JPS58178419A - 半導体式タツプ切換装置 - Google Patents

半導体式タツプ切換装置

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JPS58178419A
JPS58178419A JP6101482A JP6101482A JPS58178419A JP S58178419 A JPS58178419 A JP S58178419A JP 6101482 A JP6101482 A JP 6101482A JP 6101482 A JP6101482 A JP 6101482A JP S58178419 A JPS58178419 A JP S58178419A
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JP
Japan
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circuit
signal
voltage
firing
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP6101482A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kashiwazaki
柏崎 博
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current 
    • G05F1/12Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC
    • G05F1/14Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
    • G05F1/16Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices
    • G05F1/20Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is AC using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体式タップ切換装置に係り、特に負荷時
切換方式の半導体スイッチの切換制御に関する。
半導体式タップ切換装置は、送配電線路等の電力系統に
おける電圧降ドもしくは電圧変動を補償するために設け
られるタッグ切換式変圧器のタップ切換装置として適用
されるものであシ、その−例として従来、第1図の主回
路構成図に示されたものが知られている。
第1図に示されたものは、送配電機路の適宜箇所に設け
ら几る3タツプを具え九単巻弐昇圧変圧器に通用された
半4体式タップ切換装置である。
図において、交流人力4 U t * V Xは変圧器
TRの共通端子To とタップTI  とに接続されて
おシ、共通端子Toは直接出力端Voに、タッグTI+
T’2 、 T3はぞれぞれ限流リアクトルLt t 
Lx IL3と半導体スインf8W、、8W、、8W、
との直列回路を介して出力4Uoに接続されている。
半導体スイッチSW、〜sw3は、それぞれ逆極性に並
列接続されるサイリスタTb1lとTh1t+T h、
!とT hzz + T hstとTh1mとから形成
されている。
このように構成される本のであることから、半導体スイ
ッチをSWIからsw、、swsへ順次切換えれば出力
電圧は順次昇圧され、逆方向に切換えれば降圧されるよ
うになっている。このタップ切換は負荷域流ILが流れ
ている状態で行われることから、切換えに係る2組の半
導体スイッチ回路に過渡的なループ電流が流れることが
知られている。
このことについて、第2図及び第3図を用いて説明する
第2図(a)〜(f)には出力電圧を降圧させる指令に
よって、半4本スイッチがSW、から8W冨に切換えら
れたときの各部の電圧・電流波形が示されている。第2
図(a)にはタップTs  Ts間のタップ電圧Vs、
第2図(b)には負荷電流ILが示されている。第2図
(C)、 (d)にはそれぞれ半導体スイッチSWs 
、8Wsの両端電圧v1+ vlが示され、第2図(6
)、 (f)Kはそれぞれ半導体スイッチs W、 。
SW3に流れる電流’1.i3が示されている。
半導体スイッチSW鵞は第2図(C)に示されたように
、点弧位相αのときにONされ、その両端電圧Mlが零
