JPH0419858Y2 - - Google Patents

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JPH0419858Y2
JPH0419858Y2 JP633286U JP633286U JPH0419858Y2 JP H0419858 Y2 JPH0419858 Y2 JP H0419858Y2 JP 633286 U JP633286 U JP 633286U JP 633286 U JP633286 U JP 633286U JP H0419858 Y2 JPH0419858 Y2 JP H0419858Y2
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thyristor
gto
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gto thyristor
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  • Thyristor Switches And Gates (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 本考案は、GTO(ゲートターンオフ)サイリス
タを直流しや断要素とする直流しや断器に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] A. Field of Industrial Application The present invention relates to a direct current or disconnection device using a GTO (gate turn-off) thyristor as a direct current or disconnection element.

B 考案の概要 本考案は、負荷側から逆電圧が印加されること
のある直流GTOしや断器において、 GTOサイリスタに逆電圧が印加されたことを
該GTOサイリスタのカソード・アノード間の電
圧変化として検出して該GTOサイリスタのオン
ゲート電流をしや断することにより、 逆電圧印加によるGTOサイリスタの破損を確
実、容易に防止できるようにしたものである。
B. Overview of the invention In a DC GTO thyristor disconnector where a reverse voltage may be applied from the load side, this invention detects when a reverse voltage is applied to the GTO thyristor by detecting the voltage change between the cathode and anode of the GTO thyristor. By detecting this and cutting off the on-gate current of the GTO thyristor, damage to the GTO thyristor due to reverse voltage application can be reliably and easily prevented.

C 従来の技術 最近、直流用しや断器としてGTOサイリスタ
をしや断要素とする給電装置が普及してきてい
る。例えば、GTOしや断器を直流電気鉄道のし
や断要素とする構成は、第2図に示すようにな
る。変電所の主変圧器1から整流器2及び給電線
3を通して電気車4に給電するにおいて、整流器
2と給電線3の間にGTOしや断器5が設けられ
る。6は回生変電所の回生用インバータであり、
その回生出力が変圧器7を通して回生される。
C. Prior Art Recently, power supply devices that use GTO thyristors as DC cutoff elements have become popular. For example, a configuration in which a GTO shield disconnector is used as a shield breaking element for a DC electric railway is shown in Figure 2. When power is supplied from the main transformer 1 of the substation to the electric vehicle 4 through the rectifier 2 and the feeder line 3, a GTO disconnector 5 is provided between the rectifier 2 and the feeder line 3. 6 is a regenerative inverter of a regenerative substation;
The regenerated output is regenerated through the transformer 7.

GTOしや断器5は、制御装置5Aによつて給
電電流が異常になるときにGTOサイリスタ5B
をターンオフ制御する構成にされ、GTOサイリ
スタ5Bには並列に避雷器5Cが設けられてしや
断状態での耐電圧から保護される。
The GTO thyristor 5B is connected to the GTO thyristor 5B when the power supply current becomes abnormal due to the control device 5A.
The GTO thyristor 5B is provided with a lightning arrester 5C in parallel to protect it from withstanding voltage in the ignition state.

D 考案が解決しようとする問題点 従来のGTOしや断器では、GTOサイリスタの
順方向過電流及びしや断状態での過電圧に対して
は制御装置5A及び避雷器5Cによつて保護され
るが、給電中の電気車4等からの回生逆電圧に対
する保護がなされない問題があつた。
D Problems to be solved by the invention In the conventional GTO thyristor, the forward overcurrent of the GTO thyristor and the overvoltage in the rupture state are protected by the control device 5A and the lightning arrester 5C. There was a problem that protection against regenerative reverse voltage from the electric car 4, etc. that was being supplied with power was not provided.

例えば、第2図において、電気車4が力行から
回生状態に切換つたとき、しかも回生変電所が電
気車4とGTOしや断器5位置から遠隔している
状態では、回生電気車4からの逆電圧がGTOサ
イリスタ5Bに加えられる。
For example, in FIG. 2, when the electric car 4 switches from power running to regenerative mode, and the regenerative substation is far from the electric car 4 and the GTO disconnector 5, the A reverse voltage is applied to GTO thyristor 5B.

