JPS6132900B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6132900B2
JPS6132900B2 JP54058460A JP5846079A JPS6132900B2 JP S6132900 B2 JPS6132900 B2 JP S6132900B2 JP 54058460 A JP54058460 A JP 54058460A JP 5846079 A JP5846079 A JP 5846079A JP S6132900 B2 JPS6132900 B2 JP S6132900B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
static
overcurrent
motor load
load
Prior art date
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Expired
Application number
JP54058460A
Other languages
English (en)
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JPS55150733A (en
Inventor
Takao Kawabata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP5846079A priority Critical patent/JPS55150733A/ja
Publication of JPS55150733A publication Critical patent/JPS55150733A/ja
Publication of JPS6132900B2 publication Critical patent/JPS6132900B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は過電流保護回路に関し、負荷として電
動機負荷を有する静止形インバータ電源装置に適
用できるものである。
オンラインコンピユータシステムや、通信機器
などのように高信頼度の電源を必要とする設備の
電源として、バツテリと静止形インバータとを組
合せた無停電電源装置が広く使用されている。こ
のように静止形インバータを用いる場合、インバ
ータの出力電流についての絶対的限度として転流
限界があり、出力電流がこの転流限界を超えると
転流失敗によつて内部短絡が生じ、これにより運
転停止という事態になる欠点がある。
この欠点を改善する1つの方法として、静止形
インバータの制御応答が速いことに着目して、負
荷側において例えば短絡などの過電流が生じたと
きインバータの出力電圧を瞬間的に(過電流検出
後100マイクロ秒以内程度の速さで)、絞り込むこ
とによつて過電流が流れるようにする方法が実用
化されている。
すなわち第1図に示す如く、静止形インバータ
1の出力がブレーカ2A,2B,2C及び2Dを
それぞれ介して負荷3A,3B,3C及び3Dに
供給されると共に、インバータ1の出力回路に過
電流検出器4に設ける。しかるに出力電流がイン
バータ1の許容電流(例えば定格電流の200%の
値でなる)より大きくなつたとき、過電流検出器
4の検出出力に基づいて過電流検出回路5によつ
てインバータ1をパルス幅制御することにより、
過電流を流さないようにインバータ1を絞り込
む。
このようにすることにより、負荷側の過電流事
故(例えば短絡事故)が解除されない場合にはイ
ンバータ1の出力電流が半サイクルごとに許容値
を越えるので、半サイクルごとに絞り込み信号が
インバータ1に与えられることになり、結局イン
バータ1の出力電流が許容電流が抑制されること
になる。
この過電流は短絡点を通じて流れるので、この
分岐のブレーカがその動作時間経過後(数十ミリ
セカンドから数百ミリセカンド程度)にトリツプ
することによりこの分岐がインバータ1から切り
離され、かくしてインバータ1の出力電圧はもと
の電圧に復帰する。従つて第1図の方法によれ
ば、通常の場合にはインバータ1の負荷側の短絡
が生じたり、又はインラツシユ電流の大きな負荷
が投入されたりすれば、その過電流をインバータ
