WO2018135664A1 - 直流遮断器および直流遮断器の動作方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高電圧直流電流を遮断するときに生じるアーク放電を小規模の回路で抑制する。 【解決手段】端子T1と端子T2の間に直流電圧が印加され、端子3と端子T4の間に負荷が接続される。初期化部11Aは、スイッチSW2が開いているときに予めコンデンサC1を放電させ、その電荷を零にする。スイッチSW1が開き始めたことが検知されると、スイッチSW2が閉じる。このとき、コンデンサC1の電荷は零に初期化されているため、限流リアクトルL1を流れる電流はコンデンサC1に流れ込み、コンデンサC1を充電する。コンデンサC1に電流が流れ込むことにより、スイッチSW1の電極Aの電位が低下する。電極Aの電位が低下して端子T2(端子T4)の電位(例えば、0V)に近くなったときにスイッチSW1が開く。電極Aの電位が低下した状態でスイッチSW1が開くため、アーク放電は生じない。
Description
本発明は、高電圧直流給電において直流電流を遮断する直流遮断器および直流遮断器の動作方法に関する。
限流リアクトルとリレー等のスイッチとが直列に接続された直流遮断器が知られている(例えば、特許文献1と非特許文献1を参照)。
ただし、限流リアクトルとスイッチを直列接続するのみでは、スイッチの電極を引き外すとき、アーク放電が発生する。高電圧のアーク放電は、スイッチの損傷を引き起こすおそれがあるため、望ましくない。
ただし、限流リアクトルとスイッチを直列接続するのみでは、スイッチの電極を引き外すとき、アーク放電が発生する。高電圧のアーク放電は、スイッチの損傷を引き起こすおそれがあるため、望ましくない。
そこで、非特許文献1に記載の逆電流注入式直流遮断器は、スイッチと並列に接続された逆電流注入回路を有する。逆電流注入回路は、コンデンサとリアクトルを含む。スイッチに電流が流れている間、コンデンサは充電されている。逆電流注入式直流遮断器は、電流遮断時にはスイッチを開いた後に逆電流注入回路からスイッチに流れている電流と逆向きの高周波大電流を挿入することにより電流の零点を作り、アーク放電を消滅させる。
また、特許文献1には、スイッチと並列にサージアブソーバが接続された直流遮断器が記載されている。電流遮断時には、サージアブソーバがその種別に応じてスイッチの電極間にかかる電圧を所定の電圧以下に制限したり、零にしたりする。
また、特許文献1には、スイッチと並列にサージアブソーバが接続された直流遮断器が記載されている。電流遮断時には、サージアブソーバがその種別に応じてスイッチの電極間にかかる電圧を所定の電圧以下に制限したり、零にしたりする。
大内茂俊著、「高圧大電流の直流が切れるようになった真空遮断器」、電氣學會雑誌、Vol.111 (1991)、No.2、P147-150
電流遮断時には限流リアクトルに蓄積された大きな誘電性エネルギーを処理し、アーク放電を抑制しなければならない。
逆電流注入式直流遮断器は、逆電流注入回路から大きな高周波電流を流すことにより、アーク放電を抑制する。しかし、逆電流注入回路は、コンデンサとリアクトルが必要であり、回路規模が大きい。
特許文献1に記載の直流遮断器は、大きな誘電性エネルギーを処理することができるサージアブソーバが必要である。
逆電流注入式直流遮断器は、逆電流注入回路から大きな高周波電流を流すことにより、アーク放電を抑制する。しかし、逆電流注入回路は、コンデンサとリアクトルが必要であり、回路規模が大きい。
特許文献1に記載の直流遮断器は、大きな誘電性エネルギーを処理することができるサージアブソーバが必要である。
本発明の目的は、高電圧直流電流を遮断するときに生じるアーク放電を小規模の回路で抑制することができる直流遮断器および直流遮断器の動作方法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の直流遮断器は、
第1の端子と第2の端子の間に直流電圧が印加され、第3の端子と第4の端子の間に負荷が接続される直流遮断器であって、
一端が前記第1の端子に接続される限流リアクトルと、
一方の電極が前記限流リアクトルの他端に接続され、他方の電極から電流が前記第3の端子に向けて流れる第1のスイッチと、
コンデンサと第2のスイッチとが直列に接続された第1の直列回路を含み、当該第1の直列回路の一端が前記限流リアクトルの他端と前記第1のスイッチの一方の電極との接続部分に接続され、当該第1の直列回路の他端が前記第2の端子と前記第4の端子とを接続する接続ラインに接続される電流吸込部と、
前記第2のスイッチが開いているときに、前記電流吸込部に含まれるコンデンサを放電させる初期化部と、
を備えることを特徴とする。
第1の端子と第2の端子の間に直流電圧が印加され、第3の端子と第4の端子の間に負荷が接続される直流遮断器であって、
一端が前記第1の端子に接続される限流リアクトルと、
一方の電極が前記限流リアクトルの他端に接続され、他方の電極から電流が前記第3の端子に向けて流れる第1のスイッチと、
コンデンサと第2のスイッチとが直列に接続された第1の直列回路を含み、当該第1の直列回路の一端が前記限流リアクトルの他端と前記第1のスイッチの一方の電極との接続部分に接続され、当該第1の直列回路の他端が前記第2の端子と前記第4の端子とを接続する接続ラインに接続される電流吸込部と、
前記第2のスイッチが開いているときに、前記電流吸込部に含まれるコンデンサを放電させる初期化部と、
を備えることを特徴とする。
好ましくは、本発明の直流遮断器は、
前記初期化部が直列に接続された第3のスイッチと抵抗とを含む第2の直列回路を有し、当該第2の直列回路の両端がそれぞれ前記電流吸込部に含まれるコンデンサの両端に接続される、
ことを特徴とする。
前記初期化部が直列に接続された第3のスイッチと抵抗とを含む第2の直列回路を有し、当該第2の直列回路の両端がそれぞれ前記電流吸込部に含まれるコンデンサの両端に接続される、
ことを特徴とする。
好ましくは、本発明の直流遮断器は、
前記電流吸込部において、前記コンデンサの一端が前記限流リアクトルの他端と前記第1のスイッチの一方の電極との接続部分に接続され、前記コンデンサの他端が前記第2のスイッチの一方の電極に接続され、前記第2のスイッチの他方の電極が前記接続ラインに接続され、
前記初期化部が直列に接続された抵抗とダイオードとを含む第3の直列回路を有し、当該第3の直列回路の一端が前記第1のスイッチの他方の電極に接続され、当該第3の直列回路の他端が前記電流吸込部に含まれるコンデンサの他端に接続され、前記ダイオードが前記第1のスイッチの他方の電極から前記電流吸込部に含まれるコンデンサの他端に向けて順方向電流を流す、
ことを特徴とする。
前記電流吸込部において、前記コンデンサの一端が前記限流リアクトルの他端と前記第1のスイッチの一方の電極との接続部分に接続され、前記コンデンサの他端が前記第2のスイッチの一方の電極に接続され、前記第2のスイッチの他方の電極が前記接続ラインに接続され、
前記初期化部が直列に接続された抵抗とダイオードとを含む第3の直列回路を有し、当該第3の直列回路の一端が前記第1のスイッチの他方の電極に接続され、当該第3の直列回路の他端が前記電流吸込部に含まれるコンデンサの他端に接続され、前記ダイオードが前記第1のスイッチの他方の電極から前記電流吸込部に含まれるコンデンサの他端に向けて順方向電流を流す、
ことを特徴とする。
