JPH0670457A - 電流制限回路 - Google Patents
電流制限回路Info
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- JPH0670457A JPH0670457A JP21778992A JP21778992A JPH0670457A JP H0670457 A JPH0670457 A JP H0670457A JP 21778992 A JP21778992 A JP 21778992A JP 21778992 A JP21778992 A JP 21778992A JP H0670457 A JPH0670457 A JP H0670457A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 直流電源から直流負荷に電力を供給する回路
の電流を制限する電流制限回路において、入力電流を制
御し、装置の効率を下げることなく安価な開閉機器で確
実に電源パワーの流入を開放することができ、しかも十
分な保護機能を確保する。 【構成】 限流抵抗７と並列にトランジスタ１３を接続
する。電流センサー１５からの電流検出信号Ｉiが設定
値ＩiH *を越えるとトランジスタ１３をＯＦＦして入力
電流を限流し、電流Ｉiが設定値ＴiL *未満となるとトラ
ンジスタ１３をＯＮさせ限流抵抗７を短絡する制御回路
１７を設ける。更に、遮断条件が成立したとき、トラン
ジスタ１３をオフししかる後直流遮断器３を開放させる
遮断順次回路１８を設ける。
の電流を制限する電流制限回路において、入力電流を制
御し、装置の効率を下げることなく安価な開閉機器で確
実に電源パワーの流入を開放することができ、しかも十
分な保護機能を確保する。 【構成】 限流抵抗７と並列にトランジスタ１３を接続
する。電流センサー１５からの電流検出信号Ｉiが設定
値ＩiH *を越えるとトランジスタ１３をＯＦＦして入力
電流を限流し、電流Ｉiが設定値ＴiL *未満となるとトラ
ンジスタ１３をＯＮさせ限流抵抗７を短絡する制御回路
１７を設ける。更に、遮断条件が成立したとき、トラン
ジスタ１３をオフししかる後直流遮断器３を開放させる
遮断順次回路１８を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は電気車等の直流回路に
流れる電流を制限する電流制限回路に関するものであ
る。
流れる電流を制限する電流制限回路に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図１０は例えば電鉄システムにおける従
来の電流制限回路であり、図中１は変電所から架線によ
り送電される直流電源（架線電圧）であり、２は電車上
に取り付けられ電力を入力するパンタグラフ、３は電源
パワーを開閉する直流遮断器、４は直流遮断器３を開放
する時の遮断電流の時定数を小さくするための常時挿入
抵抗、５はフィルター用リアクトル、６は限流抵抗７を
短絡するサイリスタであり、１０はそのゲート信号、８
はフィルター用コンデンサ、９は直流負荷装置であり、
１１は限流抵抗用温度センサーである。
来の電流制限回路であり、図中１は変電所から架線によ
り送電される直流電源（架線電圧）であり、２は電車上
に取り付けられ電力を入力するパンタグラフ、３は電源
パワーを開閉する直流遮断器、４は直流遮断器３を開放
する時の遮断電流の時定数を小さくするための常時挿入
抵抗、５はフィルター用リアクトル、６は限流抵抗７を
短絡するサイリスタであり、１０はそのゲート信号、８
はフィルター用コンデンサ、９は直流負荷装置であり、
１１は限流抵抗用温度センサーである。
【０００３】次に動作について説明する。直流遮断器３
を投入することにより架線から送電される直流電源１
（架線電圧）はパンタグラフ２を通り入力される。この
とき、サイリスタ６は未だＯＦＦ状態でありコンデンサ
８への突入電流は限流抵抗７により限流されコンデンサ
を充電する。その後、ゲート信号１０をサイリスタ６に
与え導通させることにより、負荷９への電力はサイリス
タ６を通り供給することにより損失が少なくなる。以上
はコンデンサの初期充電時の動作である。
を投入することにより架線から送電される直流電源１
（架線電圧）はパンタグラフ２を通り入力される。この
とき、サイリスタ６は未だＯＦＦ状態でありコンデンサ
８への突入電流は限流抵抗７により限流されコンデンサ
を充電する。その後、ゲート信号１０をサイリスタ６に
与え導通させることにより、負荷９への電力はサイリス
タ６を通り供給することにより損失が少なくなる。以上
はコンデンサの初期充電時の動作である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の電流制限回路は
以上のように構成されているが、電鉄システムでは良く
知られているように、架線電圧の変動が大きくまた、瞬
時的な停電（瞬停）が頻繁に発生する。従って、本回路
では自発的にサイリスタをＯＦＦできないため、このよ
うな架線電圧の過渡変動時にはコンデンサへ大きな突入
電流が流れ過充電してしまいまた、突入電流の大きさに
よっては各機器の定格レベルを超え劣化させてしまう危
険性もある。対策としては各々の機器の定格レベルを上
げれば良いが、機器が大型化し装置が高価なものとなっ
てしまい実用的ではない。
以上のように構成されているが、電鉄システムでは良く
知られているように、架線電圧の変動が大きくまた、瞬
