JPH04295226A - 電気供給装置 - Google Patents

電気供給装置

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JPH04295226A
JPH04295226A JP32057591A JP32057591A JPH04295226A JP H04295226 A JPH04295226 A JP H04295226A JP 32057591 A JP32057591 A JP 32057591A JP 32057591 A JP32057591 A JP 32057591A JP H04295226 A JPH04295226 A JP H04295226A
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JP
Japan
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circuit
power supply
switch
switches
thyristor
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Pending
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JP32057591A
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English (en)
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Graham Norman Scott
グラハム ノーマン スコット
Charles Berford Howard
ハワード チャールズ バーフォード
Alfred Douglas Goddard
アルフレッド ダグラス ゴッダード
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BAE Systems Defence Systems Ltd
Original Assignee
Siemens Plessey Electronic Systems Ltd
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Publication date
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Application filed by Siemens Plessey Electronic Systems Ltd filed Critical Siemens Plessey Electronic Systems Ltd
Publication of JPH04295226A publication Critical patent/JPH04295226A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/519Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a push-pull configuration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H02H7/1225Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to internal faults, e.g. shoot-through

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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】
【0001】
【発明の分野】本発明は電気供給装置に関し、更に詳細
には、専用ではないが過負荷保護回路を有する電力供給
インバータ等に関する。
【0002】
【発明の背景】電圧の変換或いは分離の目的で直流電源
から交流信号即ちパルスの発生動作を行なうように設定
されたインバータ電力供給器、パルス変調回路は、スイ
ッチング素子としてしばしばサイリスタ等を用いる。こ
のような回路における問題の1つは、例えば電気信号の
影響或いは突然の負荷変化によるスイッチングシーケン
スの変化をもたらす誤動作が、直流電源ライン間の短絡
を生じるよう装置のスイッチのオン状態の結合を引き起
こし得ることである。直流電源は比較的インピダンスが
低いため、保護ヒューズが回路を遮断する前に非常に大
きな電流が発生する。例え特殊な高速動作ヒューズが用
いられたとしても、装置の価格と大きさを当然に増大さ
せる非常に高価な部品を用いない限り、大きなエネルギ
が回路の部品を通り故障を介し結果として回復できない
ダメージを受ける。
【0003】上述のように誤動作によりヒューズがとび
他の回路素子へのダメージを防ぐことが起こる、しかし
これは非常に“不愉快”なことであり、また装置の利用
性を損ねている。
【0004】エネルギの移転の短絡故障等を最小限にす
る、及びヒューズのとびを減らし或いは無くす公知の技
術は、負荷電流検出回路により制御される高速動作電気
スイッチ素子を直流電力ラインに配置することで、該検
出回路は過電流が流れたとき該スイッチ素子をして回路
を迅速に開放させる。このスイッチ素子は例えばサイリ
スタであることができる。スイッチ素子が“スイッチオ
フ”指令に応答するのに有限の時間、典型的には10マ
イクロ秒のオーダの時間がかかるため、“スイッチオフ
”指令を引起こす過負荷電流よりも非常に大きな電流が
実際に“スイッチオフ”が生じる以前に確立され得る、
それにより回路の全構成部品それと同様にそのスイッチ
自身が故障を含む無用のストレスを受けることが理解さ
れるであろう。
【0005】本発明の1つの目的は迅速に動作するイン
バータ或いはパルス変調器等の過負荷保護回路を提供す
ることにある。
【0006】本発明による電気供給装置は、供給回路を
介し電源から負荷に交互あるいは連続的に電力供給動作
を行なうスイッチであって、電源に順次に接続された複
数のスイッチと、スイッチが同時に動作し電源を短絡す
るようにしたとき電源から装置の分離を実施する遮断器
の動作を開始するためにそれぞれのスイッチに発生する
電圧に基づき動作する検出手段からなる保護回路と、を
有する。
【0007】スイッチが導電性であるとき非常に小さい
電圧がスイッチから得られることが理解されるであろう
。短絡時に生じる電流が調整させた回路のインダクタ素
子からなる1実施例のインダクタ装置の影響により遅延
されることが分かるであろう。スイッチの導電性の状態
を検出することにより、電源短絡を発生する2以上のス
イッチの導電性状態を実質的に瞬時に検出することがで
き、それにより遮断器を電流が損害を与えるレベルにな
る前に動作させることができる。従って、大きな故障電
流を結果として引き起こす電圧の状態を検出することに
より、故障電流が故障を与えるレベルになる前に保護の