となっている。このとき半導体スイッチSWsはOFF
されておらず、第1図に示された、変圧器TR−限流リ
アクドルL3−半導体スイッチSWsのTh1l−半導
体スイッチ8WlのTh22−限流リアクドルL!−変
圧器TRから形成される閉回路に、タップ電圧Vm、限
流リアクトルLz+Lsのインピーダンス、負荷力率及
びSW2の点弧位相αとによって定まる橋絡電流が流れ
、第2図(e)、 (f)に示されたように大きな電流
となることがある。次に橋絡′限流が減挾し、θ=2π
−rにおいて零になると、SW、のTl1stには逆電
圧が印加されていることからThatがOFF’されタ
ップ切換が完了する。
上記した橋絡’It1.flは、例えば限流リアクトル
1、!〜L3のインピーダンスを大きなものとすれば抑
゛市Uすることもできるが、このインピーダンスを大き
くすると系統の電圧変動が大きくなったり、回路の熱損
失が増大されることから、あt9大きなものとすること
ができない。そこで通常、限流リアクトルLl〜Lmの
インピーダンスはタップ容t(VgXIx、)のそれぞ
れ5%楊度に選定されることが多い。この場合の橋絡電
流は前述の点弧位相αを大きくするに従って増大され、
最大で負荷電流ILの定格値の20倍にも達する可能性
がある。従って、点弧位相αをo[な限り大きくして橋
絡電流を抑制し、半導体スイッチ8Wt〜8W、に要求
されるIt流容量を低減させることが望ましい。
一方、第3図(a)〜(f)に、出力電圧を昇圧させる
指令によって半導体スイッチがSWlから8Wsに切換
えられたときの各部の電圧・電流波形が示されている。
同図(a)〜(f)は第2図(a)〜(f)にそれぞれ
対応する゛電圧・直流波形が示されている。
第3図(d)に示されたように、半導体スイン・、SW
sは点弧位相αのときにONされ、T’hsi とTh
11には第3図(f) K示される電流isが流れる。
これによって第3図(e)に示されたように、半導体ス
イッチSWlの’rh、、に流れていた限流ilがm衰
され、θ=に−rのときに零となり、これによって第3
図(C)に示されたように、半4体スイッチSW、の’
I”haがOF’Fされてタップ切換が完了する。
ここで、巣3図(e)、 (f)に示さnた点弧位相α
を大きくした場合について考察してみると、第3図(C
)に示された半導体スイッチ5Vlhに逆電圧が印加さ
nるM関rがサイリスタThz+のターンOFF時li
!l工り短くなってし−まってOF’Fさルず、半導体
スイッチSW鵞 とSWs とがともにONされた状、
m y(なる。このようになると順遡圧印卯時に、丈イ
リスタT’hH−サイリスタTh31−限流リアクドル
L!−変圧器TR−限流すアクドルLm −サイリスタ
Th*tとから形成される閉回路に非常しC大きな憫絡
這流が流nてしまうという問題が生ずる。従って、昇圧
切換えを確実に行わせるためには、点弧位相αを無粂件
に大きな値とすることはでさない。
そこで、従来の半導本式タップ切換装置では、昇圧切換
時に半導体スイッチを確実にOFFさせるのに十分な逆
電圧期間rを確保するとともに、点弧位相αを最大なら
しめた龜のとしてαを120’ 〜130’ a&に設
定している。
しかしながら、点弧位相αが1201〜130@におけ
る降圧切換時の橋絡電流は負荷電流ILの定格値の4〜
5倍にも遅してしまうので、半導体スイッチの電流各音
もそれに応じて大容量となってhることがら、装置が大
形になってしまうとともに極めて不経済であるという欠
点を有していたう本発明の目的は、タッグ切換時の橋絡
It流を低減させ、且つ確実に切換aJ能ならしめた半
導体式タップ切換装置を提供することにある。
本発明は、昇圧切換時の点弧位相は小さな設定置とし、
降圧切換時の点弧位相は大きな設定値として、タッグ切
換モードに応じて点弧位相を切換ることKより、タップ
切換時のa絡−流を低減させ、且つ、確実に切換を行わ
せようとするものである。
以ド、本発明を図示央画例に基づいて説明する。
第4図に本発明の一実施例の制御回路構成図が示さ几て
いる。
第4図に示されたように、電圧検出器PTIの1(K’
JJJlには第1図図示出力端Uo、Voから出力電I
E層号が入力さルている。このPTIの2次出力1′g
号Sムは整流回路2と平滑回路3を介して、第1の比4
9器4及び第2の比較器5にそnぞれ入力4nでいる。
また、この比較器4及び5には上限設定イ直及びド限設
定1直がそれぞれ人力されている。この比較器4及び5