1を絞り込み制御することにより抑制し得、かく
してインバータ1を転流失敗から効果的に保護す
ることができる。
しかし第1図の方法によれば、負荷の一部に容
量が比較的大きな電動機を含む場合には、上述の
保護機能を果すことができない。すなわち第4の
負荷3Dが電動機である場合、例えば第1の負荷
3Aの分岐に短絡が生じたとする。このときイン
バータ1は上述のようにして出力電圧の絞り込み
動作をするが、電動機負荷3Dには残留起電力が
あるので、電動機負荷3Dからインバータ1及び
短絡点Pへ逆流電流が生じる。この場合の故障時
等価回路を示す第6図を参照して詳述する。同図
においてL,Cはインバータ1を形成するフイル
タ回路、eiはインバータ1の内部起電力を示し、
このインバータ1は絞り込み動作中において内部
起電力eiを零にすることにより短絡点Pへの短絡
電流の流入を抑制している。
また同図中においてZMは電動機負荷3Dの内
部インピーダンス、eMは電動機負荷3Dの残留
起動力である。なお、ZSは短絡故障にて生じる
短絡インピーダンスである。
上記第6図中の短絡点Pにおいて短絡故障が生
じた場合には、インバータ1の内部起電力eiを零
としても電動機負荷3Dの残留起電力eMが90%
程度残存するため、内部起電力eiを零とした後は
残留起電力eMが電源として作用し、電動機負荷
3Dの内部インピーダンスZMを通して短絡イン
ピーダンスZS、負荷3B,3Cのインピーダン
スZ3B,Z3C及びインバータ1のフイルタL,C
にて形成される並列回路へ電流を供給することと
なる。この並列回路中のインピーダンスZ3B,Z
3C及びフイルタのコンデンサCは、高インピーダ
ンスであることから残留起電力eMより供給され
る電流の大部分がフイルタのコイルLを通つてイ
ンバータ1へ流入すると共に、短絡故障のP点へ
流れることとなる。
上記の場合において短絡インピーダンスZS
低いときには、 例えば短絡インピーダンスZS=0.01PU 内部インピーダンスZM=0.2PU フイルタのコイルL=0.15PU において、残留起電力eM=0.9の場合を考える
と、 短絡電流is=0.9/(0.2+0.15×0.01/0.
15+0.01) 〓0.9/(0.2+0.009) =4.3PU この短絡電流isは、0.15と0.01の比率で分流
し、大部分が短絡点Pへ流入することとなり、イ
ンバータ1は被害を受けない。
次に他の例として不完全短絡でやや短絡インピ
ーダンスZSが高い場合として、 例えば短絡インピーダンスZS=0.3PUの場合
について考えると、 短絡電流is=0.9/(0.2+0.15×0.3/0.1
5+0.3) 〓0.9/(0.2+0.1) =3PU この短絡電流isは0.15と0.3との比率で分流し、
インバータ1に2PUとして流れる。一般にインバ
ータの転流限界(瞬時許容電流)は定格電流の
1.5〜2.0倍であるため、電動機から逆流する上記
短絡電流isが2PUとして流れ、これがインバータ
1の転流限界を越える値となり、インバータ1の
転流失敗をもたらす可能性が大きいこととなる。
なお、前記短絡インピーダンスZSが0.01PUの
場合においても、短絡点Pがヒユーズやブレーカ
で選択遮断された瞬間に電動機負荷3Dの残留起
電力eMによる逆流電流が総てインバータ1へ流
入するため、インバータ1の転流失敗が生じるこ
ととなる。
この電動機負荷3Dからインバータ1への逆流
電流は電動機負荷3Dの残留電圧(これは定格電
圧の90%程度であり、0.3〜3.0秒程度の電動機の
磁気回路の時定数で減衰する)と、電動機負荷3
Dのインピーダンスによつて決まり、電動機負荷
3Dが大形であるとインバータ1の定格電流の数
倍程度になる。しかもこの逆流電流はインバータ
1が絞り込み動作をして過電流を抑制すると、こ
れに応じて大きくなるので、逆にインバータ1を
過電流により転流失敗させる原因にもなる。なお
負荷に含まれる電動機負荷3Dが小形の場合に
は、電動機負荷3Dからの逆流電流も小さいの
で、このような不都合が生じない。
そこで本発明は、負荷に大形の電動機が含まれ
ている場合に、負荷の過電流を抑制することによ
り静止形インバータ1の転流失敗を防ぐことがで
きる過電流保護回路を提案しようとするものであ
る。