ステップを取ることができる。
【0008】供給回路はインバータ或いは変調回路から
なり、該電源は直流電源であり、前記供給回路はトラン
スと、スイッチを介し直流電源から供給される一次巻線
と、装置から交流出力電圧を供給する二次巻線と、を有
する。
【0009】供給装置はインダクタと結合するコンデン
サを更に有し、該インダクタはインバータ或いは変調器
の動作周波数に一致するよう選択された共振周波数を有
する調整された回路構成を形成するインダクタ装置を規
定する。
【0010】該スイッチは駆動回路からのスイッチング
制御パルスが加えられる制御電極を有するサイリスタ或
いは同種の半導体スイッチからなる。
【0011】該サイリスタはゲートターンオフサイリス
タであることができる。
【0012】それぞれのサイリスタはダイオードによっ
て切り替えられ、該ダイオードはその順方向電流の方向
がサイリスタの切り替えを経る順方向電流の方向と反対
となるよう接続される。
【0013】
【実施例】例として本発明の一実施例を添付の図を参照
しながら説明する。
【0014】今図1を参照し、破線1内に示されている
インバータが直流電源の正電極3および負電極4にヒュ
ーズ2を介して其々接続されている。
【0015】破線1内に示されたインバータは直流電源
に直列接続された一対のコンデンサ5,6からなる。コ
ンデンサ5,6間の接続点はトランス8の一次巻線7に
接続され、コンデンサ5,6から離れた方の一次巻線の
他の端は一対のインダクタ10,11の間の接続点9に
接続されている。インダクタ10,11はサイリスタ1
2,13に直列に接続され、サイリスタ12,13とイ
ンダクタ10,11は直流電源に直列に接続される。サ
イリスタ12,13はダイオード14,15によりそれ
ぞれシャントされ、ダイオード14,15はサイリスタ
12,13にそれぞれの導電方向の反対向きに接続され
ている。サイリスタ12,13は駆動回路18からの反
対位相のスイッチングパルスが供給される制御電極16
,17がそれぞれ備えらえ、それによりサイリスタ12
,13は導電性が交互に抑制され、これにより一対の出
力端子19,20に交流出力信号を供給し、それらはト
ランス8の二次巻線8aに接続されている。破線1内の
インバータの動作は今記述したように従来からのもので
当業者に良く理解されており、サイリスタ12,13は
駆動回路18からのパルスによって切り替えられ、その
パルスは相互に反対位相であり、それにより端子19,
20の出力電圧は一方或いは他方のサイリスタ12,1
3に加えられるパルスのパルスレートの2倍の周波数で
供給される。
【0016】今説明した回路の問題点の一つは電源の擾
乱及び/或いは予期しない負荷変動の存在にあり、通常
の動作において必要とされる交互に導電性となる代わり
に、サイリスタ12,13が時として同時に導電性とな
ることがあり、これにより直流電源端子3,4間に短絡
が生じる。
【0017】“シットダウン”と時として記述されるこ
の欠陥状態を検出するために、図2に示す種類の公知の
回路保護装置が利用でき、これにおいて、図2の装置の
端子A,B,C,Dが短絡ラインy,zの代わりに図1
の端子A,B,C,Dに接続されている。図2の保護回
路は電流検出コイル21と遮断スイッチ22から成り、
遮断スイッチ22はスイッチ駆動回路23の制御下で動
作する。スイッチ駆動回路23は電流コイル21により
検出される電源が予め設定されている電流を越える場合
遮断器22を付勢して回路の遮断動作を行なわせる。
【0018】この保護回路の公知の構成の問題の一つは
、コイル21により過負荷電流を検出後遮断器が動作で
きるまでに大きな時間が経過しなければならないことに
ある。この時間のあいだ過負荷電流は深刻な損害を直流
電源及び/又はインバータサイリスタ12,13に起こ
させる点を更に越えることがある。
【0019】直前に記述した問題を克服するため、直列
抵抗26,27とシャント抵抗28,29とをそれぞれ
有する差動アンプ24,25から成る図3に示される保
護装置が提供される。サイリスタ12,13上で検出さ
れる電圧に対応する出力信号をライン30,31上に供
給するように差動アンプ24,25がサイリスタ12,
13(図1にも示されている)に接続される。ライン3
0,31の電圧は比較器32,33にそれぞれ加えられ
、比較器は差動アンプ24,25からの出力電圧とライ
ン34,35の基準電圧とをそれぞれ比較する。
【0020】サイリスタ12,13は通常は交互に導電
性であるため、それぞれ比較器32,33から、互いに
反対位相である同形のパルス列から成る出力信号がライ
ン36,37上に供給される。これらのパルス列は“ア
ンド”ゲート38に与えられ、それによりスイッチ制御
回路40に与えられるライン39上の出力信号が供給さ
れる。
【0021】以上説明したように比較器32,33から
の“アンド”ゲート38に与えられる出力信号は通常同
時に存在しない、しかし故障状態においてサイリスタ1
2,13が共に導電性のとき、信号がライン36,37
上に同時に存在し、そのためにスイッチ制御回路40を
励起させる出力信号をライン39上に生じて遮断器41
を動作させ、それによってインバータ装置は図3に示す
直流電源に接続された端子A,Cから結合がとかれる。
【0022】サイリスタ12,13に発生する電圧によ
り該サイリスタの導電性の状態を検出することによって
遮断器41は電流(インダクタ10,11により遅延さ
れる)が損害を与えるレベルに上がる前に動作できるこ
とが分かるであろう。
【0023】遮断器41内で一体とされる遮断スイッチ
は一般的にはサイリスタ、トランジスタ、或いはインシ
ュレーテッドゲートバイポーラトランジスタ(igbt
)である。しかしながらゲートターンオフトランジスタ
(gto )が、それにより駆動回路に迅速なスイッチ
オフ能力、高いサージ電流キャリア能力、簡素さ及び最
小必要電力の特性が合わせられ利点があり得る。
【0024】本発明の範囲から離れることなく種々の改
変が以上説明した装置について行なうことができる。そ
して例として、通常の動作においては交互或いは順次動
作するが故障状態において同時に動作して電源に短絡を
生じさせ得るスイッチング素子、その複数の順次接続さ
れたスイッチング素子を有する電力供給の如何なる形式
の電気力供給器をも構成し得る。このように、本発明の
特殊な適応の例としてインバータ技術即ち高出力変調が
ある。
【0025】幾つかの適用において、1つ以上の(gt
o )遮断素子を直列或いは並列に設けることもできる
【図面の簡単な説明】
【図1】公知のインバータ回路の回路図。
【図2】公知のインバータ保護回路の幾分簡略された図
【図3】図1に示されたインバータ回路の一部の回路図
、この図において対応する部品には同じ番号がつけられ
、回路と動作的に関連する保護回路がその中に組み込ま
れている。
【符号の説明】
5  コンデンサ 6  コンデンサ 12  サイリスタ 13  サイリスタ 14  ダイオード 15  ダイオード 24  差動アンプ 25  差動アンプ 32  比較器 33  比較器 38  アンドゲート

