JPH1014278A - Transformer apparatus controller - Google Patents

Transformer apparatus controller

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JPH1014278A
JPH1014278A JP8164362A JP16436296A JPH1014278A JP H1014278 A JPH1014278 A JP H1014278A JP 8164362 A JP8164362 A JP 8164362A JP 16436296 A JP16436296 A JP 16436296A JP H1014278 A JPH1014278 A JP H1014278A
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JP
Japan
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semiconductor elements
semiconductor
maximum
type
igbt
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Pending
Application number
JP8164362A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Maehara
宏之 前原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH1014278A publication Critical patent/JPH1014278A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure a high load controllability in an overcurrent at the time of over voltage impressing and at the time of overcurrent flowing, without significantly increasing the size and the manufacturing cost. SOLUTION: A low-rated IGBT 11, a high-rated IGBT 12, and a DC motor 10 are connected in series, and both its ends are connected to a positive power source 1 and a negative power source 2, respectively. For the low-rated IGBT 11, one having a maximum rated voltage V11 and a maximum rated current I11 , larger than a maximum voltage Vmax , and a maximum current Imax to be presumed to be generated in the IGBT respectively, is selected. The values of the maximum voltage Vmax and the maximum current Imax are found by experiments or analysis, from the constants of the DC motor 10 and other circuit elements. For the high-rated IGBT 12, one having a maximum rated voltage V12 and a maximum rated current, I12 larger than the maximum rated voltage V11 and the maximum rated current I11 of the low-rating IGBT 11 respectively, is selected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、変電機器に用いら
れるモータ・コイル等の負荷を、半導体素子によって駆
動・制御するための変電機器制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substation control apparatus for driving and controlling loads such as motors and coils used in substation equipment by semiconductor elements.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガス絶縁開閉装置のような変電機器は、
機器動作のための直流モータ、交流モータ、コイル等を
有している。そして、これらのモータ、コイルは、変電
機器近傍に設置される制御装置によって制御される。こ
の場合、変電機器は公共性の高い重要な機器であるた
め、その制御装置には、信頼性の高い制御を行い、誤動
作や動作不能の可能性を極力低減することが要求され
る。
2. Description of the Related Art Substation equipment such as gas insulated switchgear is
It has a DC motor, AC motor, coil, etc. for operating the device. These motors and coils are controlled by a control device installed near the substation equipment. In this case, since the substation device is an important public device, the control device is required to perform highly reliable control to minimize the possibility of malfunction or inoperability.

【0003】従来、このような変電機器制御装置の接点
には、リレー等の機械的接点が用いられてきたが、接点
損耗等による誤動作や動作不能を少なくするという観点
から、近年では、半導体素子の適用が進められている。
Conventionally, mechanical contacts such as relays have been used as the contacts of such substation equipment control devices. However, from the viewpoint of reducing malfunctions and inoperability due to wear of the contacts, semiconductor devices have recently been used. Is being applied.

【0004】すなわち、変電機器制御装置の接点として
半導体素子を適用した場合、半導体素子には可動部分が
ないため、接点損耗等の機械的問題を起こすことなく負
荷の制御が行えるという利点がある。また、半導体素子
は比較的安価であり、経済性にも優れている。しかしそ
の一方で、半導体素子には、過電圧、過電流、加熱に比
較的弱いという欠点もある。
That is, when a semiconductor element is applied as a contact of a substation control device, there is an advantage that the load can be controlled without causing a mechanical problem such as contact wear since the semiconductor element has no movable parts. In addition, semiconductor elements are relatively inexpensive and are excellent in economic efficiency. However, on the other hand, the semiconductor element also has a disadvantage that it is relatively vulnerable to overvoltage, overcurrent, and heating.

【0005】したがって、半導体素子を変電機器制御装
置へ適用する際には、信頼性を向上する目的から、前述
したように素子が比較的安価なこともあり、複数の半導
体素子を直列に接続する場合がある。図7は、正電源1
と負電源2の間に、2個の半導体素子3a,3bを直列
に接続して、2個の半導体素子3a,3bを同時に通電
可能状態または通電阻止状態にすることにより、1個の
制御対象負荷4を制御するように構成した変電機器制御
装置を示している。すなわち、この図7の装置において
は、2個の半導体素子3a,3bを同時に通電可能状態
もしくは通電阻止状態にすることにより、たとえ一方の
半導体素子3aが短絡故障に至ったとしても、他方の半
導体素子3bが健全であれば、負荷の誤動作を防止する
ことができる。
Therefore, when a semiconductor element is applied to a substation control device, the element may be relatively inexpensive as described above in order to improve reliability, and a plurality of semiconductor elements are connected in series. There are cases. FIG. 7 shows the positive power supply 1
The two semiconductor elements 3a and 3b are connected in series between the power supply and the negative power supply 2, and the two semiconductor elements 3a and 3b are simultaneously turned on or off, so that one control object 1 shows a substation control device configured to control a load 4. In other words, in the device shown in FIG. 7, the two semiconductor elements 3a and 3b are simultaneously turned on or off, so that even if one of the semiconductor elements 3a is short-circuited, the other semiconductor element 3a, 3b is short-circuited. If the element 3b is sound, malfunction of the load can be prevented.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図7に示す
ように、変電機器制御装置の接点として複数の半導体素
子3を用いる場合には、同一種類の素子が用いられてお
り、素子の最大定格は全て同一である。そして、この最
大定格の値は、各種の規格および負荷の特性を考慮し、
予想される最大の電圧値および電流値に耐えるように決
定される。
As shown in FIG. 7, when a plurality of semiconductor elements 3 are used as the contacts of the substation control device, the same type of elements are used, and the maximum rating of the elements is obtained. Are all the same. The value of this maximum rating is determined in consideration of various standards and load characteristics.
It is determined to withstand the expected maximum voltage value and current value.

【0007】しかし、万一、このように決定された最大
定格を超えるような過電圧あるいは過電流が制御装置に
加わった場合には、全ての素子が同時に故障する可能性
がある。この場合、半導体素子の故障は短絡故障となる
のが普通なので、一旦全ての素子が故障すると、負荷に
流れる電流を遮断することができなくなり、負荷停止不
能に陥る。この負荷停止不能は、大きなエネルギーを扱
う変電機器の制御が不能になるという重大な事態であ
り、どうしても避けなければならない。これに対して、
極端に最大定格の大きな素子を使用することも考えられ
るが、この場合には、信頼性を向上できるものの、制御
装置の大型化と製作費用の増大を招くため、好ましくな
い。
However, if an overvoltage or an overcurrent exceeding the maximum rating determined in this way is applied to the control device, all the elements may fail at the same time. In this case, since the failure of the semiconductor element is usually a short-circuit failure, once all the elements have failed, the current flowing to the load cannot be cut off and the load cannot be stopped. This inability to stop the load is a serious situation in which the control of substation equipment that handles large energy becomes impossible, and must be avoided. On the contrary,
It is conceivable to use an element having an extremely large maximum rating. However, in this case, although the reliability can be improved, it is not preferable because the control device is increased in size and the manufacturing cost is increased.

【0008】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
寸法や製作費用を大幅に増大させることなく過電圧印加
時や過電流通電時における高い負荷制御能力を確保可能
であり、小型で経済性に優れた、信頼性の高い変電機器
制御装置を提供することである。
[0008] The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above.
To provide a small, economical, and highly reliable substation control device that can ensure high load control capability when overvoltage is applied or overcurrent is applied without significantly increasing the size and manufacturing cost. It is.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、本発明による変電機器制御装置は、複数の半導体素
子を直列に接続し、この複数の半導体素子を同時に通電
可能状態または通電阻止状態にすることにより、制御対
象負荷への通電を制御する変電機器制御装置において、
複数の半導体素子またはその付属要素として定格や能力
が異なるものを使用したことを特徴としている。そし
て、このように、複数の半導体素子またはその付属要素
として定格や能力が異なるものを使用したことにより、
同一の定格や能力を有するものを使用した場合に比べ
て、全ての半導体素子またはその付属要素が同時に故障
する可能性を格段に低減することができるものである。
In order to achieve the above object, a substation control apparatus according to the present invention connects a plurality of semiconductor elements in series, and simultaneously switches the plurality of semiconductor elements to a state in which current can be supplied or a state in which conduction is prevented. By doing so, in the substation equipment control device that controls the energization to the control target load,
It is characterized in that a plurality of semiconductor elements or elements having different ratings and capabilities are used as their accessory elements. And, by using a plurality of semiconductor elements or ones with different ratings and capabilities as their accessory elements,
The possibility that all the semiconductor elements or their attached components will fail at the same time can be remarkably reduced as compared with the case where the elements having the same rating and capability are used.

