JPH06133534A - 半導体交流スイッチ - Google Patents

半導体交流スイッチ

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JPH06133534A
JPH06133534A JP27213192A JP27213192A JPH06133534A JP H06133534 A JPH06133534 A JP H06133534A JP 27213192 A JP27213192 A JP 27213192A JP 27213192 A JP27213192 A JP 27213192A JP H06133534 A JPH06133534 A JP H06133534A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
phase
switch
self
semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP27213192A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Shibuya
忠士 渋谷
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 事故電流を限流し異常サージ電圧を発生させ
ることなく半サイクル以内に遮断する。 【構成】 半導体多相交流スイッチの各相スイッチSU
〜SWの各主回路1を自己消弧素子GとサイリスタTH
を逆並列に接続した回路とし、各スナバ回路2をダイオ
ードDと抵抗R又は抵抗Rとコンデンサの並列回路から
なる低インピーダンスとの直列回路とする。事故電流が
検出され各自己消弧素子Gと各サイリスタにゲートOF
F信号が加わると、自己消弧素子Gに流れていた電流が
スナバ回路2にバイパスされスナバ回路の低インピーダ
ンスにより減流され、電源の極性が反転するとそのまま
で電流が流れていたサイリスタTHがOFFとなり、完
全遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、異常サージを発生させ
ずに遮断しうる半導体交流スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、三相半導体交流スイッチは、図6
に示すように、その各相スイッチSU,SV,SWが夫々
GTO素子等の自己消弧素子Gとこれと逆並列のダイオ
ードDからなる主回路1と抵抗RとコンデンサCの直列
回路等からなるスナバ回路2で構成されている。
【0003】しかして、この三相半導体交流スイッチ
は、異常電流が発生した場合、自己消弧素子Gを瞬時に
OFFし異常電流をスナバ回路2にバイパスしサージ電
圧を抑制している。
【0004】このため、スナバ回路2の抵抗Rが小さく
コンデンサCを大容量にしないと発生するサージ電圧が
大きくなる。
【0005】そのため図7に示すように各相スイッチS
U〜SWに夫々非直線特性のダイオードブリッジ4と抵抗
R及びコンデンサCからなるサージ吸収回路3を接続
し、サージを抑制している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、サージ吸収回
路3を接続した場合、各相スイッチSU〜SWがOFFし
たとき、各相のサージ吸収回路3が負荷と電源間に直列
に入り低インピーダンスで接続するため電流を遮断でき
ない欠点がある。
【0007】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、事故
電流を限流し異常サージ電圧を発生させることなく半サ
イクル以上に完全遮断ができる半導体交流スイッチを提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明における半導体交流スイッチは、各相スイッ
チが夫々半導体素子を使用した主回路とこれに並列接続
されたスナバ回路からなる半導体多相交流スイッチにお
いて、各主回路を自己消弧素子とサイリスタを逆並列に
接続した回路とし、各スナバ回路をダイオードと抵抗又
は抵抗とコンデンサの並列回路からなる低インピーダン
スとの直列回路としたものである。
【0009】または、各主回路を自己消弧素子とダイオ
ードを逆並列に接続した回路とし、各スナバ回路をダイ
オードと抵抗又は抵抗とコンデンサの並列回路からなる
低インピーダンスとの直列回路とするものである。
【0010】また、半導体素子を使用した主回路とこれ
に並列接続されたスナバ回路からなる半導体単相交流ス
イッチにおいて、前記主回路を自己消弧素子の逆並列回
路とし、前記スナバ回路をサイリスタの逆並列回路と抵
抗又は抵抗とコンデンサの並列回路からなる低インピー
ダンスとの直列回路としたものである。
【0011】そして、各半導体交流スイッチは、負荷電
流の異常レベルを検出し各自己消弧素子及び各サイリス
タにゲートオフ信号を出力する制御回路を備えるとよ
い。
【0012】
【作用】半導体多相交流スイッチにおいて、各主回路が
自己消弧素子とサイリスタとの逆並列接続の場合、電流
は(+)となった相電源側の自己消弧素子から負荷を通
って(−)となっている相電源側のサイリスタに流れ
る。事故が検出され各自己消弧素子とサイリスタにゲー
トOFF信号が加わると、各自己消弧素子は瞬時にOF
Fとなる。
【0013】このとき(+)となっている相電源に接続
されている相スイッチの電流は自己消弧素子からダイオ
ードと低インピーダンスとの直列回路からなるスナバ回
路にバイパスされる。このため電流はスナバ回路の低イ
ンピーダンスにより減流される。
