JP2019071239A - Direct current cutout gear - Google Patents
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Abstract
【課題】直流遮断装置において、半導体スイッチング素子のゲート回路用の電源を別途設けることなく、機械遮断器のアークのレベルに関係なくゲート回路用の電源を確立する。【解決手段】第1機械遮断器CB1に対して補助回路3を並列接続する。交流変流器CTは、1次側が第1系統1と第2系統2との間に接続され、2次側が補助回路3に接続される。補助回路3は、第1系統1と第2系統2間に第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2を逆直列接続する。交流変流器CTが短絡電流を検出したとき、交流変流器の2次側の出力電流を第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2のゲート端子に入力する。また、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2のゲート端子とエミッタ端子間に第1,第2コンデンサC1,C2を接続する。第1,第2コンデンサC1,C2に充電された電荷を放電する第1,第2抵抗R1,R2を接続する。【選択図】図1Kind Code: A1 In a direct current interrupting device, a power supply for a gate circuit of a semiconductor switching element is established regardless of the arc level of a mechanical circuit breaker without separately providing a power supply for the gate circuit. An auxiliary circuit (3) is connected in parallel to a first mechanical breaker (CB1). The AC current transformer CT has a primary side connected between the first system 1 and the second system 2 and a secondary side connected to the auxiliary circuit 3 . The auxiliary circuit 3 connects the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 in anti-series between the first system 1 and the second system 2 . When the AC current transformer CT detects a short-circuit current, the output current on the secondary side of the AC current transformer is input to the gate terminals of the first and second semiconductor switching elements T1 and T2. First and second capacitors C1 and C2 are connected between the gate terminals and emitter terminals of the first and second semiconductor switching elements T1 and T2. First and second resistors R1 and R2 are connected to discharge electric charges charged in the first and second capacitors C1 and C2. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、双方向の直流電流を遮断できる直流遮断装置に関する。 The present invention relates to a DC interrupting device capable of interrupting bidirectional DC current.
系統に短絡事故等が発生した時の電路を遮断する遮断装置として、機械遮断器と、機械遮断器に並列接続された半導体スイッチング素子を有する補助回路と、を備えたハイブリット遮断器が特許文献1,2に開示されている。
特許文献1には交流遮断装置の例が、特許文献2,3には直流遮断装置の例が示されている。直流電流には交流電流とは異なり零点が生じないため、機械遮断器を開極した際に発生するアークを消弧できないという課題がある。特許文献2は機械遮断器開極時の電流を半導体スイッチング素子からなる補助回路に迂回させることで零点を作り出し、アークを消弧する。
半導体スイッチング素子は、ゲート信号によってオンオフされる。通常、ゲート信号を生成するゲート駆動回路用の電源は、スイッチング電源装置などによって別途設けられる。一方、特許文献1,2等では、個別の半導体スイッチング素子のゲート駆動用電源を設けない回路構成とし、ハイブリット遮断器の小形化を図っている。
The semiconductor switching element is turned on and off by the gate signal. Usually, a power supply for a gate drive circuit that generates a gate signal is separately provided by a switching power supply device or the like. On the other hand, in
特許文献1、2の遮断装置では半導体スイッチング素子のゲート駆動用電源を不要としている点に、特許文献3では機械遮断器用電源を不要としている点に特長がある。
The cutoff devices of
特許文献1の遮断装置は、機械遮断器と半導体スイッチング素子(サイリスタ)を併用したハイブリッド遮断器である。サイリスタのゲート電源は、交流変流器を用いて供給する。ハイブリッド遮断器は、遮断時において機械遮断器の通過電流をサイリスタに転流させる。しかし、特許文献1は交流系統への適用を前提としている。
The circuit breaker of
直流系統では電流に零点が生じないため、サイリスタをいったんONして直流電流を流すとサイリスタをOFFにする手段が存在せず、電流を遮断することができない。よって、特許文献1の遮断装置は、直流遮断装置には適用できない。また、特許文献1ではサイリスタを操作するための信号を外部から入力する必要があり、そのための制御装置を必要とする。
In the direct current system, no zero point is generated in the current. Therefore, once the thyristor is turned on to flow the direct current, there is no means for turning off the thyristor, and the current can not be cut off. Therefore, the interruption | blocking apparatus of
特許 文献2は、直流系統に対応したハイブリッド遮断器である。機械遮断器を開極した際に発生するアーク電圧を半導体スイッチング素子のゲート端子に印加し駆動する。
半導体スイッチング素子にIGBTを用いた場合、一般的にターンONにはゲート端子に15V程度の電圧を印加する。よって、アーク電圧が15V以上となる機械遮断器を選定する必要がある。 When an IGBT is used as the semiconductor switching element, generally, a voltage of about 15 V is applied to the gate terminal when turning on. Therefore, it is necessary to select a mechanical circuit breaker having an arc voltage of 15 V or more.
