JPS61154435A - Dc power soruce unit - Google Patents

Dc power soruce unit

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JPS61154435A
JPS61154435A JP59274044A JP27404484A JPS61154435A JP S61154435 A JPS61154435 A JP S61154435A JP 59274044 A JP59274044 A JP 59274044A JP 27404484 A JP27404484 A JP 27404484A JP S61154435 A JPS61154435 A JP S61154435A
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JP
Japan
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superconducting coil
converter
power supply
rectifier
supply device
Prior art date
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Application number
JP59274044A
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Japanese (ja)
Inventor
尾崎 章
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS61154435A publication Critical patent/JPS61154435A/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Direct Current Feeding And Distribution (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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は特に超電導コイルを負荷とする直流型m装置の
改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention particularly relates to an improvement of a DC type m-device using a superconducting coil as a load.

[発明の技術的背景とその問題点] 超電導コイルを負荷とする直1電源装置においては、負
荷である超電導コイルが突然超電導性を失なう現象(以
下、クエンチ現象と称する)が発生することがある。こ
のクエンチ現象が発生して、超電導コイルに蓄わえられ
ているエネルギーが全て超電導コイル内で消費されてし
まうと、コイル導体が焼損する等の種々の不具合が生ず
ることから、超電導コイルに蓄わえられているエネルギ
ーが超電導コイル内で消費されないようにするための保
I!′装置を設けることが必要となる。
[Technical background of the invention and its problems] In a direct power supply device that uses a superconducting coil as a load, a phenomenon occurs in which the superconducting coil that is the load suddenly loses its superconductivity (hereinafter referred to as the quench phenomenon). There is. If this quench phenomenon occurs and all of the energy stored in the superconducting coil is consumed within the superconducting coil, various problems such as burnout of the coil conductor will occur. To prevent the energy being received from being dissipated within the superconducting coil! 'It is necessary to provide equipment.

第4図は、この種の保護装置を備えた従来の直流電源装
置の構成例を示すものである。図において、1は負荷と
しての超電導コイル、2は図示しない交流電源の出力を
整流し超電導コイル1に直流電流を供給する半導体整流
素子からなる変換器としてのサイリスタ整流器、3は上
記超電導コイル1と並列に接続され、これにクエンチ現
象が発生した場合に超電導コイル1に蓄わえられている
エネルギーを吸収するための抵抗器、4は上記サイリス
タ整流器2の直流出力側にこれと直列に接続された直流
しゃ断器である。この直流しゃ断器4は、図示の如く直
流しゃ断部5、およびこれと並列に接続されたコンデン
サ6とスイッチ7の直列回路から構成されている。そし
てこの直流しゃ断部5には、例えば真空しゃ断器やサイ
リスタしゃ断器等が使用される。
FIG. 4 shows an example of the configuration of a conventional DC power supply device equipped with this type of protection device. In the figure, 1 is a superconducting coil as a load, 2 is a thyristor rectifier as a converter consisting of a semiconductor rectifying element that rectifies the output of an AC power source (not shown) and supplies DC current to the superconducting coil 1, and 3 is the superconducting coil 1 and A resistor 4 is connected in parallel to the DC output side of the thyristor rectifier 2 to absorb the energy stored in the superconducting coil 1 when a quench phenomenon occurs. It is a DC breaker. The DC breaker 4 is composed of a DC breaker 5 and a series circuit of a capacitor 6 and a switch 7 connected in parallel with the DC breaker 5, as shown in the figure. As the DC breaker 5, a vacuum breaker, a thyristor breaker, or the like is used, for example.

かかる構成の直流電源装置において、通常運転状態では
、第5図に示す如(サイリスタ整流器2により超電導コ
イル1に直流電流を供給している。
In the DC power supply device having such a configuration, in a normal operating state, a DC current is supplied to the superconducting coil 1 by the thyristor rectifier 2 as shown in FIG.

そしてこの状態で、超電導コイル1においてクエンチ現
象が発生した場合には、直流しや断器4によって直流電
流をしゃ断し、サイリスタ変換器2と超電導コイル1を
通して流れていた直流電流を第6図に示すように抵抗器
3と超電導コイル1を通して流すようにすることにより
、超電導コイル1に蓄わえられていたエネルギーを抵抗
器3で急速に消費させて、超電導コイル1の保護を行な
っている。この時直流しゃ断器4においては、コンデン
サ6を予め充電しておいてスイッチ7を投入することに
より、直流しゃ断部5に対して通常電流が流れている方
向と逆方向の電流を重畳させ、直流しゃ断部5において
強制的に電流零点を作ることにより、直流電流のしゃ断
を行なうようにしている。
In this state, if a quench phenomenon occurs in the superconducting coil 1, the DC current is cut off by the DC switch or the disconnector 4, and the DC current flowing through the thyristor converter 2 and the superconducting coil 1 is reduced as shown in Fig. 6. By flowing the energy through the resistor 3 and the superconducting coil 1 as shown, the energy stored in the superconducting coil 1 is rapidly consumed by the resistor 3, thereby protecting the superconducting coil 1. At this time, in the DC breaker 4, by charging the capacitor 6 in advance and turning on the switch 7, a current in the direction opposite to the direction in which the current normally flows is superimposed on the DC breaker 5, and the DC By forcibly creating a current zero point in the cutoff section 5, the direct current is cut off.