好ましくは、本発明の直流遮断器は、
前記第1のスイッチの他端と前記第3の端子の間に配置されており、前記第1のスイッチの他端から前記第3の端子に向けて順方向電流が流れる逆流阻止ダイオードと、
一端が前記第3の端子に接続され、他端が前記第4の端子に接続されており、平滑用コンデンサを含む平滑化回路と、
を備えることを特徴とする。
前記第1のスイッチの他端と前記第3の端子の間に配置されており、前記第1のスイッチの他端から前記第3の端子に向けて順方向電流が流れる逆流阻止ダイオードと、
一端が前記第3の端子に接続され、他端が前記第4の端子に接続されており、平滑用コンデンサを含む平滑化回路と、
を備えることを特徴とする。
好ましくは、本発明の直流遮断器は、
前記第1のスイッチの他端と前記第3の端子の間に配置されたコイルと、
一端が前記第3の端子に接続され、他端が前記第4の端子に接続されており、平滑用コンデンサを含む平滑化回路と、
を備えることを特徴とする。
前記第1のスイッチの他端と前記第3の端子の間に配置されたコイルと、
一端が前記第3の端子に接続され、他端が前記第4の端子に接続されており、平滑用コンデンサを含む平滑化回路と、
を備えることを特徴とする。
好ましくは、本発明の直流遮断器は、
前記第3の端子と前記第4の端子の間の電圧が低下したことを検知したときに前記第2のスイッチを閉じ、所定の時間が経過した後に前記第2のスイッチを開く電位低下検知部を備えることを特徴とする。
前記第3の端子と前記第4の端子の間の電圧が低下したことを検知したときに前記第2のスイッチを閉じ、所定の時間が経過した後に前記第2のスイッチを開く電位低下検知部を備えることを特徴とする。
好ましくは、本発明の直流遮断器は、
前記第2のスイッチが、サイリスタを含み、
前記電位低下検知部が、前記第3の端子と前記第4の端子の間の電圧が低下したことを検知したときに前記サイリスタのゲートに電流を流し、前記所定の時間が経過したときに前記サイリスタのゲートに流れる電流を止める、
ことを特徴とする。
前記第2のスイッチが、サイリスタを含み、
前記電位低下検知部が、前記第3の端子と前記第4の端子の間の電圧が低下したことを検知したときに前記サイリスタのゲートに電流を流し、前記所定の時間が経過したときに前記サイリスタのゲートに流れる電流を止める、
ことを特徴とする。
また、本発明の直流遮断器の動作方法は、
上述した直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする。
上述した直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする。
また、本発明の直流遮断器の動作方法は、
上述した直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする。
上述した直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする。
また、本発明の直流遮断器の動作方法は、
上述した直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
前記第3の時点の後の第4の時点で、開いていた前記第3のスイッチが閉じ、所定の時間が経過した後に前記第3のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする。
上述した直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
前記第3の時点の後の第4の時点で、開いていた前記第3のスイッチが閉じ、所定の時間が経過した後に前記第3のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする。
また、本発明の直流遮断器の動作方法は、
上述した直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
前記第3の時点の後の第4の時点で、開いていた前記第3のスイッチが閉じ、所定の時間が経過した後に前記第3のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする。
上述した直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
前記第3の時点の後の第4の時点で、開いていた前記第3のスイッチが閉じ、所定の時間が経過した後に前記第3のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、高電圧直流電流を遮断するときに生じるアーク放電を小規模の回路で抑制することができる。
以下、本発明の実施形態に係る直流遮断器について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
図1Aは、本発明の第1の実施形態に係る直流遮断器1Aの構成の一例を示す。
直流遮断器1Aは、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Aと、初期化部11Aと、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
端子T1と端子T2の間には、直流電圧(例えば380V)が印加される。端子T3と端子T4の間には負荷が接続される。
限流リアクトルL1は、一端が端子T1に接続され、他端がスイッチSW1の電極Aに接続される。限流リアクトルL1は、例えばコアに巻回されたコイルである。
スイッチSW1は、電極A(一方の電極)が限流リアクトルL1の他端に接続され、電極B(他方の電極)が逆流阻止ダイオードD1のアノードに接続される。
逆流阻止ダイオードD1のカソードは端子T3に接続される。すなわち、逆流阻止ダイオードD1はスイッチSW1の他端と端子T3の間に配置されており、スイッチSW1の他端から端子T3に向けて順方向電流が流れる。
スイッチSW1は電極Aと電極Bを接続したり、開放したりする開閉器である。スイッチSW1の電極Aと電極Bを引き外す(すなわち、スイッチSW1を開く)ことにより、負荷に供給される直流電流が遮断される。スイッチSW1は、例えばリレーであってもよい。
スイッチSW1は、例えば人によって手動で開閉される。また、端子T3と端子T4の間に接続されている負荷に短絡事故等が生じたことにより、端子T1から端子T3に向けて突然大きな電流が流れたとき、または端子T3の電位が低下したときに、スイッチSW1は自動的に開く。
直流遮断器1Aは、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Aと、初期化部11Aと、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
端子T1と端子T2の間には、直流電圧(例えば380V)が印加される。端子T3と端子T4の間には負荷が接続される。
限流リアクトルL1は、一端が端子T1に接続され、他端がスイッチSW1の電極Aに接続される。限流リアクトルL1は、例えばコアに巻回されたコイルである。
スイッチSW1は、電極A(一方の電極)が限流リアクトルL1の他端に接続され、電極B(他方の電極)が逆流阻止ダイオードD1のアノードに接続される。
逆流阻止ダイオードD1のカソードは端子T3に接続される。すなわち、逆流阻止ダイオードD1はスイッチSW1の他端と端子T3の間に配置されており、スイッチSW1の他端から端子T3に向けて順方向電流が流れる。