また、アークにより機械遮断器の接点摩耗が進めばアーク電圧が変わる恐れもある。例えば、気中遮断器では大電流になるほどアーク電圧が下がる。そのため、大電流ではIGBTをONできず遮断に失敗してしまうおそれがある。 In addition, if the contact wear of the mechanical circuit breaker is advanced by the arc, the arc voltage may be changed. For example, in an air circuit breaker, the arc voltage decreases as the current increases. Therefore, the IGBT can not be turned on with a large current, and there is a possibility that the cutoff may fail.
逆に、真空遮断器では大電流になるほどアーク電圧は上がる。一例では電流4kAにおいてアーク電圧は15Vとなり、それ以下の遮断短絡電流ではIGBTをONできないおそれがある。 Conversely, in the vacuum circuit breaker, the arc voltage increases as the current increases. In one example, the arc voltage is 15 V at a current of 4 kA, and there is a possibility that the IGBT can not be turned on at a cut-off short-circuit current lower than that.
真空遮断器を使用する場合、電流が半導体スイッチング素子に転流し始めるとアーク電圧が下がり、半導体スイッチング素子がOFFし始めてしまうおそれがある。半導体スイッチング素子のOFFスピードが早いと半導体スイッチング素子に転流した電流が機械遮断器に戻り、遮断に失敗する恐れがある。 When using a vacuum circuit breaker, when current starts to commutate to the semiconductor switching element, the arc voltage may decrease and the semiconductor switching element may start to be turned off. If the OFF speed of the semiconductor switching device is high, the current commutated to the semiconductor switching device may be returned to the mechanical circuit breaker, resulting in a failure to shut off.
半導体スイッチング素子のOFFスピードを遅くすれば遮断失敗の恐れを低減できるが、遮断に時間がかかりその間に短絡電流が増加してしまう。その結果、半導体スイッチング素子の導通損失・ターンOFF損失が増加してしまい、半導体スイッチング素子が熱で破壊される恐れが高くなる。 If the OFF speed of the semiconductor switching element is reduced, the risk of failure to shut off can be reduced, but it takes time to shut off and during that time the short circuit current increases. As a result, the conduction loss and the turn-off loss of the semiconductor switching element increase, and the possibility that the semiconductor switching element is destroyed by heat increases.
特許文献3の構成では、交流変流器を用いて機械遮断器の制御回路に電源を供給する。しかし、特許文献3の回路はハイブリッド遮断器ではない。そのため、開極した際に発生するアークを消弧できない、アークにより機械遮断器の寿命が低下するという問題がある。
In the configuration of
以上示したようなことから、直流遮断装置において、半導体スイッチング素子のゲート回路用の電源を別途設けることなく、機械遮断器のアークのレベルに関係なくゲート回路の電源を確立することが課題となる。 As described above, in the direct current shutoff device, it becomes an issue to establish the power supply of the gate circuit regardless of the arc level of the mechanical circuit breaker without separately providing the power supply for the gate circuit of the semiconductor switching element. .