然乍らこのような直流電源装置においては、超電導コイ
ル技術の進歩に伴ないその定格電流が大きくなってきて
いるため、上記直流しゃ断器4に対しても大容量のもの
が必要となり、結果的に装置が大形なものとなるばかり
でなく経済的にも問題となっている。
Of course, in such DC power supply devices, the rated current is increasing with the progress of superconducting coil technology, so a large capacity one is required for the DC breaker 4, and as a result, Not only does this require a large device, but it also poses an economical problem.

[発明の目的] 本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的は装置の小形化および経済性の向上を図
りつつクエンチ現象から超電導コイルを確実に保護する
ことが可能な直流電源装置を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to reliably protect superconducting coils from the quench phenomenon while downsizing the device and improving economic efficiency. The purpose of this invention is to provide a DC power supply device that is capable of

[発明の概要] 上記目的を達成するために本発明では、交流電源の出力
を整流して得た直流電流を負荷としての超電導コイルに
供給する半導体整流素子からなる変換器と、上記超電導
コイルと並列に接続されたエネルギー吸収用の抵抗器と
、予め定められた極性に充電された転流用のコンデンサ
および上記超電導コイルでのクエンチ現象発生時におけ
る上記半導体整流素子からなる変換器のバイパスペア運
転と共に閉路するスイッチを直列接続して成り、かつ上
記半導体整流素子からなる変換器の直流出力側に当該半
導体整流素子からなる変換器と並列に接続された転流回
路とを具備して成ることを特徴とする。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention includes a converter including a semiconductor rectifying element that supplies direct current obtained by rectifying the output of an AC power source to a superconducting coil as a load, and the superconducting coil and Along with bypass pair operation of the converter consisting of the energy absorption resistor connected in parallel, the commutation capacitor charged to a predetermined polarity, and the semiconductor rectifier when a quench phenomenon occurs in the superconducting coil. It is characterized by comprising switches that close the circuit connected in series, and a commutation circuit connected in parallel to the converter made of the semiconductor rectifier on the DC output side of the converter made of the semiconductor rectifier. shall be.

[発明の実施例] 以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。[Embodiments of the invention] An embodiment of the present invention shown in the drawings will be described below.

第1図は、本発明による直流電源装置の回路構成例を示
したもので、第4図乃至第6図と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。つまり、第1図は第4図における直流し
ゃ断器4を省略し、これに代えて予め定められた図示極
性に充電された転流用のコンデンサ8、および前記超電
導コイル1でのクエンチ現象発生時における前記サイリ
スタ整流器2のバイパスペア運転と共に閉路するスイッ
チ9を直列接続して成る転流回路を、上記サイリスタ整
流器2の直流出力側に当該サイリスタ整流器2と並列に
接続して構成するようにしてものである。
FIG. 1 shows an example of the circuit configuration of a DC power supply device according to the present invention. The same parts as in FIGS. I will only describe it. That is, FIG. 1 omits the DC breaker 4 in FIG. 4, and instead includes a commutation capacitor 8 charged to a predetermined illustrated polarity, and a capacitor 8 for commutation when a quench phenomenon occurs in the superconducting coil 1. A commutation circuit consisting of a switch 9 connected in series that closes when the thyristor rectifier 2 operates as a bypass pair is connected to the DC output side of the thyristor rectifier 2 in parallel with the thyristor rectifier 2. be.

次に、かかる如く構成した直流電源装置の作用について
第2図(a)〜(d)を用いて説明する。
Next, the operation of the DC power supply device configured as described above will be explained using FIGS. 2(a) to 2(d).

なお第2図において、2はサイリスタ整流器であり、第
4図〜第6図および第1図におけるものと同一であるが
、第2図(a)〜(d)では説明の便宜上、3相ブリツ
ジ整流器を例として詳細を示している。また第2図(a
)〜(d)で、10はサイリスタ整流器2の交流入力側
に接続されその電源となる3相交流電源である。
In Fig. 2, numeral 2 indicates a thyristor rectifier, which is the same as that in Figs. 4 to 6 and Fig. 1, but in Figs. Details are shown using a rectifier as an example. Also, Figure 2 (a
) to (d), 10 is a three-phase AC power source connected to the AC input side of the thyristor rectifier 2 and serving as its power source.

