JPS6353793B2 - - Google Patents

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JPS6353793B2
JPS6353793B2 JP19668681A JP19668681A JPS6353793B2 JP S6353793 B2 JPS6353793 B2 JP S6353793B2 JP 19668681 A JP19668681 A JP 19668681A JP 19668681 A JP19668681 A JP 19668681A JP S6353793 B2 JPS6353793 B2 JP S6353793B2
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JP
Japan
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voltage
circuit
connection line
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power supply
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JP19668681A
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Osamu Iyama
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Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄共振型電圧制御装置を利用した直流
電源装置に関し、更に詳細には、交流スイツチ、
整流素子、巻線等の異常を比較的簡単に検出する
ことが可能な装置に関する。
鉄共振型電圧制御装置を利用した直流電源装置
を3相構成にした場合又は並列接続した場合に於
いて、1つの装置の交流スイツチ又は整流素子が
故障し、2次巻線が短絡状態となつても、変圧器
のリアクトル作用又は直列に接続したリアクトル
による限流作用のために、変圧器の1次側に過大
な電流が流れず、保護用回路遮断器によつて装置
を保護することが不可能なことがあつた。このた
め、変圧器の2次側で異常検出を行うことが考え
られるが、複数の直流出力が共通負荷に接続され
ているため、1つの出力に異常があつても、出力
電圧の変化は殆んどなく、直流出力電圧で検出す
ることは困難であつた。また各変圧器の2次巻線
の電圧の変化によつて検出することが考えられる
が、例えば交流スイツチが短絡状態となるような
故障が生じたとしても、交流出力電圧の変化幅が
一般には小さいために正常と異常とを区別して検
出することが困難であつた。即ち、2次巻線の電
圧が変化しても、これが故障に基づくものか、入
力電圧又は負荷の変動に基づくものかを区別して
検出することが困難であつた。また、3相交流回
路に適用される中性点電流の有無によつて故障を
検出することも考えられるが、鉄共振型電圧制御
を採用している場合には、出力電圧波形が正弦波
電圧を位相制御(導通角制御)した波形となるた
めに、正常時に於いても中性点電流が流れ、単に
従来の技術を適用しても、異常を検出することは
不可能であつた。
そこで、本発明の目的は異常検出を比較的正確
に行うことが可能なように構成された直流電源装
置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明は、交流電源
に夫々接続された第1及び第2の変圧器と、前記
第1及び第2の変圧器の第1及び第2の2次巻線
に夫々接続された第1及び第2の整流回路と、前
記第1及び第2の整流回路に夫々接続された共通
負荷回路と、前記第1及び第2の2次巻線に夫々
並列に結合された第1及び第2のコンデンサと、
夫々の交流スイツチを介して前記第1及び第2の
2次巻線に夫々並列に結合された第1及び第2の
リアクトルと、夫々の一端が前記第1及び第2の
2次巻線に夫々接続された第1及び第2のインピ
ーダンス素子と、前記第1及び第2のインピーダ
ンス素子の他端を通接続する第1の共通接続線
と、前記第1及び第2の2次巻線に於ける前記第
1及び第2のインピーダンス素子の一端の接続箇
所から一定巻数だけ離れた箇所を共通接続する第
2の共通接続線と、前記第1の共通接続線と前記
第2の共通接続線との間に接続された電圧検出用
インピーダンス素子と、前記電圧検出用インピー
ダンス素子の両端の電圧が一定レベル以上になつ
たことに応答して異常検出信号を送出する異常検