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  供給回路を介し電源から負荷に交互あ
    るいは連続的に電力供給動作を行なうスイッチであって
    、電源に順次に接続された複数のスイッチと、スイッチ
    が同時に動作し電源を短絡するようにしたとき電源から
    装置の分離を実施する遮断器の動作を開始するためにそ
    れぞれのスイッチに発生する電圧に基づき動作する検出
    手段からなる保護回路と、を有することを特徴とする電
    気供給装置。
  2. 【請求項2】  インバータ或いは変調回路からなる請
    求項1の装置において、該電源は直流電源であり、前記
    供給回路はトランスと、スイッチを介し直流電源から供
    給される一次巻線と、装置から交流出力電圧を供給する
    二次巻線と、を有することを特徴とする。
  3. 【請求項3】  請求項2の装置において、該スイッチ
    はインダクタ装置によって電源に順次接続され、該装置
    はインバータ或いは変調器の動作周波数に一致するよう
    選択された共振周波数を有する調整された回路構成を該
    インダクタ装置と結合し形成するコンデンサを更に有す
    ることを特徴とする。
  4. 【請求項4】  請求項1から3の装置であって、駆動
    回路からのスイッチング制御パルスが加えられる制御電
    極を有するサイリスタ或いは同種の半導体スイッチを有
    することを特徴とする。
  5. 【請求項5】  請求項4の装置において、それぞれの
    サイリスタはダイオードによって切り替えられ、該ダイ
    オードはその順方向電流の方向がサイリスタの切り替え
    を経る順方向電流の方向と反対となるよう接続されるこ
    とを特徴とする。
  6. 【請求項6】  請求項1から5の装置において、該遮
    断器の遮断素子はゲートターンオフサイリスタであるこ
    とを特徴とする。
JP32057591A 1990-12-05 1991-12-04 電気供給装置 Pending JPH04295226A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB90264961 1990-12-05
GB909026496A GB9026496D0 (en) 1990-12-05 1990-12-05 Improvements in or relating to electrical supply apparatus
GB90274986 1990-12-19
GB9027498A GB2251347A (en) 1990-12-05 1990-12-19 Short circuit protection apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04295226A true JPH04295226A (ja) 1992-10-20

Family

ID=26298068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32057591A Pending JPH04295226A (ja) 1990-12-05 1991-12-04 電気供給装置

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EP (1) EP0489487A3 (ja)
JP (1) JPH04295226A (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1198487A (en) * 1967-07-31 1970-07-15 Gen Electric Electric Power inverter having a Well Regulated Nearly Sinusoidal Output Voltage
US4263646A (en) * 1979-04-27 1981-04-21 General Electric Company Missed commutation detector and safeguard arrangement
US4589051A (en) * 1983-12-22 1986-05-13 General Electric Company Second breakdown protection circuit for X-ray generator inverter

Also Published As

Publication number Publication date
EP0489487A2 (en) 1992-06-10
EP0489487A3 (en) 1993-03-10

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