スイッチSW1は電極Aと電極Bを接続したり、開放したりする開閉器である。スイッチSW1の電極Aと電極Bを引き外す(すなわち、スイッチSW1を開く)ことにより、負荷に供給される直流電流が遮断される。スイッチSW1は、例えばリレーであってもよい。
スイッチSW1は、例えば人によって手動で開閉される。また、端子T3と端子T4の間に接続されている負荷に短絡事故等が生じたことにより、端子T1から端子T3に向けて突然大きな電流が流れたとき、または端子T3の電位が低下したときに、スイッチSW1は自動的に開く。
平滑用コンデンサC2は、一端が端子T3に接続されており、他端が端子T4に接続されている。平滑用コンデンサC2は、端子T3と端子T4の間の電圧の変動を抑える。
逆流阻止ダイオードD1は、スイッチSW1とスイッチSW2が同時に閉じたときに、平滑用コンデンサC2の電圧によって電流が逆流することを防ぐ。
逆流阻止ダイオードD1は、スイッチSW1とスイッチSW2が同時に閉じたときに、平滑用コンデンサC2の電圧によって電流が逆流することを防ぐ。
電流吸込部10Aは、コンデンサC1と、スイッチSW2とを有する。
コンデンサC1は、一端が限流リアクトルL1の他端とスイッチSW1の電極Aとの接続部分に接続され、他端がスイッチSW2の一方の電極に接続される。スイッチSW2は、一方の電極がコンデンサC1の他端に接続され、他方の電極が接続ラインGLに接続される。接続ラインGLは、端子T2と端子T4とを接続する。
初期化部11Aは、スイッチSW2が開いているときにコンデンサC1を放電させ、コンデンサC1に蓄積されている電荷を零にする。初期化部11Aは、抵抗R1を含む。抵抗R1の両端はそれぞれコンデンサC1の両端に接続される。
なお、端子T1と端子T2はそれぞれ本発明の第1の端子と第2の端子の例であり、端子T3と端子T4はそれぞれ本発明の第3の端子と第4の端子の例であり、スイッチSW1は本発明における第1のスイッチの例であり、スイッチSW2は本発明における第2のスイッチの例であり、コンデンサC1とスイッチSW2が直列に接続された回路は本発明における第1の直列回路の例である。
コンデンサC1は、一端が限流リアクトルL1の他端とスイッチSW1の電極Aとの接続部分に接続され、他端がスイッチSW2の一方の電極に接続される。スイッチSW2は、一方の電極がコンデンサC1の他端に接続され、他方の電極が接続ラインGLに接続される。接続ラインGLは、端子T2と端子T4とを接続する。
初期化部11Aは、スイッチSW2が開いているときにコンデンサC1を放電させ、コンデンサC1に蓄積されている電荷を零にする。初期化部11Aは、抵抗R1を含む。抵抗R1の両端はそれぞれコンデンサC1の両端に接続される。
なお、端子T1と端子T2はそれぞれ本発明の第1の端子と第2の端子の例であり、端子T3と端子T4はそれぞれ本発明の第3の端子と第4の端子の例であり、スイッチSW1は本発明における第1のスイッチの例であり、スイッチSW2は本発明における第2のスイッチの例であり、コンデンサC1とスイッチSW2が直列に接続された回路は本発明における第1の直列回路の例である。
図1Bは、本発明の第1の実施形態に係る直流遮断器の第1の変形例である直流遮断器1Bの構成を示す。
直流遮断器1Bは、端子T3と端子T4の間に、平滑用コンデンサC2と直列に、抵抗R2とダイオードD2の並列回路が接続されている点が図1Aの直流遮断器1Aと異なる。その他の点は、直流遮断器1Bは、直流遮断器1Aと同一の構成である。
ダイオードD2は、端子T4から端子T3に向けて順方向電流が流れる向きに接続される。
直流遮断器1Bでは、端子T3と端子T4の間に接続された負荷に電力を供給している定常状態において、抵抗R2を通じて穏やかに電流を流し、時間をかけて平滑用コンデンサC2を充電する。また、抵抗R2はスイッチSW1を閉じたときに平滑用コンデンサC2に突入電流が流れることを抑止する。平滑用コンデンサC2を放電するときはダイオードD2を通して瞬時に平滑用コンデンサC2の電荷を放電させる。
なお、平滑用コンデンサC2と直列に抵抗R2とダイオードD2の並列回路が接続された回路は、本発明における平滑化回路の例である。
直流遮断器1Bは、端子T3と端子T4の間に、平滑用コンデンサC2と直列に、抵抗R2とダイオードD2の並列回路が接続されている点が図1Aの直流遮断器1Aと異なる。その他の点は、直流遮断器1Bは、直流遮断器1Aと同一の構成である。
ダイオードD2は、端子T4から端子T3に向けて順方向電流が流れる向きに接続される。
直流遮断器1Bでは、端子T3と端子T4の間に接続された負荷に電力を供給している定常状態において、抵抗R2を通じて穏やかに電流を流し、時間をかけて平滑用コンデンサC2を充電する。また、抵抗R2はスイッチSW1を閉じたときに平滑用コンデンサC2に突入電流が流れることを抑止する。平滑用コンデンサC2を放電するときはダイオードD2を通して瞬時に平滑用コンデンサC2の電荷を放電させる。
なお、平滑用コンデンサC2と直列に抵抗R2とダイオードD2の並列回路が接続された回路は、本発明における平滑化回路の例である。
図1Cは、本発明の第1の実施形態に係る直流遮断器の第2の変形例である直流遮断器1Cの構成を示す。
直流遮断器1Cは、逆流阻止ダイオードD1の代わりに、コイルL2が配置されている点が図1Aの直流遮断器1Aと異なる。その他の点は、直流遮断器1Cは、直流遮断器1Aと同一の構成である。
コイルL2は、一端がスイッチSW1の電極Bに接続され、他端が端子T3に接続される。すなわち、コイルL2は、スイッチSW1の電極Bと端子T3の間に配置されている。コイルL2は、コアに巻回されていてもよい。コイルL2は、スイッチSW1とスイッチSW2が同時に閉じたときに、平滑用コンデンサC2の電圧によって電流が逆流することを防ぐ。
直流遮断器1Cは、逆流阻止ダイオードD1の代わりに、コイルL2が配置されている点が図1Aの直流遮断器1Aと異なる。その他の点は、直流遮断器1Cは、直流遮断器1Aと同一の構成である。
コイルL2は、一端がスイッチSW1の電極Bに接続され、他端が端子T3に接続される。すなわち、コイルL2は、スイッチSW1の電極Bと端子T3の間に配置されている。コイルL2は、コアに巻回されていてもよい。コイルL2は、スイッチSW1とスイッチSW2が同時に閉じたときに、平滑用コンデンサC2の電圧によって電流が逆流することを防ぐ。
図1Dは、本発明の第1の実施形態に係る直流遮断器の第3の変形例である直流遮断器1Dの構成を示す。
直流遮断器1Dは、端子T3と端子T4の間に、平滑用コンデンサC2と直列に、抵抗R2とダイオードD2の並列回路が接続されている点が図1Cの直流遮断器1Cと異なる。その他の点は、直流遮断器1Dは、直流遮断器1Cと同一の構成である。
抵抗R2とダイオードD2の並列回路は、図1Bの直流遮断器1Bにおける抵抗R2とダイオードD2の並列回路と同様に働く。
直流遮断器1Dは、端子T3と端子T4の間に、平滑用コンデンサC2と直列に、抵抗R2とダイオードD2の並列回路が接続されている点が図1Cの直流遮断器1Cと異なる。その他の点は、直流遮断器1Dは、直流遮断器1Cと同一の構成である。
抵抗R2とダイオードD2の並列回路は、図1Bの直流遮断器1Bにおける抵抗R2とダイオードD2の並列回路と同様に働く。