このとき、GTOサイリスタ5Bがオフ状態で
あれば何ら問題とならないが、GTOサイリスタ
5Bが正のゲート電流を供給されつづけているオ
ン状態では逆電圧印加によつてカソードからアノ
ード側への逆方向の漏れ電流が流れ、逆電流と逆
電圧の積になる電力損失がGTOサイリスタ5B
に発生し、この損失はGTOサイリスタ5Bを熱
破壊させることがある。
At this time, there will be no problem if the GTO thyristor 5B is in the OFF state, but if the GTO thyristor 5B is in the ON state where the positive gate current is continuously supplied, the reverse direction from the cathode to the anode side is caused by the application of a reverse voltage. Leakage current flows and power loss is the product of reverse current and reverse voltage in GTO thyristor 5B.
This loss may cause thermal damage to the GTO thyristor 5B.

これにはGTOサイリスタに直列に逆阻止用ダ
イオードを直列接続することが考えられるが、こ
れはダイオードが給電電流容量を持つ大型、高価
な装置になる。
One idea for this would be to connect a reverse blocking diode in series with the GTO thyristor, but this would result in a large and expensive device in which the diode has a current carrying capacity.

E 問題点を解決するための手段と作用 本考案は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、GTOサイリスタをしや断要素とし、そのオ
ンゲート電流とオフゲート電流の切換えによつて
オン・オフ制御する直流GTOしや断器において、
負荷側から逆電圧が印加されたことを検出する逆
電圧検出手段と、この検出手段からの検出信号が
あるときにGTOサイリスタのオンゲート電流を
強制しや断させる指令手段とを有し、前記逆電圧
検出手段はGTOサイリスタのカソードにアノー
ドが接続されたサイリスタTHと、このサイリス
タTHに直列介挿されてGTOサイリスタのアノ
ード側に電流路を持つフオトカプラPCの入力素
子と、前記サイリスタTHのアノードとゲート間
に介挿されGTOサイリスタの逆電圧検出でサイ
リスタTHをオンさせるツエナーダイオードZD
とを有して前記フオトカプラPCの出力素子に検
出出力を得る構成にし、GTOサイリスタの逆電
圧をそのカソード・アノード間の逆電圧としてツ
エナーダイオードZDで検出し、この検出でサイ
リスタTHをオンさせ、このサイリスタTHのオ
ンでフオトカプラPCの入力素子に電流を流し、
この電流によつてフオトカプラPCの出力素子に
絶縁した検出出力を得る。
E Means and operation for solving the problem The present invention was made in view of the above problem, and uses a GTO thyristor as a damping element and controls on/off by switching its on-gate current and off-gate current. In the DC GTO shiya disconnector,
It has a reverse voltage detection means for detecting that a reverse voltage is applied from the load side, and a command means for forcibly cutting off the on-gate current of the GTO thyristor when there is a detection signal from this detection means. The voltage detection means includes a thyristor TH whose anode is connected to the cathode of the GTO thyristor, an input element of a photocoupler PC which is inserted in series with the thyristor TH and has a current path on the anode side of the GTO thyristor, and the anode of the thyristor TH. Zener diode ZD inserted between the gates and turns on the thyristor TH by detecting the reverse voltage of the GTO thyristor.
and has a configuration in which a detection output is obtained from the output element of the photocoupler PC, the reverse voltage of the GTO thyristor is detected as a reverse voltage between the cathode and anode by a Zener diode ZD, and this detection turns on the thyristor TH, When this thyristor TH turns on, a current flows through the input element of the photocoupler PC,
This current provides an isolated detection output to the output element of the photocoupler PC.

F 実施例 第1図は本考案の一実施例を示す要部回路図で
ある。GTOサイリスタ11は、そのゲートGと
カソードK間にオンゲート電源12Pとオフゲー
ト電源12Nから夫々スイツチ13Pと13Nを
介してオンゲート電流及びオフゲート電流が切換
えて供給されるようゲート回路が構成される。こ
のうち、スイツチ13P,13Nは制御装置14
によつて開閉制御され、給電と停止の運転制御指
令や過電流保護指令によつて開閉制御される。
F. Embodiment FIG. 1 is a main circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The GTO thyristor 11 has a gate circuit configured such that an on-gate current and an off-gate current are switched and supplied between the gate G and cathode K from an on-gate power supply 12P and an off-gate power supply 12N via switches 13P and 13N, respectively. Among these, switches 13P and 13N are the control device 14
Opening and closing is controlled by the power supply and stop operation control commands and overcurrent protection commands.

