はＴ ２の前に０になる。

Ｄ、Ｖ’はＶと負荷を分担する。ＩはＴ３で０になる。

■が■“よりも上に下がる場合、■“ が負荷のエネルギーを吸収する。■は 直ちにＯになる。

事例３は第１９図に示されている。

事例３：断電圧は旧電圧と位相が一致する。

旧電流は旧電圧よりも位相が進んでい る。

Ａ、Ｖ’はＶと負荷を分担する。ＩはＴ２でＯになる。

ＶがＶ“よりも下に下がる場合、■が 負荷にエネルギーを供給する。ＩはＴ １の前にＯになる。

Ｂ、Ｖ’は■と負荷を分担する。ＩはＴ２でＯになる。

■がＶ“よりも下に下がる場合、Ｖｏ が負荷にエネルギーを供給する。■は 直ちにＯになる。

ｃ、ｖ’はＶと負荷を分担する。ＩはＴ４でＯになる。

ＶがＶ“よりも下に下がる場合、■が 負荷のエネルギーを吸収する。■はＴ ３の前にＯになる。

Ｄ、Ｖ’はＶと負荷を分担する。ＩはＴ４でＯになる。

■が■“よりも上に下がる場合　’Ｖ　＋が負荷のエネ
ルギーを吸収する。工は 直ちにＯになる。

事例４は第２０図に示されている。

事例４：断電圧は旧電圧よりも位相が遅れている。

旧電流は旧電圧と位相が一致する。

Ａ、Ｖが負荷にエネルギーを供給する。ＩはＴ２でＯに
なり、このとき電圧が方 向転換する。

■が減衰するが、Ｔ１の前にＯにまで 降下しない場合は、電圧はＴ２の前に 方向転換する。

ＶがＴ１の前にＯにまで減衰する場合 は、ＶがＯになるとき、工はＯになる。

Ｂ　、−Ｖが負荷にエネルギーを供給する。ＩはＴ２で
Ｏになり、このとき電圧が方 向転換する。

■が■“よりも下に下がる場合、■“ が負荷にエネルギーを供給する。Ｉは 直ちにＯになる。

Ｃ０■“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちに０になる。

Ｄ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。■はＴ４で０に
なり、このとき電圧が方 向転換する。

■が減衰するが、Ｔ３の前に０にまで 降下しない場合は、電圧はＴ４の前に 方向転換する。

ＶがＴ３の前に０にまで減衰する場合 は、■が０になるときにＩが０になる。

Ｅ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。■はＴ４で０に
なり、このとき電圧が方 向転換する。

■が■“よりも上に下がる場合は、 Ｖ“が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯ゛になる。

Ｆ、Ｖ’が直ちに負荷のエネルギーを吸収する。■は直
ちに０になる。

事例５Ａは第２１図に示されている。

事例５Ａ：断電圧は旧電圧よりも位相が遅れている。

旧電流は旧電圧よりも位相が遅れて いる。

旧電流は断電圧よりも位相が進んで いる。

Ａ、Ｖ“が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

Ｂ、■が負荷にエネルギーを供給する。

ＩはＴ２でＯになり、このとき電圧 が方向転換する。

■がＯに向かって降下するが、■が Ｔ１の前にＯにならない場合は、電 圧はＴ２の前に方向転換する。

ＶがＯに向かって降下し、■がＴ１ の前にＯになる場合は、■がＯにな るとき、Ｖｏが負荷を引き継ぐ。

Ｃ０■が負荷にエネルギーを供給する。

■はＴ２でＯになり、このとき電圧 が方向転換する。

ＶがＶ“よりも下に下がる場合は、 Ｖｏが負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちにＯになる。