【0010】請求項1記載の発明は、半導体素子とし
て、最大定格の異なる種類のものを使用したことを特徴
としている。すなわち、請求項1記載の発明において、
複数の半導体素子は、最大定格の異なる複数種類の半導
体素子を含み、第1の種類の半導体素子は第2の種類の
半導体素子よりも大きな最大定格を有する。なお、以下
では、便宜上の理由から、最大定格の大きな第1の種類
の半導体素子と最大定格の小さな第2の種類の半導体素
子を、それぞれ高定格半導体素子および低定格半導体素
子と呼ぶものとする。
[0010] The invention according to claim 1 is characterized in that semiconductor elements having different maximum ratings are used. That is, in the invention of claim 1,
The plurality of semiconductor elements include a plurality of types of semiconductor elements having different maximum ratings, and the first type of semiconductor element has a higher maximum rating than the second type of semiconductor elements. In the following, for the sake of convenience, the first type semiconductor element having a large maximum rating and the second type semiconductor element having a small maximum rating are referred to as a high-rated semiconductor element and a low-rated semiconductor element, respectively. .

【0011】以上のような構成を有する請求項1記載の
発明によれば、仮に変電機器制御装置に設計値を超える
過電圧あるいは過電流が加えられた場合でも、その過電
圧あるいは過電流の値が高定格半導体素子の最大定格よ
り小さい限り、少なくともこの高定格半導体素子の故障
は避けられるため、負荷制御能力は維持される。したが
って、全ての半導体素子の最大定格を同一とした場合に
比べて負荷制御能力を維持できる電圧値あるいは電流値
の限度を高くすることができる。なお、以下では、便宜
上の理由から、制御装置の負荷制御能力が維持できる上
限の電圧値および電流値の特性を、それぞれ制御限界電
圧特性および制御限界電流特性と呼ぶものとする。
According to the first aspect of the present invention having the above configuration, even if an overvoltage or an overcurrent exceeding the design value is applied to the substation equipment control device, the overvoltage or the overcurrent value becomes high. As long as it is smaller than the maximum rating of the rated semiconductor device, at least the failure of the high-rated semiconductor device can be avoided, so that the load control capability is maintained. Therefore, the limit of the voltage value or the current value that can maintain the load control ability can be increased as compared with the case where the maximum ratings of all the semiconductor elements are the same. In the following, for the sake of convenience, the characteristics of the upper limit voltage value and the current value at which the load control capability of the control device can be maintained are referred to as control limit voltage characteristics and control limit current characteristics, respectively.

【0012】このように、本発明においては、一部の半
導体素子のみに高定格半導体素子を使用することによ
り、全ての半導体素子に高定格半導体素子を使用した場
合と同様に、制御限界電圧特性および制御限界電流特性
を向上することができる。そして、全ての半導体素子に
高定格半導体素子を使用した場合に比べて、制御装置の
寸法および製作費用の増大を抑制することができる。し
たがって、本発明によれば、制御装置の寸法や製作費用
をそれほど増大させることなく過電圧印加時や過電流通
電時における高い負荷制御能力を確保できる。
As described above, in the present invention, by using a high-rated semiconductor element only for some of the semiconductor elements, the control limit voltage characteristic can be reduced in the same manner as when all the semiconductor elements are used. In addition, control limit current characteristics can be improved. Further, it is possible to suppress an increase in the size and manufacturing cost of the control device as compared with a case where a high-rated semiconductor element is used for all the semiconductor elements. Therefore, according to the present invention, it is possible to secure a high load control ability at the time of overvoltage application or overcurrent application without significantly increasing the size and manufacturing cost of the control device.

【0013】なお、本発明において、半導体素子の故障
の判定は、素子の極間電圧を測定することにより、動作
状態で実施することができる。そのため、低定格半導体
素子が故障した場合には、極間電圧の変化に基づいて自
動的に警報を発生させる等により、故障素子の交換等の
適切な対策を早期に実施することができる。
In the present invention, the failure of the semiconductor device can be determined in an operating state by measuring the voltage between the electrodes of the device. Therefore, when the low-rated semiconductor element breaks down, appropriate measures such as replacement of the faulty element can be taken at an early stage by automatically generating an alarm based on a change in the voltage between the electrodes.

【0014】請求項2記載の発明は、半導体素子とし
て、最大定格電圧および最大定格電流の異なる種類のも
のを使用したことを特徴としている。すなわち、請求項
2記載の発明において、複数の半導体素子は、最大定格
電圧と最大定格電流の異なる複数種類の半導体素子を含
む。そして、第1の種類の半導体素子は第2の種類の半
導体素子よりも大きな最大定格電圧を有し、第2の種類
の半導体素子は第1の種類の半導体素子よりも大きな最
大定格電流を有する。なお、以下では、便宜上の理由か
ら、最大定格電圧の大きな第1の種類の半導体素子と最
大定格電流の大きな第2の種類の半導体素子を、それぞ
れ高耐電圧型半導体素子および高耐電流型半導体素子と
呼ぶものとする。
According to a second aspect of the present invention, semiconductor devices of different types having different maximum rated voltages and maximum rated currents are used. That is, in the invention described in claim 2, the plurality of semiconductor elements include a plurality of types of semiconductor elements having different maximum rated voltages and maximum rated currents. The first type of semiconductor element has a higher maximum rated voltage than the second type of semiconductor element, and the second type of semiconductor element has a higher maximum rated current than the first type of semiconductor element. . In the following, for the sake of convenience, a first type semiconductor element having a large maximum rated voltage and a second type semiconductor element having a large maximum rated current are referred to as a high withstand voltage type semiconductor element and a high withstand current type semiconductor, respectively. It shall be called an element.

【0015】以上のような構成を有する請求項2記載の
発明によれば、仮に変電機器制御装置に過電圧あるいは
過電流が加えられた場合でも、過電圧が高耐電圧型半導
体素子の最大定格電圧より小さいか、あるいは過電流が
高耐電流型半導体素子の最大定格電流より小さい限り、
高耐電圧型半導体素子と高耐電流型半導体素子の少なく
とも一方の故障は避けられるため、負荷制御能力は維持
される。
According to the second aspect of the present invention having the above structure, even if an overvoltage or an overcurrent is applied to the substation equipment control device, the overvoltage is higher than the maximum rated voltage of the high withstand voltage type semiconductor element. As long as it is small or the overcurrent is smaller than the maximum rated current of the high withstand current type semiconductor device,
Since the failure of at least one of the high withstand voltage type semiconductor element and the high withstand current type semiconductor element can be avoided, the load control ability is maintained.

【0016】一般的に、半導体素子は、外形寸法が同一
であれば、高い最大定格電圧と大きな最大定格電流を両
立させることは難しく、高い最大定格電圧を有する高耐
電圧型素子は最大定格電流が比較的小さくなり、高い最
大定格電流を有する高耐電流型素子は最大定格電圧が比
較的小さくなる。本発明によれば、このような2種類の
半導体素子を直列に組み合わせて使用することにより、
各素子の特性を相乗的に活用して制御装置全体としての
制御限界電圧特性および制御限界電流特性を向上するこ
とができる。そして、全ての半導体素子の最大定格電圧
および最大定格電流を大きくした場合に比べて、制御装
置の寸法および製作費用の増大を抑制することができ
る。
In general, it is difficult for a semiconductor element to have both a high maximum rated voltage and a large maximum rated current if the external dimensions are the same, and a high withstand voltage element having a high maximum rated voltage has a maximum rated current. Is relatively small, and a high withstand current element having a high maximum rated current has a relatively small maximum rated voltage. According to the present invention, by using such two types of semiconductor elements in combination in series,
By utilizing the characteristics of each element synergistically, the control limit voltage characteristics and the control limit current characteristics of the entire control device can be improved. Then, it is possible to suppress an increase in the size and manufacturing cost of the control device as compared with a case where the maximum rated voltage and the maximum rated current of all the semiconductor elements are increased.

【0017】したがって、本発明によれば、前記請求項
1記載の発明と同様に、制御装置の寸法や製作費用をそ
れほど増大させることなく過電圧印加時や過電流通電時
における高い負荷制御能力を確保できる。なお、本発明
においては、前記請求項1記載の発明と同様に、半導体
素子の極間電圧を測定することにより故障の判定を動作
状態で実施することができるため、素子の故障時には適
切な対策を早期に実施することができる。
Therefore, according to the present invention, similarly to the first aspect of the present invention, a high load control capability can be ensured when an overvoltage is applied or an overcurrent is applied without significantly increasing the size and manufacturing cost of the control device. it can. In the present invention, as in the first aspect of the present invention, the failure can be determined in the operating state by measuring the voltage between the electrodes of the semiconductor element. Can be implemented early.