以下図面について本発明の一例を詳述するに、
本発明に依る過電流保護回路は第1図との対応部
分に同一符号を附して第2図に示す如く、電動機
でなる第4の負荷3Dに対する分岐用スイツチと
して、強制転流による瞬時しや断ができる静止形
スイツチ7を用い、過電流検出回路5の検出出力
によつてトリツプ動作をするようになされてい
る。
静止形スイツチ7としては、外部信号によつて
ほぼ数十マイクロ秒以内程度の動作時間で開閉動
できるものとして、第3図の構成のものを適用し
得る。すなわち静止形スイツチ7は3相入力端子
U1,V1及びW1と、3相出力端子U2,V2
及びW2間に、それぞれ主サイリスタMT及び主
ダイオードDの並列回路からなる負荷電流iu
v及びiwの通路を構成している。
主サイリスタMTには並列に、転流コンデンサ
C、転流リアクトルL及び補助サイリスタATの
直列回路が接続され、常時は充電回路(図示せ
ず)によつて転流コンデンサCを図示の極性に充
電しておく。しかるに静止形スイツチ7を開路し
たいときは主サイリスタMTのゲート信号をオフ
状態にすると共に補助サイリスタATをターンオ
ンする。かくすれば転流コンデンサCの充電電圧
が転流リアクトルL及び補助サイリスタATを通
じて主サイリスタMTの両端に逆方向に放電さ
れ、これにより主サイリスタMTは数十マイクロ
秒の動作時間でターンオフし、かくして静止形ス
イツチ7を極く短時間の間に開路させることがで
きる。
第2図の構成において、電動機負荷3Dの分岐
以外の分岐例えば第1の負荷3AのP点において
第4図Aに示す如き時点t1で短絡が生じ、これに
よりインバータ1の出力電流が過電流になると、
過電流検出回路5の検出出力によつて静止形スイ
ツチ7がトリツプされる(第4図B)と共に、静
止形インバータ1が絞り込み制御されてその出力
電圧E0が第4図Cに示す如く急速に立下る。
そこで電動機負荷3Dの回転数は第4図Dに示
す如く定常回転数n1から低下して行くが、第4図
Eに示す如く時点t1以後も残留電圧EXが残る。
しかし電動機負荷3Dの残留電圧EXは徐々に低
下して行く。
やがて第4図の時点t2においてP点の短絡が解
除されると、過電流検出回路5に検出出力が得ら
れなくなることにより、インバータ1はソフトに
絞り込み解除制御され、これによりインバータ1
の出力電圧E0がゆつくりと回復して行く。
その後電動機負荷3Dの残留電圧EXが十分に
低下した時点t3で、静止形スイツチ7をオン動作
させる。このとき電動機負荷3Dは回復しつつあ
るインバータ1の出力電圧によつて駆動され、か
くして回転数n2に低下した状態から回転数n1に加
速回復して行く。
第3図の構成に依れば、電動機負荷3D以外の
負荷の分岐に短絡事故が生じたとき電動機負荷3
Dを直ちに静止形スイツチ7によつて切り離すよ
うにしたので、インバータ1に転流失敗を生じさ
せることなくその本来の絞り込み動作を行わせる
ことができる。また一旦静止形スイツチ7をトリ
ツプさせた後短絡事故が復旧した場合には、電動
機負荷3Dの残留電圧EXが十分低下してから静
止形スイツチ7のトリツプを解除させるようにし
たことにより、インバータ1の転流失敗を生じさ
せずに済む。
因みに、電動機負荷3Dの残留電圧EXが未だ
高いときに静止形スイツチ7をオン動作させる
と、電動機負荷3Dとインバータ1との間で過大
な電流の授受が生じるため、インバータ1の転流
失敗を生じさせる原因になる。そこで電動機負荷
3Dの残留電圧EXが長い間残るような場合には
これに応じて静止形スイツチ7のオン動作時点t3
を遅らせると共に、インバータ1のソフトスター
ト時点t2をも遅らさることが必要となる。
第5図は本発明の他の実施例を示すもので、上
述のように電動機負荷3Dの残留電圧EXが長い
間低下しないためインバータ1のソフトスタート
時点t2を遅らせるとそれだけ他の負荷への給電が
遅れることになるので、かかる不都合を解決しよ
うとしたものである。
すなわち第5図の場合電動機負荷3Dは第2図
の場合と同様に静止形スイツチ7を介してインバ
ータ1に接続されると共に、機械的接点11を介
して商用電源12に接続される。なおその他の構
成は第2図と同様である。
第5図の構成において、過電流検出器5が過電
流を検出すれば直ちに、静止形スイツチ7をトリ