Ｄ、Ｖ“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちに０になる。

Ｅ、■が負荷のエネルギーを吸収する。

ＩはＴ４でＯになり、このとき電圧 が方向転換する。

ＶがＯに向かって降下するが、■が Ｔ３の前にＯにならない場合は、電 圧はＴ４の前に方向転換する。

ＶがＯに向かって降下し、■がＴ３ の前にＯになる場合は、■がＯにな るとき、■“が負荷を引き継ぐ。

Ｆ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。

■はＴ４でＯになり、このとき電圧 は方向転換する。

■が■１よりも上に下がる場合は、 Ｖｏが負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

Ｇ、Ａと同じ。

事例５Ｂは第２２図に示されている。

事例５Ｂ：断電圧は旧電圧よりも位相が遅れている。

旧電流は旧電圧よりも位相が遅れて いる。

旧電流は断電圧よりも位相が遅れて いる。

Ａ、Ｖ’が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

Ｂ、Ｖが負荷にエネルギーを供給する。

ＩはＴ１でＯになり、このとき電圧 が方向転換する。

ＶがＶｏよりも下に下がる場合は、 ■“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちにＯになる。

Ｃ０■“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちにＯになる。

Ｄ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。

■はＴ２でＯになり、このとき電圧 が方向転換する。

ＶがＶ“よりも上に下がる場合は、 Ｖｏが負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

Ｅ、Ａと同じ。

事、例６は第２３図に示されている。

事例６：断電圧は旧電圧よりも位相が遅れている。

旧電流は旧電圧よりも位相が進んでい る。

Ａ、Ｖが負荷にエネルギーを供給する。■はＴ２でＯに
なり、このとき電圧が方 向転換する。

ＶがＯに向かって降下するが、ＩがＴ １の前にＯにならない場合は、電圧は Ｔ２の前に方向転換する。

ＶがＯに向かって降下し、■がＴ１の 前に０になる場合は、■が０になると き、Ｖｏが負荷を引き継ぐ。

Ｂ、Ｖが負荷にエネルギーを供給する。工はＴ２で０に
なり、このとき電圧が方 向転換する。

ＶがＶ“よりも下に下がる場合は、 ■“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちにＯになる。

ｃ、ｖ’が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちにＯになる。

Ｄ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。■はＴ４で０に
なり、このとき電圧が方 向転換する。

ＶがＯに向かって降下するが、■がＴ ３の前に０にならない場合は、電圧は Ｔ４の前に方向転換する。

ＶがＯに向かって降下し、■がＴ３の 前にＯになる場合は、ＩがＯになると き　Ｖ　ｌが負荷を引き継ぐ。

Ｅ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。■はＴ４でＯに
なり、このとき電圧が方 向転換する。