【0014】上記(+)の相電源が(−)になるとそれ
まで通電していたサイリスタがOFFとなるので、電流
は完全に遮断される。
【0015】また、各主回路を自己消弧素子とダイオー
ドとの逆並列接続の場合、電流は(+)となった相電源
側の自己消弧素子から負荷を通って(−)となっている
相電源側のダイオードに流れる。事故電流が検出され各
自己消弧素子と各スナバ回路のサイリスタにゲートOF
F信号が加わると、自己消弧素子は全てOFFとなる。
【0016】そのとき(+)となっている相電源に接続
されている相スイッチの電流は自己消弧素子からサイリ
スタと低インピーダンスの直列回路からなるスナバ回路
にバイパスされる。このため電流はスナバ回路の低イン
ピーダンスにより減流される。
【0017】上記(+)の相電源が(−)になるとそれ
まで通電していたスナバ回路のサイリスタがOFFとな
るので、電流は完全に遮断される。
【0018】半導体単相交流スイッチの場合、負荷電流
は半サイクル毎に交互に逆接続された消弧素子を通じて
流れる。事故電流を検出して各自己消弧素子と各サイリ
スタにゲートOFF信号が加わると自己消弧素子は瞬時
に全てOFFとなる。
【0019】そのとき電流が流れていた主回路の一方の
自己消弧素子電流はスナバ回路の一方のサイリスタ側に
バイパスされる。このため電流はスナバ回路の低インピ
ーダンスにより減流される。
【0020】電源の極性が変わるとそれまで通電してい
た前記一方のサイリスタはOFFするので、完全に遮断
する。
【0021】しかして、上記各半導体交流スイッチは、
事故電流を減流し半サイリスタ以内に完全遮断するの
で、異常サージを発生させずに高速遮断できる。
【0022】
【実施例】実施例1 図1について、SU〜SWは半導体三相交流スイッチの各
相スイッチを示す。各スイッチSU〜SWは夫々GTO素
子等の自己消弧素子Gとこれと逆並列に接続されたサイ
リスタTHからなる主回路1と、コンデンサCと抵抗R
の並列回路とダイオードDとの直列回路からなるスナバ
回路2で構成されている。
【0023】次に、この半導体三相交流スイッチの動作
について図2を参照して説明する。なお図2はU相電源
Uが(+)のとき事故発生した場合を示す。
【0024】モード1:制御回路(図示省略)が負荷電
流の異常レベルを検出し、各自己消弧素子G及び各サイ
リスタTHにゲートOFF信号が入力し、各自己消弧素
子Gは瞬時にOFFする。このときONしているサイリ
スタTHはONのままとなっている。
【0025】U相自己消弧素子GのOFFによりU相の
電流は点線で示すように、U相のスナバ回路(D,Z)
にバイパスされる。
【0026】モード2:しかして、U相電源eUの極性
が(−)に転ずるまで、(最大1/2サイクル)負荷電
流はU相のスナバ回路(D,Z)の低インピーダンスZ
で限流されて流れる。
【0027】モード3:電源eUの極性が(−)になる
とV相及びW相のサイリスタTHがOFFとなり、各相
はスナバ回路(D,Z)のみで構成されるが、各ダイオ
ードDが同一方向のため電流が流れず、完全遮断とな
る。
【0028】従って、この実施例1によれば、事故電流
遮断時電流を減流した後遮断するので、異常なサージが
発生することなく、半サイクル以内に完全遮断すること
ができるので、高速スイッチとなり、かつスナバ回路は
半サイクル導通のため小形にできる。
【0029】実施例2 図3について、SU〜SWは半導体三相交流スイッチの各
相スイッチを示す。各相スイッチSU〜SWは夫々GTO
素子等自己消弧素子Gとこれと逆並列のダイオードDか
らなる主回路1と、サイリスタTHと低インピーダンス
Zの直列回路からなるスナバ回路2とからなるスナバ回
路とから構成されている。
【0030】次に、この半導体三相交流スイッチの動作
について図4を参照して説明する。なお図4はU相電源
Uが(+)のとき事故が発生した場合を示す。
【0031】モード1:事故発生すると制御回路により
各相の自己消弧素子G及びサイリスタTHにゲートOF
F信号が入力する。これにより、各相の自己消弧素子G
は瞬時にOFFする。このときONしているサイリスタ
THはONのままとなっている。U相の消弧素子GのO
FFによりU相の電流は点線で示すようにU相のスナバ
回路(TH,Z)にバイパスされる。
【0032】モード2:しかして電源eUの極性が
(−)に変化するまで(最大1/2サイクル)負荷電流
はU相のスナバ回路(TH,Z)の低インピーダンスZ
で限流されて流れる。
【0033】モード3:電源eUの極性が(−)になる
とU相のスナバ回路(TH,D)のサイリスタTHがO
FFとなるので、各相はダイオードDのみで構成される
が、各ダイオードDが同一方向のため電流が流れず、完
全遮断となる。
【0034】従って、この実施例2によれば、実施例1
同様の効果を奏する。
【0035】実施例3 図5について、Sは単相半導体交流スイッチで、GTO
素子等の消弧素子G1,G2を逆並列接続した主回路1
と、サイリスタTH1,TH2の逆並列回路と低インピー
ダンスZの直列回路からなるスナバ回路とから構成され
ている。
【0036】次に、この単相半導体交流スイッチの動作
について説明する。
【0037】モード1:事故発生し制御回路より自己消
弧素子G1,G2及びサイリスタTH1,TH2にゲートO
FF信号が入力する。これにより消弧素子G1,G2は瞬
時にOFFとなる。このとき電流が消弧素子G1に流れ
ていたとすると、その電流はサイリスタTH1側にバイ
パスされる。
【0038】モード2:しかして電源eの極性が変るま
で(最大1/2サイクル)負荷電流は低インピーダンス