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、1次側が前記第1系統と前記第2系統との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続され、前記1次側が短絡電流を検出したとき、2次側が前記補助回路に電流を出力する交流変流器と、を備え、前記補助回路は、前記第1系統と前記第2系統間に逆直列接続され、前記交流変流器が短絡電流を検出したとき、前記交流変流器の2次側の出力電流をゲート端子に入力する第1,第2半導体スイッチング素子と、前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子とエミッタ端子間に接続された第1コンデンサと、前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子とエミッタ端子間に接続された第2コンデンサと、前記第1,第2コンデンサに充電された電荷を放電する抵抗と、を備えたことを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above conventional problems, and one aspect thereof is a first mechanical circuit breaker connected between a first system and a second system, and the first mechanical circuit breaker When the auxiliary circuit connected in parallel with respect to the primary side is connected between the first system and the second system, the secondary side is connected to the auxiliary circuit, and the primary side detects a short circuit current And an alternating current transformer for outputting current to the auxiliary circuit on the secondary side, wherein the auxiliary circuit is connected in reverse series between the first system and the second system, and the alternating current transformer is a short circuit current. Connected between the gate terminal and the emitter terminal of the first semiconductor switching element, and the first and second semiconductor switching elements which input the output current on the secondary side of the alternating current transformer to the gate terminal when detecting A first capacitor and a gate of the second semiconductor switching element A second capacitor connected between the child and the emitter terminal, the first, characterized in that a resistor for discharging charges charged in the second capacitor, comprising a.
また、他の態様として、第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、1次側が前記第1系統と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統と前記補助回路の共通接続点との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、を備え、前記補助回路は、前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続されたノーマリーオフの第1半導体スイッチング素子と、前記第2系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続されたノーマリーオフの第2半導体スイッチング素子と、前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第1ダイオードと、前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続され、アノード端子が前記第1ダイオードのアノード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続された第2ダイオードと、前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第3ダイオードと、前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第4ダイオードと、前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、を備えたことを特徴とする。 In another aspect, the first mechanical circuit breaker connected between the first system and the second system, the auxiliary circuit parallelly connected to the first mechanical circuit breaker, and the primary side An alternating current transformer connected between a common connection point of one system and the auxiliary circuit and a common connection point of the second system and the auxiliary circuit, the secondary side being connected to the auxiliary circuit; The auxiliary circuit includes a normally-off first semiconductor switching element whose collector terminal is connected to a common connection point of the first system and the first mechanical circuit breaker, and a common circuit of the second system and the first mechanical circuit breaker. A normally-off second semiconductor switching element in which a collector terminal is connected to a connection point and an emitter terminal is connected to an emitter terminal of the first semiconductor switching element, and a cathode terminal at one end of the secondary side of the alternating current transformer First die connected And a cathode terminal connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer, an anode terminal is connected to an anode terminal of the first diode, and a common connection point thereof is the first and second semiconductor switching devices. A second diode connected to the emitter terminal of the element, and an anode terminal connected to one end of the secondary side of the alternating current transformer, and a third diode having a cathode terminal connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element A fourth diode whose anode terminal is connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer and whose cathode terminal is connected to the gate terminal of the second semiconductor switching element; and the gate of the first semiconductor switching element A first Zener diode having a cathode terminal connected to the terminal and an anode terminal connected to the emitter terminal of the first semiconductor switching element; A first resistor connected in parallel to one zener diode, the first zener diode, a first capacitor connected in parallel to the first resistor, and a gate terminal of the second semiconductor switching element A second zener diode having a cathode terminal connected to the second semiconductor switching element and an anode terminal connected to the emitter terminal of the second semiconductor switching element, a second resistor connected in parallel to the second zener diode, and the second zener diode A zener diode and a second capacitor connected in parallel to the second resistor are provided.