ツプすると同時に接点11を閉じて電動機負荷3
Dを引き続き商用電源12によつて運転する。し
かるにこのように商用電源12に切換える際に電
動機負荷3Dの残留電圧EXが高かつたとしても
商用電源12に対する支障はない。かくしてイン
バータ1は短絡事故が復旧すると直ちに、電動機
負荷3Dの残留電圧EXの低下状態とは無関係に
ソフトスタート動作に入つて良く、よつて他の負
荷への供電の中断を起させないで済む。
なおこの場合、電動機負荷3Dへの給電を商用
電源12からインバータ1へ切換えるには、イン
バータ1がもとの運転状態に戻つたとき接点11
を開くと共に、静止形スイツチ7のトリツプを解
除するようにすれば良い。
上述のように本発明に依れば、静止形インバー
タの負荷として電動機負荷がある場合、過電流が
流れたとき静止形スイツチによつて直ちに電動機
負荷を切り離すようにしたことにより、電動機負
荷により発生される残留電圧からのインバータの
保護を実現でき、かくして広い範囲にわたつて信
頼度の高い電源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用し得る電源供給系を示す
ブロツク図、第2図は本発明に依る過電流保護回
路の一例を示すブロツク図、第3図は静止形スイ
ツチの詳細構成を示す接続図、第4図は第2図の
動作の説明に供する波形図、第5図は本発明の他
の例を示すブロツク図、第6図は故障時等価回路
図である。 1:静止形インバータ、2A〜2D:ブレー
カ、3A〜3D:負荷、5:過電流検瞬回路、
7:静止形スイツチ、11:機械的接点。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 定電圧定周波静止形インバータの出力側に負
    荷の一部として電動機負荷を接続してなる電源装
    置において、上記電動機負荷の分岐に静止形スイ
    ツチを介挿し、上記静止形インバータの負荷側に
    過電流が流れたとき直ちに上記静止形スイツチを
    オフ動作させて上記電動機負荷を上記静止形イン
    バータから切り離すと共に、当該静止形インバー
    タの出力電圧を絞ることにより過電流による上記
    静止形インバータの転流失敗を防止することを特
    徴とする過電流保護回路。 2 過電流事故が復旧したとき、上記電動機負荷
    の残留電圧が十分低下した後に、上記静止形スイ
    ツチをオン状態に復帰させることにより、過電流
    による上記静止形インバータの転流失敗を防止す
    るようにしてなる特許請求の範囲第1項記載の過
    電流保護回路。 3 上記静止形スイツチがオフ動作したときこれ
    と同時に上記電動機負荷を商用電源による運転状
    態に切換え、過電流事故が復旧したとき上記静止
    形スイツチをオン状態に復帰させて上記静止形イ
    ンバータによる運転状態に戻すようにしてなる特
    許請求の範囲第1項記載の過電流保護回路。
JP5846079A 1979-05-10 1979-05-10 Overcurrent protecting circuit Granted JPS55150733A (en)

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JP5846079A JPS55150733A (en) 1979-05-10 1979-05-10 Overcurrent protecting circuit

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JP5846079A JPS55150733A (en) 1979-05-10 1979-05-10 Overcurrent protecting circuit

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JPS55150733A JPS55150733A (en) 1980-11-22
JPS6132900B2 true JPS6132900B2 (ja) 1986-07-30

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