図2Aは、本発明の第1の実施形態に係る直流遮断器に含まれる2つのスイッチSW1、SW2の開閉タイミングの一例を示す。なお、図2A中のONはスイッチが閉じていることを示し、OFFはスイッチが開いていることを示す。
図2Aの例では、スイッチSW1とスイッチSW2は連動して動作する。スイッチSW1を開く場合、スイッチSW2が閉じた(OFFからONに変化した)後にスイッチSW1が開く(ONからOFFに変化する)。
例えば、t1の時点で手動によりスイッチSW1が開き始めたことが検知されたとき、スイッチSW2が閉じる。または、例えば、端子T3と端子T4の間に接続されている負荷に短絡事故等が生じると、端子T1から端子T3に向かって流れる電流が増加し、端子T3の電位が低下し始める。t1の時点で、端子T1から端子T3に向かって流れる電流の増加、または端子T3の電位低下が検知されると、スイッチSW2が閉じる。
スイッチSW2が閉じたとき、コンデンサC1の電荷は零に初期化されているため、限流リアクトルL1を流れる電流はコンデンサC1に流れ込み、コンデンサC1を充電する。コンデンサC1に電流が流れ込むことにより、t2の時点でスイッチSW1の電極Aと電極Bの電位は、端子T2(端子T4)の電位(例えば、0V)に近い電位まで低下している。この時点(t2)で、スイッチSW1が開く。
図2Aの例では、電極Aの電位が低下した状態でスイッチSW1が開くため、アーク放電は生じない。
図2Aの例では、スイッチSW1とスイッチSW2は連動して動作する。スイッチSW1を開く場合、スイッチSW2が閉じた(OFFからONに変化した)後にスイッチSW1が開く(ONからOFFに変化する)。
例えば、t1の時点で手動によりスイッチSW1が開き始めたことが検知されたとき、スイッチSW2が閉じる。または、例えば、端子T3と端子T4の間に接続されている負荷に短絡事故等が生じると、端子T1から端子T3に向かって流れる電流が増加し、端子T3の電位が低下し始める。t1の時点で、端子T1から端子T3に向かって流れる電流の増加、または端子T3の電位低下が検知されると、スイッチSW2が閉じる。
スイッチSW2が閉じたとき、コンデンサC1の電荷は零に初期化されているため、限流リアクトルL1を流れる電流はコンデンサC1に流れ込み、コンデンサC1を充電する。コンデンサC1に電流が流れ込むことにより、t2の時点でスイッチSW1の電極Aと電極Bの電位は、端子T2(端子T4)の電位(例えば、0V)に近い電位まで低下している。この時点(t2)で、スイッチSW1が開く。
図2Aの例では、電極Aの電位が低下した状態でスイッチSW1が開くため、アーク放電は生じない。
電極Aの電位が低下した後、コンデンサC1は端子T1と端子T2の間に印加される直流電圧(例えば、380V)まで充電される。コンデンサC1がこの電圧まで充電されると、電極Aの電位は端子T1と端子T2の間に印加される直流電圧に復帰する。このときからスイッチSW2には電流が流れなくなる。
この後にt3の時点で、スイッチSW2が開く(ONからOFFに変化する)。このとき、スイッチSW2には電流が流れていないため、アーク放電は生じない。スイッチSW2が開くと、初期化部11Aは、コンデンサC1の放電を開始する(コンデンサC1の初期化を始める)。
その後、t4の時点で、スイッチSW1が閉じる(OFFからONに変化する)と、直流電流が端子T3と端子T4の間に接続された負荷に流れ始める。
この後にt3の時点で、スイッチSW2が開く(ONからOFFに変化する)。このとき、スイッチSW2には電流が流れていないため、アーク放電は生じない。スイッチSW2が開くと、初期化部11Aは、コンデンサC1の放電を開始する(コンデンサC1の初期化を始める)。
その後、t4の時点で、スイッチSW1が閉じる(OFFからONに変化する)と、直流電流が端子T3と端子T4の間に接続された負荷に流れ始める。
図2Bは、本発明の第1の実施形態に係る直流遮断器に含まれる2つのスイッチSW1、SW2の開閉タイミングの別の例を示す。
図2Bの例では、スイッチSW1が開いた後(ONからOFFに変化した後)に、スイッチSW2が閉じる(OFFからONに変化する)。
t1’の時点でスイッチSW1が開き始めると、アーク放電が生じる。t2’の時点で、例えば端子T3の電位低下の検知等によりスイッチSW1の開放が検知されると、スイッチSW2が閉じる(OFFからONに変化する)。
このとき、コンデンサC1の電荷は零に初期化されているため、限流リアクトルL1を流れる電流はコンデンサC1に流れ込み、コンデンサC1を充電する。コンデンサC1に電流が流れ込むことにより、スイッチSW1の電極Aの電位が端子T2(端子T4)の電位(例えば、0V)に近い電位まで低下する。電極Aの電位が低下すると、アーク放電が消滅する。
なお、図2Bの例でも、t3の時点でスイッチSW2が開き、t4の時点でスイッチSW1が閉じるが、t3の時点とt4の時点における直流遮断器の動作は図2Aの例と同一である。
図2Bの例では、スイッチSW1が開いた後(ONからOFFに変化した後)に、スイッチSW2が閉じる(OFFからONに変化する)。
t1’の時点でスイッチSW1が開き始めると、アーク放電が生じる。t2’の時点で、例えば端子T3の電位低下の検知等によりスイッチSW1の開放が検知されると、スイッチSW2が閉じる(OFFからONに変化する)。
このとき、コンデンサC1の電荷は零に初期化されているため、限流リアクトルL1を流れる電流はコンデンサC1に流れ込み、コンデンサC1を充電する。コンデンサC1に電流が流れ込むことにより、スイッチSW1の電極Aの電位が端子T2(端子T4)の電位(例えば、0V)に近い電位まで低下する。電極Aの電位が低下すると、アーク放電が消滅する。
なお、図2Bの例でも、t3の時点でスイッチSW2が開き、t4の時点でスイッチSW1が閉じるが、t3の時点とt4の時点における直流遮断器の動作は図2Aの例と同一である。
図3は、本発明の第2の実施形態に係る直流遮断器2Aの構成の一例を示す。
直流遮断器2Aは、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Aと、初期化部11Bと、抵抗R100と、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器2Aは、初期化部11Bの構成が直流遮断器1Aの初期化部11Aと異なる。また、直流遮断器2Aは、抵抗R100を有する点が直流遮断器A1と異なる。その他の点は、直流遮断器2Aは、直流遮断器1Aと同一の構成である。
抵抗R100は、コンデンサC1の両端に接続される。抵抗R100の抵抗値は非常に大きい。抵抗R100は、コンデンサC1に蓄積された電荷を少しづつ自然放電させる。
直流遮断器2Aは、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Aと、初期化部11Bと、抵抗R100と、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器2Aは、初期化部11Bの構成が直流遮断器1Aの初期化部11Aと異なる。また、直流遮断器2Aは、抵抗R100を有する点が直流遮断器A1と異なる。その他の点は、直流遮断器2Aは、直流遮断器1Aと同一の構成である。
抵抗R100は、コンデンサC1の両端に接続される。抵抗R100の抵抗値は非常に大きい。抵抗R100は、コンデンサC1に蓄積された電荷を少しづつ自然放電させる。
初期化部11Bは、スイッチSW1Aと抵抗R3とが直列に接続された回路を有する。