時的な停電（瞬停）が頻繁に発生する。従って、本回路
では自発的にサイリスタをＯＦＦできないため、このよ
うな架線電圧の過渡変動時にはコンデンサへ大きな突入
電流が流れ過充電してしまいまた、突入電流の大きさに
よっては各機器の定格レベルを超え劣化させてしまう危
険性もある。対策としては各々の機器の定格レベルを上
げれば良いが、機器が大型化し装置が高価なものとなっ
てしまい実用的ではない。
【０００５】また、負荷側短絡事故が発生し二次的な被
害を防止する場合等、電源パワーの流入を遮断するため
に本回路のような直流遮断器３がよく採用される。ま
た、直流遮断器の特性上遮断時のアーク電圧を抑え確実
に開放するためには、遮断電流の時定数（Ｌ／Ｒ）を小
さくする必要があるため、本回路のように抵抗４を常時
挿入している。しかしながら、時定数を小さくするため
抵抗４を大きくするとその電力損失が大きくなり効率が
低下すると同時に、抵抗４の冷却装置も工夫を要する。
逆に抵抗４を小さくした場合は時定数が大きくなり上記
のように遮断器自体の能力が劣り確実に遮断できなくな
る危険性があるため、必然的に遮断器の遮断容量を上げ
ざるを得ず大型・高価なものとなる。よって抵抗４およ
び遮断器３の選定は非常に難しいなど問題が多い。
害を防止する場合等、電源パワーの流入を遮断するため
に本回路のような直流遮断器３がよく採用される。ま
た、直流遮断器の特性上遮断時のアーク電圧を抑え確実
に開放するためには、遮断電流の時定数（Ｌ／Ｒ）を小
さくする必要があるため、本回路のように抵抗４を常時
挿入している。しかしながら、時定数を小さくするため
抵抗４を大きくするとその電力損失が大きくなり効率が
低下すると同時に、抵抗４の冷却装置も工夫を要する。
逆に抵抗４を小さくした場合は時定数が大きくなり上記
のように遮断器自体の能力が劣り確実に遮断できなくな
る危険性があるため、必然的に遮断器の遮断容量を上げ
ざるを得ず大型・高価なものとなる。よって抵抗４およ
び遮断器３の選定は非常に難しいなど問題が多い。
【０００６】また、初期充電が繰り返し発生した場合や
何等かの原因によりサイリスタが導通できなくなった場
合は、限流抵抗７が過負荷となり断線したり発火に至る
ケースもある。従って限流抵抗の温度を検出して保護す
るために温度センサー１１が採用されている。しかしな
がら、周囲温度や温度センサーの測定位置などに影響を
受け抵抗の温度により保護することは難しく不確定なも
のと言わざるを得ない。
何等かの原因によりサイリスタが導通できなくなった場
合は、限流抵抗７が過負荷となり断線したり発火に至る
ケースもある。従って限流抵抗の温度を検出して保護す
るために温度センサー１１が採用されている。しかしな
がら、周囲温度や温度センサーの測定位置などに影響を
受け抵抗の温度により保護することは難しく不確定なも
のと言わざるを得ない。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、入力電流を制御しコンデンサの
過充電等を防ぐと共に、装置の効率を下げることなく安
価な開閉機器で確実に電源パワーの流入を開放すること
ができ、しかも保護機能が十分である入力電流制限回路
を提供すること目的とする。
ためになされたもので、入力電流を制御しコンデンサの
過充電等を防ぐと共に、装置の効率を下げることなく安
価な開閉機器で確実に電源パワーの流入を開放すること
ができ、しかも保護機能が十分である入力電流制限回路
を提供すること目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電流制限回路は、直流電源と直流負荷との間の電流路
に挿入された限流抵抗、この限流抵抗と並列に接続され
た自己消弧形のスイッチングデバイス、上記流入電流を
検出する電流センサー、および上記検出電流が回路の機
器の定格電流以下の範囲で決められた所定の第１の設定
値を超えると上記スイッチングデバイスをオフさせ、上
記検出電流が上記第１の設定値より小さく上記回路の定
格負荷電流以上の範囲で決められた所定の第２の設定値
未満になると上記スイッチングデバイスをオンさせるよ
うにヒステリシス特性をもたせて上記スイッチングデバ
イスをオンオフ制御する制御回路を備えたものである。
る電流制限回路は、直流電源と直流負荷との間の電流路
に挿入された限流抵抗、この限流抵抗と並列に接続され
た自己消弧形のスイッチングデバイス、上記流入電流を
検出する電流センサー、および上記検出電流が回路の機
器の定格電流以下の範囲で決められた所定の第１の設定
値を超えると上記スイッチングデバイスをオフさせ、上
記検出電流が上記第１の設定値より小さく上記回路の定
格負荷電流以上の範囲で決められた所定の第２の設定値
未満になると上記スイッチングデバイスをオンさせるよ
うにヒステリシス特性をもたせて上記スイッチングデバ
イスをオンオフ制御する制御回路を備えたものである。
【０００９】この発明の請求項２に係る電流制限回路
は、直流電源と直流負荷との間の電流路に互いに直列に
挿入された直流遮断器および限流抵抗、この限流抵抗と
並列に接続された自己消弧形のスイッチングデバイス、
上記流入電流を検出する電流センサー、上記検出電流が
上記回路の機器の定格電流以下の範囲で決められた所定
の第１の設定値を超えると上記スイッチングデバイスを
オフさせ、上記検出電流が上記第１の設定値より小さく
上記回路の定格負荷電流以上の範囲で決められた所定の
第２の設定値未満になると上記スイッチングデバイスを