また、他の態様として、第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、1次側が前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第1系統との間、または、前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、を備え、前記補助回路は、前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続されたノーマリーオフの第1半導体スイッチング素子と、前記第2系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続されたノーマリーオフの第2半導体スイッチング素子と、前記交流変流器の2次側の一端と他端との間に接続された第1スイッチと、前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第1ダイオードと、前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続され、アノード端子が前記第1ダイオードのアノード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続された第2ダイオードと、前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第3ダイオードと、前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第4ダイオードと、前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、を備えたことを特徴とする。
In another aspect, the first mechanical circuit breaker connected between the first system and the second system, the auxiliary circuit parallelly connected to the first mechanical circuit breaker, and the
また、他の態様として、第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、1次側が前記第1系統と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統と前記補助回路の共通接続点との間、または、前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第1系統との間、または、前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、を備え、前記補助回路は、前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続されたノーマリーオフの第1半導体スイッチング素子と、前記第2系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続されたノーマリーオフの第2半導体スイッチング素子と、前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第1ダイオードと、前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続され、アノード端子が前記第1ダイオードのアノード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続された第2ダイオードと、前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第3ダイオードと、前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第4ダイオードと、前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続された第5ダイオードと、前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第5ダイオードのカソード端子に接続された第6ダイオードと、前記第5,第6ダイオードの共通接続点と前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子との間に直列接続された第3抵抗および第2スイッチと、を備えたことを特徴とする。 In another aspect, the first mechanical circuit breaker connected between the first system and the second system, the auxiliary circuit parallelly connected to the first mechanical circuit breaker, and the primary side Between a common connection point of one system and the auxiliary circuit and a common connection point of the second system and the auxiliary circuit, or a common connection point of the first mechanical circuit breaker and the auxiliary circuit and the first system And an alternating current transformer connected between the common connection point of the first mechanical circuit breaker and the auxiliary circuit and the second system, the secondary side being connected to the auxiliary circuit, The auxiliary circuit includes a normally-off first semiconductor switching element whose collector terminal is connected to a common connection point of the first system and the first mechanical circuit breaker, and a common circuit of the second system and the first mechanical circuit breaker. A collector terminal is connected to the connection point, and an emitter terminal is connected to the first semiconductor A normally-off second semiconductor switching element connected to the emitter terminal of the matching element, a first diode having a cathode terminal connected to one end of the secondary side of the alternating current transformer, and the alternating current transformer A second diode having a cathode terminal connected to the other end on the next side, an anode terminal connected to the anode terminal of the first diode, and a common connection point connected to the emitter terminals of the first and second semiconductor switching elements A third diode whose anode terminal is connected to one end of the secondary side of the alternating current transformer and whose cathode terminal is connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element; and the secondary side of the alternating current transformer A fourth diode having an anode terminal connected to the other end of the second semiconductor switching element and a cathode terminal connected to the gate terminal of the second semiconductor switching element; A first Zener diode whose cathode terminal is connected to the gate terminal of the switching element and whose anode terminal is connected to the emitter terminal of the first semiconductor switching element, and a first resistor connected in parallel to the first Zener diode A first capacitor connected in parallel to the first resistor, a fifth diode in which an anode terminal is connected to a gate terminal of the first semiconductor switching element, and (2) A second Zener diode whose cathode terminal is connected to the gate terminal of the semiconductor switching element and whose anode terminal is connected to the emitter terminal of the second semiconductor switching element, and a second terminal connected in parallel to the second Zener diode Parallel to the second resistor, the second Zener diode, and the second resistor And a sixth diode whose anode terminal is connected to the gate terminal of the second semiconductor switching element and whose cathode terminal is connected to the cathode terminal of the fifth diode, and the fifth and sixth capacitors. A third resistor and a second switch are connected in series between the common connection point of the diodes and the emitter terminals of the first and second semiconductor switching elements.
また、その一態様として、前記第1,第2半導体スイッチング素子に対して並列に、第4抵抗および第5コンデンサの直列回路を接続したことを特徴とする。 In one aspect, a series circuit of a fourth resistor and a fifth capacitor is connected in parallel to the first and second semiconductor switching elements.