出回路とを具備していることを特徴とする直流電
源装置に係わるものである。
上記発明によれば、第1及び第2の2次巻線の
電圧差に基づいて異常が検出されるので、異常を
正確に検出することが可能となる。
本願の第2番目の発明は、3相交流電源に接続
される直流電源装置に係わるものであり、正常の
場合には中性点に電源周波数成分の3倍の周波数
成分に基づく電流は流れるが、電源基本周波数成
分の電流は流れず、異常の場合には電源基本周波
数成分の電流が流れることを利用し、電源の基本
周波数成分を検出するためのフイルタを設けたこ
とを特徴とするものである。この発明によれば、
3相の電源装置の異常を正確に検出することが可
能になる。
次に、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
三相交流を整流して共通負荷に供給する直流電
源装置を示す第1図に於いては、第1、第2及び
第3の変圧器1,2,3の第1、第2及び第3の
1次巻線4,5,6が3相交流電源7の各線間に
夫々接続され、各変圧器1,2,3の第1、第2
及び第3の2次巻線8,9,10にはセンタタツ
プ型の第1、第2及び第3の整流回路11,1
2,13が夫々接続され、この第1、第2及び第
3の整流回路11,12,13の出力ラインは共
通接続された後平滑回路14を介して共通負荷回
路15に接続されている。なお、各変圧器1,
2,3は各1次巻線4,5,6と各2次巻線8,
9,10とが漏洩磁束を有して結合され、等価的
に直列リアクトルとして働くように構成されてい
る。
16,17,18は第1、第2及び第3のコン
デンサであつて、第1、第2及び第3の2次巻線
8,9,10に夫々接続されている。19,2
0,21は第1、第2及び第3のリアクトルであ
つて、第1、第2及び第3の交流スイツチ22,
23,24を介して夫々の2次巻線8,9,10
に夫々並列接続されている。夫々の2次巻線8,
9,10は第1、第2、第3及び第4の端子a、
b、c、dを夫々有し、コンデンサ16,17,
18及びリアクトル19,20,21は端子aと
dとの間に夫々接続され、夫々の整流回路11,
12,13の2つの整流ダイオードD1,D2は第
1及び第3の端子a、cに夫々接続されている。
25,26,27は異常を検出するために新た
に設けられた同一値の第1、第2及び第3のイン
ピーダンス素子としての抵抗であり、夫々の一端
は夫々の2次巻線8,9,10の第1の端子aに
夫々接続され、夫々の他端は第1の共通接続線2
8によつて相互に接続されている。また、各2次
巻線8,9,10の第1の端子aから一定数だけ
離れた第2の端子bは第2の共通接続線29によ
つて相互に接続されている。なお、第2の端子b
は各整流回路11,12,13のセンタタツプで
もあるので、第2の共通接続線29は直流負荷回
路15の一方の電源ラインにも接続されている。
30は電圧検出用インピーダンス素子としての抵
抗であつて、第1の共通接続線28と第2の共通
接続線29との間に接続されている。31は高調
波成分を除去して交流電源7基本周波数(50Hz)
成分を抽出するフイルタであつて、抵抗30の両
端に接続されている。32は異常検出回路であ
り、フイルタ31の出力を整流する整流回路33
と、この整流回路33の出力と基準電圧源34の
基準電圧とを比較する比較回路35とから成り、
一定レベル以上のフイルタ32の出力に応答して
異常検出信号を送出するものである。
第1図に示す装置で負荷15に定電圧を供給す
る場合には、出力電圧の検出に基づいて交流スイ
ツチ22,23,24の導通角を制御する。例え
ば、直流出力電圧を下げる場合には、スイツチ2
2,23,24の導通角(導通期間)を大きく
し、リアクトル19,20,21に流れる遅れ電
流ILを増加させる。コンデンサ16,17,18
にはほぼ一定の進み電流ICが流れているので、各
変圧器1,2,3には負荷電流の他に遅れ電流IL
と進み電流ICとの合成電流が流れることになる。
漏洩磁束の多い変圧器1,2,3の誘導分によ
る電圧降下は遅れ電流ILと進み電流ICとに依存
し、この場合進み電流ICは略一定であるので、遅
れ電流ILが大きくなれば、電圧降下が大きくな
り、遅れ電流ILが小さくなれば、電圧降下が小さ
くなる。従つて、負荷電圧が上昇してスイツチ2
2,23,24の導通角が大きくなると、変圧器
1,2,3の電圧降下が大きくなり、整流回路入
力側の交流電圧及びその出力側の直流電圧は低下
し、所定電圧値に近ずく。
出力電圧が所定値より低下したときには、上記
と全く逆の動作となり、スイツチ22,23,2
4の導通角は小さくなり、リアクトル19,2
0,21に流れる遅れ電流ILが制限され、変圧器
1,2,3での電圧降下が少なくなり、出力電圧
が所定に近づくように動作する。
次に、異常検出について述べる。この装置の各
相の定電圧整流回路が正常に動作している場合に
は、検出抵抗30の両端即ちフイルタ31の入力
には第2図Aに示すような電源7の基本周波数
(50Hz)の3倍の周波数(150Hz)を含む電圧が発
生する。普通の正弦波の3相回路の中性点電流は
平衡電源の場合には零になるが、本装置のように
交流スイツチ22,23,24で導通位相を制御
するものに於いては、各2次巻線8,9,10の
電圧波形が正弦波でなく台形波状になるために、
3倍の周波数成分を含む波形となり、電源の基本
周波数成分は現れない。フイルタ31は電源の基
本周波数(50Hz)成分は約10倍のゲインを有して
増幅するが、3倍の周波数成分は増幅しないで減
衰させるような回路構成であるので、正常時のフ
イルタ31の出力は第2図Bに示す如く極めて低
レベルである。このため、異常検出回路32から
異常検出信号が発生しない。
一方、交流スイツチ22及びダイオードD1
D2の短絡又は開放、2次巻線8,9,10の焼
損等のために、1相又は2相が異常状態となる
と、不平衡電源となるために、フイルタ31の入
力電圧は電源7の基本周波数成分を含む第3図A
の波形となる。そして、フイルタ31に於いて、
電源7の基本周波数成分が大幅に増幅されてフイ
ルタ31から第3図Bに示す出力が得られる。第
3図Bの波形は整流回路33で整流されて比較回
路35の一方の入力となり、基準電圧と比較され
る。この際、整流回路33からは基準電圧を上回
る電圧が発生し、比較回路35の出力が反転し、
異常検出信号が発生する。
上述から明らかなように、本実施例によれば、
比較的正確に異常を検出することが可能になる。
また、整流回路11,12,13のセンタタツプ
を使用して第2の共通接続線23としているの
で、簡単な回路構成で異常を検出することができ
る。
次に本発明の別の実施例に係わる直流電源装置
を示す第4図について述べる。但し、第4図の回
路は、第1図の第1相と第2相の定電圧整流回路
を並列接続した構成であるので、共通する部分に
は同一の符号を付してその説明を省略する。第4
図の回路では、第1及び第2の変圧器1,2を共
通の交流電源7に並列に接続し、また直流出力回
路も並列接続している。第1の抵抗25と第2の
抵抗26とはここに生じる電圧が互いに打ち消し
合うように第1の共通接続線28にて共通接続さ
れている。
このように構成された装置が正常に並列運転さ
れている場合には、第1の共通接続線28と第2
の共通接続線29との間の電位差は実質的に零で
あり、抵抗30の両端の電圧も零である。このた
め、比較回路35から異常検出信号が発生しな
い。一方、定電圧整流回路の一台が故障すると、
第1の2次巻線8のab間電圧と第2の2次巻線
9のab間電圧との差の電圧が抵抗30の両端に
得られ、このレベルが高いと比較回路35から異
常検出信号が発生する。これにより、正確且つ容
易に異常検出することが可能になる。
以上本発明の実施例について述べたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、更に変形可能
なものである。例えば、第5図に示す如く変圧器
1の1次巻線4に直列にリアクトル36を接続し
てもよい。この場合には変圧器1を直列リアクト
ルとして働くように漏洩磁束を多くする必要はな
い。また、第1図及び第4図では、コンデンサ1
6,17,18、及びリアクトル19,20,2
1を各2次巻線8,9,10の昇圧タツプに直接
に接続したが、3次巻線を設け、ここにコンデン
サ16,17,18とリアクトル19,20,2
1との両方又は一方を接続し、2次巻線8,9,
10に並列に電磁結合させてもよい。また交流ス
イツチ22,23,24をトライアツクとせず
に、一方向制御のサイリスタの逆並列接続で構成
してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係わる鉄共振型直流
電源装置を示す回路図、第2図は第1図の回路の
正常時のフイルタの入力及び出力を示す波形図、
第3図は第1図の回路の異常時のフイルタの入力
及び出力を示す波形図、第4図は本発明の別の実
施例に係わる電源装置の回路図、第5図は変圧器
の変形例を示す回路図である。 なお図面に用いられている符号に於いて、1は
第1の変圧器、2は第2の変圧器、3は第3の変
圧器、7は3相交流電源、8は第1の2次巻線、
9は第2の2次巻線、10は第3の2次巻線、1
1は第1の整流回路、12は第2の整流回路、1
3は第3の整流回路、15は共通負荷回路、16
は第1のコンデンサ、17は第2のコンデンサ、
18は第3のコンデンサ、19は第1のリアクト
ル、20は第2のリアクトル、21は第3のリア
クトル、22は第1の交流スイツチ、23は第2
の交流スイツチ、24は第3の交流スイツチ、2
5は第1の抵抗、26は第2の抵抗、27は第3
の抵抗、28は第1の共通接続線、29は第2の
共通接続線、30は検出用抵抗、31はフイル
タ、32は異常検出回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 交流電源に夫々接続された第1及び第2の変
    圧器と、 前記第1及び第2の変圧器の第1及び第2の2
    次巻線に夫々接続された第1及び第2の整流回路
    と、 前記第1及び第2の整流回路に夫々接続された
    共通負荷回路と、 前記第1及び第2の2次巻線に夫々並列に結合
    された第1及び第2のコンデンサと、 夫々の交流スイツチを介して前記第1及び第2
    の2次巻線に夫々並列に結合された第1及び第2
    のリアクトルと、 夫々の一端が前記第1及び第2の2次巻線に
    夫々接続された第1及び第2のインピーダンス素
    子と、 前記第1及び第2のインピーダンス素子の他端
    を共通接続する第1の共通接続線と、 前記第1及び第2の2次巻線に於ける前記第1
    及び第2のインピーダンス素子の一端の接続箇所
    から一定巻数だけ離れた箇所を共通接続する第2
    の共通接続線と、 前記第1の共通接続線と前記第2の共通接続線
    との間に接続された電圧検出用インピーダンス素
    子と、 前記電圧検出用インピーダンス素子の両端の電
    圧が一定レベル以上になつたことに応答して異常
    検出信号を送出する異常検出回路と、 を具備していることを特徴とする直流電源装置。 2 前記異常検出回路は、前記電圧検出用インピ
    ーダンス素子の両端に接続された検出用整流回路
    と、前記検出用整流回路の出力電圧と基準電圧と
    を比較する電圧比較回路とから成るものである特
    許請求の範囲第1項記載の直流電源装置。 3 前記第1及び第2の整流回路は、センタタツ
    プ型全波整流回路であり、前記第2の共通接続線
    は、前記センタタツプ型全波整流回路のセンタタ
    ツプを共通接続する線である特許請求の範囲第1
    項記載の直流電源装置。 4 3相交流電源の各線間に夫々接続された第
    1、第2及び第3の変圧器と、 前記第1、第2及び第3の変圧器の第1、第2
    及び第3の2次巻線に夫々接続された第1、第2
    及び第3の整流回路と、 前記第1、第2及び第3の整流回路に接続され
    た共通負荷回路と、 前記第1、第2及び第3の2次巻線に夫々並列
    に結合された第1、第2及び第3のコンデンサ
    と、 夫々の交流スイツチを介して前記第1、第2及
    び第3の2次巻線に夫々並列に結合された第1、
    第2及び第3のリアクトルと、 夫々の一端が前記第1、第2及び第3の2次巻
    線に夫々接続された第1、第2及び第3のインピ
    ーダンス素子と、 前記第1、第2及び第3のインピーダンス素子
    の他端を共通接続する第1の共通接続線と、 前記第1、第2及び第3の2次巻線に於ける前
    記第1、第2及び第3のインピーダンス素子の一
    端の接続箇所から一定巻数だけ離れた箇所を共通
    接続する第2の共通接続線と、 前記第1の共通接続線と前記第2の共通接続線
    との間に接続された電圧検出用インピーダンス素
    子と、 前記3相交流電源の基本周波数成分を抽出する
    ために前記電圧検出用インピーダンス素子の両端
    に結合されたフイルタと、 前記フイルタの出力が一定レベル以上になつた
    ことに応答して異常検出信号を送出する異常検出
    回路と、 を具備していることを特徴とする直流電源装置。 5 前記異常検出回路は、前記フイルタに接続さ
    れた検出用整流回路と、前記検出用整流回路の出
    力電圧と基準電圧とを比較する電圧比較回路とか
    ら成るものである特許請求の範囲第4項記載の直
    流電源装置。 6 前記第1、第2及び第3の整流回路はセンタ
    タツプ型全波整流回路であり、前記第2の共通接
    続線は、前記センタタツプ型全波整流回路のセン
    タタツプを共通接続する線である特許請求の範囲
    第4項記載の直流電源装置。
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