■がＶｏよりも上に下がる場合は、 ■“が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

Ｆ、Ｖ’が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

事例７は第２４図に示されている。

事例７：断電圧は旧電圧よりも位相が進んでいる。

旧電流は旧電圧と位相が一致する。

Ａ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。■はＴ１でＯに
なる。

■がＯに向かって降下し、■がＴ１の 前に０になる場合は、■が０になると き、Ｖ“が負荷を引き継ぐ。

Ｂ、Ｖ“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちに０になる。

Ｃ６■が負荷にエネルギーを供給する。■はＴ２でＯに
なる。

ＶがＶｏよりも下に下がる場合は、 ■“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちに０になる。

Ｄ、Ｖが負荷にエネルギーを供給する。■はＴ２でＯに
なる。

■が０に向かって降下し、■がＴ２の 前に０になる場合は、工が０になると き、■“が負荷を引き継ぐ。

Ｅ、Ｖ’が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちに０になる。

Ｆ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。ＩはＴ３でＯに
なる。

■が■“よりも上に下がる場合は、 Ｖ゛が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

事例８は第２５図に示されている。

事例８：断電圧は旧電圧よりも位相が進んでいる。

旧電流は旧電圧よりも位相が遅れてい る。

Ａ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。ＩはＴ１でＯに
なる。

ＶがＯに向かって降下する場合は、■ ■は直ちに０になる。

事例９Ａは第２６図に示されている。

事例９Ａ：断電圧は旧電圧よりも位相が進んでいる。

旧電流は旧電圧よりも位相が進んで いる。

旧電流は断電圧よりも位相が遅れて いる。

Ａ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。

ＩはＴ１で０になる。

ＶがＯに向かって降下する場合は、 ＩはＴ１の前に０になる。ＩがＯに なるとき　Ｖ　ｌが負荷を引き継ぐ。

Ｂ、Ｖ’が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちに０になる。

Ｃ１■が負荷にエネルギーを供給する。

ＩはＴ２でＯになる。

■が■１よりも下に下がる場合は、 ■“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちにＯになる。

一５３＝ はＴ１の前にＯになる。ＩがＯになる とき　’Ｖ　ｌが負荷を引き継ぐ。

Ｂ、Ｖ“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちに０になる。

Ｃ９■が負荷にエネルギーを供給する。■はＴ２てＯに
なる。

ＶがＶ“よりも下に下がる場合は、 ■“が負荷にエネルギーを供給する。

工は直ちにＯになる。

Ｄ、Ｖが負荷にエネルギーを供給する。■はＴ２でＯに
なる。

ＶがＯに向かって降下する場合は、■ はＴ２の前にＯになる。■が０になる とき、■“が負荷を引き継ぐ。

Ｅ、Ｖ“が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちに０になる。

Ｆ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。■はＴ３でＯに
なる。

■がＶ′よりも上に下がる場合は、 ■“が負荷のエネルギーを吸収する。

Ｄ、Ｖが負荷にエネルギーを供給する。

ＩはＴ２でＯになる。

■が０に向かって降下する場合は、 ＩはＴ２の前にＯになる。ＩがＯに なるとき、■“が負荷を引き継ぐ。

Ｅ、Ｖ“が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

Ｆ、■が負荷のエネルギーを吸収する。

■はＴ３でＯになる。

ＶがＶ′よりも上に下がる場合は、 ■“が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

事例９Ｂは第２７図に示されている。

事例９Ｂ＝新電圧は旧電圧よりも位相が進んでいる。

旧電流は旧電圧よりも位相が進んで いる。

旧電流は断電圧よりも位相が進んで いる。

Ａ、Ｖ’が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

Ｂ、Ｖが負荷にエネルギーを供給する。

■はＴ１で０になる。

ＶがＶ“よりも下に下がる場合は、 Ｖ“が負荷にエネルギーを供給する。

■は直ちにＯになる。

ｃ、ｖ’が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちに０になる。

Ｄ、Ｖが負荷のエネルギーを吸収する。

■はＴ２でＯになる。

ＶがＶ“よりも上に下がる場合は、 ■“が負荷のエネルギーを吸収する。

■は直ちにＯになる。

このＡＭＳＧ設計は、中断のないエネルギー供給を必要
とする負′荷に対する交流電源の遮断前接続切換えを行
なう。その用途は、前述のものがら電話及び銀行業務に
まで及び、これらの業務では、停電はデータの消失をも
たらすため許されない。

ＡＭＳＧ手法を用いると、電力会社の装置の故障によっ
て生じる停電を減少させることができる。

電力の喪失によって生じる動作停止は、被害区域へ送電
するための代替経路を設けるというまったく異なる方法
で処理することができる。電力の喪失なしに負荷を切り
換えることができる切換えシステムを用いれば、新電源
に影響を及ぼすターンオン・サージはなくなる。

電力線が故障するときは、通常、負荷区域をサポートす
るもっと大きな送電網に通じる複数の給電回路の１つが
故障する。たとえば運転中の負荷が送電線のキロボルト
・アンペア（Ｋ　Ｖ　Ａ　）　容ｉｔの範囲内にある場
合でも、他の給電線が「冷負荷」の衝撃を吸収すること
はできない。ＡＭ、ＳＧを使用すると、起動サージの原
因となる「運動量」の喪失を伴わずに、運転中の負荷を
割振りし直すことができる。このサージの相対振幅は使
用中の負荷の特性によって決まり、通常は実際の負荷要
件の５ないし１０倍の範囲である。白熱照明及びモータ
の起動は、通常の用途で見られる大きな初期サージ特性
を有する負荷の例である。

妨害的な電源異常が検出でき、かつ迅速に対処できるな
らば、電力を中断せずに負荷の切捨てまたは再割当てを
行なって回復させることが可能になる。負荷を一方の電
源から迅速に別の電源に切り換えることが自由にできれ
ば、負荷を分担し、容量を均衡させることは簡単な仕事
になる。その最大の利点は、切換えを行なうために電力
システムを同期させる必要がないことである。複数の電
源からの電力を、以前には可能でなかった自由度で使用
することができる。

遮断前接続切換え方式は他の切換え方式に比べて非常に
重要な利点を有する。すなわち、切換え時に負荷が電源
の中断に遭遇しないことである。

負荷には応答性があるため、電流源が故障したとき、誘
導性回復効果によって負荷にかかる電圧が、損傷をもた
らす恐れのある値までスパイクする場合がある。そのた
めに、電気部品に長期的応力や劣化が生じる。電圧印加
の時間が短いか、または位相電圧が反転する場合は、電
源間での負荷の切換えが一層大きな応力を生じる可能性
もあり、倍電圧効果を引き起こす。