ここで、本実施例ではGTOサイリスタ11の
オン状態(オンゲート電流が供給されている状
態)で電気車4から回生逆電圧が印加された場合
の保護回路を備える。この保護回路は、GTOサ
イリスタ11のカソードKとアノードA間に設け
る逆電圧検出回路15と、この検出回路15の検
出信号によつて制御装置14がスイツチ13Pを
開路する指令手段(制御装置14内に設けられ
る)とによつて構成される。
Here, in this embodiment, a protection circuit is provided in case a regenerative reverse voltage is applied from the electric vehicle 4 while the GTO thyristor 11 is in an on state (a state where an on-gate current is supplied). This protection circuit includes a reverse voltage detection circuit 15 provided between the cathode K and anode A of the GTO thyristor 11, and a command means (within the control device 14) that causes the control device 14 to open the switch 13P based on the detection signal of the detection circuit 15. (provided for).

逆電圧検出回路15は、GTOサイリスタ11
のカソードKにアノードが接続されたサイリスタ
THと、このサイリスタTHのアノードとゲート
間に直列接続された電流設定抵抗R1と検出逆電
圧を設定するツエナーダイオードZDと、サイリ
スタTHのカソードとGTOサイリスタ11のア
ノードA間に直列接続されたフオトカプラPCの
入力素子になるフオトダイオードPDと電流制限
抵抗R2と、フオトダイオードPDに逆並列に接続
されるダイオードD1と、フオトカプラPCの出力
素子になるフオトトランジスタPTとから構成さ
れる。
The reverse voltage detection circuit 15 is a GTO thyristor 11
A thyristor whose anode is connected to the cathode K of
TH, a current setting resistor R1 connected in series between the anode and gate of this thyristor TH, a Zener diode ZD for setting the detected reverse voltage, and a current setting resistor R1 connected in series between the cathode of the thyristor TH and the anode A of the GTO thyristor 11. It consists of a photodiode PD and a current limiting resistor R 2 that serve as input elements of the photocoupler PC, a diode D 1 that is connected in antiparallel to the photodiode PD, and a phototransistor PT that serves as an output element of the photocoupler PC.

こうした構成により、スイツチ13Pが閉じら
れ、GTOサイリスタ11にオンゲート電流が供
給されている状態ではダイオードD1を通してサ
イリスタTHをオフ状態にし、この状態で電気車
4からの回生逆電圧が印加されたとき、この逆電
圧がツエナーダイオードZDのツエナー電圧を越
えるものであるときには該ツエナーダイオード
ZDに電流が流れ、サイリスタTHがオンになる。
これによりホトカプラPCにオン出力が取出され、
このオン出力によつて制御装置14内の指令手段
がスイツチ13Pの開路を指令し、該スイツチ1
3Pを開路させてオンゲート電流をしや断し、
GTOサイリスタ11はオンゲート電流しや断状
態での逆電圧印加によつてターンオフに強制さ
れ、ターンオフ状態で逆電圧を阻止し、逆の漏れ
電流による電力損失を無くす。
With this configuration, when the switch 13P is closed and the on-gate current is supplied to the GTO thyristor 11, the thyristor TH is turned off through the diode D1 , and when the regenerative reverse voltage from the electric car 4 is applied in this state, , when this reverse voltage exceeds the Zener voltage of the Zener diode ZD, the Zener diode
Current flows through ZD, turning on thyristor TH.
As a result, the ON output is taken out to the photocoupler PC,
This ON output causes the command means in the control device 14 to command the switch 13P to open.
3P is opened to cut off the on-gate current,
The GTO thyristor 11 is forced to turn off by applying a reverse voltage when the on-gate current is cut off, and in the turned-off state, reverse voltage is blocked and power loss due to reverse leakage current is eliminated.

なお、GTOサイリスタ11がオフ状態で回生
逆電圧が印加されたときには、同様の指令が与え
られるが、このときにはスイツチ13Pは開路状
態にあるため同様の保護を得ることができる。ま
た、逆電圧が解消された後には逆電圧検出回路1
5の出力が復帰してスイツチ13Pのオフ指令も
解除されるため、該スイツチ13Pが再び閉制御
されて給電が再開される。
Note that when the GTO thyristor 11 is in the OFF state and a regenerative reverse voltage is applied, a similar command is given, but at this time the switch 13P is in the open state, so that the same protection can be obtained. In addition, after the reverse voltage is eliminated, the reverse voltage detection circuit 1
Since the output of the switch 5 is restored and the off command for the switch 13P is also canceled, the switch 13P is controlled to close again and power supply is restarted.