オンさせるようにヒステリシス特性をもたせて上記スイ
ッチングデバイスをオンオフ制御する制御回路、および
所定の遮断条件が成立したとき先ず上記スイッチングデ
バイスをオフししかる後上記直流遮断器を開放させる遮
断順次回路を備えたものである。
は、直流電源と直流負荷との間の電流路に互いに直列に
挿入された直流遮断器および限流抵抗、この限流抵抗と
並列に接続された自己消弧形のスイッチングデバイス、
上記流入電流を検出する電流センサー、上記検出電流が
上記回路の機器の定格電流以下の範囲で決められた所定
の第１の設定値を超えると上記スイッチングデバイスを
オフさせ、上記検出電流が上記第１の設定値より小さく
上記回路の定格負荷電流以上の範囲で決められた所定の
第２の設定値未満になると上記スイッチングデバイスを
オンさせるようにヒステリシス特性をもたせて上記スイ
ッチングデバイスをオンオフ制御する制御回路、および
所定の遮断条件が成立したとき先ず上記スイッチングデ
バイスをオフししかる後上記直流遮断器を開放させる遮
断順次回路を備えたものである。
【００１０】この発明の請求項３に係る電流制限回路
は、上記制御回路の第１および第２の設定値の間隔を可
変とすることによりスイッチングデバイスの動作間隔を
調整可能としたものである。
は、上記制御回路の第１および第２の設定値の間隔を可
変とすることによりスイッチングデバイスの動作間隔を
調整可能としたものである。
【００１１】この発明の請求項４に係る電流制限回路
は、上記限流抵抗に流れる電流または電圧を検出してこ
の検出値から上記限流抵抗の温度上昇値を演算し、この
演算値が所定の設定値を超えたとき遮断順次回路を動作
させる限流抵抗過負荷検出回路を備えたものである。
は、上記限流抵抗に流れる電流または電圧を検出してこ
の検出値から上記限流抵抗の温度上昇値を演算し、この
演算値が所定の設定値を超えたとき遮断順次回路を動作
させる限流抵抗過負荷検出回路を備えたものである。
【００１２】
【作用】この発明に係る電流制限回路では、流入電流が
第１の設定値を超えると制御回路が動作してスイッチン
グデバイスがオフされ限流抵抗が回路に挿入されて流入
電流を限流する。流入電流が減少し第２の設定値未満に
なると再び制御回路が動作してスイッチングデバイスが
オンされ限流抵抗が回路から外され通電状態から開放さ
れる。
第１の設定値を超えると制御回路が動作してスイッチン
グデバイスがオフされ限流抵抗が回路に挿入されて流入
電流を限流する。流入電流が減少し第２の設定値未満に
なると再び制御回路が動作してスイッチングデバイスが
オンされ限流抵抗が回路から外され通電状態から開放さ
れる。
【００１３】負荷に短絡等が発生して直流遮断器の遮断
条件が成立すると、遮断順次回路が動作して先ずスイッ
チングデバイスがオフされ限流抵抗により流入電流を減
少させた後直流遮断器が開極する。
条件が成立すると、遮断順次回路が動作して先ずスイッ
チングデバイスがオフされ限流抵抗により流入電流を減
少させた後直流遮断器が開極する。
【００１４】制御回路の設定値の間隔を大きくすると、
ヒステリシスの動作が緩慢となり、スイッチングデバイ
スのスイッチング動作間隔も長くなる。
ヒステリシスの動作が緩慢となり、スイッチングデバイ
スのスイッチング動作間隔も長くなる。
【００１５】限流抵抗過負荷検出回路は限流抵抗に流れ
る電流等から発生損失そしてこれから温度上昇値を演算
し、これが設定値を超えると遮断順次回路を動作させ
る。
る電流等から発生損失そしてこれから温度上昇値を演算
し、これが設定値を超えると遮断順次回路を動作させ
る。
【００１６】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の実施例１による
電流制限回路の全体構成を示す回路図である。図におい
て、従来と同一または相当の部分は同一符号を付して説
明を省略する。３は直流遮断器で、制御信号１２により
開閉駆動される。１３は限流抵抗７と並列に接続された
スイッチングデバイスとしてのトランジスタで、ベース
信号１４によりオンオフされる。１５は流入電流を検出
する電流センサーで、電流検出信号１６を出力する。１
７，１８は電流検出信号Ｉiを入力してトランジスタ１
３へはベース信号１４を、直流遮断器３へは制御信号１
２を送出するそれぞれ制御回路および遮断順次回路で、
詳しくは図２，図３で説明する。
電流制限回路の全体構成を示す回路図である。図におい
て、従来と同一または相当の部分は同一符号を付して説
明を省略する。３は直流遮断器で、制御信号１２により
開閉駆動される。１３は限流抵抗７と並列に接続された
スイッチングデバイスとしてのトランジスタで、ベース
信号１４によりオンオフされる。１５は流入電流を検出
する電流センサーで、電流検出信号１６を出力する。１
７，１８は電流検出信号Ｉiを入力してトランジスタ１
３へはベース信号１４を、直流遮断器３へは制御信号１
２を送出するそれぞれ制御回路および遮断順次回路で、
詳しくは図２，図３で説明する。
【００１７】図２は制御回路１７の機能構成を示したも
ので、図において、１９は第１および第２の設定値ＩiH
*、ＩiL *を有するヒステリシス特性を伴った電流設定
値、２０は電流検出信号Ｉiと電流設定値１９とを比較
する比較器で、その出力であるベース制御信号２１によ
りベース信号１４を作成する。
ので、図において、１９は第１および第２の設定値ＩiH
*、ＩiL *を有するヒステリシス特性を伴った電流設定
値、２０は電流検出信号Ｉiと電流設定値１９とを比較
