JPH082154B2 - 非同期多相スイツチング回路 - Google Patents

非同期多相スイツチング回路

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JPH082154B2
JPH082154B2 JP26965588A JP26965588A JPH082154B2 JP H082154 B2 JPH082154 B2 JP H082154B2 JP 26965588 A JP26965588 A JP 26965588A JP 26965588 A JP26965588 A JP 26965588A JP H082154 B2 JPH082154 B2 JP H082154B2
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ジョン・マイケル・ロス
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インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン
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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、コンピュータ化された電
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「電力分担」すなわち、切換
えは幾分容易である。しかし、電流電源を使わずに動作
するように設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。
C.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、一度に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
よって自動的線交換を実現し、２つの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な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、電流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。
D.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現される。非
同期多相切換え装置（AMSG:Asynchronous Multiphase S
witch Gear）は、２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状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。
遮断前接続方式の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（SCR:Silicon Controll
ed 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電源の間で負荷を
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か検査される。
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、旧電圧波
形と新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60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、ほぼ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。
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SCR
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％）、60Hz
（±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
脚対の間に１つの電圧がかかる。三角接続電源では、接
地基準はない。各脚対間の電圧（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０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存するモータ
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
１ではＡ、Ｂ、及びＣと記され、電源２ではＡ′、Ｂ′
及び、Ｃ′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、108Vより低いピーク相間電圧に50マイクロ秒より長
い耐えることができない。負荷の位相はL1、L2、L3と記
されている。負荷の電力位相回転はL1−L2−L3−L1−L2
−L3−L1…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SCR（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SCRB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L3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L1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つの並列で逆向きに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。一度トリ
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SCR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L1、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.SCRドライバ１、２ 各SCRドライバ（SCRD）はSCRバンク（SCRB）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。SCRDは制
御装置（番号11のセクション）からそのSCRゲート駆動
方式を受け取る。
通常動作中は、１つの電源が負荷に接続され、SCRDは
６個のSCRを、すなわち、SCRB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
SCRDを活動化するか、またSCRD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:Coincidence Detector）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Ａ、Ｂ及びＣを受
け取り、負荷から１つの位相電圧（「マスタ波形」と記
す）を受け取る。制御装置は、マスタ波形と比較するた
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タ波形と最も一
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％ほども変動すること
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）からわかり、CD
は、負荷のマスタ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L1−L2−L3−L1−L2−
L3−L1…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、負荷のマスタ波形
が位相L1に対応し、このマスタ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
換える時に、L1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。負荷のマスタ波形（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０ボルトを横切
る点が新電池の３つの電圧波形とディジタル的に比較さ
れる。マスタ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０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たな位相電圧