また、他の態様として、第1系統と第2系統との間に接続された第1機械遮断器と、前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、1次側が前記補助回路の通過電流を検出し、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、前記補助回路の通過電流を遮断する第2機械遮断器と、を備え、前記補助回路は、前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にドレイン端子が接続されたノーマリーオンの第1半導体スイッチング素子と、前記第2系統と前記第1機械遮断器との共通接続点にドレイン端子が接続され、ソース端子が前記第1半導体スイッチング素子のソース端子に接続されたノーマリーオンの第2半導体スイッチング素子と、前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続された第1ダイオードと、前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1ダイオードのカソード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のソース端子に接続された第2ダイオードと、前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第3ダイオードと、前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続された第4ダイオードと、前記第3ダイオードのアノード端子と前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子との間に直列接続された第1リアクトルと第5抵抗と、前記第4ダイオードのアノード端子と前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子との間に直列接続された第2リアクトルと第6抵抗と、前記第3ダイオードのアノード端子と前記第4ダイオードのアノード端子との間に直列接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のソース端子に接続された第3,第4コンデンサと、前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のソース端子にカソード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のソース端子にカソード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、を備えたことを特徴とする。
In another aspect, a first mechanical circuit breaker connected between the first system and the second system, an auxiliary circuit connected in parallel to the first mechanical circuit breaker, and a primary side of the auxiliary circuit And a second mechanical circuit breaker for detecting an AC current transformer whose secondary side is connected to the auxiliary circuit and interrupting the current passing through the auxiliary circuit, wherein the auxiliary circuit A normally-on first semiconductor switching element whose drain terminal is connected to a common connection point between one system and the first mechanical circuit breaker, and a drain terminal at the common connection point between the second system and the first mechanical circuit breaker A second semiconductor switching element of the normally on in which the source terminal is connected to the source terminal of the first semiconductor switching element, and the anode terminal is connected to one end of the secondary side of the
本発明によれば、直流遮断装置において、半導体スイッチング素子のゲート回路用の電源を別途設けることなく、機械遮断器のアークのレベルに関係なくゲート回路の電源を確立することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to establish the power supply of the gate circuit regardless of the level of the arc of the mechanical circuit breaker without separately providing the power supply for the gate circuit of the semiconductor switching element in the direct current cutoff device.
以下、本願発明における直流遮断装置の実施形態1〜4を図1〜図6に基づいて詳述する。
Hereinafter,
[実施形態1]
図1に本実施形態1の直流遮断装置を示す。本実施形態1の直流遮断装置は、第1機械遮断器CB1と、第1機械遮断器CB1の通過電流を検出する変流器CTと、第1機械遮断器CB1の開極時に電流を転流させる補助回路3と、を有する。
FIG. 1 shows the direct current cut-off device of the first embodiment. The DC circuit breaker according to the first embodiment includes a first mechanical circuit breaker CB1, a current transformer CT that detects a passing current of the first mechanical circuit breaker CB1, and a current commutating current when the first mechanical circuit breaker CB1 is opened. And an
なお、図1では、第1系統1と第1機械遮断器CB1の共通接続点をA点、第2系統2と第1機械遮断器CB1の共通接続点をB点とする。
In FIG. 1, a common connection point of the
A点とB点との間には、第1機械遮断器CB1と、その第1機械遮断器CB1の通過電流を検出する変流器CTの1次側が接続される。図1では、A点側に変流器CT、B点側に第1機械遮断器CB1を接続しているが、変流器CTと第1機械遮断器CB1の接続順序は逆でも良い。 A first mechanical circuit breaker CB1 and a primary side of a current transformer CT that detects a passing current of the first mechanical circuit breaker CB1 are connected between points A and B. In FIG. 1, the current transformer CT is connected to the point A, and the first mechanical circuit breaker CB1 is connected to the point B. However, the connection sequence of the current transformer CT and the first mechanical circuit breaker CB1 may be reversed.