する比較器で、その出力であるベース制御信号２１によ
りベース信号１４を作成する。
【００１８】図３は遮断順次回路１８の機能構成を示し
たもので、図において、２２はアンド回路で直流遮断器
の遮断条件２３が成立するとトランジスタ１３に対して
ＯＦＦ指令２４を出力する。２５はディレイ回路で、Ｏ
ＦＦ指令２４から所定時間遅れて直流遮断器３に対して
遮断指令２６を出力する。
たもので、図において、２２はアンド回路で直流遮断器
の遮断条件２３が成立するとトランジスタ１３に対して
ＯＦＦ指令２４を出力する。２５はディレイ回路で、Ｏ
ＦＦ指令２４から所定時間遅れて直流遮断器３に対して
遮断指令２６を出力する。
【００１９】次に動作について説明する。図１におい
て、限流抵抗７と並列に接続されたトランジスタ１３を
制御し自由にしかも瞬時に限流抵抗７を挿入／短絡する
ことができる。すなわち、架線１からの入力電流を高速
に制御することが可能となる。そのトランジスタ１３の
制御回路１７の動作を図２を参照しながら以下説明す
る。
て、限流抵抗７と並列に接続されたトランジスタ１３を
制御し自由にしかも瞬時に限流抵抗７を挿入／短絡する
ことができる。すなわち、架線１からの入力電流を高速
に制御することが可能となる。そのトランジスタ１３の
制御回路１７の動作を図２を参照しながら以下説明す
る。
【００２０】図２において、電流センサーにより検出さ
れた電流検出信号Ｉiとヒステリシスを伴った電流設定
値１９（以下ＩiH *またはＩiL *）とを比較し、ＩiがＩ
iH *を超えた場合にトランジスタをＯＦＦさせ限流抵抗
を挿入し限流させ、次にＩiL *未満となった場合にトラ
ンジスタをＯＮさせ限流抵抗を短絡させる。ここで、Ｉ
iH *は下記の（１）〜（４）を加味して設定する。即
ち、 （１）トランジスタ１３を過電流から保護すると同時に
直流遮断器３を劣化させることがないよう回路の機器で
あるトランジスタおよび直流遮断器の各々の定格電流以
下に設定する。 （２）定常時、限流抵抗が挿入されたまま負荷へ電力を
供給することがないよう定格負荷電流以上に設定する。 （３）過渡変動時のＬＣ共振電流によりコンデンサ８の
電圧が過充電しコンデンサ自体ならびに他の機器へ悪影
響を及ぼさないようにするため、ある程度に抑え設定す
る。 （４）トランジスタＯＦＦ直後にそのＣ−Ｅ間にかかる
電圧ＶCEは、Ｃ−Ｅ間の配線インダクタンスを無視し、
限流抵抗の抵抗値をＲとすると概略１式となる。 ＶCE（Ｖ）＝ＩiH *（Ａ）×Ｒ（Ω） １式 従って、トランジスタが安全動作領域内で動作するよう
設定すると同時に限流抵抗を選定する。但し、限流抵抗
はトランジスタＯＦＦ時にコンデンサ電圧がオーバーシ
ュートしないよう２式を満足している。但し、Ｌはリア
クトル５のインダクタンスでありＣはコンデンサ８の静
電容量である。 Ｒ≧√（２Ｌ／Ｃ） ２式
れた電流検出信号Ｉiとヒステリシスを伴った電流設定
値１９（以下ＩiH *またはＩiL *）とを比較し、ＩiがＩ
iH *を超えた場合にトランジスタをＯＦＦさせ限流抵抗
を挿入し限流させ、次にＩiL *未満となった場合にトラ
ンジスタをＯＮさせ限流抵抗を短絡させる。ここで、Ｉ
iH *は下記の（１）〜（４）を加味して設定する。即
ち、 （１）トランジスタ１３を過電流から保護すると同時に
直流遮断器３を劣化させることがないよう回路の機器で
あるトランジスタおよび直流遮断器の各々の定格電流以
下に設定する。 （２）定常時、限流抵抗が挿入されたまま負荷へ電力を
供給することがないよう定格負荷電流以上に設定する。 （３）過渡変動時のＬＣ共振電流によりコンデンサ８の
電圧が過充電しコンデンサ自体ならびに他の機器へ悪影
響を及ぼさないようにするため、ある程度に抑え設定す
る。 （４）トランジスタＯＦＦ直後にそのＣ−Ｅ間にかかる
電圧ＶCEは、Ｃ−Ｅ間の配線インダクタンスを無視し、
限流抵抗の抵抗値をＲとすると概略１式となる。 ＶCE（Ｖ）＝ＩiH *（Ａ）×Ｒ（Ω） １式 従って、トランジスタが安全動作領域内で動作するよう
設定すると同時に限流抵抗を選定する。但し、限流抵抗
はトランジスタＯＦＦ時にコンデンサ電圧がオーバーシ
ュートしないよう２式を満足している。但し、Ｌはリア
クトル５のインダクタンスでありＣはコンデンサ８の静
電容量である。 Ｒ≧√（２Ｌ／Ｃ） ２式
【００２１】次に、ＩiL *は上記（２）を満足すると共
に、下記（５）を考慮し設定する。 （５）ＩiH *とＩiL *との差すなわちヒステリシスレベル
により、ヒステリシスが大きくなればなるほどトランジ
スタベース制御信号２１のスイッチング速度は遅くな
り、必然的にトランジスタ１３のスイッチング速度は遅
くなる、即ち、スイッチングの動作間隔が長くなる。従
って、この特性を生かすことによりトランジスタのスイ
ッチング速度を制御することができ、デバイスの性能以
上の高速スイッチングによる過渡熱破壊が防止できる。
また、例えばＧＴＯなどのスイッチング速度の遅いデバ
イスも使用可能となる。以上のようにこの制御回路１７
によれば、自動的に初期充電時あるいは瞬停等の過渡変
動時にもコンデンサは過充電されず、トランジスタは安
全動作領域内で動作する。
に、下記（５）を考慮し設定する。 （５）ＩiH *とＩiL *との差すなわちヒステリシスレベル
により、ヒステリシスが大きくなればなるほどトランジ
スタベース制御信号２１のスイッチング速度は遅くな
り、必然的にトランジスタ１３のスイッチング速度は遅
くなる、即ち、スイッチングの動作間隔が長くなる。従
って、この特性を生かすことによりトランジスタのスイ
ッチング速度を制御することができ、デバイスの性能以
上の高速スイッチングによる過渡熱破壊が防止できる。
また、例えばＧＴＯなどのスイッチング速度の遅いデバ
イスも使用可能となる。以上のようにこの制御回路１７
によれば、自動的に初期充電時あるいは瞬停等の過渡変
動時にもコンデンサは過充電されず、トランジスタは安
全動作領域内で動作する。
【００２２】次に図３に示す遮断順次回路１８について
以下説明する。２３は直流遮断器３を遮断させるような
条件であり、例えば負荷側短絡事故が発生した場合はア
ンド回路２２の出力ＯＦＦ指令２４がアクティブとなり
トランジスタをＯＦＦさせる。次にディレイ回路２５に
よりトランジスタＯＦＦ直後に直流遮断器３を開放す
る。このように順次回路を構成すれば、直流遮断器開放
以前に限流抵抗が挿入されることにより遮断電流は限流
されると同時にその時定数（Ｌ／Ｒ）も小さくなり、直
流遮断器の責務は軽くなり確実にしかも瞬時に電源パワ
ーを開放することができる。従って、直流遮断器の遮断
容量を大きくする必要もなくまた他の開閉器でも使用で
きる。ここで、ディレイ回路の時間設定はトランジスタ
にＯＦＦ指令を与えてから実際にＯＦＦするまでの時間
で十分である。
以下説明する。２３は直流遮断器３を遮断させるような
条件であり、例えば負荷側短絡事故が発生した場合はア
ンド回路２２の出力ＯＦＦ指令２４がアクティブとなり
トランジスタをＯＦＦさせる。次にディレイ回路２５に
よりトランジスタＯＦＦ直後に直流遮断器３を開放す
る。このように順次回路を構成すれば、直流遮断器開放
以前に限流抵抗が挿入されることにより遮断電流は限流
されると同時にその時定数（Ｌ／Ｒ）も小さくなり、直
流遮断器の責務は軽くなり確実にしかも瞬時に電源パワ
ーを開放することができる。従って、直流遮断器の遮断
容量を大きくする必要もなくまた他の開閉器でも使用で
きる。ここで、ディレイ回路の時間設定はトランジスタ
にＯＦＦ指令を与えてから実際にＯＦＦするまでの時間
で十分である。
【００２３】次に図１では省略した限流抵抗過負荷検出
回路３４を図４について以下説明する。まず限流抵抗の
消費電力２７として、トランジスタ１３がＯＮすなわち
限流抵抗が短絡状態であるときの消費電力は小さいとし
て無視する。すなわち、トランジスタの制御信号に同期
したスイッチＳＷ２８によりトランジスタがＯＮの時は
０．０（零）をＯＦＦの時はその抵抗値Ｒを選択する。
次にこの信号（仮にＲ’とする）とＩiとを乗算器２９
により３式に示すように演算する。ここで、ＷRは消費
電力である。 ＷR＝Ｉi 2×Ｒ’ ３式
回路３４を図４について以下説明する。まず限流抵抗の
消費電力２７として、トランジスタ１３がＯＮすなわち
限流抵抗が短絡状態であるときの消費電力は小さいとし
て無視する。すなわち、トランジスタの制御信号に同期
したスイッチＳＷ２８によりトランジスタがＯＮの時は
０．０（零）をＯＦＦの時はその抵抗値Ｒを選択する。
次にこの信号（仮にＲ’とする）とＩiとを乗算器２９
により３式に示すように演算する。ここで、ＷRは消費
電力である。 ＷR＝Ｉi 2×Ｒ’ ３式
【００２４】次にこのＷRを限流抵抗温度上昇モデル回
路３０に入力することによりその温度上昇値が求められ
る。ここでモデル回路内のＲthおよびＣthは次のように
限流抵抗の特性図より決定している。図５は限定抵抗７
の消費電力に対する温度上昇特性図であり、横軸に消費
電力（Ｗ）、縦軸に温度上昇値（ｄｅｇ）をとってい
る。従って限流抵抗の熱抵抗Ｒthは４式で求められる。 熱抵抗（Ｒth）＝温度上昇値／消費電力 ４式
路３０に入力することによりその温度上昇値が求められ
る。ここでモデル回路内のＲthおよびＣthは次のように
限流抵抗の特性図より決定している。図５は限定抵抗７
の消費電力に対する温度上昇特性図であり、横軸に消費
電力（Ｗ）、縦軸に温度上昇値（ｄｅｇ）をとってい
る。従って限流抵抗の熱抵抗Ｒthは４式で求められる。 熱抵抗（Ｒth）＝温度上昇値／消費電力 ４式
【００２５】次に図６は限流抵抗７の定格負荷電力消費
時の時間に対する温度上昇特性図であり、横軸に時間
（ｔ）、縦軸に温度上昇値（ｄｅｇ）をとっている。こ
こで、図６に示すようにｔ＝０と曲線との接線と、温度
上昇飽和値との交点を求め、その交点から時間軸に垂直
に直線を引くとＴが求められる。すなわち、このＴがこ
の回路の時定数となりＣthは５式となる。 Ｃth＝Ｔ／Ｒth ５式
時の時間に対する温度上昇特性図であり、横軸に時間
（ｔ）、縦軸に温度上昇値（ｄｅｇ）をとっている。こ
こで、図６に示すようにｔ＝０と曲線との接線と、温度
上昇飽和値との交点を求め、その交点から時間軸に垂直
に直線を引くとＴが求められる。すなわち、このＴがこ
の回路の時定数となりＣthは５式となる。 Ｃth＝Ｔ／Ｒth ５式
【００２６】このようにして決定したモデル回路に上記
消費電力ＷRを入力することにより、その温度上昇値が
等価的に電圧Ｖthとして求まる。よってこの値と限流抵
抗温度上昇上限値３１とを比較器３２で比較し、上限値
を越えた場合限流抵抗過負荷信号３３として出力する。
従って、この限流抵抗過負荷信号を図３の直流遮断器遮
断条件２３に入力することにより限流抵抗は確実に過負
荷から保護され断線や発火することはない。
消費電力ＷRを入力することにより、その温度上昇値が
等価的に電圧Ｖthとして求まる。よってこの値と限流抵
