WO2010055568A1 - 保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ - Google Patents
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Definitions
- a voltage detector and a first discharge connected in parallel to the first capacitor and connected in parallel to the first voltage detector and having a first discharge resistor and a first discharge switch connected in series
- a second discharge circuit connected in parallel to the second capacitor and in parallel to the second voltage detector, and in which a second discharge resistor and a second discharge switch are connected in series.
- the output voltage Vout changes from 100 Vrms to 240 Vrms
- the total voltage of the capacitor C1 and the capacitor C2 changes from about 280 pp to about 280 pp. It has risen rapidly to 1600 Vpp. Therefore, as shown in FIGS. 8A and 8B, it can be seen that the magnetic energy regenerative switch 100 with a protection circuit including the protection circuit 10 is working effectively.
- a method for reducing the pulse width of the ON signal of the gate control signal that is, even if the “duty ratio” of the gate control signal is made smaller than 0.5. Good. That is, as shown in FIG. 7, the current detection unit 7 is inserted between the AC power supply device 1 a and the load 8 to detect the current flowing through the load 8, and the output of the current detection unit 7 exceeds a predetermined value. Even if the control means 4 performs current limiting control by making the ON / OFF “duty ratio” of the pulses of the gate control signals G1, G2 of the reverse conducting semiconductor switches S1, S2 smaller than 0.5, Good.
- the simulation result is shown in the case of a rapid decrease from .5.
- the gate of the discharge switch is controlled so that the charges of the capacitors C1 and C2 are discharged and the voltage becomes zero.
- the gate control signals G1 and G2 may be controlled so that the reverse conducting semiconductor switches S1 and S2 are all turned on and the current is bidirectionally conducted.
- the output of the voltage detection unit 502 is input to the control unit 4, compared with a predetermined value (threshold value) stored in advance in the control unit 4, and the output of the voltage detection unit 502 exceeds the threshold value.
- the control means 4 transmits a gate control signal H2 for turning on the gate of the discharge switch 622, short-circuits the discharge switch 622, and the capacitor via the discharge resistor 612.
- the control means 4 transmits a gate control signal H2 for turning off the discharge switch 622. Then, the discharge switch 622 is turned off.
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Abstract
Description
また、MERSには、フルブリッジ型MERSの機能が一部制限されるが、逆導通型半導体スイッチを2個で構成できる、より簡易なMERS回路があることは、既に出願、公開され、公知となっている。(特許文献2、および特許文献3参照)。
磁気エネルギー回生スイッチを過電圧または過電流から保護するための保護手段と、を備えた保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチであって、
磁気エネルギー回生スイッチは、2個の直列に接続した逆導通型半導体スイッチおよび2個の直列に接続したダイオードにより構成されるブリッジ回路と、2個の直列に接続したダイオードのそれぞれに対して並列に接続される2個の直列に接続したコンデンサと、交流電源の周波数に同期して、逆導通型半導体スイッチを交互にオン/オフ制御するように逆導通型半導体スイッチのゲート制御信号の位相を制御する制御手段と、を備えたものであり、
保護手段は、ブリッジ回路の直流端子間に接続され、2個の直列に接続したコンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部と、ブリッジ回路の直流端子間に接続され、放電抵抗と放電スイッチとを直列に接続して構成した放電回路と、を備えたものであり、