補助回路3は、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2と、第1〜第4ダイオードD1〜D4と、第1,第2ツェナーダイオードZD1,ZD2と、第1,第2抵抗R1,R2と、第1,第2コンデンサC1,C2と、を備える。
The
第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2はノーマリーオフ型であり、第1機械遮断器CB1に対して並列に接続される。第1半導体スイッチング素子T1のコレクタ端子はA点に接続される。第1半導体スイッチング素子T1のエミッタ端子は第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続される。第2半導体スイッチング素子T2のコレクタ端子はB点に接続される。 The first and second semiconductor switching elements T1 and T2 are normally-off type, and are connected in parallel to the first mechanical circuit breaker CB1. The collector terminal of the first semiconductor switching element T1 is connected to the point A. The emitter terminal of the first semiconductor switching element T1 is connected to the emitter terminal of the second semiconductor switching element. The collector terminal of the second semiconductor switching element T2 is connected to the point B.
変流器CTの2次側は補助回路3に接続される。変流器CTの2次側の左側端子は第1ダイオードD1のカソード端子に接続される。変流器CTの2次側の右側端子は第2ダイオードD2のカソード端子に接続される。第1,第2ダイオードD1,D2のアノード端子同士は接続され、その共通接続点は第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2のエミッタ端子に接続される。
The secondary side of the current transformer CT is connected to the
変流器CTの2次側の左側端子には、第3ダイオードD3のアノード端子が接続される。第3ダイオードD3のカソード端子は第1半導体スイッチング素子T1のゲート端子に接続される。変流器CTの2次側の右側端子には、第4ダイオードD4のアノード端子が接続される。第4ダイオードD4のカソード端子は第2半導体スイッチング素子T2のゲート端子に接続される。 The anode terminal of the third diode D3 is connected to the left side terminal on the secondary side of the current transformer CT. The cathode terminal of the third diode D3 is connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element T1. The anode terminal of the fourth diode D4 is connected to the right side terminal on the secondary side of the current transformer CT. The cathode terminal of the fourth diode D4 is connected to the gate terminal of the second semiconductor switching element T2.
第1半導体スイッチング素子T1のゲート端子とエミッタ端子の間には、第1コンデンサC1,第1抵抗R1,第1ツェナーダイオードZD1が並列に接続される。 A first capacitor C1, a first resistor R1 and a first Zener diode ZD1 are connected in parallel between the gate terminal and the emitter terminal of the first semiconductor switching element T1.
第1ツェナーダイオードZD1のカソード端子は第1半導体スイッチング素子T1のゲート端子に接続され、第1ツェナーダイオードZD1のアノード端子は第1半導体スイッチング素子T1のエミッタ端子に接続される。 The cathode terminal of the first Zener diode ZD1 is connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element T1, and the anode terminal of the first Zener diode ZD1 is connected to the emitter terminal of the first semiconductor switching element T1.
第2半導体スイッチング素子T2のゲート端子とエミッタ端子の間には、第2コンデンサC2,第2抵抗R2,第2ツェナーダイオードZD2が並列に接続される。 A second capacitor C2, a second resistor R2 and a second Zener diode ZD2 are connected in parallel between the gate terminal and the emitter terminal of the second semiconductor switching element T2.
第2ツェナーダイオードZD2のカソード端子は第2半導体スイッチング素子T2のゲート端子に接続され、第2ツェナーダイオードZD2のアノード端子は第2半導体スイッチング素子T2のエミッタ端子に接続される。 The cathode terminal of the second Zener diode ZD2 is connected to the gate terminal of the second semiconductor switching element T2, and the anode terminal of the second Zener diode ZD2 is connected to the emitter terminal of the second semiconductor switching element T2.
電流が変流器CTの1次側の左から右に流れた場合、変流器CTの2次側の左側端子から電流が出力され、右側端子に電流が流れ込む。 When the current flows from the left to the right of the primary side of the current transformer CT, the current is output from the left side terminal of the secondary side of the current transformer CT, and the current flows into the right side terminal.