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
タ波形による場合は、カウンタは逆転し、カウント・ダ
ウンを開始する。
マスタ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１つによるものとなる。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０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０よりも大きい場合は、カウンタを停止させた波形が
マスタ波形に最もよく一致する。カウントが０よりも小
さい場合は、マスタ波形の前に負から正に向かう方向で
０を横切った最後の波形が最も近い。カウントが０の場
合は、新しい波形はどちらも同程度にマスタ波形に近
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 Sensor）（第１図）は各電
源上での３相電流の検出（±または０）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電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で
説明するように、新位相脚上の残りのSCR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:Phase Rotation Detec
tor）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のセスション）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（ED:Event Detector）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
るいは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（E
D）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
SCRDのみが活動状態にあり、DSは、現在活動状態のSCRD
について制御装置に知らせる。
制御装置は、どのSCRDを活動化するかをDSに示すこと
によってSCRDの選択を行なう（番号11のセクションＢ項
参照）。EDが使用可能にされると、EDからDSへの事象信
号がトグルとして働き、DSに新しいSCRDを活動化させ、
前のSCRDを非活動させる。
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ビット・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・ダイヤフラムに示
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
から新電池に対する適当な接続構成を決定し、電流セン
サ（CS）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タ波形に最もよく
一致するかを制御装置に教える。マスタ位相と新位相の
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）。
CS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SCRD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SCRD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、指令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SCRD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SCRD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
合に旧電源から新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。
C.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、旧電源と新電源を識別する。
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SCRDが現在活動化されている電源が旧電
源であり、SCRDが活動化されていない電源が新電源であ
る。
制御装置は、一致検出装置（CD）でマスタ波形と比較
するために新電源を選択する。制御装置はまた旧電源の
電流センタ（CS）情報を調べて、新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11A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
新電源が交換される。したがって、マスタ波形との比較
のため、「新しい」新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」新電源のCS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、新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）。
D.手動操作 制御装置は、手動制御装置（MC）から操作情報を受け
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
の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。一度事象による負
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）。両電源
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、Ａ、Ｂ及びＣに対応
する。ピーク相間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。
電源がど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（SCRB）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、駆動すべき選択されないこ
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11のセ
クション参照）。導通していた旧SCRのみがオンのまま
となる。これは第16図に示されている。旧SCR中の電流
が０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SCR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SCRがオフになる。
B.残りの新SCRをゲートする。
SCRは制御装置の制御下で、SCRドライバ（SCRD）及び
ドライバ・スイッチ（DS）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０に
なる。すなわち、電流は、次の電流ゼロ交点で自然に０
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０にされ、あるいは、電圧「降下」
の結果として０になることがある。
事象の検出に基づく切換えの流れ図の説明 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符号化されている一連の動作ステ
ップを示す。命令がCPUによって実行されるとき、第31
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
は、前述のように、一致検出装置が新電源の位相をマス
タ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、マスタ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。マスタ波形が負荷のL1
端子と考えられ、新電源のＡ位相がマスタ波形に最もよ
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、旧電源は第１図の電源２であり、新電源は電源１で
ある。
第31図の流れ図で、旧電源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（０