抗温度上昇上限値３１とを比較器３２で比較し、上限値
を越えた場合限流抵抗過負荷信号３３として出力する。
従って、この限流抵抗過負荷信号を図３の直流遮断器遮
断条件２３に入力することにより限流抵抗は確実に過負
荷から保護され断線や発火することはない。
【００２７】次に同じく図１では省略したトランジスタ
故障検出回路３８を図７について以下説明する。トラン
ジスタが制御回路１７により正常に動作している場合
は、ＯＦＦ時間を無視すれば入力電流Ｉiは基準値ＩiH *
を越えることはない。しかるにトランジスタが何等かの
故障により短絡モードとなった場合は、限流抵抗７を挿
入できずＩiを限流することができないので、瞬停等発
生した場合はＩiH *を越える突入電流によりコンデンサ
を過充電する可能性がある。従って、ＩiH *よりも高い
トランジスタ故障電流レベル３５を設定して比較器３６
によりＩｉと比較し、Ｉｉがこのレベルを越えた場合に
トランジスタ故障３７として検出することができる。
故障検出回路３８を図７について以下説明する。トラン
ジスタが制御回路１７により正常に動作している場合
は、ＯＦＦ時間を無視すれば入力電流Ｉiは基準値ＩiH *
を越えることはない。しかるにトランジスタが何等かの
故障により短絡モードとなった場合は、限流抵抗７を挿
入できずＩiを限流することができないので、瞬停等発
生した場合はＩiH *を越える突入電流によりコンデンサ
を過充電する可能性がある。従って、ＩiH *よりも高い
トランジスタ故障電流レベル３５を設定して比較器３６
によりＩｉと比較し、Ｉｉがこのレベルを越えた場合に
トランジスタ故障３７として検出することができる。
【００２８】実施例２．なお、上記実施例における限流
抵抗過負荷検出回路３４では入力電流Ｉｉとトランジス
タの制御信号により限流抵抗消費電力を導出したが、次
に述べるような方法でも導出できる。まず、図８に示す
ように限流抵抗７の電圧を電圧センサー３９で検出す
る。次にその電圧値４０（以下ＶR）を図９に示す消費
電力導出回路に入力することにより、同様に限流抵抗の
消費電力（ＷR）が求められる。すなわち、設定された
限流抵抗値の逆数４１（１／Ｒ）とＶRとを乗算器４２
により６式に示すように演算する。 ＷR＝ＶR 2／Ｒ ６式 従って、その出力４３すなわちＷRを図４のモデル回路
３０に入力すれば上記実施例と同様に限流抵抗の過負過
保護が可能となる。このように、上記限流抵抗過負荷保
護回路は抵抗の過負荷が懸念される回路に適用すること
が可能であり、その適用範囲も広い。
抵抗過負荷検出回路３４では入力電流Ｉｉとトランジス
タの制御信号により限流抵抗消費電力を導出したが、次
に述べるような方法でも導出できる。まず、図８に示す
ように限流抵抗７の電圧を電圧センサー３９で検出す
る。次にその電圧値４０（以下ＶR）を図９に示す消費
電力導出回路に入力することにより、同様に限流抵抗の
消費電力（ＷR）が求められる。すなわち、設定された
限流抵抗値の逆数４１（１／Ｒ）とＶRとを乗算器４２
により６式に示すように演算する。 ＷR＝ＶR 2／Ｒ ６式 従って、その出力４３すなわちＷRを図４のモデル回路
３０に入力すれば上記実施例と同様に限流抵抗の過負過
保護が可能となる。このように、上記限流抵抗過負荷保
護回路は抵抗の過負荷が懸念される回路に適用すること
が可能であり、その適用範囲も広い。
【００２９】実施例３．なお、上記各実施例はＬＣフィ
ルターを伴う直流電鉄システムに適用した場合について
説明したが、この発明はこれに限らず広く直流電源から
直流負荷に供給する電流回路の多くに適用することがで
き同等の効果を奏する。
ルターを伴う直流電鉄システムに適用した場合について
説明したが、この発明はこれに限らず広く直流電源から
直流負荷に供給する電流回路の多くに適用することがで
き同等の効果を奏する。
【００３０】
【発明の効果】以上のように、この発明は限流抵抗の挿
入／短絡を自己消弧形のスイッチングデバイスで行いこ
のスイッチングデバイスを所定の制御回路で駆動するよ
うにしたので、流入電流の過度な増大を確実に抑制して
回路の機器を有効に保護する。また、スイッチングデバ
イスのスイッチング速度特性に応じた設定が可能とな
り、スイッチング損失による熱的破壊も未然に防止する
ことができる。
入／短絡を自己消弧形のスイッチングデバイスで行いこ
のスイッチングデバイスを所定の制御回路で駆動するよ
うにしたので、流入電流の過度な増大を確実に抑制して
回路の機器を有効に保護する。また、スイッチングデバ
イスのスイッチング速度特性に応じた設定が可能とな
り、スイッチング損失による熱的破壊も未然に防止する
ことができる。
【００３１】また、直流遮断器で回路を保護する場合、
遮断順次回路により遮断器の開放動作に先立って限流抵
抗が挿入されるので、遮断電流は限流されしかもその時
定数も小さくなるため開放時の責務が低くなり遮断器の
必要容量の低減が可能となる。
遮断順次回路により遮断器の開放動作に先立って限流抵
抗が挿入されるので、遮断電流は限流されしかもその時
定数も小さくなるため開放時の責務が低くなり遮断器の
必要容量の低減が可能となる。
【００３２】更に、限流抵抗過負荷検出回路により限流
抵抗の温度上昇を精度よく認識することができるので限
流抵抗を過負荷から確実に保護することができ二次的な
災害を誘発することもない。
抵抗の温度上昇を精度よく認識することができるので限
流抵抗を過負荷から確実に保護することができ二次的な
災害を誘発することもない。