図2(a),(b)に短絡電流の遮断動作を示す。図2(a)は短絡発生から第1半導体スイッチング素子T1ターンONまでの様子である。この図2(a)では、短絡電流は左から右に流れている。 FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the interrupting operation of the short circuit current. FIG. 2A shows a state from the occurrence of a short circuit to the turn on of the first semiconductor switching element T1. In FIG. 2A, the short circuit current flows from the left to the right.
変流器CTは、短絡電流を検出し、2次側に電流を出力する。変流器CTの2次側の出力電流は、第3ダイオードD3、第1半導体スイッチング素子T1のゲート容量(第1半導体スイッチング素子T1のゲート端子、エミッタ端子間)、および、第1コンデンサC1,第2ダイオードD2を経由する。 The current transformer CT detects a short circuit current and outputs a current to the secondary side. The output current on the secondary side of the current transformer CT is the third diode D3, the gate capacitance of the first semiconductor switching element T1 (between the gate terminal and the emitter terminal of the first semiconductor switching element T1), and the first capacitor C1,1. Via the second diode D2.
第1コンデンサC1と第1半導体スイッチング素子T1のゲート容量(第1半導体スイッチング素子T1のゲート端子、エミッタ端子間の容量)が充電され、第1半導体スイッチング素子T1のゲート電圧(すなわち、第1コンデンサC1印加電圧)がターンONレベルとなり、第1半導体スイッチング素子T1がONする。第1半導体スイッチング素子T1がONした後、変流器CTの2次側の出力電流は第1半導体スイッチング素子T1のゲート容量と第1コンデンサC1の代わりに第1ツェナーダイオードZD1を通過し、第1半導体スイッチング素子T1のゲートの過充電を防ぐ。 The gate capacitance of the first capacitor C1 and the first semiconductor switching element T1 (the capacitance between the gate terminal of the first semiconductor switching element T1 and the emitter terminal) is charged, and the gate voltage of the first semiconductor switching element T1 (ie, the first capacitor C1 application voltage) turns to the turn ON level, and the first semiconductor switching element T1 turns ON. After the first semiconductor switching element T1 is turned on, the output current on the secondary side of the current transformer CT passes through the first Zener diode ZD1 instead of the gate capacitance of the first semiconductor switching element T1 and the first capacitor C1, 1 Prevent overcharging of the gate of the semiconductor switching element T1.
図2(b)は第1機械遮断器CB1を開極し、第1半導体スイッチング素子T1がOFFされるまでの動作である。なお、第1機械遮断器CB1の開極は、変流器CTとは別の電流センサ(図示省略)等によって短絡状態を検出して、短絡状態と判定した上位コントローラからの第1機械遮断器CB1の開極指令によって行われる。(実施形態2〜4も同様である。)
第1機械遮断器CB1の開極動作には時間遅れが生じるため、第1機械遮断器CB1を開極する時点で第1半導体スイッチング素子T1はすでにON状態である。そのため、短絡電流は第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2からなる補助回路3に容易に転流でき、第1機械遮断器CB1開極時のアークを抑えることができる。
FIG. 2B shows the operation until the first semiconductor circuit breaker CB1 is opened and the first semiconductor switching element T1 is turned off. The first mechanical circuit breaker from the host controller determined to be a short circuit condition by detecting the short circuit condition with a current sensor (not shown) or the like separate from the current transformer CT. It is performed by the opening command of CB1. (The same applies to Embodiments 2 to 4.)
Since a time delay occurs in the opening operation of the first mechanical circuit breaker CB1, the first semiconductor switching element T1 is already in the ON state when the first mechanical circuit breaker CB1 is opened. Therefore, the short circuit current can be easily commutated to the
短絡電流の転流が完了すると、変流器CTの検出電流は零になり、変流器CTの2次側の出力電流も零になる。第1半導体スイッチング素子T1のