JPS62110216A - 直流しや断器回路 - Google Patents

直流しや断器回路

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JPS62110216A
JPS62110216A JP25050485A JP25050485A JPS62110216A JP S62110216 A JPS62110216 A JP S62110216A JP 25050485 A JP25050485 A JP 25050485A JP 25050485 A JP25050485 A JP 25050485A JP S62110216 A JPS62110216 A JP S62110216A
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JP
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circuit
breaker
current
power supply
capacitor power
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JP25050485A
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English (en)
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作太郎 山口
平山 博英
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、Ijf流しゃ断器回路に関するものであり
、特に核融合電源や直流送電に用いられるアークレス型
直流しゃ断回路に関するものである。
〔従来の技術〕
第ダ図は、例えば本田Alal#c係る特公昭グー−/
2!rJJ号公報に示されている従来の直流しや断器回
路の枝路構成図である。このig図において、(1)は
直流電源(4の両端間にrよ、負荷(コ1とじや断器(
3)との直列回路が接続されており、更に、スイッチ(
4)、インダクタ(3)およびコンデンサ電源(6)の
@光回路が前記しゃ断器(3)と並列接続されている。
また、第5図には、ig図の従来の直流しゃ断器回路例
でしゃ断動作が行なわれたときにしゃ断器(jlを流れ
る電流波形図が例示されている。
以下、前記第4図および第も図を0照しながら、従来例
の動作について説明する。いま1時点(tl)において
しゃ断器(Jlを開き、これと同時(しゃ断器(Jlが
所定のストロークだけ開極した時刻)にスイッチ(す)
を閉じるものとする。このときには、予め充電されてい
るコンデンサ電源(6)の極性に依存して、(−1極性
のときには波形A (−1に示す如く時点(tJ)にお
いて、また、(+)極性のときには波形シ(利に示す如
く時点(ta’)にセいて、しゃ断器(31を流れる電
流(Ilがゼロになり、これにしたがって所期のしゃ断
が行われることになる。そして、この時点(t、a)ま
たは(t、a’)におけるしゃ断が失敗に終ったときに
は、次に続くサイクルでしゃ断器(3)を流れる電流が
ゼロになる時点で、前記所期のしゃ断がくり返して行わ
れる。なお、インダクタ15)は、しゃ断器(31が開
いてから、これを流れる電流がゼロになるまでの時間を
規定する時定数を調節するだめのものである。
従来の公知の直流しゃ断器回路は以上のように構成さね
、ているので、し2や断器が開いてからしゃ断器を流れ
る電流がゼロになるまでの間にしゃ断器の′1極間にア
ークプラズマが発生することがある。そして、このアー
クプラズマのために前記しゃ断器の′v1極が損傷を受
けて、その寿命が短かくなってしまう。
また、前記アークプラズマが存在することから、しゃ断
器を流れる’fit(M、がゼロになることがあっても
、次の瞬間には、それまでとは逆方向の電流が流れ易く
なり、しゃ断が失敗してしまう可能性がある等の問題点
がめった。
このような公知の直流しゃ断器回路の欠点に鑑み、本出
願人は先に出願した%龜昭& o−1qi’t’ts号
において、第6図に示すような改良された直流しゃ断器
回路の提案を行った。
第6図において、(71は可変電圧式直流電源であり、
これは、しゃ断器<gIおよびダイオード(l/)の↓
うな紮流器からなる直列回路を介して負荷コイル(13
)に接続されている。また、しゃ断器1fflとダイオ
ード(//)との直列回路には、コンデンサt N (
tlおよびスイッチ(10)からなる直列回路ならびに
エネルギーを吸収するためのしゃ断抵抗(lユ)がそれ
ぞれ並列に接続されている。そして、クローパススイッ
チ(ハ・が直流電源(7)と並列に接続されており、電
流センサ(15)がしゃ断器ffflの電流を検出する
ように設けられている。なお。
コンデンサ電源(9)およびスイッチ(lθ)からなる
直列回路には、必要に応じてインダクタ(16)が介挿
される。電流センナ(/j)には指令回路(/7)が接
続されており、指令回路(17)の出力信号によってし
ゃ断′6(g)が開閉動作するようになっている。
次に、第6図によるlIi流しゃ断器回路の動作波形を
示した第7図をも参照しながら、第6図の回路動作につ
いて説明する。始めに直流電源(7)を付勢し、負荷コ
イル(/jl′Vcl#、れる1を流を立上げ一定(工
/)にする。このとき、負荷コイル(/J)を流れる′
&流としゃ断器(71を流れる電流とは互いに略々等し
いものである。この通電により負荷コイル(/3)に所
定のエネルギが蓄積された後で、クローバスイッチ(ハ
・が閉成され、負荷コイル(/3)を流れる電流はクロ
ーバスイッチ(ハ・によってクローバ嘔れ、直流電源(
71は回路から切離される。
次いで、故障等の発生に伴って時点(tJ)において、
スイッチ(lO)が閉成され、コンデンサ電#(q)よ
シ過渡的な′gt流(工λ)が電流(I/)とは逆向き
にしゃ断器(fflを流れ始め、時間とともに減少する
。このため、時点(t4+)において、双方の電流(工
/)と(Iコ)との差はゼロになるが、このときのt流
度化率にしゃ断器(71に直流接続されたダイオード(
//)で耐えられる範囲になるように設定されるもので
あり、一般的忙は、時点(tII)と時点(t、J)と
の間の時間差は極めて短かいものとなる。
ソL、て、時点(tu)においてしゃ断器Tfflを流
れる電流がゼロになったことが電流センサ(/S)によ
って感知されてしゃ断器<g>K−開極指令信号が指令
回路(・4)より与えられ、これらの一定の遅れ時間後
の時点(tr)においてしゃ断器(fflが開成される
。このときには、しゃ断器(tl〈は電流が流れていな
いことから、そのしゃ断器の電極間にアークプラズマが
生じることはない。
〔発明が解決しようとする問題点] 上記の本出願人の従来の直流しゃ断器回路は檀々の長所
を有するが、第1の問題点として、しゃ断器xiがゼロ
になるまでの期間(tJ−tu)が短いため電流センサ
(tS)から指令回路(17)を介してしゃ断器(ff
lK与えられる開成指令信号が間に合わず、しゃ断失敗
を起こす可能性があった。
更に@コの問題点と1−て、しゃ断に成功した後、コン
デンサ電源(4)からインダクタ(/6)を介して放電
電流によりコンデンサを源(9)が逆充電されるという
問題点がめった。
本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、しゃ断器電極の損傷がなく且つしゃ断動作を短
時間で確実に行うことができるとともに、コンデンサ電
源を保護できる直流しゃ断器回路を得ることを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記第1の問題点を解決するための第1の発明に係る直
流しゃ断器回路は、直流電源と負荷との間にしゃ断器と
整流素子と可飽和リアクトルとの直列回路が設けられ、
この直列回路と並列にコンデンサ電源とスイッチとの直
列回路が設けられ、しゃ断器電流が実質的にゼロになっ
たときこれを検知してしゃ断器を開指令するよう忙した
ものである。
上記第一の問題点を解決するための第一の発明に係る直
流しゃ断器回路は、上記第1の発明の構成に加えて、コ
ンデンサ電源の所定値以上の過大逆光′ハ電圧を検出し
てコンデンサ電源に放電路を与えるようにしたものでお
る。
〔作 用〕
iglの発明によれば、前記スイッチを閉にしたときに
前記コンデンサ電源から流れる電流によって前記しゃ断
器を流れる電流がゼロにされるとともに’* 流ゼロの
近傍では可飽和リアクトルの影響で電流変化率が低く押
えられて実質的に電流ゼロの期間が廷長されるのを利用
して、このしゃ断器・電流ゼロの期間内にしゃ断が行な
われる。
第二の発明によれば、しゃ断器作動後、コンデンサ電源
が逆方向に充電が開始された後、その過大充電電圧を検
出して放電投入スイッチを閉にし。
放電抵抗をコンデンサ電源に並列接続して放電路を作り
逆方向に過大充電されるのを防止する。
〔実施例〕
以下、第1及び第一の発明に係る直流しゃ断回路の実施
例を図について説明する。
第7図は、第1の発明の一実施例を示す構成図であり、
また、第1図は、上記実施例におけるしゃ断器電流の波
形図を示している。
先ず、第7図において、第6図と異なる処は、しゃ断器
([1とダイオード(ti)との直列回路に新たに可飽
和リアクトル(7g)を直列に抽入した点である。その
他の部分又は素子については第6図と同様であるので説
明は省略する。
次に、@−図を参照しながら、第1図に示されている上
記実施例の動作について説明する。
先ず、直流電源(7)を負性コイル(/J)に接続して
、これに通電し、励磁する。この負荷コイル(13)を
流れる電流が、ある一定の値(工/)まで達してから、
直流電源(ワ)の電圧を低下させると、クローバダイオ
ードヌはスイッチ(ハ0の閉成作用により、ダイオード
(//)、可飽和リアクトル<1g”)、しゃ断器(r
l、負荷(13)及びスイッチ(/lI)からなる回路
について設定された時定数の範囲で一定の電流が流れる
とともに1直流電源(71は負荷コイル(13)から切
離されることになる。
この時、負荷コイル(13)に流れる電流はしゃ断器(
fflに流れる電流(T 7 ’)と等しく、これによ
ってエネルギーが負荷コイル(13)に蓄積されている
次いで故障等の発生に伴い時点(t、、z)において、
外部からの指令によυ第コスイッチ(70)が閉じられ
、予め充電されているコンデンサ電源(9)から電流(
IJ)がしゃ断器+ff+に流れ込む。この電流(T2
)の方向は、前にしゃ断器<11に流れていた電流(T
/)とは逆であり、この結果、全しゃ断器電(R(Iz
−IJ)は時点(t、、y)より減少して行くが、しゃ
断器電流がゼロ近傍となる時点、即ち可飽和リアクトル
(tg)が飽和状態から脱する時点(t、4+)に達す
ると可飽和りアクトル(tg)のインダクタンスが増大
するため電流変化率は小さくなり、時点(ty)&Cお
いて、双方の電流(I t ’)と(IJ)との差はゼ
ロになる。更に時点(ti)Icおいてコンデンサ電源
(91からの放電が終了し、しゃ断器(g+の電極間に
ある程度の電圧が生じる。
第2図から明らかなようにしゃ断器電流がゼロになる時
点(tりからコンデンサ電源(9)の放電終了声点(t
4)までの時間にくらべ実質的にしゃ断器電流がゼロと
見做し得る時点(1g)から(t6)までの時間は大幅
に大きくなる。
この第1の発明では、しゃ断器電流がゼロの期間又は実
質的にゼロと見做しうる期間にそのしゃ断器電流を11
1c流センサ(lS)が検出し、指令回路(/4)から
の指令信号によシしゃ断器i)を開にし、アークプラズ
マが生じないか、生じたとしてもアークプラズマが非常
に少ない状態でしゃ断動作を行うものである。
次に第3図に示された第2の発明の一実施例について説
明する。
第3図においては、第1図に加えてコンデンサ電源(q
lに並列に逆電圧検知回路(19)を接続するとともに
更に放電投入スイッチ(−〇)及び放電抵抗(2/)の
直列回路をも並列接続している。逆電圧検知回路(19
)はコンデンサ電源(ワ)の所定値以上の過大な逆電圧
を検出し、この逆電圧が所定過大値まで達したとき、こ
れに応答してスイッチ(−〇)を開成指令する放電指令
信号を発生するものである。
第3図における直流しゃ断器回路の動作を説明すると、
コンデンサ電源(9)からの過渡的な電流(IJ)はし
ゃ断器作動後もインダクタ(/6)、転流抵抗(12)
、並びに負荷コイル(/J)及びクローバスイッチ(/
q)を通って流れるため放電完了後はコンデンサ′を源
(qlは逆方向に充電開始される事になるが、しゃ断器
作動後、逆方向に充電が開始された後、所定過大値を逆
電圧検知回路(/ ? )が検知して閉成指令り、、 
、放゛a抵抗(,2/)′f:コンデン丈軍源(9)に
並列接続する。これ洗よシしゃ断抵抗(12)とともに
完全なしゃ断動作を行うとともに逆方向への不必要な過
大充電を防止出来る。
なお5上記の説明においては、負荷としてコイルを用い
た場合について説明したが、これに限ることなく、負荷
抵抗を用いた場合についても同様の効果が奏せられる。
ただし、この場合にはしゃ断抵抗(ノコ)は必要なくな
る。また、通常、浮遊インダクタンスが存在するので時
定数をF ffJすることによりインダクタ(13)を
除去しても構わない。
更に、しゃ断1ffl (g+は機械的に電極を動がす
ものが一般的であるので、開信号が入ってから開状態に
なるのに所定時間がかかる場合には、電流検出とは別に
、前身って開信号を入れておいてもよい。
即ち、故障等の発生に応じてまずしゃ断器(ざ)に開信
号を与え、上記の所定時間よシ時刻(tj)から(t4
+)の時間に相当する時間だけ早く第コスイッチ(10
)を開くようにしてもよい。この場合には″vlL流セ
ンサ(lS)は必要ない。1だ、第λスイッチ(10)
も所定の遅延動作時間を必要とする場合には、第コスイ
ッチ(10)も予め早目に動作指令をしてかけばよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、第1の発明によるアークレス電流
しゃ断器回路は、直流電源と負荷との間にしや断器とダ
イオードとの直列回路に更に可飽和リアクトルを挿入し
たので、可飽和リアクトルによシミ流ゼロ近傍で電流変
化率が小となり実質的に電流ゼロの期間が延びるので、
かかる期間中にしゃ断動作を行えばしゃ断が短時間内で
確実に行なわれるとともに、小容葉のしゃ断器で大電流
をしゃ断することができる効果、が得らり、る。
さらに第2の発明においては、しゃ断器作動後。
コンデンサ電源が逆方向に充電開始された後、過大逆電
圧を検知して放電投入スイッチを閉成してコンデンサ電
源に並列の放[路を与えたので、コンデンサ[源が逆方
向に過大充電されるのが防止出来、コノ7″/す1源の
損傷を防止できるとともにしゃ断劾作を助ける効果があ
る。
’A  I8?′1面の蘭単な説明 第/図td@tの発明の一実施例によ、る直流しゃ断器
回路の概略構成図、第1図は上記実施例のしゃ断器電流
の波形図、第3図は第コの発明の一実施例による直流し
ゃ断器回路の概略構成図、第9図は従来の公知の直流し
ゃ断器回路の概略構成図、第S図は第9図の従来例のし
ゃ断器電流の波形図、第6図は本出顔人の先の出願に係
る従来の直流しゃ断器回路の概略構成図、及び第7図は
第6図の直流しゃ断器回路のしゃ断器電流の波形図、で
ある。
(7)・@直流電源、(gl・・しゃ断器、(9)・・
コンデンサを源、(tO)・0スイツチ、(//)轡・
整流素子、(/2)・・しゃ断抵抗、(13)・・負荷
コイル、(15>・−電流七ンサ、(/?)・・指令回
路、(/6)・Φインダクタ、(1g)・9可飽和リア
クトル、(/9)・・逆電圧検知回路、(,20)・・
放電投入スイッチ−(−2/)侮・放′1抵抗。
なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を代理人 
  曽 我 道 照:1゛ χ1図 7、@荒f@、巳原 8、しゃ断湿g 9°コンテ゛ンサ電二原 10:スイッチ 11、夕゛イオード 16  インク°クタ 17゛指全回路 旧 可1とno ’J ’i’j )ル13  スイー
/乎(1o)の49人詩染、jc可′?:?!AD+J
アクドル(旧)のインクパクフンスが゛J旨大1゜電濃
、の変イヒ4ぐ力51\さくtイ5Il寺泊、t5  
しベア断電:メし力丁t゛口り凶りロ寺メン、t6:コ
ンデンサ電源(9)の東電秀冬了口寺÷、兜3図 鬼5図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)直流電源と負荷との間に設けられたしや断器によ
    つて直流しや断を行う直流しや断器回路において、該し
    や断器と直列接続された整流素子及び可飽和リアクトル
    、該しや断器と整流素子との直列回路に対して並列接続
    された少なくともコンデンサ電源とスイッチとの直列回
    路、及び、上記しや断器を流れる電流が実質的にゼロに
    なつたときこれを検知して上記しや断器を開指令する手
    段、を備えたことを特徴とする直流しや断器回路。
  2. (2)上記開指令する手段が、上記しや断器電流を検知
    する電流センサと、該センサがゼロしや断器電流を検知
    したとき上記しや断器へ開指令信号を出力する指令回路
    と、から成る特許請求の範囲第1項記載の直流しや断器
    回路。
  3. (3)直流電源と負荷との間に設けられたしや断器によ
    つて直流しや断を行う直流しや断器回路において、該し
    や断器と直列接続された整流素子及び可飽和リアクトル
    、該しや断器と整流素子との直列回路に対して並列接続
    された少なくともコンデンサ電源とスイッチとの直列回
    路、上記しや断器を流れる電流がゼロになつたときこれ
    を検知して上記しや断器を開指令する手段、及び上記コ
    ンデンサ電源の所定値以上の過大逆充電電圧を検出して
    該コンデンサ電源に放電路を与える手段、を備えたこと
    を特徴とする直流しや断器回路。
  4. (4)上記開指令する手段が、上記しや断器電流を検知
    する電流センサと、該センサがゼロしや断器電流を検知
    したとき上記しや断器へ開指令信号を出力する指令回路
    と、から成る特許請求の範囲第3項記載の直流しや断器
    回路。
  5. (5)上記放電路を与える手段が、上記コンデンサ電源
    の両端に接続され、上記過大逆電圧を検出したとき該コ
    ンデンサ電源の放電指令信号を発生する逆電圧検知回路
    と、上記コンデンサ電源の両端に接続され上記放電指令
    信号により閉成するバイパススイッチ及び放電抵抗の直
    列体と、から成る特許請求の範囲第3項又は第4項記載
    の直流しゃ断器回路。
JP25050485A 1985-08-06 1985-11-08 直流しや断器回路 Pending JPS62110216A (ja)

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US06/893,286 US4740858A (en) 1985-08-06 1986-08-05 Zero-current arc-suppression dc circuit breaker
DE19863626589 DE3626589A1 (de) 1985-08-06 1986-08-06 Schaltung zur betaetigung eines gleichstrom-schaltungsunterbrechers
GB8619169A GB2178901B (en) 1985-08-06 1986-08-06 Circuit for operating d.c. circuit breaker

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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