ＡＭＳＧ動作は、負荷を開放回路に遭遇させることが決
してなく、この制御されない誘導性回復を防止する。負
荷は電源から決して除去されない。

その代わり、新電源のそれぞれの位相電圧が負荷電流を
引き受けるので、負荷を１つの電源から別の電源に切り
換えることが可能となる。したがって、旧バス上で負荷
が徐々に解放され、新バスの電流が徐々に増大する。高
電力の用途では、過渡的スパイクの減少が非常に必要な
目標であり、これは大きな経済的利益を有する。

ＡＭＳＧ方式は、遮断前交流電力切換え、非同期多相電
源間の電力の非同期的切換え、及び切換え中のシステム
に対するスイッチング・ノイズ及び外乱の減少をもたら
す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による非同期多相スイッチング回路の
一実施例の機能ブロック・ダイヤグラムである。 第２図は、−船釣３相電圧源の波形を示す。 第３図は、位相間電圧Ｖ　、、８の変化を示す。 第４図は、時間的に整合されていす、したがって、同期
されていない電源１の位相と電源２の位相関係を示す。 第５図は、力率Ｑ＝１で電圧と電流が同位相の場合の波
形を示す。 第６図は、力率Ｑ＝ｃｏｓ（φ）で電圧よりも電流の位
相が進んだ場合の波形を示す。 第７図は、遅れ力率Ｑ＝ｃｏｓ（φ）で電圧よりも電流
の位相が遅れた場合の波形を示す。 第８図は、ＳＣＲバンク・ネットワークの概略図である
。 第９図は、３つの有効なＳＣＲバンク接続構成の概略図
である。 第１０図は、両方向の電流制御を可能にする並列で逆向
きのＳＣＲの回路図である。 第１１図は、周波数の異なる２つの３相電源の間の単一
位相に関する位相差の経時変化を示す波形である。 第１２図は、三角形の各頂点が位相Ａ、ＢまたはＣに対
応する３相電圧源を示す説明図である。 第１３図は、どの２相間で電圧が測定されるかを示す波
形図である。 第１４図は、電源がどのように負荷に接続されるかを示
す模式図である。 第１５図は、負荷に接続された２つの電源を示す模式図
である。 第１６図は、導通していた旧ＳＣＲのみがオンのまま留
まることを示す模式図である。 第１７図は、事例１の位相関係を示す波形図である。 第１８図は、事例２の位相関係を示す波形図である。 第１９図は、事例３の位相関係を示す波形図である。 第２０図は、事例４の位相関係を示す波形図である。 第２１図は、事例５Ａの位相関係を示す波形図である。 第２２図は、事例５Ｂの位相関係を示す波形図である。 第２３図は、事例６の位相関係を示す波形図である。 第２４図は、事例７の位相関係を示す波形図である。 第２５図は、事例８の位相関係を示す波形図である。 第２６図は、事例９Ａの位相関係を示す波形図である。 第２７図は、事例９Ｂの位相関係を示す波形図である。 第２８図は、波形一致検出回路を示すブロック図である
。 第２９図は、制御装置の概略構成を示すブロック図であ
る。 第３０図は、２つのＳＣＲバンクの一方向の流れを実現
するための構成を示す回路図である。 第３１図は、事象の検出に基づく電源の切換えの動作の
流れ図である。 稿 餌 製 〉 〉 〉 〉 〉 〉 〉 〉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　多相負荷への接続を第１の多相電源から第２の多相電
   源へと切替えるための非同期多相スイッチング回路であ
   って、 前記負荷を前記第１の電源に切替え可能に接続する第１
   のシリコン制御整流器バンク及び前記負荷を前記第２の
   電源に切替え可能に接続する第２のシリコン制御整流器
   バンクと、前記第１の電源と第２の電源との位相の関係
   を継続的に監視するための波形一致検出回路と、前記第
   ２の電源の位相で前記負荷の電流位相波形に最も近いも
   のを決定することにより、前記負荷に電力供給していた
   前記第１の電源が電力供給を停止したときに前記第２の
   シリコン制御整流器バンクを通じて前記負荷に前記第２
   の電源からの位相を接続する順序を決定するための制御
   装置とを有する非同期多相スイッチング回路。