スイッチSW1Aは、一方の電極がコンデンサC1の一端に接続され、他方の電極が抵抗R3の一端に接続される。抵抗R3の他端はコンデンサC1の他端に接続される。
抵抗R3の抵抗値は、初期化部11Aに含まれる抵抗R1と比べて非常に小さい。スイッチSW2が開いているときにスイッチSW1Aが閉じると、初期化部11BはコンデンサC1を急速に放電させ、コンデンサC1の電荷を零にする。
なお、スイッチSW1Aは本発明における第3のスイッチの例であり、スイッチSW1Aと抵抗R3とが直列に接続された回路は本発明における第2の直列回路の例である。
スイッチSW1Aは、一方の電極がコンデンサC1の一端に接続され、他方の電極が抵抗R3の一端に接続される。抵抗R3の他端はコンデンサC1の他端に接続される。
抵抗R3の抵抗値は、初期化部11Aに含まれる抵抗R1と比べて非常に小さい。スイッチSW2が開いているときにスイッチSW1Aが閉じると、初期化部11BはコンデンサC1を急速に放電させ、コンデンサC1の電荷を零にする。
なお、スイッチSW1Aは本発明における第3のスイッチの例であり、スイッチSW1Aと抵抗R3とが直列に接続された回路は本発明における第2の直列回路の例である。
図4は、直流遮断器2Aに含まれる3つのスイッチSW1,SW2,SW1Aの開閉タイミングの一例を示す。
図4の例において、スイッチSW1とスイッチSW2の開閉タイミングt1、t2、t3は、第1の実施形態に係る直流遮断器の開閉タイミングを示す図2Aの例と同一である。t1の時点でスイッチSW2が閉じ、t2の時点でスイッチSW1が開き、t3の時点でスイッチSW2が開く。なお、スイッチSW1とスイッチSW2の開閉タイミングは、図2Bの例と同一のt1’、t2’、t3であってもよい。
スイッチSW2とスイッチSW1Aとが同時に閉じると、抵抗R3を通ってスイッチSW2に非常に大きな電流が流れる。このため、スイッチSW1Aが閉じている状態でスイッチSW2を開くと、スイッチSW2にアーク放電が生じるおそれがある。このため、図4の例では、t3の時点でスイッチSW2が開いた後に、t5の時点でスイッチSW1Aが閉じる。このとき、コンデンサC1は急速に放電し、コンデンサC1の電荷は零になる。その後、t6の時点でスイッチSW1Aが開く。
図4の例において、スイッチSW1とスイッチSW2の開閉タイミングt1、t2、t3は、第1の実施形態に係る直流遮断器の開閉タイミングを示す図2Aの例と同一である。t1の時点でスイッチSW2が閉じ、t2の時点でスイッチSW1が開き、t3の時点でスイッチSW2が開く。なお、スイッチSW1とスイッチSW2の開閉タイミングは、図2Bの例と同一のt1’、t2’、t3であってもよい。
スイッチSW2とスイッチSW1Aとが同時に閉じると、抵抗R3を通ってスイッチSW2に非常に大きな電流が流れる。このため、スイッチSW1Aが閉じている状態でスイッチSW2を開くと、スイッチSW2にアーク放電が生じるおそれがある。このため、図4の例では、t3の時点でスイッチSW2が開いた後に、t5の時点でスイッチSW1Aが閉じる。このとき、コンデンサC1は急速に放電し、コンデンサC1の電荷は零になる。その後、t6の時点でスイッチSW1Aが開く。
また、直流遮断器2Aでも、図1Bの直流遮断器1Bと同様に、端子T3と端子T4の間に、平滑用コンデンサC2と直列に、抵抗R2とダイオードD2の並列回路を接続することもできる。また、直流遮断器2Aでも、図1Cの直流遮断器1Cと同様に、逆流阻止ダイオードD1の代わりに、コイルL2を配置することもできる。更に、直流遮断器2Aでも、図1Dの直流遮断器1Dと同様に、逆流阻止ダイオードD1の代わりにコイルL2を配置し、端子T3と端子T4の間に平滑用コンデンサC2と直列に抵抗R2とダイオードD2の並列回路を接続することもできる。
図5は、本発明の第3の実施形態に係る直流遮断器3の構成の一例を示す。
直流遮断器3は、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Aと、初期化部11Cと、抵抗R100と、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器3は、初期化部11Cの構成が直流遮断器2Aの初期化部11Bと異なる。その他の点は、直流遮断器3は、直流遮断器2Aと同一の構成である。
初期化部11Cは、抵抗R3と、ダイオードD3とを有する。抵抗R3とダイオードD3とは直列に接続されている。直列に接続された抵抗R3とダイオードD3の一端は、スイッチSW1の電極Bと逆流阻止ダイオードD1のアノードとの接続部分に接続される。直列に接続された抵抗R3とダイオードD3の他端は、コンデンサC1の他端とスイッチSW2の一方の電極との接続部分に接続される。ダイオードD3はスイッチSW1の電極BからコンデンサC1の他端に向けて順方向電流を流す。ダイオードD3は、スイッチSW1が開いているときに、抵抗R100と抵抗R3を通り、スイッチSW1をバイパスして逆流阻止ダイオードD1に電流が流れることを防止する。
スイッチSW1とスイッチSW2の開閉タイミングは、図2Aの例と図2Bの例のいずれでもよい。
なお、直列に接続された抵抗R3とダイオードD3は、本発明における第3の直列回路の例である。
直流遮断器3は、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Aと、初期化部11Cと、抵抗R100と、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器3は、初期化部11Cの構成が直流遮断器2Aの初期化部11Bと異なる。その他の点は、直流遮断器3は、直流遮断器2Aと同一の構成である。
初期化部11Cは、抵抗R3と、ダイオードD3とを有する。抵抗R3とダイオードD3とは直列に接続されている。直列に接続された抵抗R3とダイオードD3の一端は、スイッチSW1の電極Bと逆流阻止ダイオードD1のアノードとの接続部分に接続される。直列に接続された抵抗R3とダイオードD3の他端は、コンデンサC1の他端とスイッチSW2の一方の電極との接続部分に接続される。ダイオードD3はスイッチSW1の電極BからコンデンサC1の他端に向けて順方向電流を流す。ダイオードD3は、スイッチSW1が開いているときに、抵抗R100と抵抗R3を通り、スイッチSW1をバイパスして逆流阻止ダイオードD1に電流が流れることを防止する。
スイッチSW1とスイッチSW2の開閉タイミングは、図2Aの例と図2Bの例のいずれでもよい。
なお、直列に接続された抵抗R3とダイオードD3は、本発明における第3の直列回路の例である。
なお、直流遮断器3でも、図1Bの直流遮断器1Bと同様に、端子T3と端子T4の間に、平滑用コンデンサC2と直列に、抵抗R2とダイオードD2の並列回路を接続することもできる。また、直流遮断器3でも、図1Cの直流遮断器1Cと同様に、逆流阻止ダイオードD1の代わりに、コイルL2を配置することもできる。更に、直流遮断器3でも、図1Dの直流遮断器1Dと同様に、逆流阻止ダイオードD1の代わりにコイルL2を配置し、端子T3と端子T4の間に平滑用コンデンサC2と直列に抵抗R2とダイオードD2の並列回路を接続することもできる。
図6は、本発明の第4の実施形態に係る直流遮断器4の構成の一例を示す。