【0018】請求項3記載の発明は、半導体素子の過電
圧保護回路として、保護能力の異なる種類のものを使用
したことを特徴としている。すなわち、請求項3記載の
発明において、複数の半導体素子は、過電圧保護回路の
保護能力の異なる複数種類の半導体素子を含み、第1の
種類の半導体素子は第2の種類の半導体素子よりも保護
能力の高い過電圧保護回路を有する。なお、以下では、
便宜上の理由から、過電圧保護回路の保護能力の高い半
導体素子と過電圧保護回路の保護能力の低い半導体素子
を、それぞれ重保護半導体素子および軽保護半導体素子
と呼ぶものとする。
According to a third aspect of the present invention, as the overvoltage protection circuit of the semiconductor device, a circuit having a different protection capability is used. That is, in the invention according to claim 3, the plurality of semiconductor elements include a plurality of types of semiconductor elements having different protection capabilities of the overvoltage protection circuit, and the first type of semiconductor element is more protected than the second type of semiconductor element. It has a high performance overvoltage protection circuit. In the following,
For convenience, a semiconductor element having a high protection ability of the overvoltage protection circuit and a semiconductor element having a low protection ability of the overvoltage protection circuit are referred to as a heavy protection semiconductor element and a light protection semiconductor element, respectively.

【0019】以上のような構成を有する請求項3記載の
発明によれば、仮に変電機器制御装置に設計値を超える
過電圧が加えられた場合でも、その過電圧が重保護半導
体素子の過電圧保護回路の保護能力を超えない限り、少
なくともこの重保護半導体素子の故障は避けられるた
め、負荷制御能力は維持される。
According to the third aspect of the present invention having the above configuration, even if an overvoltage exceeding the design value is applied to the substation equipment control device, the overvoltage is applied to the overvoltage protection circuit of the heavy protection semiconductor element. As long as the protection capability is not exceeded, at least the failure of the heavy protection semiconductor device can be avoided, so that the load control capability is maintained.

【0020】このように、本発明においては、一部の半
導体素子のみに重保護半導体素子を使用することによ
り、全ての半導体素子に対して重保護半導体素子を使用
した場合と同様に、制限限界電圧特性を向上することが
でき、制御装置の信頼性を向上することができる。その
ため、全ての半導体素子に対して重保護半導体素子を使
用した場合に比べて、制御装置の寸法および製作費用の
増大を抑制することができる。
As described above, in the present invention, by using the heavy protection semiconductor element only for some of the semiconductor elements, the limit limit can be obtained as in the case where the heavy protection semiconductor element is used for all the semiconductor elements. The voltage characteristics can be improved, and the reliability of the control device can be improved. Therefore, an increase in the size and manufacturing cost of the control device can be suppressed as compared with the case where the heavy protection semiconductor elements are used for all the semiconductor elements.

【0021】したがって、本発明によれば、制御装置の
寸法や製作費用をそれほど増大させることなく制御限界
電圧特性を向上することができ、高い負荷制御能力を確
保できる。なお、本発明においては、前記請求項1記載
の発明と同様に、半導体素子の極間電圧を測定すること
により故障の判定を動作状態で実施することができるた
め、素子の故障時には適切な対策を早期に実施すること
ができる。
Therefore, according to the present invention, the control limit voltage characteristic can be improved without significantly increasing the size and manufacturing cost of the control device, and high load control capability can be secured. In the present invention, as in the first aspect of the present invention, the failure can be determined in the operating state by measuring the voltage between the electrodes of the semiconductor element. Can be implemented early.

【0022】請求項4記載の発明は、半導体素子の放熱
器として、放熱能力の異なる種類のものを使用したこと
を特徴としている。すなわち、請求項4記載の発明にお
いて、複数の半導体素子は、放熱器の放熱能力の異なる
複数種類の半導体素子を含み、第1の種類の半導体素子
は第2の種類の半導体素子よりも放熱能力の高い放熱器
を有する。なお、放熱能力のレベルは、一般的に放熱器
の寸法で決定されるため、以下では、便宜上の理由か
ら、放熱能力の高い放熱器を有する半導体素子と放熱能
力の低い放熱器を有する半導体素子を、それぞれ大型放
熱器付き半導体素子および小型放熱器付き半導体素子と
呼ぶものとする。
According to a fourth aspect of the present invention, a radiator having a different heat radiation capability is used as the radiator of the semiconductor element. That is, in the invention according to claim 4, the plurality of semiconductor elements include a plurality of types of semiconductor elements having different heat radiation capabilities of the radiator, and the first type of semiconductor element has a higher heat radiation capacity than the second type of semiconductor element. With a high radiator. In addition, since the level of the heat radiation capability is generally determined by the size of the radiator, a semiconductor device having a high heat radiation capability and a semiconductor device having a low heat radiation capability will be described below for convenience. Are called a semiconductor element with a large radiator and a semiconductor element with a small radiator, respectively.

【0023】以上のような構成を有する請求項4記載の
発明によれば、仮に変電機器制御装置に設計値を超える
過電流あるいは熱的異常が加えられた場合でも、その熱
量が、大型放熱器付き半導体素子の放熱能力を超えない
限り、少なくともこの大型放熱器付き半導体素子の故障
は避けられるため、負荷制御能力は維持される。
According to the fourth aspect of the present invention having the above-described configuration, even if an overcurrent or a thermal abnormality exceeding the design value is applied to the substation equipment control device, the amount of heat is reduced by the large radiator. As long as the heat dissipation capability of the semiconductor device with the heat sink is not exceeded, at least the failure of the semiconductor device with the large heat sink can be avoided, so that the load control capability is maintained.

【0024】このように、本発明においては、一部の半
導体素子のみに大型放熱器付き半導体素子を使用するこ
とにより、全ての半導体素子に対して大型放熱器付き半
導体素子を使用した場合と同様に、制限限界電流特性お
よび耐熱特性を向上することができ、制御装置の信頼性
を向上することができる。そのため、全ての半導体素子
に対して大型放熱器を使用した場合に比べて、制御装置
の寸法および製作費用の増大を抑制することができる。
As described above, according to the present invention, by using the semiconductor element with the large radiator only for some of the semiconductor elements, the same as the case where the semiconductor element with the large radiator is used for all the semiconductor elements. In addition, the limiting current characteristics and the heat resistance can be improved, and the reliability of the control device can be improved. Therefore, an increase in the size and manufacturing cost of the control device can be suppressed as compared with the case where a large radiator is used for all the semiconductor elements.

【0025】したがって、本発明によれば、制御装置の
寸法や製作費用をそれほど増大させることなく制限限界
電流特性および耐熱特性を向上することができ、高い負
荷制御能力を確保できる。なお、本発明においては、前
記請求項1記載の発明と同様に、半導体素子の極間電圧
を測定することにより故障の判定を動作状態で実施する
ことができるため、素子の故障時には適切な対策を早期
に実施することができる。
Therefore, according to the present invention, the limiting current characteristics and the heat resistance can be improved without significantly increasing the size and manufacturing cost of the control device, and a high load control capability can be secured. In the present invention, as in the first aspect of the present invention, the failure can be determined in the operating state by measuring the voltage between the electrodes of the semiconductor element. Can be implemented early.

【0026】請求項5記載の発明は、請求項1、3、ま
たは4記載の発明において、制御対象負荷が複数である
場合に、複数の個別の半導体素子と単一の共通の半導体
素子を使用したことを特徴としている。すなわち、請求
項5記載の発明において、制御対象負荷は複数の負荷で
あり、複数の半導体素子は、複数の負荷に対してそれぞ
れ直列に接続された複数の個別の半導体素子と、この個
別の半導体素子に対して一括的に直列に接続された単一
の共通の半導体素子を有する。そして、単一の共通の半
導体素子と複数の個別の半導体素子とは、請求項1、
3、または4記載の発明の第1と第2の種類の半導体素
子の関係を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first, third, or fourth aspect of the invention, when a plurality of loads to be controlled are used, a plurality of individual semiconductor elements and a single common semiconductor element are used. It is characterized by doing. That is, in the invention according to claim 5, the load to be controlled is a plurality of loads, and the plurality of semiconductor elements include a plurality of individual semiconductor elements respectively connected in series to the plurality of loads, and the individual semiconductor element. It has a single common semiconductor element connected in series to the elements collectively. And the single common semiconductor element and the plurality of individual semiconductor elements are defined in claim 1,
The semiconductor device according to the third or fourth aspect has a relationship between the first and second types of semiconductor elements.