以上の実施例において、逆電圧検出時にスイツ
チ13Pの開路に加えて、スイツチ13Nを閉路
し、これによつてGTOサイリスタ11にオフゲ
ート電流を供給することで該GTOサイリスタ1
1を積極的にターンオフさせる構成にするもので
も良い。
In the above embodiment, in addition to opening the switch 13P when reverse voltage is detected, the switch 13N is closed, thereby supplying an off-gate current to the GTO thyristor 11.
1 may be configured to actively turn off.

G 考案の効果 以上のとおり、本考案によれば、GTOサイリ
スタに負荷側から逆電圧が印加されたことを該
GTOサイリスタのカソード・アノード間逆電圧
をツエナーダイオードで検出し、この検出でサイ
リスタをオンさせてフオトカプラの入力素子に電
流を流し、フオトカプラの出力素子に絶縁した検
出出力を得る構成にし、この検出信号でGTOサ
イリスタのオンゲート電流をしや断してそのター
ンオフで逆電圧を阻止及び漏れ電流を阻止するよ
うにしたため、少しの安価な回路を付加するのみ
で逆電圧によるGTOサイリスタの破損を確実、
容易に防止できる効果がある。
G Effect of the invention As described above, according to the invention, it is possible to detect when a reverse voltage is applied to the GTO thyristor from the load side.
The reverse voltage between the cathode and anode of the GTO thyristor is detected by a Zener diode, the thyristor is turned on by this detection, current flows through the input element of the photocoupler, and an isolated detection output is obtained from the output element of the photocoupler. Since the on-gate current of the GTO thyristor is cut off and the turn-off is used to block reverse voltage and leakage current, it is possible to prevent damage to the GTO thyristor due to reverse voltage by simply adding a small amount of inexpensive circuitry.
It has an effect that can be easily prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を示す要部回路図、
第2図は従来の直流GTOしや断器を例示する電
気鉄道の回路図である。 3……給電線、4……電気車、11……GTO
サイリスタ、12P……オンゲート電源、12N
……オフゲート電源、13P,13N……スイツ
チ、14……制御装置、15……逆電圧検出回
路、ZD……ツエナーダイオード、PC……フオト
カプラ、TH……サイリスタ、PD……フオトダ
イオード、PT……フオトトランジスタ。
FIG. 1 is a main circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of an electric railway illustrating a conventional DC GTO switch. 3...Power line, 4...Electric car, 11...GTO
Thyristor, 12P...On-gate power supply, 12N
... Off-gate power supply, 13P, 13N ... Switch, 14 ... Control device, 15 ... Reverse voltage detection circuit, ZD ... Zener diode, PC ... Photocoupler, TH ... Thyristor, PD ... Photodiode, PT ... ...Phototransistor.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] GTOサイリスタをしや断要素とし、そのオン
ゲート電流とオフゲート電流の切換えによつてオ
ン・オフ制御する直流GTOしや断器において、
負荷側から逆電圧が印加されたことを検出する逆
電圧検出手段と、この検出手段からの検出信号が
あるときにGTOサイリスタのオンゲート電流を
強制しや断させる指令手段とを有し、前記逆電圧
検出手段はGTOサイリスタのカソードにアノー
ドが接続されたサイリスタTHと、このサイリス
タTHに直列介挿されてGTOサイリスタのアノ
ード側に電流路を持つフオトカプラPCの入力素
子と、前記サイリスタTHのアノードとゲート間
に介挿されGTOサイリスタの逆電圧検出でサイ
リスタTHをオンさせるツエナーダイオードZD
とを有して前記フオトカプラPCの出力素子に検
出出力を得る構成にしたことを特徴とする直流
GTOしや断器。
In a DC GTO thyristor which uses a GTO thyristor as a breaker element and controls on/off by switching its on-gate current and off-gate current,
It has a reverse voltage detection means for detecting that a reverse voltage is applied from the load side, and a command means for forcibly cutting off the on-gate current of the GTO thyristor when there is a detection signal from this detection means. The voltage detection means includes a thyristor TH whose anode is connected to the cathode of the GTO thyristor, an input element of a photocoupler PC which is inserted in series with the thyristor TH and has a current path on the anode side of the GTO thyristor, and the anode of the thyristor TH. Zener diode ZD inserted between the gates and turns on the thyristor TH by detecting the reverse voltage of the GTO thyristor.
A direct current characterized by having a configuration in which a detection output is obtained from the output element of the photocoupler PC.
GTO shiya disconnector.
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