直流遮断器4は、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Aと、初期化部11Cと、抵抗R100と、電位低下検知部12と、コイルL2と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器4は、電位低下検知部12を有する点、および逆流阻止ダイオードD1の代わりにコイルL2が配置されている点が第3の実施形態に係る直流遮断器3と異なる。その他の点は、直流遮断器4は、直流遮断器3と同一の構成である。
電位低下検知部12は、コイルL2の他端と端子T3の接続部分に接続され、また、端子T2と端子T4との接続ラインGLに接続される。電位低下検知部12は、端子T3と端子T4の間の電圧が低下したことを検知したときにスイッチSW2を閉じ、所定の時間が経過した後にスイッチSW2を開く。
直流遮断器4は、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Aと、初期化部11Cと、抵抗R100と、電位低下検知部12と、コイルL2と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器4は、電位低下検知部12を有する点、および逆流阻止ダイオードD1の代わりにコイルL2が配置されている点が第3の実施形態に係る直流遮断器3と異なる。その他の点は、直流遮断器4は、直流遮断器3と同一の構成である。
電位低下検知部12は、コイルL2の他端と端子T3の接続部分に接続され、また、端子T2と端子T4との接続ラインGLに接続される。電位低下検知部12は、端子T3と端子T4の間の電圧が低下したことを検知したときにスイッチSW2を閉じ、所定の時間が経過した後にスイッチSW2を開く。
図7は、図6の直流遮断器4の具体的な回路構成の一例を示す。
スイッチSW2は、サイリスタThyと、抵抗R4と、抵抗R5とを含む。
サイリスタThyは、アノードAとカソードCとがそれぞれコンデンサC1の他端と接続ラインGLとに接続され、ゲートGが抵抗R4の一端と抵抗R5の一端に接続される。抵抗R4の他端は電位低下検知部12に含まれるPNPトランジスタQ1のコレクタに接続される。抵抗R5の他端は、接続ラインGLに接続される。
なお、抵抗R4は、電流制限用抵抗であり、サイリスタThyのゲートGに流れる電流の大きさを制限する。抵抗R5は、サイリスタThyが誤ってターンオンすることを防止するために挿入される。
スイッチSW2は、サイリスタThyと、抵抗R4と、抵抗R5とを含む。
サイリスタThyは、アノードAとカソードCとがそれぞれコンデンサC1の他端と接続ラインGLとに接続され、ゲートGが抵抗R4の一端と抵抗R5の一端に接続される。抵抗R4の他端は電位低下検知部12に含まれるPNPトランジスタQ1のコレクタに接続される。抵抗R5の他端は、接続ラインGLに接続される。
なお、抵抗R4は、電流制限用抵抗であり、サイリスタThyのゲートGに流れる電流の大きさを制限する。抵抗R5は、サイリスタThyが誤ってターンオンすることを防止するために挿入される。
電位低下検知部12は、コンデンサC3と、PNPトランジスタQ1と、ダイオードD4と、ダイオードD5と、抵抗R6と、抵抗R7と、抵抗R8とを有する。
ダイオードD4は、アノードがコイルL2の他端と端子T3との接続部分に接続され、カソードが抵抗R6の一端に接続される。抵抗R6の他端は抵抗R7の一端とPNPトランジスタQ1のエミッタとコンデンサC3の一端とに接続される。コンデンサC3の他端は接続ラインGLに接続される。抵抗R7の他端はダイオードD5のアノードとPNPトランジスタQ1のベースに接続される。PNPトランジスタQ1のコレクタはスイッチSW2に含まれる抵抗R4の他端に接続される。ダイオードD5のカソードは抵抗R8の一端に接続される。抵抗R8の他端はコイルL2の他端と端子T3との接続部分に接続される。
なお、抵抗R6と抵抗R8は電流制限用の抵抗である。
ダイオードD4は、アノードがコイルL2の他端と端子T3との接続部分に接続され、カソードが抵抗R6の一端に接続される。抵抗R6の他端は抵抗R7の一端とPNPトランジスタQ1のエミッタとコンデンサC3の一端とに接続される。コンデンサC3の他端は接続ラインGLに接続される。抵抗R7の他端はダイオードD5のアノードとPNPトランジスタQ1のベースに接続される。PNPトランジスタQ1のコレクタはスイッチSW2に含まれる抵抗R4の他端に接続される。ダイオードD5のカソードは抵抗R8の一端に接続される。抵抗R8の他端はコイルL2の他端と端子T3との接続部分に接続される。
なお、抵抗R6と抵抗R8は電流制限用の抵抗である。
以下では、図2Aの例に示す開閉タイミングで直流遮断器4の動作を説明する。まず、サイリスタThyの動作について説明する。
例えば短絡事故が負荷に発生したこと等によりt1の時点で端子T3と端子T4の間のの電圧が低下すると、電位低下検知部12はそれを検知し、サイリスタThyのゲートGに電流を流す。サイリスタThyは、ゲートGに電流が流れるとターンオンし、アノードAからカソードCに電流を流す。すなわち、スイッチSW2が閉じる。
t2の時点で、スイッチSW2が閉じたことに連動して、スイッチSW1が開く。
t2の時点からt3の時点に至る前の時点であって、t2の時点から所定の時間が経過した時点で電位低下検知部12は、サイリスタThyのゲートGに流れる電流を止める。
t3の時点では、サイリスタThyのゲートGには電流が流れていない。このとき、コンデンサC1が完全に充電されたことによりアノードAに電流が流れ込まなくなると、サイリスタThyはターンオフする。すなわち、スイッチSW2が開く。
なお、t3の時点に至る前にコンデンサC1が完全に充電されたことによりアノードAに電流が流れ込まなくなっており、t3の時点で、電位低下検知部12がサイリスタThyのゲートGに流れる電流を止めた場合でも、サイリスタThyはターンオフする。この場合には、t2の時点からt3の時点に至る時間が本発明の所定の時間である。
例えば短絡事故が負荷に発生したこと等によりt1の時点で端子T3と端子T4の間のの電圧が低下すると、電位低下検知部12はそれを検知し、サイリスタThyのゲートGに電流を流す。サイリスタThyは、ゲートGに電流が流れるとターンオンし、アノードAからカソードCに電流を流す。すなわち、スイッチSW2が閉じる。
t2の時点で、スイッチSW2が閉じたことに連動して、スイッチSW1が開く。
t2の時点からt3の時点に至る前の時点であって、t2の時点から所定の時間が経過した時点で電位低下検知部12は、サイリスタThyのゲートGに流れる電流を止める。
t3の時点では、サイリスタThyのゲートGには電流が流れていない。このとき、コンデンサC1が完全に充電されたことによりアノードAに電流が流れ込まなくなると、サイリスタThyはターンオフする。すなわち、スイッチSW2が開く。
なお、t3の時点に至る前にコンデンサC1が完全に充電されたことによりアノードAに電流が流れ込まなくなっており、t3の時点で、電位低下検知部12がサイリスタThyのゲートGに流れる電流を止めた場合でも、サイリスタThyはターンオフする。この場合には、t2の時点からt3の時点に至る時間が本発明の所定の時間である。
次に、電位低下検知部12の動作について説明する。
スイッチSW1が閉じており(ONであり)、端子T3と端子T4の間に接続された負荷に直流電流が流れているとき、ダイオードD4を通って流れる電流により、コンデンサC3は所定の電圧まで充電される。このとき、ダイオードD5と抵抗R8を通る電流は流れないため、PNPトランジスタQ1のベース電流は流れず、PNPトランジスタQ1のエミッタ-コレクタ間は非導通となり、スイッチSW2に含まれるサイリスタThyのゲートに電流は流れない。