【0027】以上のような構成を有する請求項5記載の
発明によれば、複数の比較的低性能の半導体素子に対し
て単一の共通の高性能半導体素子を使用することによ
り、複数の負荷に対する複数の個別の半導体素子の全て
に高性能の半導体素子を使用した場合と同様に、制限電
圧特性および制限限界電流特性を向上することができ
る。そして、複数の負荷に対する複数の個別の半導体素
子の全てに大型の高性能半導体素子を使用した場合に比
べて、制御装置の寸法および製作費用の増大を抑制する
ことができる。したがって、本発明によれば、特に複数
の負荷に対して、前記請求項1、3、または4記載の発
明と同様に、制御装置の寸法や製作費用をそれほど増大
させることなく、過電圧印加時や過電流通電時における
高い負荷制御能力を確保できる。
According to the fifth aspect of the present invention having the above-described structure, a plurality of relatively low-performance semiconductor elements are replaced by a single common high-performance semiconductor element, thereby providing a plurality of loads. As in the case where a high-performance semiconductor element is used for all of the plurality of individual semiconductor elements, the limiting voltage characteristics and the limiting current characteristics can be improved. Further, it is possible to suppress an increase in the size and manufacturing cost of the control device as compared with a case where a large-sized high-performance semiconductor element is used for all of the plurality of individual semiconductor elements for a plurality of loads. Therefore, according to the present invention, in particular, for a plurality of loads, similar to the first, third, or fourth aspect of the present invention, when the overvoltage is applied without significantly increasing the size and manufacturing cost of the control device. High load control ability at the time of overcurrent application can be secured.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[1.第1の実施の形態] [1−1.構成]図1は、本発明の第1の実施の形態と
して、請求項1記載の発明を適用した変電機器制御装置
の一つの実施の形態を示す基本回路図である。この図1
において、10は制御対象負荷である直流モータ、11
は最大定格の小さな低定格IGBT(絶縁ゲートバイポ
ーラトランジスタ)、12は最大定格の大きな高定格I
GBTである。すなわち、図1に示すように、低定格I
GBT11、高定格IGBT12、および直流モータ1
0が直列に接続されており、その両端は、正電源1と負
電源2にそれぞれ接続されている。なお、このように、
低定格IGBT11と高定格IGBT12とを直列に接
続するのは、いずれか一方のIGBTが短絡故障に至っ
た場合でも、直流モータ10の制御を可能とするためで
ある。
[1. First Embodiment] [1-1. Configuration] FIG. 1 is a basic circuit diagram showing one embodiment of a substation control apparatus to which the invention of claim 1 is applied as a first embodiment of the present invention. This figure 1
, 10 is a DC motor which is a load to be controlled, 11
Is a low-rated IGBT (insulated gate bipolar transistor) having a small maximum rating, and 12 is a high-rated I having a large maximum rating.
GBT. That is, as shown in FIG.
GBT 11, high rated IGBT 12, and DC motor 1
0 are connected in series, and both ends thereof are connected to a positive power supply 1 and a negative power supply 2, respectively. In addition, like this,
The reason why the low-rated IGBT 11 and the high-rated IGBT 12 are connected in series is to enable control of the DC motor 10 even when one of the IGBTs is short-circuited.

【0029】この場合、低定格IGBT11は、その最
大定格電圧V11および最大定格電流I11が、IGBTに
おいて発生することが予想される最大電圧Vmax および
最大電流Imax よりそれぞれ大きくなるように選定され
ている。ここで、最大電圧Vmax および最大電流Imax
の値は、直流モータ10および他の回路要素の定数か
ら、実験や解析により求められる。また、高定格IGB
T12は、その最大定格電圧V12および最大定格電流I
12が、低定格IGBT11の最大定格電圧V11および最
大定格電流I11よりそれぞれ大きくなるように選定され
ている。
In this case, the low-rated IGBT 11 is selected such that its maximum rated voltage V 11 and maximum rated current I 11 are respectively larger than the maximum voltage V max and the maximum current I max expected to be generated in the IGBT. Have been. Here, the maximum voltage V max and a maximum current I max
Is determined by experiments and analysis from the constants of the DC motor 10 and other circuit elements. In addition, high rated IGB
T12 has its maximum rated voltage V 12 and the maximum rated current I
12, are selected so that each is larger than the maximum rated voltage V 11 and the maximum rated current I 11 of the lower rating IGBT 11.

【0030】すなわち、2個のIGBT11,12は、
その最大定格電圧V11,V12および最大定格電流I11
12が次の式(1)の関係を有するようにして選定され
ている。
That is, the two IGBTs 11 and 12 are:
Its maximum rated voltage V 11 , V 12 and maximum rated current I 11 ,
I 12 is selected so as to have the relationship of the following equation (1).

【数1】 (Equation 1)

【0031】[1−2.作用]以上のような構成を有す
る本実施の形態によれば、制御装置に過電流あるいは過
電圧が加わった場合でも、負荷制御能力を十分に維持す
ることができる。以下には、この作用について具体的に
説明する。
[1-2. Operation] According to the present embodiment having the above configuration, even when an overcurrent or an overvoltage is applied to the control device, the load control ability can be sufficiently maintained. Hereinafter, this operation will be specifically described.

【0032】例えば、本実施の形態の制御装置におい
て、実験・解析の精度不足や確率的要因等により、予想
される最大電流Imax を超える電流Iが各IGBT1
1,12に流れた場合を考える。ここで仮に、電流Iの
値が、I12>I>I11であれば、低定格IGBT11は
故障し、その故障態様は一般的に短絡故障である。しか
し、高定格IGBT12は故障に至らないので、直流モ
ータ10を停止することができる。すなわち、故障は発
生するものの、負荷停止能力は失われない。
[0032] For example, in the control apparatus of the present embodiment, the insufficient precision probabilistic factors such experiments and analysis, the current I exceeds the maximum current I max to be expected each IGBT1
Let us consider the case where the flow has reached 1 and 12. Here, if the value of the current I is I 12 >I> I 11 , the low-rated IGBT 11 fails, and the failure mode is generally a short-circuit failure. However, since the high-rated IGBT 12 does not fail, the DC motor 10 can be stopped. That is, although a failure occurs, the load stopping ability is not lost.

【0033】また、本実施の形態の制御装置において、
予想される最大電圧Vmax を超える電圧Vが各IGBT
11,12に印加された場合には、電圧Vの値が、V12
>V>V11であれば、低定格IGBT11は故障する
が、高定格IGBT12は故障に至らないので、この場
合にも、直流モータ10を停止することができる。
In the control device according to the present embodiment,
Voltage V that exceeds the maximum voltage V max to be expected the IGBT
11 and 12, the value of the voltage V becomes V 12
If>V> V 11, the lower rating IGBT11 is failed but the high rated IGBT12 so does not lead to failure, even in this case, it is possible to stop the DC motor 10.

【0034】なお、以上のような過電流通電時あるいは
過電圧印加時における低定格IGBT11の故障は、極
間電圧の測定により、動作中に迅速に検出できるため、
警報表示などの対策が可能である。
The failure of the low-rated IGBT 11 when the overcurrent is applied or the overvoltage is applied can be quickly detected during operation by measuring the voltage between the electrodes.
Countermeasures such as alarm display are possible.

【0035】一方、本実施の形態の制御装置において、
予想される最大電流Imax を超える電流Iの値がI>I
12であるか、あるいは、予想される最大電圧Vmax を超
える電圧Vの値がV>V12であれば、高定格IGBT1
2も故障し、直流モータ10は停止不能となる。但し、
高定格IGBT12の最大定格電流I12の値を予想され
る最大電流Imax より十分に大きく設定し、かつ、最大
定格電圧V12の値を予想される最大電圧Vmax より十分
に大きく設定しておけば、このような事態に陥る可能性
を極めて低くできる。
On the other hand, in the control device of this embodiment,
The value of the current I exceeds the maximum current I max to be expected I> I
12 is either or if the value of the voltage V which exceeds the maximum voltage V max, which is expected to V> a V 12, high rated IGBT1
2 also fails, and the DC motor 10 cannot be stopped. However,
Set sufficiently larger than the maximum current I max to the expected value of the maximum rated current I 12 of the high rated IGBT 12, and set sufficiently larger than the maximum voltage V max to the expected value of the maximum rated voltage V 12 If so, the possibility of falling into such a situation can be extremely reduced.