このような直流電源装置で、通常運転状態においては例
えば第2図(a)に示す如く、u相、■相のサイリスタ
が通電して負荷である超電導コイル1に直流電流を供給
している。一方、転流用のコンデンサ8は予め定められ
た図示極性に充電されており、スイッチ9は開となって
い、る。この状態で、いま超電導コイル1においクエン
チ現象が発生したとする。この時、本直流電源装置は保
護動作を行なうわけであるが、これは以下のように行な
われる。
In such a DC power supply device, in a normal operating state, the u-phase and ■-phase thyristors are energized to supply DC current to the superconducting coil 1, which is a load, as shown in FIG. 2(a), for example. On the other hand, the commutation capacitor 8 is charged to the predetermined polarity shown, and the switch 9 is open. Assume that a quench phenomenon has now occurred in the superconducting coil 1 in this state. At this time, the present DC power supply performs a protective operation, which is performed as follows.

すなわち、まずサイリスタ整流器2においてV相のサイ
リスタを点弧し、直流電流がy相−V相を通して流れる
バイパスペアを形成する。この様子を第2図(b)に示
す。なおここで、バイパスペアは×相−U相、2相−W
相いずれの相で形成してもよく、保護動作を行なうタイ
ミングで決定してよいものである。その後、スイッチ9
を閉じてコンデンサ8に充電されていた電荷をサイリス
タ整流器2のバイパスペアy−v相を通して放電させる
ことにより、バイパスペアを形成しているy相−■相の
サイリスタに対して電流零点を強制的に作る。この様子
を第2図(C)に示す。これにより、バイパスペアを形
成しているy相−V相のサイリスタがオフ状態となり、
第2図(d)に示すようにサイリスタ整流器2を流れて
いた電流がしゃ断されて抵抗器3を通して流れるように
なり、超電導コイル1に蓄わえられていたエネルギーは
抵抗器3で消費されることになる。
That is, first, the V-phase thyristor is fired in the thyristor rectifier 2 to form a bypass pair in which DC current flows through the y-phase and the V-phase. This situation is shown in FIG. 2(b). Here, the bypass pair is × phase - U phase, 2 phase - W
It may be formed in any phase and may be determined at the timing of performing the protection operation. Then switch 9
By closing the capacitor 8 and discharging the charge stored in the capacitor 8 through the bypass pair y-v phase of the thyristor rectifier 2, the current zero point is forced to the thyristor of the y-phase to ■phase forming the bypass pair. make it. This situation is shown in FIG. 2(C). As a result, the y-phase and V-phase thyristors forming the bypass pair are turned off.
As shown in FIG. 2(d), the current flowing through the thyristor rectifier 2 is cut off and begins to flow through the resistor 3, and the energy stored in the superconducting coil 1 is consumed by the resistor 3. It turns out.

上述した直流電源装置においては、サイリスタ変換器2
に使用されるサイリスタは通常運転に耐えるために十分
な電流容量、電圧マージンを有していることから、かか
る如き保護動作を行なっても全く問題はない。従って、
特に従来のような大電流容量の直流しゃ断部を設けるこ
となく、サイリスタ整流器2のアームをしゃ断器として
直流しゃ断を行なうことが可能となる。もってこれによ
り、装置を大形とすることなくかつ経済性を低下させる
ことなく、超電導コイル1を確実に保護することができ
る。
In the DC power supply device described above, the thyristor converter 2
Since the thyristors used in the above have sufficient current capacity and voltage margin to withstand normal operation, there is no problem at all even if such a protective operation is performed. Therefore,
In particular, it is possible to cut off the DC current by using the arm of the thyristor rectifier 2 as a breaker without providing a DC cutoff section with a large current capacity as in the conventional case. As a result, the superconducting coil 1 can be reliably protected without increasing the size of the device or reducing economic efficiency.

尚、以上の説明においては超電導コイル1、サイリスタ
整流器2が各々1式の場合について述べたが、これに限
らず例えば第3図の如く複数の超電導コイル1と複数の
サイリスタ整流器2とが直列に接続されたような場合に
おいても本発明を同様に適用することが出来るものであ
る。
In the above explanation, the case where there is one set of superconducting coils 1 and one set of thyristor rectifiers 2 has been described, but the case is not limited to this. For example, as shown in FIG. The present invention can be similarly applied even in a case where the devices are connected.