電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに放電スイッチを短絡して、放電抵抗を介してコンデンサの電荷を放電するように放電スイッチのゲートを制御する、保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチによって達成される。
磁気エネルギー回生スイッチを過電圧または過電流から保護するための保護手段と、を備えた保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチであって、
磁気エネルギー回生スイッチは、2個の直列に接続した逆導通型半導体スイッチおよび2個の直列に接続したダイオードにより構成されるブリッジ回路と、2個の直列に接続したダイオードのそれぞれに対して並列に接続される、直列に接続した第1のコンデンサおよび第2コンデンサと、交流電源の周波数に同期して、逆導通型半導体スイッチを交互にオン/オフ制御するように逆導通型半導体スイッチのゲート制御信号の位相を制御する制御手段と、を備えたものであり、
保護手段は、ブリッジ回路の直流端子間であって、
第1のコンデンサに並列に接続され、第1のコンデンサの電圧を検出する第1の電圧検出部と、および第2のコンデンサに並列に接続され、第2のコンデンサの電圧を検出する第2の電圧検出部と、第1のコンデンサに並列に接続されると共に第1の電圧検出部と並列に接続され、第1の放電抵抗と第1の放電スイッチとが直列に接続された第1の放電回路と、第2のコンデンサに並列に接続されると共に第2の電圧検出部と並列に接続され、第2の放電抵抗と第2の放電スイッチとが直列に接続された第2の放電回路と、を備えたものであり、
第1の電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに第1の放電スイッチを短絡して、第1の放電抵抗を介して第1コンデンサの電荷を放電し、さらに第2の電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに第2の放電スイッチを短絡して、第2の放電抵抗を介して第2のコンデンサの電荷を放電するように放電スイッチのゲートを制御する、保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチによっても達成される。
磁気エネルギー回生スイッチを過電圧または過電流から保護するための保護手段と、を備えた保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチであって、
磁気エネルギー回生スイッチは、2個の逆直列に接続した逆導通型半導体スイッチと、直列に接続した第1のコンデンサおよび第2コンデンサと、を並列に接続し、2個の逆直列に接続した逆導通型半導体スイッチの中点と直列に接続した第1のコンデンサと第2のコンデンサの中点同士間を結線した配線と、交流電源の周波数に同期して、逆導通型半導体スイッチを交互にオン/オフ制御するように逆導通型半導体スイッチのゲート制御信号の位相を制御する制御手段と、を備えたものであり、
保護手段は、
第1のコンデンサに並列に接続され、第1のコンデンサの電圧を検出する第1の電圧検出部と、および第2のコンデンサに並列に接続され、第2のコンデンサの電圧を検出する第2の電圧検出部と、第1のコンデンサに並列に接続されると共に第1の電圧検出部と並列に接続され、第1の放電抵抗と第1の放電スイッチとが直列に接続された第1の放電回路と、第2のコンデンサに並列に接続されると共に第2の電圧検出部と並列に接続され、第2の放電抵抗と第2の放電スイッチとが直列に接続された第2の放電回路と、を備えたものであり、
第1の電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに第1の放電スイッチを短絡して、第1の放電抵抗を介して第1コンデンサの電荷を放電し、さらに第2の電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに第2の放電スイッチを短絡して、第2の放電抵抗を介して第2のコンデンサの電荷を放電するように放電スイッチのゲートを制御する、保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチによっても達成される。
3: 交流電源
4: 制御手段
5、501、502: 電圧検出部
6、601、602: 放電回路
61、611、612: 放電抵抗
62、621、622: 放電スイッチ
7: 電流検出部
8: 負荷
L: 負荷のリアクタンス成分
R: 負荷の抵抗成分
10: 保護回路
S1、S2、S3、S4: 逆導通型半導体スイッチ
G1、G2、G3、G4: ゲート制御信号
H1、H2、H4: ゲート制御信号
C1、C2: コンデンサ
D1、D2: 補助ダイオード
AC: ブリッジ回路の交流端子
DC(P)、DC(N): ブリッジ回路の直流端子
Vin: 電源電圧
Iin: 入力電流
Vc1: コンデンサC1の電圧
Vc2: コンデンサC2の電圧
Ic1: コンデンサC1の電流
Ic2: コンデンサC2の電流
Vout: 出力電圧
Iout: 出力電流
続いて、本発明の実施の形態1に係る保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチについて説明する。
続いて、本発明の実施の形態2に係る保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチについて説明する。
さらに、本発明の実施の形態3に係る保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチについて説明する。
Claims (9)
- 交流電源と負荷との間に挿入され、電流遮断時の電流の磁気エネルギーを蓄積して前記負荷に回生する磁気エネルギー回生スイッチと、
該磁気エネルギー回生スイッチを過電圧または過電流から保護するための保護手段と、を備えた保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチであって、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、2個の直列に接続した逆導通型半導体スイッチおよび2個の直列に接続したダイオードにより構成されるブリッジ回路と、前記2個の直列に接続したダイオードのそれぞれに対して並列に接続される2個の直列に接続したコンデンサと、前記交流電源の周波数に同期して、前記逆導通型半導体スイッチを交互にオン/オフ制御するように前記逆導通型半導体スイッチのゲート制御信号の位相を制御する制御手段と、を備えたものであり、
前記保護手段は、前記ブリッジ回路の直流端子間に接続され、前記2個の直列に接続したコンデンサの両端電圧を検出する電圧検出部と、前記ブリッジ回路の前記直流端子間に接続され、放電抵抗と放電スイッチとを直列に接続して構成した放電回路と、を備えたものであり、
前記電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに前記放電スイッチを短絡して、前記放電抵抗を介して前記コンデンサの電荷を放電するように前記放電スイッチのゲートを制御する、保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ。 - 交流電源と負荷との間に挿入され、電流遮断時の電流の磁気エネルギーを蓄積して前記負荷に回生する磁気エネルギー回生スイッチと、