【0036】[1−3.効果]以上のように、本実施の
形態によれば、高定格IGBTを1個使用するだけで、
高定格IGBTを直列に2個使用した場合と同様の高い
制御限界電圧特性および制御限界電流特性を達成するこ
とができる。そのため、低定格IGBTを直列に2個接
続した場合に比べて、変電機器が制御不能となる可能性
を低減し、高い負荷制御能力を確保できる。また、高定
格IGBTを直列に2個接続した場合に比べて、制御装
置の寸法および製作費用の増大を抑制することができ
る。
[1-3. Effect] As described above, according to the present embodiment, only one high-rated IGBT is used,
The same high control limit voltage characteristics and control limit current characteristics as when two high-rated IGBTs are used in series can be achieved. Therefore, as compared with the case where two low-rated IGBTs are connected in series, the possibility that the substation equipment becomes uncontrollable is reduced, and high load control capability can be secured. Further, compared to a case where two high-rated IGBTs are connected in series, it is possible to suppress an increase in the size and manufacturing cost of the control device.

【0037】より具体的に、ガス絶縁開閉装置に用いら
れている直流モータには、最大25Aの始動電流が流れ
るものがある。このような直流モータを制御するための
低定格IGBTおよび高定格IGBTを選定すると、そ
の外形寸法は、例えば次の表1に示すようになる。
More specifically, some DC motors used in gas-insulated switchgear have a starting current of 25 A at the maximum. When a low-rated IGBT and a high-rated IGBT for controlling such a DC motor are selected, their outer dimensions are as shown in Table 1 below, for example.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】この表1から分かるように、高定格IGB
Tは低定格IGBTに比べ外形寸法がかなり大きくな
る。また、価格もかなり高くなることが普通である。こ
のことから、高定格IGBTと低定格IGBTを1個ず
つ使用する本実施の形態によれば、高定格IGBTを直
列に2個接続した場合に比べて制御装置の寸法および製
作費用の増大を抑制できることは明らかである。
As can be seen from Table 1, high rated IGB
T has a considerably larger outer dimension than a low-rated IGBT. Also, prices are usually quite high. For this reason, according to the present embodiment in which one high-rated IGBT and one low-rated IGBT are used, it is possible to suppress an increase in the size and manufacturing cost of the control device as compared with a case where two high-rated IGBTs are connected in series. Clearly what you can do.

【0040】したがって、本実施の形態によれば、制御
装置の寸法や製作費用をそれほど増大させることなく過
電圧印加時や過電流通電時における高い負荷制御能力を
確保できる。すなわち、変電機器制御装置の小型化・経
済性を保持しながらしかもその信頼性を大幅に向上する
ことができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to secure a high load control capability at the time of overvoltage application or overcurrent application without significantly increasing the size and manufacturing cost of the control device. In other words, the reliability of the substation control device can be greatly improved while maintaining the miniaturization and economical efficiency.

【0041】[1−4.変形例]なお、本実施の形態に
おいては、最大定格電流および最大定格電圧に関して請
求項1記載の発明を適用した場合について説明したが、
本実施の形態の変形例として、パルス定格電流、最大コ
レクタ損失などの他の定格に関して請求項1記載の発明
を適用する構成も可能であり、その場合にも、同様の作
用効果を得ることができる。
[1-4. Modified Example] In the present embodiment, the case where the invention described in claim 1 is applied to the maximum rated current and the maximum rated voltage has been described.
As a modification of the present embodiment, a configuration in which the invention described in claim 1 is applied to other ratings such as a pulse rated current and a maximum collector loss is also possible. In that case, the same operation and effect can be obtained. it can.

【0042】[2.第2の実施の形態] [2−1.構成]図2は、本発明の第2の実施の形態と
して、請求項1、5記載の各発明を適用した変電機器制
御装置の一つの実施の形態を示す基本回路図である。こ
の図1において、制御対象負荷である2個の直流モータ
10a,10bに対して、個別の低定格IGBT11
a,11bがそれぞれ直列に接続され、この2個の低定
格IGBT11a,11bに対して、単一の共通の高定
格IGBT12が直列に接続されている。そして、高定
格IGBT12側の端部と直流モータ10a,10b側
の端部は、正電源1と負電源2にそれぞれ接続されてい
る。なお、本実施の形態において、低定格IGBT11
a,11bと高定格IGBT12の最大定格電圧および
最大定格電流は、前記第1の実施の形態と全く同様に選
定されている。
[2. Second Embodiment] [2-1. Configuration] FIG. 2 is a basic circuit diagram showing one embodiment of a substation control apparatus to which each of the inventions according to claims 1 and 5 is applied as a second embodiment of the present invention. In FIG. 1, separate low-rated IGBTs 11 are provided for two DC motors 10a and 10b which are loads to be controlled.
a and 11b are connected in series, respectively, and a single common high-rated IGBT 12 is connected in series to the two low-rated IGBTs 11a and 11b. The end on the high-rated IGBT 12 side and the end on the DC motor 10a, 10b side are connected to a positive power supply 1 and a negative power supply 2, respectively. In the present embodiment, the low-rated IGBT 11
The maximum rated voltage and the maximum rated current of the a and 11b and the high-rated IGBT 12 are selected in exactly the same manner as in the first embodiment.

【0043】[2−2.作用・効果]以上のような構成
を有する本実施の形態によれば、制御装置に過電流ある
いは過電圧が加わった場合に、たとえ個別の複数の低定
格IGBT11a,11bのいずれか一方あるいは両方
が故障したとしても、前記第1の実施の形態と同様に、
共通の高定格IGBT12の故障の可能性を極めて低く
できる。
[2-2. Operation / Effect] According to the present embodiment having the above configuration, when an overcurrent or an overvoltage is applied to the control device, one or both of the plurality of individual low-rated IGBTs 11a and 11b fail. Even if it does, similar to the first embodiment,
The possibility of failure of the common high-rated IGBT 12 can be extremely reduced.

【0044】したがって、2個の直流モータ10a,1
0bに対して、制御装置の寸法や製作費用をそれほど増
大させることなく過電圧印加時や過電流通電時における
高い負荷制御能力を確保できる。すなわち、前記第1の
実施の形態と同様に、変電機器制御装置の小型化・経済
性を保持しながらしかもその信頼性を大幅に向上するこ
とができる。
Therefore, the two DC motors 10a, 1
In contrast to Ob, high load control capability can be ensured during overvoltage application or overcurrent application without significantly increasing the size and manufacturing cost of the control device. That is, similarly to the first embodiment, it is possible to greatly improve the reliability while maintaining the miniaturization and economy of the substation device control device.

【0045】[3.第3の実施の形態] [3−1.構成]図3は、本発明の第3の実施の形態と
して、請求項2記載の発明を適用した変電機器制御装置
の一つの実施の形態を示す基本回路図である。この図3
において、21は最大定格電圧の大きい高耐電圧型IG
BT、22は最大定格電流の大きい高耐電流型IGBT
である。すなわち、図3に示すように、高耐電圧型IG
BT21、高耐電流型IGBT22、および直流モータ
10が直列に接続されており、その両端は、正電源1と
負電源2にそれぞれ接続されている。
[3. Third Embodiment] [3-1. Configuration] FIG. 3 is a basic circuit diagram showing one embodiment of a substation control apparatus to which the invention of claim 2 is applied as a third embodiment of the present invention. This figure 3
, 21 is a high withstand voltage type IG having a large maximum rated voltage.
BT, 22 is a high withstand current type IGBT with a large maximum rated current
It is. That is, as shown in FIG.
The BT21, the high withstand current type IGBT22, and the DC motor 10 are connected in series, and both ends are connected to the positive power supply 1 and the negative power supply 2, respectively.

【0046】この場合、高耐電圧型IGBT21は、そ
の最大定格電流I21が、IGBTにおいて発生すること
が予想される最大電流Imax より大きくなるように選定
されている。また、高耐電流型IGBT22は、その最
大定格電圧V22が、IGBTにおいて発生することが予
想される最大電圧Vmax より大きくなるように選定され
ている。さらに、高耐電圧型IGBT21と高耐電流型
IGBT22は、高耐電圧型IGBT21の最大定格電
圧V21が高耐電流型IGBT22の最大定格電圧V22
り大きくなり、かつ、高耐電流型IGBT22の最大定
格電流I22が高耐電圧型IGBT21の最大定格電流I
21より大きくなるように選定されている。
In this case, the high withstand voltage type IGBT 21 is selected such that the maximum rated current I 21 is larger than the maximum current I max expected to occur in the IGBT. The high withstand current type IGBT22, the maximum rated voltage V 22 has been chosen to be greater than the maximum voltage V max, which is expected to occur in the IGBT. Further, the high withstand voltage type IGBT 21 and the high withstand current type IGBT 22 are such that the maximum rated voltage V 21 of the high withstand voltage type IGBT 21 is larger than the maximum rated voltage V 22 of the high withstand voltage type IGBT 22 and the high withstand voltage type IGBT 22 maximum rated current I 22 is the maximum rated current I of the high withstand voltage type IGBT21
It is selected to be larger than 21 .