また、変換器としてはサイリスタ整流器を用いたが、こ
れに限らずゲートターンオフサイリスタ(GTO)等の
半導体整流素子を用いるようにしてもよいものである。
Further, although a thyristor rectifier is used as a converter, the present invention is not limited to this, and a semiconductor rectifier such as a gate turn-off thyristor (GTO) may be used.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、交流電源の出力を
整流して得た直流電流を負荷としての超電導コイルに供
給する半導体整流素子からなる変換器と、上記超電導コ
イルと並列に接続されたエネルギー吸収用の抵抗器と、
予め定められた極性に充電された転流用のコンデンサお
よび上記超電導コイルでのクエンチ現象発生時における
上記半導体整流素子からなる変換器のバイパスペア運転
と共に閉路するスイッチを直列接続して成り、かつ上記
半導体整流素子からなる変換器の直流出力側に当該半導
体整流素子からなる変換器と並列に接続された転流回路
とから構成するようにしたので、直流しゃ断部を特に設
ける必要がなく、装置の小形化および経済性の向上を図
りつつクエンチ現象から超電導コイルを確実に保護する
ことが可能な信頼性の高い直流電源装置が提供できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, there is provided a converter including a semiconductor rectifying element that supplies direct current obtained by rectifying the output of an AC power source to a superconducting coil serving as a load, and the superconducting coil and an energy absorbing resistor connected in parallel,
A commutation capacitor charged to a predetermined polarity and a switch that closes when a converter consisting of the semiconductor rectifier is operated as a bypass pair when a quench phenomenon occurs in the superconducting coil are connected in series, and the semiconductor rectifier is connected in series. Since the DC output side of the converter consisting of a rectifying element is configured with a commutation circuit connected in parallel with the converter consisting of a semiconductor rectifying element, there is no need to provide a special DC cutoff part, and the device can be made compact. Thus, it is possible to provide a highly reliable DC power supply device that can reliably protect superconducting coils from quench phenomena while improving economic efficiency and efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例による直流電源装置を示す構
成図、第2図(a)、(b)、(c)。 (d)は同実施例による作用を説明するための図、第3
図は本発明の他の実施例を示す構成図、第4図は従来の
直流電源装置を示す構成図、第5図および第6図は従来
の直流電源装置の作用を説明するための図である。 1・・・超電導コイル、2・・・サイリスタ整流器、3
・・・抵抗器、4・・・直流しゃ断器、5・・・直流し
ゃ断部、6.8・・・コンデンサ、7.9・・・スイッ
チ、10・・・3相交流電源。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 (a) (b) 第2図 (C) (d) 第3図 第5図 第6図
FIG. 1 is a configuration diagram showing a DC power supply device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a), (b), and (c). (d) is a diagram for explaining the effect of the same embodiment;
FIG. 4 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional DC power supply device, and FIGS. 5 and 6 are diagrams for explaining the operation of the conventional DC power supply device. be. 1... Superconducting coil, 2... Thyristor rectifier, 3
...Resistor, 4...DC breaker, 5...DC breaker, 6.8...Capacitor, 7.9...Switch, 10...3-phase AC power supply. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 (a) (b) Figure 2 (C) (d) Figure 3 Figure 5 Figure 6

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)交流電源の出力を整流して得た直流電流を負荷と
しての超電導コイルに供給する半導体整流素子からなる
変換器と、前記超電導コイルと並列に接続されたエネル
ギー吸収用の抵抗器と、予め定められた極性に充電され
た転流用のコンデンサおよび前記超電導コイルでのクエ
ンチ現象発生時における前記半導体整流素子からなる変
換器のバイパスペア運転と共に閉路するスイッチを直列
接続して成り、かつ前記半導体整流素子からなる変換器
の直流出力側に当該半導体整流素子からなる変換器と並
列に接続された転流回路とを具備して成ることを特徴と
する直流電源装置。
(1) a converter made of a semiconductor rectifying element that supplies direct current obtained by rectifying the output of an AC power source to a superconducting coil serving as a load; and an energy absorption resistor connected in parallel with the superconducting coil; A commutation capacitor charged to a predetermined polarity and a switch that closes when a converter consisting of the semiconductor rectifier is operated as a bypass pair when a quench phenomenon occurs in the superconducting coil are connected in series, and the semiconductor rectifier is connected in series. 1. A DC power supply device comprising a commutation circuit connected in parallel to a converter including a semiconductor rectifier on the DC output side of the converter including a rectifier.
(2)変換器としては半導体整流素子からなる変換器を
用いるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第(
1)項記載の直流電源装置。
(2) Claim No. (2) characterized in that a converter made of a semiconductor rectifying element is used as the converter.
The DC power supply device described in item 1).
(3)複数の超電導コイルと複数の変換器とを直列に接
続し、かつ当該変換器のうちの少なくとも一つに前記の
如き転流回路を接続するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第(1)項記載の直流電源装置。
(3) A patent claim characterized in that a plurality of superconducting coils and a plurality of converters are connected in series, and a commutation circuit as described above is connected to at least one of the converters. DC power supply device according to scope (1).
JP59274044A 1984-12-27 1984-12-27 Dc power soruce unit Pending JPS61154435A (en)

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