の出力信号Sg、8rは周知の7フトレジスタ又は可逆
カウンタなどで形成された点弧スイッチ決定(9)路6
に入力されており、この点弧スイッチ決定回@6の出力
1ぎ号S!は、点弧期間決定回路7,8.9にそれぞれ
入力されている。
また、#紀PT1の2次出力萱号S、1は波形整形回路
10を介して整形され信号8Bとなって、降圧時点弧位
相設定回路11及び昇圧時点弧ムi相設足画′Nr12
にそれぞれ人力されている。この点弧111相設定回路
11.12は遅延回路から形成されてお郵、出力信号S
cs Soは、それぞれAND回路13.14IC入力
されておシ、このAND回路13.14にはそれぞれ前
記比較器4゜5の出力信号8m、8νが人力されている
。このAND回路13.14のそれぞれの出力1言号S
G。
8Mは、前記点弧期間決定回路7,8.9に入力されて
いる。点弧期間決定回路は各々半導体スイッチに対応さ
せて設けられておシ、第4図に示されたように、点弧期
間決定回路7のAND回路15.16の出力端はそれぞ
れ7リツプ7oツブ回路17,18の8入力端に接続さ
れ、このフリップフロッグ回路17.18のQ出力端は
OR回路19に接続されている。このOR回路19の出
力信号は半導体スイッチの点弧指令信号8zとして対応
する半導体スイッチの点弧回路に入力されている。また
、フリップフロップ回路17.18の凡入力端にはイン
バータ20からリセット信号が人力されている。前記A
ND回路15.16及びインバータ20には前記点弧ス
イッチ決定回路6から信号S!が入力されておfi、A
ND回路15.16にはそれぞれ前記AND回路13゜
14から信号80.84が入力されている。なお、点弧
期間決定回路8.9は前記点弧期間決定回路7と同一の
構成であるので説明は省略する。
このように構成される実施νりの動作につりで、第5図
及び第6図を用いて説明する。
第5図(a)〜(j)には昇圧切換時の、ま次第6図(
a)〜(j)VC(d昇圧切換時の、第4図図示制御回
路各部の信号波形が示されている。PTIによって検出
された出カー圧e、形は第5図(a)又は第6図(1)
に示−Anだような電圧1#号S、でろる。この信号8
ムは優流回路2及び平滑回11133によって直流偏量
に変換され、比較器4.5に入力される。比較器4にン
いて、この直流信号と予め設定されている上限設定1直
とを比較し、上限設定値以上に達したとき、第5図(e
)に示されたようなステップ状の降圧指令1g号SWを
出力する。また、比較器5においては同様に下限設定値
との比較を行い、下限設定1直以下に達したとき、第6
図(f)に示されたようなステップ状の昇圧指令層号S
Fを出力する。これらの信号Sl又は8Fが人力される
ことによって、点弧スイッチ決定回路6は点弧すべき半
導体スイッチを決定し、該当する半導体スイッチの点弧
期間決定回路のAND回路及びインバータに、第5図0
)又は第6図(i)に示されるよりな′″1”の論理信
号81を出力する。また、OFFさせる午導本スイッチ
の点弧期間決定回路に対しては10”の論理信号を出力
する。
一方、PTIの出力信号Sムは波形整形回路10によっ
て第5図(b)、第6図[有])に示されるような矩形
波の信号Smに整形される。降圧時点弧位相設定回路1
1は入力される信号8mの立上りをα!移相させ、第5
図(C)、第6図(C)に示された波形の信号8cを出
力している。また、昇圧時点弧位相設定回路12は入力
される信号S■の立上シをα鵞移相させ、第5図@)、
第6図(d)に示され先渡形の信号SDを出力している
。AND回路13に降圧指令信号8mが入力されている
ときに、このAND回路13に8cが入力されると、こ
のAND回路13からは第5図−)に示された波形の信
号Soが出刃される。これによって、点弧期間決定回路
では、点弧スイッチ決定回路6がらsrが人力さnてい
るAND回路15から1J号が出力され、フリツプフロ
ツプ回I@17及びOR回路19を介して5g5図0)
に示すような点弧指令信号SJが出力される。この点弧
指令信号sJは図示されて−な込点弧回路によって増幅
、絶縁処理され、半導本スイッチのゲートに入力される
。このようにして、半導体スイッチは点弧位41町のと
きに点弧される。また、AND回路14に外圧宿合信号
SFが人力されると、このANI)回路14からは−i
6図(f)に示された波形の信号SFが出方される。こ
れによって、上述した降圧切換と同様に、点弧期間決定