【0047】すなわち、2個のIGBT21,22は、
その最大定格電圧V21,V22および最大定格電流I21
22が次の式(2)の関係を有するようにして選定され
ている。
That is, the two IGBTs 21 and 22 are:
Its maximum rated voltage V 21 , V 22 and maximum rated current I 21 ,
I 22 is selected so as to have the relationship of the following equation (2).

【数2】 (Equation 2)

【0048】[3−2.作用]以上のような構成を有す
る本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態と同様
に、制御装置に過電流あるいは過電圧が加わった場合で
も、負荷制御能力を十分に維持することができる。以下
には、この作用について具体的に説明する。
[3-2. Operation] According to the present embodiment having the above-described configuration, similarly to the first embodiment, even when an overcurrent or an overvoltage is applied to the control device, the load control ability can be sufficiently maintained. Can be. Hereinafter, this operation will be specifically described.

【0049】例えば、本実施の形態の制御装置におい
て、I22>I>V21なる電流Iが、各IGBT21,2
2に流れたとしても、少なくとも高耐電流型IGBT2
2は故障を免れる。また、本実施の形態の制御装置にお
いて、V21>V>V22なる電圧Vが、各IGBT21,
22に印加されたとしても、少なくとも高耐電圧型IG
BT21は故障を免れる。
For example, in the control device of the present embodiment, the current I satisfying I 22 >I> V 21 is applied to each of the IGBTs 21 and 21.
2, at least a high withstand current type IGBT2
2 escapes failure. In the control device of the present embodiment, the voltage V satisfying V 21 >V> V 22 is applied to each IGBT 21,
22, at least a high withstand voltage type IG
BT21 escapes from failure.

【0050】なお、本実施の形態においても、前記第1
の実施の形態と同様に、IGBT21または22の故障
は、極間電圧の測定により、動作中に迅速に検出できる
ため、警報表示などの対策が可能である。さらに、高耐
電圧型IGBT21の最大定格電圧V21の値を予想され
る最大電圧Vmax より十分に大きく設定し、かつ、高耐
電流型IGBT22の最大定格電流I22の値を予想され
る最大電流Imax より十分に大きく設定することによ
り、直流モータ10が停止不能となるような事態に陥る
可能性を極めて低くできる。
In the present embodiment, the first
As in the embodiment, the failure of the IGBT 21 or 22 can be quickly detected during operation by measuring the voltage between the electrodes, so that a measure such as an alarm display can be taken. Further, the value of the maximum rated voltage V 21 of the high withstand voltage type IGBT 21 is set sufficiently higher than the expected maximum voltage V max , and the value of the maximum rated current I 22 of the high withstand voltage type IGBT 22 is set to the maximum expected value. by setting sufficiently larger than the current I max, the possibility of falling into a situation that the DC motor 10 becomes impossible stop can be made very low.

【0051】[3−3.効果]前述したように、一般的
に、半導体素子は、外形寸法が同一であれば、高い最大
定格電圧と大きな最大定格電流を両立させることは難し
い。しかし、本実施の形態によれば、最大定格電圧が大
きく最大定格電流は比較的小さな小型の高耐電圧型IG
BT21と、最大定格電流が大きく最大定格電圧は比較
的小さな小型の高耐電流型IGBT22を組み合わせて
用いることができる。そのため、制御装置の寸法および
製作費用をそれほど増大させることなく、この2種類の
IGBTの優れた耐電圧性能と耐電流性能を相乗的に活
用して、制御装置全体の制御限界電圧特性および制御限
界電流特性の両方を向上することができる。したがっ
て、本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態と同
様に、変電機器制御装置の小型化・経済性を保持しなが
らしかもその信頼性を大幅に向上することができる。
[3-3. Effect] As described above, in general, it is difficult to achieve both a high maximum rated voltage and a large maximum rated current at the same external dimensions of a semiconductor element. However, according to the present embodiment, a small high withstand voltage IG having a large maximum rated voltage and a relatively small maximum rated current.
The BT21 can be used in combination with a small high-current-resistant IGBT22 having a large maximum rated current and a relatively small maximum rated voltage. Therefore, without significantly increasing the size and manufacturing cost of the control device, the excellent withstand voltage performance and current withstand performance of the two types of IGBTs are used synergistically to achieve the control limit voltage characteristics and control limit of the entire control device. Both current characteristics can be improved. Therefore, according to the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to maintain the miniaturization and economy of the substation equipment control device, and also to greatly improve the reliability thereof.

【0052】[4.第4の実施の形態] [4−1.構成]図4は、本発明の第4の実施の形態と
して、請求項3記載の発明を適用した変電機器制御装置
の一つの実施の形態を示す基本回路図である。この図4
において、31はサージ電圧に対して重度に保護された
重保護IGBT、32は重保護IGBT31よりも比較
的軽度に保護された軽保護IGBTである。ここで、重
保護IGBT31には、制限電圧の低いサージ吸収素子
33が取り付けられており、過電圧保護回路の保護能力
が高くなっている。また、軽保護IGBT32には、素
子の最大定格電圧より若干低い制限電圧を有するサージ
吸収素子34が取り付けられており、過電圧保護回路の
保護能力は重保護IGBT31より低くなっている。そ
して、図4に示すように、サージ吸収素子33を有する
重保護IGBT31、サージ吸収素子34を有する軽保
護IGBT32、および直流モータ10が直列に接続さ
れており、その両端は、正電源1と負電源2にそれぞれ
接続されている。
[4. Fourth Embodiment] [4-1. Configuration] FIG. 4 is a basic circuit diagram showing one embodiment of a substation control apparatus to which the invention of claim 3 is applied as a fourth embodiment of the present invention. This figure 4
In the figure, reference numeral 31 denotes a heavy protection IGBT which is heavily protected against a surge voltage, and reference numeral 32 denotes a light protection IGBT which is protected relatively lightly than the heavy protection IGBT 31. Here, the heavy protection IGBT 31 is provided with a surge absorbing element 33 having a low limiting voltage, so that the protection capability of the overvoltage protection circuit is high. The light protection IGBT 32 is provided with a surge absorbing element 34 having a voltage limit slightly lower than the maximum rated voltage of the element, and the protection capability of the overvoltage protection circuit is lower than that of the heavy protection IGBT 31. As shown in FIG. 4, a heavy protection IGBT 31 having a surge absorbing element 33, a light protection IGBT 32 having a surge absorbing element 34, and a DC motor 10 are connected in series. Each is connected to the power supply 2.

【0053】[4−2.作用]以上のような構成を有す
る本実施の形態によれば、制御装置にサージによる過電
圧が加わった場合でも、負荷制御能力を十分に維持する
ことができる。以下には、この作用について具体的に説
明する。
[4-2. Operation] According to the present embodiment having the above configuration, even when an overvoltage due to a surge is applied to the control device, the load control capability can be sufficiently maintained. Hereinafter, this operation will be specifically described.

【0054】まず、一般的に、サージ吸収素子の制限電
圧の値は、図5に示すように、同素子に通電される電流
値が大きいほど高くなる。したがって、最大サージ電圧
の設計値VA より大きなエネルギーを持つサージが制御
装置に印加された場合には、図5におけるように、最大
サージ電流の設計値IA を超える過電流IB が流れ、I
GBTの最大定格電圧VC を超える過電圧VB が発生し
て、IGBTが故障することがある。
First, generally, as shown in FIG. 5, the value of the limiting voltage of the surge absorbing element increases as the value of the current supplied to the surge absorbing element increases. Therefore, if the surge having a larger energy than the designed value V A of the maximum surge voltage is applied to the control device, as in FIG. 5, the flow overcurrent I B exceeding the design value I A of the maximum surge current, I
Overvoltage V B is generated that exceeds the maximum rated voltage V C of the GBT, IGBT is sometimes fail.

【0055】しかし、このような場合でも、本実施の形
態の制御装置によれば、制限電圧の低いサージ吸収素子
33により保護されている重保護IGBT31について
は、故障の可能性を極めて低くできる。なお、本実施の
形態においても、前記第1の実施の形態と同様に、IG
BT31または32の故障は、極間電圧の測定により、
動作中に迅速に検出できるため、警報表示などの対策が
可能である。
However, even in such a case, according to the control device of the present embodiment, the possibility of failure can be extremely reduced for the heavy protection IGBT 31 protected by the surge absorbing element 33 having a low limiting voltage. In this embodiment, as in the first embodiment, IG
The failure of BT31 or BT32 is determined by measuring the voltage between contacts.
Since it can be detected quickly during operation, measures such as alarm display can be taken.