【図１】この発明の実施例１による電流制限回路の全体
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図２】実施例１の制御回路の機能構成を示す図であ
る。
る。
【図３】実施例１の遮断順次回路の機能構成を示す図で
ある。
ある。
【図４】実施例１の限流抵抗過負荷検出回路の機能構成
を示す図である。
を示す図である。
【図５】限流抵抗の消費電力が温度上昇特性図である。
【図６】限流抵抗の負荷時間−温度上昇特性図である。
【図７】実施例１のトランジスタ故障検出回路の機能構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図８】この発明は実施例２による電流制限回路の全体
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図９】図８の限流抵抗過負荷検出回路における限流抵
抗消費電力導出回路の機能構成を示す図である。
抗消費電力導出回路の機能構成を示す図である。
【図１０】従来の電流制限回路の全体構成を示す回路図
である。
である。
１ 直流電源としての架線 ３ 直流遮断器 ７ 限流抵抗 ９ 直流負荷装置 １３ スイッチングデバイスとしてのトランジスタ １５ 電流センサー １７ 制御回路 １８ 遮断順次回路 １９ 電流設定値 ３４ 限流抵抗過負荷検出回路
Claims (4)
- 【請求項１】 直流電源から直流負荷に流入する電流を
制限する回路において、 上記直流電源と直流負荷との間の電流路に挿入された限
流抵抗、この限流抵抗と並列に接続された自己消弧形の
スイッチングデバイス、上記流入電流を検出する電流セ
ンサー、および上記検出電流が上記回路の機器の定格電
流以下の範囲で決められた所定の第１の設定値を超える
と上記スイッチングデバイスをオフさせ、上記検出電流
が上記第１の設定値より小さく上記回路の定格負荷電流
以上の範囲で決められた所定の第２の設定値未満になる
と上記スイッチングデバイスをオンさせるようにヒステ
リシス特性をもたせて上記スイッチングデバイスをオン
オフ制御する制御回路を備えたことを特徴とする電流制
限回路。 - 【請求項２】 直流電源から直流負荷に流入する電流を
制限する回路において、 上記直流電源と直流負荷との間の電流路に互いに直列に
挿入された直流遮断器および限流抵抗、この限流抵抗と
並列に接続された自己消弧形のスイッチングデバイス、
上記流入電流を検出する電流センサー、上記検出電流が
上記回路の機器の定格電流以下の範囲で決められた所定
の第１の設定値を超えると上記スイッチングデバイスを
オフさせ、上記検出電流が上記第１の設定値より小さく
上記回路の定格負荷電流以上の範囲で決められた所定の
第２の設定値未満になると上記スイッチングデバイスを
オンさせるようにヒステリシス特性をもたせて上記スイ
ッチングデバイスをオンオフ制御する制御回路、および
所定の遮断条件が成立したとき先ず上記スイッチングデ
バイスをオフししかる後上記直流遮断器を開放させる遮
断順次回路を備えたことを特徴とする電流制限回路。 - 【請求項３】 制御回路の第１および第２の設定値の間
隔を可変とすることによりスイッチングデバイスの動作
間隔を調整可能としたことを特徴とする請求項１または
２記載の電流制限回路。 - 【請求項４】 限流抵抗に流れる電流または電圧を検出
してこの検出値から上記限流抵抗の温度上昇値を演算
し、この演算値が所定の設定値を超えたとき遮断順次回
路を動作させる限流抵抗過負荷検出回路を備えたことを
特徴とする請求項２または３記載の電流制限回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21778992A JPH0670457A (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 電流制限回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21778992A JPH0670457A (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 電流制限回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0670457A true JPH0670457A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16709754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21778992A Pending JPH0670457A (ja) | 1992-08-17 | 1992-08-17 | 電流制限回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0670457A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008306799A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Canon Inc | 電源装置、電源装置の制御方法、プログラム、及び記憶媒体 |