または０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。事象検出装置が旧電源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
電源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RAMから、マスタ波形
に最も近い位相の一致に対応するSCR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上のマスタ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RAM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、新電源１から供給され
る電流が旧電源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、新電源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。旧電源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０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０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、SCR3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S
CR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、SCR2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０になるかについての説明
から始める。両電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０になり、新電源が負荷を
引き継ぐからである。
以下の例示的な事例では、変数Ｖ、Ｉ及びＶ′は次の
ものを表わす。
Ｖ＝旧電圧 Ｉ＝旧電流 Ｖ′＝新電圧 事例１は第17図に示されている。
事例1:新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。ＩはT1で０になる。
ＶがＶ′よりも下に下がる場合、Ｖ′が負荷にエネル
ギーを供給する。１は直ちに０になる。
B.V′はＶと負荷を分担する。ＩはT2で０になる。
ＶがＶ′よりも上に下がる場合、Ｖ′が負荷にエネル
ギーを吸収する。Ｉ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:新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Ｖと負荷を分担する。ＩはT1で０になる。
ＶがＶ′よりも下に下がる場合、Ｖが負荷にエネルギ
ーを吸収する。ＩはT1の前に０になる。
B.V′はＶと負荷を分担する。ＩはT2で０になる。
ＶがＶ′よりも上に下がる場合、Ｖ′が負荷にエネル
ギーを供給する。Ｉは直ちに０になる。
C.V′はＶと負荷を分担する。ＩはT2で０になる。
ＶがＶ′よりも上に下がる場合、Ｖが負荷にエネルギ
ーを供給する。ＩはT2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。
ＶがＶ′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。Ｉは直ち前に０になる。
事例３は第19図に示されている。
事例3:新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０になる。
ＶがＶ′よりも下に下がる場合、Ｖが負荷にエネルギ
ーを供給する。ＩはT1の前に０になる。
B.V′はＶと負荷を分担する。ＩはT2で０になる。
ＶがＶ′よりも下に下がる場合、Ｖ′が負荷にエネル
ギーを供給する。Ｉは直ちに０になる。
C.V′はＶと負荷を分担する。ＩはT4で０になる。
ＶがＶ′よりも下に下がる場合、Ｖが負荷にエネルギ
ーを吸収する。ＩはT3の前に０になる。
D.V′はＶと負荷を分担する。ＩはT4で０になる。
ＶがＶ′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。Ｉは直ちに０になる。
事例４は第20図に示されている。
事例4:新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が負荷エネルギーを供給する。ＩはT2で０になり、
このとき電圧が方向転換する。
Ｖが減衰するが、T1の前に０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０にまで減衰する場合は、Ｖが０になる
とき、Ｉは０になる。
B.Vが負荷にエネルギーを供給する。Ｉ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、Ｖ′が負荷のエネル
ギーを供給する。Ｉは直ちに０になる。
C.V′が負荷にエネルギーを供給する。Ｉは直ちに０に
なる。
D.Vが負荷にエネルギーを吸収する。ＩはT4で０にな
り、このとき電圧が方向転換する。
Ｖ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、Ｖ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。ＩはT4で０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、Ｖ′が負荷のエネ
ルギーを吸収する。Ｉは直ちに０になる。
F.Vとが直ちに負荷のエネルギーを吸収する。Ｉ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:新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。
旧電流は新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。Ｉは直ちに０に
なる。
B.Vが負荷にエネルギーを供給する。
ＩはT2で０になり、このとき電圧が方向転換する。
Ｖが０に向かって降下するが、ＩがT1の前に０になら
ない場合は、電圧はT2の前に方向転換する。
Ｖが０に向かって降下し、ＩがT1の前に０になる場合
は、Ｉが０になるとき、Ｖ′が負荷を引き継ぐ。
C.Vが負荷にエネルギーを供給する。Ｉ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、Ｖ′が負荷にエネ
ルギーを供給する。Ｉは直ちに０になる。
D.V′が負荷にエネルギーを供給する。Ｉは直ちに０に
なる。
E.Vが負荷にエネルギーを吸収する。ＩはT4で０にな
り、このとき電圧が方向転換する。
Ｖが０に向かって降下するが、ＩがT3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０に向かって降下し、ＩがT3の前に０になる場合
は、Ｉが０になるとき、Ｖ′が負荷を引き継ぐ。
F.Vが負荷のエネルギーを吸収する。
ＩはT4で０になり、このとき電圧は方向転換する。
ＶがＶ′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。Ｉは直ちに０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:新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。
旧電流は新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は直ちに０に
なる。
B.Vが負荷にエネルギーを供給する。
ＩはT1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、Ｖ′が負荷にエネ
ルギーを供給する。Ｉは直ちに０になる。
C.V′が負荷にエネルギーを供給する。Ｉは直ちに０に
なる。
D.Vが負荷のエネルギーを吸収する。
ＩはT2で０になり、このとき電圧が方向転換する。
ＶがＶ′よりも上に下がる場合は、Ｖ′が負荷のエネ
ルギーを吸収する。Ｉは直ちに０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:新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。ＩはT2で０にな
り、このとき電圧が方向転換する。
Ｖが０に向かって降下するが、ＩがT1の前に０になら