t1の時点で端子T3と端子T4の間に接続されている負荷に短絡事故等が発生すると、端子T3と端子T4の間の電圧が下がり始める。このとき、コンデンサC3の両端に生じている電圧により、抵抗R7とダイオードD5と抵抗R8を通って電流が流れ始める。
スイッチSW1が閉じており(ONであり)、端子T3と端子T4の間に接続された負荷に直流電流が流れているとき、ダイオードD4を通って流れる電流により、コンデンサC3は所定の電圧まで充電される。このとき、ダイオードD5と抵抗R8を通る電流は流れないため、PNPトランジスタQ1のベース電流は流れず、PNPトランジスタQ1のエミッタ-コレクタ間は非導通となり、スイッチSW2に含まれるサイリスタThyのゲートに電流は流れない。
t1の時点で端子T3と端子T4の間に接続されている負荷に短絡事故等が発生すると、端子T3と端子T4の間の電圧が下がり始める。このとき、コンデンサC3の両端に生じている電圧により、抵抗R7とダイオードD5と抵抗R8を通って電流が流れ始める。
端子T3の電圧が十分に下がると、抵抗R7とダイオードD5と抵抗R8を通って流れる電流が大きくなる。このとき、抵抗R7で生じる電圧降下によってPNPトランジスタQ1のベースがエミッタよりも低い電位になり、PNPトランジスタQ1のエミッタ-コレクタ間が導通し、スイッチSW2に含まれるサイリスタThyのゲートGに電流が流れる。このため、サイリスタThyがターンオンし、アノードAからカソードCに電流が流れる。すなわち、スイッチSW2が閉じる(OFFからONに変化する)。
t2の時点でスイッチSW2が閉じたことに連動してスイッチSW1が開く。
t2の時点からt3の時点に至る前の時点であって、t2の時点から所定の時間が経過した時点で、コンデンサC3が放電してその両端の電圧が低下し、抵抗R7を通る電流が減少する。このため、PNPトランジスタQ1のベース-エミッタ間の電位差が減少し、PNPトランジスタQ1のエミッタ-コレクタ間は非導通となる。このとき、スイッチSW2に含まれるサイリスタThyのゲートGに流れる電流が止まる。
また、t3の時点で、コンデンサC1は完全に充電され、サイリスタThyのアノードAに電流が流れ込まなくなる。これにより、サイリスタThyはターンオフする。すなわち、スイッチSW2が開く(ONからOFFに変化する)。
t2の時点からt3の時点に至る前の時点であって、t2の時点から所定の時間が経過した時点で、コンデンサC3が放電してその両端の電圧が低下し、抵抗R7を通る電流が減少する。このため、PNPトランジスタQ1のベース-エミッタ間の電位差が減少し、PNPトランジスタQ1のエミッタ-コレクタ間は非導通となる。このとき、スイッチSW2に含まれるサイリスタThyのゲートGに流れる電流が止まる。
また、t3の時点で、コンデンサC1は完全に充電され、サイリスタThyのアノードAに電流が流れ込まなくなる。これにより、サイリスタThyはターンオフする。すなわち、スイッチSW2が開く(ONからOFFに変化する)。
なお、直流遮断器4は、図2Bの例に示す開閉タイミングで動作させることもできる。
また、直流遮断器4でも、図1Aの直流遮断器1Aと同様に、コイルL2の代わりに逆流阻止ダイオードD1を配置することもできる。また、直流遮断器4でも、図1Bの直流遮断器1Bと同様に、コイルL2の代わりに逆流阻止ダイオードD1を配置し、端子T3と端子T4の間に平滑用コンデンサC2と直列に抵抗R2とダイオードD2の並列回路を接続することもできる。更に、直流遮断器4でも、図1Dの直流遮断器1Dと同様に、端子T3と端子T4の間に平滑用コンデンサC2と直列に抵抗R2とダイオードD2の並列回路を接続することもできる。
また、直流遮断器4でも、図1Aの直流遮断器1Aと同様に、コイルL2の代わりに逆流阻止ダイオードD1を配置することもできる。また、直流遮断器4でも、図1Bの直流遮断器1Bと同様に、コイルL2の代わりに逆流阻止ダイオードD1を配置し、端子T3と端子T4の間に平滑用コンデンサC2と直列に抵抗R2とダイオードD2の並列回路を接続することもできる。更に、直流遮断器4でも、図1Dの直流遮断器1Dと同様に、端子T3と端子T4の間に平滑用コンデンサC2と直列に抵抗R2とダイオードD2の並列回路を接続することもできる。
図8は、図1Aの直流遮断器1Aの変形例である直流遮断器1Eの構成を示す。
直流遮断器1Eは、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Bと、初期化部11Aと、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器1Eは、電流吸込部10Bに含まれるスイッチSW2とコンデンサC1の接続の順番が直流遮断器1Aに含まれる電流吸込部10Aと異なる。その他の点は、直流遮断器1Eは直流遮断器1Aと同一の構成である。
すなわち、スイッチSW2は、一方の電極が限流リアクトルL1の他端とスイッチSW1の電極Aとの接続部分に接続され、他方の電極がコンデンサC1の一端に接続される。コンデンサC1は、一端がスイッチSW2の他方の電極に接続され、他端が接続ラインGLに接続される。
直流遮断器1EにおけるスイッチSW1とスイッチSW2の開閉タイミングは、直流遮断器1Aと同一である。
なお、スイッチSW2とコンデンサC1が直列に接続された回路は、本発明における第1の直列回路の別の例である。
直流遮断器1Eは、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Bと、初期化部11Aと、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器1Eは、電流吸込部10Bに含まれるスイッチSW2とコンデンサC1の接続の順番が直流遮断器1Aに含まれる電流吸込部10Aと異なる。その他の点は、直流遮断器1Eは直流遮断器1Aと同一の構成である。
すなわち、スイッチSW2は、一方の電極が限流リアクトルL1の他端とスイッチSW1の電極Aとの接続部分に接続され、他方の電極がコンデンサC1の一端に接続される。コンデンサC1は、一端がスイッチSW2の他方の電極に接続され、他端が接続ラインGLに接続される。
直流遮断器1EにおけるスイッチSW1とスイッチSW2の開閉タイミングは、直流遮断器1Aと同一である。
なお、スイッチSW2とコンデンサC1が直列に接続された回路は、本発明における第1の直列回路の別の例である。
図9は、図3の直流遮断器2Aの変形例である直流遮断器2Bの構成を示す。
直流遮断器2Bは、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Bと、初期化部11Bと、抵抗R100と、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器2Bは、電流吸込部10Aの代わりに、電流吸込部10Bを有する点が直流遮断器2Aと異なる。その他の点は、直流遮断器2Bは直流遮断器2Aと同一の構成である。
なお、電流吸込部10Bは、図8の直流遮断器1Eのものと同一の構成である。
直流遮断器2Bは、限流リアクトルL1と、スイッチSW1と、電流吸込部10Bと、初期化部11Bと、抵抗R100と、逆流阻止ダイオードD1と、平滑用コンデンサC2とを有する。