| WO2012007797A1 (en) * | 2010-07-13 | 2012-01-19 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Active damping for dimmable driver for lighting unit |
| WO2014132396A1 (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| JP2016005385A (ja) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 住友電気工業株式会社 | 電源装置及び電力変換装置 |
| CN105337267A (zh) * | 2014-06-30 | 2016-02-17 | 展讯通信（上海）有限公司 | 一种短路保护系统 |
| FR3053850A1 (fr) * | 2016-07-08 | 2018-01-12 | Caly Technologies | Dispositif de protection d'une charge |
| JP2020108328A (ja) * | 2018-12-27 | 2020-07-09 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置および電力変換装置における電流制御方法 |
| US10925567B2 (en) | 2010-10-27 | 2021-02-23 | Koninklijke Philips N.V. | Adaptive imaging and frame rate optimizing based on real-time shape sensing of medical instruments |
| JP2021526787A (ja) * | 2018-06-13 | 2021-10-07 | 南京南瑞▲継▼保▲電気▼有限公司Ｎｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．， Ｌｔｄ | 多電圧レベル直流グリッドシステムおよび制御保護方法 |
-
1992
- 1992-08-17 JP JP21778992A patent/JPH0670457A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008306799A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Canon Inc | 電源装置、電源装置の制御方法、プログラム、及び記憶媒体 |
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| CN103004289A (zh) * | 2010-07-13 | 2013-03-27 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于照明单元的可调光驱动器的有源阻尼 |
| US10925567B2 (en) | 2010-10-27 | 2021-02-23 | Koninklijke Philips N.V. | Adaptive imaging and frame rate optimizing based on real-time shape sensing of medical instruments |
| WO2014132396A1 (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| JPWO2014132396A1 (ja) * | 2013-02-28 | 2017-02-02 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| JP2016005385A (ja) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 住友電気工業株式会社 | 電源装置及び電力変換装置 |
| CN105337267A (zh) * | 2014-06-30 | 2016-02-17 | 展讯通信（上海）有限公司 | 一种短路保护系统 |
| FR3053850A1 (fr) * | 2016-07-08 | 2018-01-12 | Caly Technologies | Dispositif de protection d'une charge |
| JP2021526787A (ja) * | 2018-06-13 | 2021-10-07 | 南京南瑞▲継▼保▲電気▼有限公司Ｎｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．， Ｌｔｄ | 多電圧レベル直流グリッドシステムおよび制御保護方法 |
| US11342744B2 (en) | 2018-06-13 | 2022-05-24 | Nr Electric Co., Ltd | Multi-voltage level direct current grid system and control protection method |
| JP2020108328A (ja) * | 2018-12-27 | 2020-07-09 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置および電力変換装置における電流制御方法 |
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