該磁気エネルギー回生スイッチを過電圧または過電流から保護するための保護手段と、を備えた保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチであって、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、2個の直列に接続した逆導通型半導体スイッチおよび2個の直列に接続したダイオードにより構成されるブリッジ回路と、前記2個の直列に接続したダイオードのそれぞれに対して並列に接続される、直列に接続した第1のコンデンサおよび第2のコンデンサと、前記交流電源の周波数に同期して、前記逆導通型半導体スイッチを交互にオン/オフ制御するように前記逆導通型半導体スイッチのゲート制御信号の位相を制御する制御手段とを備えたものであり、
前記保護手段は、前記ブリッジ回路の直流端子間であって、前記第1のコンデンサに並列に接続され、前記第1のコンデンサの電圧を検出する第1の電圧検出部と、および前記第2のコンデンサに並列に接続され、前記第2のコンデンサの電圧を検出する第2の電圧検出部と、前記第1のコンデンサに並列に接続されると共に前記第1の電圧検出部と並列に接続され、第1の放電抵抗と第1の放電スイッチとが直列に接続された第1の放電回路と、前記第2のコンデンサに並列に接続されると共に前記第2の電圧検出部と並列に接続され、第2の放電抵抗と第2の放電スイッチとが直列に接続された第2の放電回路と、を備えたものであり、前記第1の電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに前記第1の放電スイッチを短絡して、前記第1の放電抵抗を介して前記第1のコンデンサの電荷を放電し、さらに前記第2の電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに前記第2の放電スイッチを短絡して、前記第2の放電抵抗を介して前記第2のコンデンサの電荷を放電するように前記放電スイッチのゲートを制御する、保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ。 - 交流電源と負荷との間に挿入され、電流遮断時の電流の磁気エネルギーを蓄積して前記負荷に回生する磁気エネルギー回生スイッチと、
該磁気エネルギー回生スイッチを過電圧または過電流から保護するための保護手段と、を備えた保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチであって、
前記磁気エネルギー回生スイッチは、2個の逆直列に接続した逆導通型半導体スイッチと、直列に接続した第1のコンデンサおよび第2のコンデンサと、を並列に接続し、前記2個の逆直列に接続した逆導通型半導体スイッチの中点と前記直列に接続した第1のコンデンサと前記第2のコンデンサの中点同士間を結線した配線と、前記交流電源の周波数に同期して、前記逆導通型半導体スイッチを交互にオン/オフ制御するように前記逆導通型半導体スイッチのゲート制御信号の位相を制御する制御手段と、を備えたものであり、
前記保護手段は、前記第1のコンデンサに並列に接続され、前記第1のコンデンサの電圧を検出する第1の電圧検出部と、前記第2のコンデンサに並列に接続され、前記第2のコンデンサの電圧を検出する第2の電圧検出部と、前記第1のコンデンサに並列に接続されると共に前記第1の電圧検出部と並列に接続され、第1の放電抵抗と第1の放電スイッチとが直列に接続された第1の放電回路と、前記第2のコンデンサに並列に接続されると共に前記第2の電圧検出部と並列に接続され、第2の放電抵抗と第2の放電スイッチとが直列に接続された第2の放電回路と、を備えたものであり、前記第1の電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに前記第1の放電スイッチを短絡して、前記第1の放電抵抗を介して前記第1のコンデンサの電荷を放電し、さらに前記第2の電圧検出部の出力が所定の値を超えたときに前記第2の放電スイッチを短絡して、前記第2の放電抵抗を介して前記第2のコンデンサの電荷を放電するように前記放電スイッチのゲートを制御する、保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ。 - 前記保護手段は、さらに前記交流電源と前記負荷との間に挿入され、前記負荷に流れる電流を検出する電流検出部を備えたものであり、
前記電流検出部の出力が所定の値を超えたときに、前記逆導通型半導体スイッチのゲート制御信号のオンパルスのデューティ比を0.5より小さくすることにより、限流制御を行う、請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか1項に記載の保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ。 - 前記保護手段は、前記電流検出部の出力が所定の値に戻ったときに、前記逆導通型半導体スイッチのゲート制御信号のオンパルスのデューティ比を0.5に戻し、限流制御を終了する、請求の範囲第4項に記載の保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ。
- 前記保護手段は、前記電圧検出部の出力が、前記所定の値を超える期間が所定の時間を超えたときに、前記逆導通型半導体スイッチのすべてをオフにして電流を遮断するように前記逆導通型半導体スイッチのゲートを制御する、請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか1項に記載の保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ。
- 前記保護手段は、前記電圧検出部の出力が、前記所定の値を超える期間が所定の時間を超えたときに、前記2個のコンデンサの電荷を放電して電圧がゼロになるように前記放電スイッチのゲートを制御した後に、前記逆導通型半導体スイッチをすべてオンにして電流が両方向導通状態になるように前記逆導通型半導体スイッチのゲートを制御する、請求の範囲第1項乃至第4項のいずれか1項に記載の保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ。
- 前記保護手段は、さらに前記交流電源と前記負荷との間に挿入され、前記負荷に流れる電流を検出する電流検出部を備えたものであり、
前記電流検出部の出力が所定の値を超えたときに、前記逆導通型半導体スイッチのすべてをオフにして電流を遮断するように前記逆導通型半導体スイッチのゲートを制御する、請求の範囲第1項乃至第3項のいずれか1項に記載の保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ。 - 前記保護手段は、さらに前記交流電源と前記負荷との間に挿入され、前記負荷に流れる電流を検出する電流検出部を備えたものであって、
前記電流検出部の出力が所定の値を超えたときに、オンになっている方の逆導通型半導体スイッチだけをオフにして電流を遮断するように逆導通型半導体スイッチのゲートを制御する、請求の範囲第1項に記載の保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ。
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