回路のAND回路16から信号が1tj力され、フリツ
プフロツプ回路18及びOR回路19を介して、第6図
0)に示すような点弧指令1g号SJが出力され、昇圧
時点弧位相α2のゲート信号として対応する半導体スイ
ッチのゲートに入力させることによって、当該半導体ス
イッチを点弧させてhる。
このようにして、点弧させる半導体スイッチの点弧位相
αを、降圧切換時には十分大きな点弧位相αlとし、昇
圧切換時には逆電圧期間rkf分大きくとることができ
る点弧位相α雪とすることによって、降圧切換時に半導
体スイッチ回路に流れる橋絡電流を大幅に低減させ、且
つ、昇圧時の半導体スイッチの切換を確実に行わせてい
るのである。
なお、前記降圧時点弧位相α!は180°近辺まで大き
くすることが9罷であり、このときの橋絡゛1流は無視
できる程低減される。また、iIr紀外圧時点弧位相α
鵞は負荷力率に相当する1f[まで小さくすることがで
き、100@〜120°近辺が望ましい。
従って、本実施例によれば、タップ切換時の橋絡電流を
低減させ、且つ確実に半導体スイッチを切換えさせるこ
とができる。
また、本実施例によれば、橋絡電流が十分小さな値に抑
制され、半導体スイッチの電流容量を低減させるととも
に、限流リアクトルの容赦をも低減させることができる
ことから装置を著しく小形化でき、経済性を向上させる
ことができるという効果がある。
さらに、本実施例によれば、限流リアクトルの谷eiを
小さくできることから、電圧に!!JJ率が低減さルる
という効果がある。
以上説明したように、本発明によれば、タップ切換時の
橋絡(流を低減させ、且つ確実に半導体スイッチを切換
えさせることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の適用可能な半4本式タップ切換湊直の
一例の王回路構成図、第2図(a)〜(0及び第3図(
a)〜(f)は従来例の動作を説明するための電圧・電
流波形図、第4図は本発明の一実施例の制御回路構成図
、第5図(a)〜(j)及び第6図(a)〜(j)は第
4図図示実施例の動作を説明するための信号波形図であ
る。 1・・・電圧検出器(PT)、4・・・第1の比較器、
5・・・第2の比較器、6・・・点弧スイッチ決定回路
、7゜8.9・・・点弧期間決定回路、11・・・降圧
時点弧位相設定回路、12・・・昇圧時点弧位相設定回
路、TR・・・単巻変圧器、8W1.8Ws 、8Ws
 −半メ l 区 第2 目 第3固 θリ cA L

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、変圧器の出力に具えられ九複数の電圧切換タッグに
    それぞれ接続された複数の半導体スイッチと、該半導体
    スイッチを介して出力される前記変圧器の出力電圧を検
    出する電圧検出器と、咳、出力電圧が所定の上限設定値
    以上になり九とき降圧指令信号を出力する第1の比較器
    と、前記出力電圧が所定の下限設定部以下になったとき
    昇圧指令信号を出力する第2の比較器と、前記降圧指令
    信号と前記昇圧指令信号とに基づいて所定の半導体スイ
    ッチを点弧させる信号を出力する点弧指令回路と、を備
    えて成る半導体式タップ切換装置において、前記半4本
    スイッチの点弧位相が降圧指令信号と外圧指令信号に対
    応させて設定された降圧時点弧位相と昇圧時点弧位相と
    によって切換制御されるものであることを特徴とする半
    導体式タップ切換装置。
JP6101482A 1982-04-14 1982-04-14 半導体式タツプ切換装置 Pending JPS58178419A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007080009A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Hugle Electronics Inc 交流安定化電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007080009A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Hugle Electronics Inc 交流安定化電源装置

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