【0056】[4−3.効果]一般的に、制限電圧の低
いサージ吸収素子は、吸収するエネルギーが大きいた
め、発熱による破壊を防ぐためには、サージ吸収耐量の
大きい大型の素子を採用する必要がある。すなわち、制
限電圧の低いサージ吸収素子は、より高い制限電圧を有
するサージ吸収素子に比べてその外形寸法がかなり大き
くなり、価格もかなり高くなる。このことから、制限電
圧の低いサージ吸収素子を使用した重保護IGBTと、
より制限電圧の高いサージ吸収素子を使用した軽保護I
GBTとを1個ずつ使用する本実施の形態により、重保
護IGBTを直列に2個接続した場合に比べて制御装置
の寸法および製作費用の増大を抑制できることは明らか
である。
[4-3. Effect] In general, a surge absorbing element having a low limiting voltage absorbs a large amount of energy. Therefore, in order to prevent destruction due to heat generation, it is necessary to employ a large element having a large surge absorption resistance. That is, a surge absorbing element having a lower limiting voltage has a considerably larger outer size and a higher price than a surge absorbing element having a higher limiting voltage. From this, a heavy protection IGBT using a surge absorbing element with a low limiting voltage,
Light protection I using surge absorbing element with higher limiting voltage
It is apparent that the present embodiment using one GBT can suppress an increase in the size and manufacturing cost of the control device as compared with a case where two heavy protection IGBTs are connected in series.

【0057】したがって、本実施の形態によれば、制御
装置の寸法や製作費用をそれほど増大させることなく、
特に、過電圧印加時における高い負荷制御能力を確保で
きる。すなわち、変電機器制御装置の小型化・経済性を
保持しながらしかもその信頼性を大幅に向上することが
できる。
Therefore, according to the present embodiment, the size and manufacturing cost of the control device are not increased so much.
In particular, a high load control ability at the time of applying an overvoltage can be secured. In other words, the reliability of the substation control device can be greatly improved while maintaining the miniaturization and economical efficiency.

【0058】[5.第5の実施の形態] [5−1.構成]図6は、本発明の第5の実施の形態と
して、請求項4記載の発明を適用した変電機器制御装置
の一つの実施の形態を示す基本回路図である。この図6
において、41は大型放熱器付きIGBT、42は小型
放熱器付きIGBTである。ここで、大型放熱器付きI
GBT41には、IGBTの温度が実使用状態で定格を
超えないために必要と推定される大きさよりも十分に大
きな放熱器が取り付けられている。また小型放熱器付き
IGBT42には、必要と推定される大きさよりも若干
大きな放熱器が取り付けられている。そして、図6に示
すように、大型放熱器付きIGBT41、小型放熱器付
きIGBT42、および直流モータ10が直列に接続さ
れており、その両端は、正電源1と負電源2にそれぞれ
接続されている。
[5. Fifth Embodiment] [5-1. Configuration] FIG. 6 is a basic circuit diagram showing one embodiment of a substation equipment control apparatus to which the invention of claim 4 is applied as a fifth embodiment of the present invention. This figure 6
, 41 is an IGBT with a large radiator, and 42 is an IGBT with a small radiator. Here, large radiator I
The GBT 41 is provided with a radiator that is sufficiently larger than the size required to prevent the temperature of the IGBT from exceeding the rating in an actual use state. Further, the IGBT 42 with the small radiator is provided with a radiator slightly larger than necessary. As shown in FIG. 6, an IGBT 41 with a large radiator, an IGBT 42 with a small radiator, and the DC motor 10 are connected in series, and both ends thereof are connected to a positive power supply 1 and a negative power supply 2, respectively. .

【0059】[5−2.作用]以上のような構成を有す
る本実施の形態によれば、制御装置に過電流あるいは熱
的異常が加わった場合でも、負荷制御能力を十分に維持
することができる。以下には、この作用について具体的
に説明する。
[5-2. Operation] According to the present embodiment having the above-described configuration, even when an overcurrent or a thermal abnormality is applied to the control device, the load control ability can be sufficiently maintained. Hereinafter, this operation will be specifically described.

【0060】例えば、本実施の形態の制御装置におい
て、推定を超える発熱が各IGBTに発生し、小型放熱
器付きIGBT41が熱的に破壊されたとしても、少な
くとも大型放熱器付きIGBT42が破壊される可能性
を極めて低くできる。なお、本実施の形態においても、
前記第1の実施の形態と同様に、IGBT41または4
2の故障は、極間電圧の測定により、動作中に迅速に検
出できるため、警報表示などの対策が可能である。
For example, in the control device of the present embodiment, even if heat exceeding the estimation is generated in each IGBT and the IGBT 41 with the small radiator is thermally destroyed, at least the IGBT 42 with the large radiator is destroyed. Possibilities can be extremely low. In the present embodiment,
As in the first embodiment, the IGBT 41 or 4
Since the failure of No. 2 can be detected quickly during operation by measuring the voltage between contacts, measures such as alarm display can be taken.

【0061】[5−3.効果]大型放熱器は、小型放熱
器よりも高い放熱能力を有するが、寸法が大きい分だけ
価格も高くなる。このことから、大型放熱器付きIGB
Tと、小型放熱器付きIGBTとを1個ずつ使用する本
実施の形態により、大型放熱器付きIGBTを直列に2
個接続した場合に比べて制御装置の寸法および製作費用
の増大を抑制できることは明らかである。
[5-3. Effect] The large radiator has a higher heat radiation capability than the small radiator, but the size is larger and the price is higher. From this, IGB with large radiator
T and one IGBT with a small radiator are used in this embodiment, and two IGBTs with a large radiator are connected in series.
Obviously, an increase in the size and manufacturing cost of the control device can be suppressed as compared with the case where the individual devices are connected.

【0062】したがって、本実施の形態によれば、制御
装置の寸法や製作費用をそれほど増大させることなく、
特に、過電流通電時や熱的異常発生時における高い負荷
制御能力を確保できる。すなわち、変電機器制御装置の
小型化・経済性を保持しながらしかもその信頼性を大幅
に向上することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the size and manufacturing cost of the control device are not increased so much.
In particular, high load control capability can be ensured when overcurrent is applied or when a thermal abnormality occurs. In other words, the reliability of the substation control device can be greatly improved while maintaining the miniaturization and economical efficiency.

【0063】[6.他の実施の形態]なお、本発明は、
前記各実施の形態に限定されるものではなく、他にも多
種多様の形態を実施可能であり、同様に優れた作用効果
を得られるものである。例えば、請求項1〜5記載の発
明を選択的に組み合わせて適用する構成も同様に可能で
ある。また、半導体素子は、IGBTに限定されるもの
ではなく、他の各種の半導体素子を使用して同様に優れ
た作用効果を得ることができる。これに関連して、半導
体素子に付随する過電圧保護回路や放熱器の具体的な構
成についても自由に構成可能である。さらに、制御対象
負荷についても、直流モータに限定されるものではな
く、コイル等の他の負荷を制御対象とする場合にも同様
に優れた作用効果を得ることができる。
[6. Other Embodiments] The present invention
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments can be implemented, and similarly, excellent operational effects can be obtained. For example, a configuration in which the inventions of claims 1 to 5 are selectively combined and applied is also possible. Further, the semiconductor element is not limited to the IGBT, and the same excellent effect can be obtained by using other various semiconductor elements. In this connection, specific configurations of the overvoltage protection circuit and the radiator associated with the semiconductor element can be freely configured. Further, the load to be controlled is not limited to the DC motor, and similarly excellent effects can be obtained when another load such as a coil is to be controlled.

【0064】一方、前記各実施の形態においては、1個
の制御対象負荷に対して2個の半導体素子を直列に接続
する構成について説明したが、本発明においては、1個
の制御対象負荷に対して3個以上の半導体素子を直列に
接続することも同様に可能であり、その場合にはさらに
制御装置の信頼性を向上することができる。また、前記
第2の実施の形態においては、2個の制御対象負荷に対
して、個別の半導体素子と単一の共通の半導体素子を直
列に接続する構成を示したが、3個以上の制御対象負荷
に対して、個別の半導体素子と単一の共通の半導体素子
を直列に接続する構成等も可能であり、また、個別の半
導体素子や共通の半導体素子を複数にする構成等も可能
である。いずれの場合においても、直列に接続する半導
体素子の数を増大させることにより、制御装置の信頼性
をより向上することができる。
On the other hand, in each of the above-described embodiments, a configuration in which two semiconductor elements are connected in series to one load to be controlled has been described. However, in the present invention, one load to be controlled is connected to one load to be controlled. On the other hand, it is similarly possible to connect three or more semiconductor elements in series, in which case the reliability of the control device can be further improved. Further, in the second embodiment, the configuration in which the individual semiconductor elements and the single common semiconductor element are connected in series to the two loads to be controlled has been described. A configuration in which an individual semiconductor element and a single common semiconductor element are connected in series to the target load is also possible, and a configuration in which individual semiconductor elements and a plurality of common semiconductor elements are provided is also possible. is there. In any case, the reliability of the control device can be further improved by increasing the number of semiconductor elements connected in series.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の半導体素子またはその付属要素の一部のみに高性
能の大型の素子を使用したことにより、寸法や製作費用
を大幅に増大させることなく過電圧印加時や過電流通電
時における高い負荷制御能力を確保可能であり、小型で
経済性に優れた、信頼性の高い変電機器制御装置を提供
することができる。
As described above, according to the present invention,
The use of high-performance, large-scale elements for only some of the multiple semiconductor elements or their accessory elements enables high load control capability when overvoltage is applied or overcurrent is applied without significantly increasing the size and manufacturing cost. It is possible to provide a substation control device which can be secured, is small, has excellent economic efficiency, and has high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の変電機器制御装置
を示す基本回路図。
FIG. 1 is a basic circuit diagram showing a substation device control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態の変電機器制御装置
を示す基本回路図。
FIG. 2 is a basic circuit diagram showing a substation device control device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態の変電機器制御装置
を示す基本回路図。
FIG. 3 is a basic circuit diagram showing a substation device control device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態の変電機器制御装置
を示す基本回路図。
FIG. 4 is a basic circuit diagram showing a substation equipment control device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】一般的なサージ吸収素子の通電電流と制限電圧
との関係の概略を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing an outline of a relationship between a current flowing through a general surge absorbing element and a limit voltage.

【図6】本発明の第5の実施の形態の変電機器制御装置
を示す基本回路図。
FIG. 6 is a basic circuit diagram showing a substation control device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】従来の変電機器制御装置の一例を示す基本回路
図。
FIG. 7 is a basic circuit diagram showing an example of a conventional substation control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:正電源 2:負電源 10,10a,10b:直流モータ 11,11a,11b:低定格IGBT 12:高定格IGBT 21:高耐電圧型IGBT 22:高耐電流型IGBT 31:重保護IGBT 32:軽保護IGBT 33,34:サージ吸収素子 41:大型放熱器付きIGBT 42:小型放熱器付きIGBT 1: Positive power supply 2: Negative power supply 10, 10a, 10b: DC motor 11, 11a, 11b: Low rated IGBT 12: High rated IGBT 21: High withstand voltage type IGBT 22: High withstand current type IGBT 31: Heavy protection IGBT 32 : Light protection IGBT 33, 34: Surge absorbing element 41: IGBT with large radiator 42: IGBT with small radiator

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の半導体素子を直列に接続し、この
複数の半導体素子を同時に通電可能状態または通電阻止
状態にすることにより、制御対象負荷への通電を制御す
る変電機器制御装置において、 前記複数の半導体素子は、最大定格の異なる複数種類の
半導体素子を含み、第1の種類の半導体素子は第2の種
類の半導体素子よりも大きな最大定格を有することを特
徴とする変電機器制御装置。
1. A substation equipment control device that controls energization of a load to be controlled by connecting a plurality of semiconductor elements in series and simultaneously setting an energization enabled state or an energization blocked state of the plurality of semiconductor elements. A plurality of semiconductor elements include a plurality of types of semiconductor elements having different maximum ratings, and the first type of semiconductor element has a higher maximum rating than the second type of semiconductor elements.
【請求項2】 複数の半導体素子を直列に接続し、この
複数の半導体素子を同時に通電可能状態または通電阻止
状態にすることにより、制御対象負荷への通電を制御す
る変電機器制御装置において、 前記複数の半導体素子は、最大定格電圧と最大定格電流
の異なる複数種類の半導体素子を含み、第1の種類の半
導体素子は第2の種類の半導体素子よりも大きな最大定
格電圧を有し、第2の種類の半導体素子は第1の種類の
半導体素子よりも大きな最大定格電流を有することを特
徴とする変電機器制御装置。
2. A substation control apparatus for controlling the energization of a load to be controlled by connecting a plurality of semiconductor elements in series and simultaneously setting the plurality of semiconductor elements to an energizable state or an energized blocking state, The plurality of semiconductor elements include a plurality of types of semiconductor elements having different maximum rated voltages and maximum rated currents, the first type of semiconductor element has a higher maximum rated voltage than the second type of semiconductor elements, The semiconductor device of the type has a maximum rated current larger than that of the semiconductor device of the first type.
【請求項3】 複数の半導体素子を直列に接続し、この
複数の半導体素子を同時に通電可能状態または通電阻止
状態にすることにより、制御対象負荷への通電を制御す
る変電機器制御装置において、 前記複数の半導体素子は、過電圧保護回路の保護能力の
異なる複数種類の半導体素子を含み、第1の種類の半導
体素子は第2の種類の半導体素子よりも保護能力の高い
過電圧保護回路を有することを特徴とする変電機器制御
装置。
3. A substation control device for controlling the energization of a load to be controlled by connecting a plurality of semiconductor elements in series and simultaneously setting the plurality of semiconductor elements to an energizable state or an energized blocking state, The plurality of semiconductor devices include a plurality of types of semiconductor devices having different protection capabilities of the overvoltage protection circuit, and the first type of semiconductor device has an overvoltage protection circuit having a higher protection capability than the second type of semiconductor device. Characteristic substation equipment controller.
【請求項4】 複数の半導体素子を直列に接続し、この
複数の半導体素子を同時に通電可能状態または通電阻止
状態にすることにより、制御対象負荷への通電を制御す
る変電機器制御装置において、 前記複数の半導体素子は、放熱器の放熱能力の異なる複
数種類の半導体素子を含み、第1の種類の半導体素子は
第2の種類の半導体素子よりも放熱能力の高い放熱器を
有することを特徴とする変電機器制御装置。
4. A substation control apparatus for controlling the energization of a load to be controlled by connecting a plurality of semiconductor elements in series and simultaneously setting the plurality of semiconductor elements to an energizable state or an energized blocking state, The plurality of semiconductor elements include a plurality of types of semiconductor elements having different heat dissipation capacities of the radiator, and the first type of semiconductor element has a radiator having a higher heat dissipation capacity than the second type of semiconductor element. Substation equipment control device.
【請求項5】 前記制御対象負荷は複数の負荷であり、 前記複数の半導体素子は、前記複数の負荷に対してそれ
ぞれ直列に接続された複数の個別の半導体素子と、この
個別の半導体素子に対して一括的に直列に接続された単
一の共通の半導体素子を有し、 前記単一の共通の半導体素子は前記第1の種類の半導体
素子であり、前記複数の個別の半導体素子は前記第2の
種類の半導体素子であることを特徴とする請求項1、請
求項3、または請求項4記載の変電機器制御装置。
5. The load to be controlled is a plurality of loads, wherein the plurality of semiconductor elements include a plurality of individual semiconductor elements connected in series to the plurality of loads, respectively, A single common semiconductor element that is collectively connected in series, wherein the single common semiconductor element is the first type of semiconductor element, and the plurality of individual semiconductor elements are 5. The substation control device according to claim 1, wherein the control device is a second type of semiconductor device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007533287A (en) * 2004-04-13 2007-11-15 ツェー ウント イー フェイン ゲーエムベーハー Series winding motor and control method thereof
KR101012781B1 (en) 2002-09-12 2011-02-08 스위치드 릴럭턴스 드라이브즈 리미티드 A circuit for use with switched reluctance machines

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100342293C (en) * 2002-08-30 2007-10-10 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 Analogue alternating current constant current source
KR101012781B1 (en) 2002-09-12 2011-02-08 스위치드 릴럭턴스 드라이브즈 리미티드 A circuit for use with switched reluctance machines
JP2007533287A (en) * 2004-04-13 2007-11-15 ツェー ウント イー フェイン ゲーエムベーハー Series winding motor and control method thereof
KR101119661B1 (en) * 2004-04-13 2012-02-22 체.운트 에. 파인 게엠베하 Series motor and method for controlling the same

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