ない場合は、電圧はT2の前に方向転換する。
Ｖが０に向かって降下し、ＩがT1の前に０になる場合
は、Ｉ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。Ｉ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、Ｖ′が負荷にエネ
ルギーを供給する。Ｉは直ちに０になる。
C.V′が負荷にエネルギーを供給する。Ｉは直ちに０に
なる。
D.Vが負荷のエネルギーを吸収する。ＩはT4で０にな
り、このとき電圧が方向転換する。
Ｖが０に向かって降下するが、ＩがT3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０に向かって降下し、ＩがT3の前に０になる場合
は、Ｉが０になるとき、Ｖ′が負荷を引き継ぐ。
E.Vが負荷のエネルギーを吸収する。ＩはT4で０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、Ｖ′が負荷のエネ
ルギーを吸収する。Ｉ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は直ちに０に
なる。
事例７は第24図に示されている。
事例7:新電圧は旧電圧よりも位相が進んでいる。
旧電流は旧電圧と位相が一致する。
A.Vが負荷エネルギーを吸収する。ＩはT1で０になる。
Ｖが０に向かって降下し、ＩがT1の前に０になる場合
は、Ｉ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。Ｉは直ちに０に
なる。
C.Vが負荷にエネルギーを供給する。ＩはT2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。Ｉは直ちに０になる。
D.Vが負荷にエネルギーを供給する。ＩはT2で０にな
る。
Ｖが０に向かって降下し、ＩがT2の前に０になる場合
は、Ｉが０になるとき、Ｖ′が負荷を引き継ぐ。
E.V′が負荷のエネルギーを吸収する。Ｉ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０にな
る。
ＶがＶ′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。Ｉは直ちに０になる。
事例８は第25図に示されている。
事例8: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０に向かって降下する場合は、ＩはT1の前に０に
なる。Ｉ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。Ｉは直ちに０に
なる。
C.Vが負荷にエネルギーを供給する。ＩはT2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。Ｉは直ちに０になる。
D.Vが負荷にエネルギーを供給する。ＩはT2で０にな
る。
Ｖが０に向かって降下する場合は、ＩはT2の前に０に
なる。Ｉが０になるとき、Ｖ′が負荷を引き継ぐ。
E.V′が負荷にエネルギーを吸収する。Ｉ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０にな
る。
ＶがＶ′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。Ｉ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: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。
旧電流は新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０に向かって降下する場合は、ＩはT1の前に０にな
る。Ｉ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。Ｉは直ちに０に
なる。
C.Vが負荷にエネルギーを供給する。ＩはT2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。Ｉは直ちに０になる。
D.Vが負荷にエネルギーを供給する。ＩはT2で０にな
る。
Ｖが０に向かって降下する場合は、ＩはT2の前に０に
なる。Ｉが０になるとき、Ｖ′が負荷を引き継ぐ。
E.V′が負荷のエネルギーを吸収する。Ｉ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０にな
る。
ＶがＶ′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。Ｉは直ちに０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。
旧電流は新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。Ｉは直ちに０に
なる。
B.Vが負荷にエネルギーを供給する。Ｉ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。Ｉは直ちに０になる。
C.V′が負荷のエネルギーを吸収する。Ｉは直ちに０に
なる。
D.Vが負荷のエネルギーを吸収する。ＩはT2で０にな
る。
ＶがＶ′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。Ｉは直ちに０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、前述のものか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（KVA）容量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。AMSG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、一般的３相電圧源の波形を示す。 第３図は、位相間電圧VABの変化を示す。 第４図は、時間的に整合されていず、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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】３相負荷への接続を第１の３相電源から第
    ２の３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３相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３相シリコン制
    御整流器バンクと、 前記負荷に接続された入力及び前記第１の３相シリコン
    制御整流器バンクのゲート駆動信号源に接続された出力
    を有し、前記第１の電源の電力喪失を検出して前記ゲー
    ト駆動信号源をオフにする事象検出装置と、 前記第２電源に接続された入力及び前記負荷の特定１位
    相に接続された入力を有し、前記第２の電源と前記負荷
    の特定１位相との位置関係を断続的に監視するための波
    形一致検出回路と、 前記波形一致検出回路の出力に接続された入力及び前記
    第２の３相シリコン制御整流器バンクのゲート駆動信号
    源に接続された出力を有し、前記事象検出装置が前記第
    １の電源の電力喪失を検出したとき前記負荷の特定１位
    相に最も近い前記第２電源の位相を前記負荷の特定１位
    相に接続し、且つ前記第２の電源のその他の位相を前記
    負荷のその他の位相に相回転に応じて接続するよう前記
    第２の３相シリコン制御整流器バンクのゲート駆動信号
    源をオンにする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。
  2. 【請求項２】前記第１の３相シリコン制御整流器バンク
    の各相に接続された入力を有し、該各相の大きさ及び方
    向を検出する電流センサを更に具備し、 前記第２の３相シリコン制御整流器バンクの各相は互い
    に逆方向に接続された１対のシリコン制御整流器より成
    り、 前記制御装置は前記事象検出装置が前記第１の電源の電
    力喪失を検出したときに前記負荷の各相を流れている電
    流の方向を維持する方向に接続されたシリコン制御整流
    器を前記各対のシリコン制御整流器においてオンにし、
    続いて前記負荷の各相を流れる電流が減衰したときに前
    記対中の他方のシリコン制御整流器をオンにするよう前
    記ゲート駆動信号源を制御するものであることを特徴と
    する請求項１の非同期多相スイッチング回路。
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