Zで限流されて流れる。
【0039】モード3:電源eの極性が変ると、サイリ
スタTH2はOFFとなっているので、負荷電流は完全
遮断となる。
【0040】従って、この実施例3によれば、実施例1
と同様の効果を奏する。
【0041】なお、実施例1及び2ではスナバ回路の低
インピーダンスは抵抗RとコンデンサCの並列回路とな
っているが、本発明に使用する低インピーダンスはこれ
に限定されるものでなく、例えば抵抗Rのみとすること
もできる。
【0042】
【発明の効果】本発明の半導体交流スイッチは、上述の
ように構成されているので、次に記載する効果を奏す
る。
【0043】(1)事故電流を瞬時に限流し、半サイク
ル後に完全に遮断することができる。
【0044】(2)事故電流を限流した後遮断している
ので、異常サージが発生しない高速スイッチが得られ
る。
【0045】(3)スナバ回路は半サイクル導通のため
小形で経済的となる。
【0046】(4)請求項2のものは、主回路を自己消
弧素子とダイオードで構成することができるので、請求
項1のものより更に小形で経済的となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す構成図。
【図2】実施例1の動作説明図。
【図3】実施例2を示す構成図。
【図4】実施例2の動作説明図。
【図5】実施例3を示す構成図。
【図6】従来例を示す構成図。
【図7】他の従来例を示す構成図。
【符号の説明】
1…主回路 2…スナバ回路 3…サージ吸収回路 4…非直線特性のダイオードブリッジ C…コンデンサ D…ダイオード e…単相電源 eU〜eW…各相電源 G…自己消弧素子 SU〜SW…各相スイッチ S…単相半導体交流スイッチ TH…サイリスタ Z…インピーダンス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各相スイッチが夫々半導体素子を使用し
    た主回路とこれに並列接続されたスナバ回路からなる半
    導体多相交流スイッチにおいて、 各主回路を自己消弧素子とサイリスタを逆並列に接続し
    た回路とし、 各スナバ回路をダイオードと抵抗又は抵抗とコンデンサ
    の並列回路からなる低インピーダンスとの直列回路とし
    たことを特徴とする半導体交流スイッチ。
  2. 【請求項2】 各相スイッチが夫々半導体素子を使用し
    た主回路とこれに並列接続されたスナバ回路からなる半
    導体多相交流スイッチにおいて、 各主回路を自己消弧素子とダイオードを逆並列に接続し
    た回路とし、 各スナバ回路をダイオードと抵抗又は抵抗とコンデンサ
    の並列回路からなる低インピーダンスとの直列回路とし
    たことを特徴とする半導体交流スイッチ。
  3. 【請求項3】 半導体素子を使用した主回路とこれに並
    列接続されたスナバ回路からなる半導体単相交流スイッ
    チにおいて、 前記主回路を自己消弧素子の逆並列回路とし、 前記スナバ回路をサイリスタの逆並列回路と抵抗又は抵
    抗とコンデンサの並列回路からなる低インピーダンスと
    の直列回路としたことを特徴とする半導体交流スイッ
    チ。
  4. 【請求項4】 負荷電流の異常レベルを検出し各自己消
    弧素子及び各サイリスタにゲートオフ信号を出力する制
    御回路を備えていることを特徴とする請求項1乃至3記
    載の半導体交流スイッチ。
JP27213192A 1992-10-12 1992-10-12 半導体交流スイッチ Pending JPH06133534A (ja)

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JP27213192A JPH06133534A (ja) 1992-10-12 1992-10-12 半導体交流スイッチ

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JP27213192A JPH06133534A (ja) 1992-10-12 1992-10-12 半導体交流スイッチ

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100332799B1 (ko) * 2000-01-20 2002-04-18 구자홍 인버터의 과전류 보호회로
JP2005012950A (ja) * 2003-06-20 2005-01-13 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 半導体交流スイッチ装置
FR2915633A1 (fr) * 2007-04-24 2008-10-31 Renault Sas Dispositif d'interrupteur electronique pour commander l'alimentation d'une charge de forte puissance dans un vehicule automobile.
CN108599748A (zh) * 2018-03-23 2018-09-28 加码技术有限公司 一种开关元件保护电路、保护方法及保护装置

Cited By (5)

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CN108599748B (zh) * 2018-03-23 2022-04-22 加码技术有限公司 一种开关元件保护电路、保护方法及保护装置

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