直流遮断器2Bは、電流吸込部10Aの代わりに、電流吸込部10Bを有する点が直流遮断器2Aと異なる。その他の点は、直流遮断器2Bは直流遮断器2Aと同一の構成である。
なお、電流吸込部10Bは、図8の直流遮断器1Eのものと同一の構成である。
なお、上述した実施形態では、電位低下検知部12を有する直流遮断器として、直流遮断器4のみを示したが、上述したその他の直流遮断器にも電位低下検知部12を付加することができる。
また、直流遮断器4に含まれるスイッチSW2と同様に、上述したその他の直流遮断器に含まれるスイッチSW2もサイリスタThyで構成することができる。
また、直流遮断器4に含まれるスイッチSW2と同様に、上述したその他の直流遮断器に含まれるスイッチSW2もサイリスタThyで構成することができる。
以上説明したように、本発明によれば、高電圧直流電流を遮断するときに生じるアーク放電を小規模の回路で抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計や製造上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。
1A,1B,1C,1D,1E,2A,2B,3,4…直流遮断器、10A,10B…電流吸込部、11A,11B,11C…初期化部、12…電位低下検知部、L1…限流リアクトル、SW1,SW1A,SW2…スイッチ、C1,C3…コンデンサ、C2…平滑用コンデンサ、GL…接続ライン、Thy…サイリスタ、Q1…PNPトランジスタ、D1…逆流阻止ダイオード、D2,D3,D4,D5…ダイオード、R1~R8,R100…抵抗
Claims (11)
- 第1の端子と第2の端子の間に直流電圧が印加され、第3の端子と第4の端子の間に負荷が接続される直流遮断器であって、
一端が前記第1の端子に接続される限流リアクトルと、
一方の電極が前記限流リアクトルの他端に接続され、他方の電極から電流が前記第3の端子に向けて流れる第1のスイッチと、
コンデンサと第2のスイッチとが直列に接続された第1の直列回路を含み、当該第1の直列回路の一端が前記限流リアクトルの他端と前記第1のスイッチの一方の電極との接続部分に接続され、当該第1の直列回路の他端が前記第2の端子と前記第4の端子とを接続する接続ラインに接続される電流吸込部と、
前記第2のスイッチが開いているときに、前記電流吸込部に含まれるコンデンサを放電させる初期化部と、
を備えることを特徴とする直流遮断器。 - 前記初期化部が直列に接続された第3のスイッチと抵抗とを含む第2の直列回路を有し、当該第2の直列回路の両端がそれぞれ前記電流吸込部に含まれるコンデンサの両端に接続される、
ことを特徴とする請求項1に記載の直流遮断器。 - 前記電流吸込部において、前記コンデンサの一端が前記限流リアクトルの他端と前記第1のスイッチの一方の電極との接続部分に接続され、前記コンデンサの他端が前記第2のスイッチの一方の電極に接続され、前記第2のスイッチの他方の電極が前記接続ラインに接続され、
前記初期化部が直列に接続された抵抗とダイオードとを含む第3の直列回路を有し、当該第3の直列回路の一端が前記第1のスイッチの他方の電極に接続され、当該第3の直列回路の他端が前記電流吸込部に含まれるコンデンサの他端に接続され、前記ダイオードが前記第1のスイッチの他方の電極から前記電流吸込部に含まれるコンデンサの他端に向けて順方向電流を流す、
ことを特徴とする請求項1に記載の直流遮断器。 - 前記第1のスイッチの他端と前記第3の端子の間に配置されており、前記第1のスイッチの他端から前記第3の端子に向けて順方向電流が流れる逆流阻止ダイオードと、
一端が前記第3の端子に接続され、他端が前記第4の端子に接続されており、平滑用コンデンサを含む平滑化回路と、
を備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の直流遮断器。 - 前記第1のスイッチの他端と前記第3の端子の間に配置されたコイルと、
一端が前記第3の端子に接続され、他端が前記第4の端子に接続されており、平滑用コンデンサを含む平滑化回路と、
を備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の直流遮断器。 - 前記第3の端子と前記第4の端子の間の電圧が低下したことを検知したときに前記第2のスイッチを閉じ、所定の時間が経過した後に前記第2のスイッチを開く電位低下検知部を備えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の直流遮断器。
- 前記第2のスイッチが、サイリスタを含み、
前記電位低下検知部が、前記第3の端子と前記第4の端子の間の電圧が低下したことを検知したときに前記サイリスタのゲートに電流を流し、前記所定の時間が経過したときに前記サイリスタのゲートに流れる電流を止める、
ことを特徴とする請求項6に記載の直流遮断器。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする直流遮断器の動作方法。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする直流遮断器の動作方法。 - 請求項2に記載の直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
前記第3の時点の後の第4の時点で、開いていた前記第3のスイッチが閉じ、所定の時間が経過した後に前記第3のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする直流遮断器の動作方法。 - 請求項2に記載の直流遮断器の動作方法であって、
第1の時点で、閉じていた前記第1のスイッチが開くステップと、
前記1の時点の後の第2の時点で、開いていた前記第2のスイッチが閉じるステップと、
前記2の時点の後の第3の時点で、前記第2のスイッチが開くステップと、
前記第3の時点の後の第4の時点で、開いていた前記第3のスイッチが閉じ、所定の時間が経過した後に前記第3のスイッチが開くステップと、
を備えることを特徴とする直流遮断器の動作方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111987702A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-24 | 南京工程学院 | 基于直流断路器的柔性直流配电线路保护装置和方法 |
CN113097012A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-07-09 | 湖北亿纬动力有限公司 | 防大电流冲击继电器及其控制方法、车辆用电池 |
Citations (2)
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JP2016173971A (ja) * | 2015-03-18 | 2016-09-29 | 株式会社東芝 | 直流遮断装置 |
JP2016213192A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | エルエス産電株式会社Lsis Co., Ltd. | 直流遮断器 |
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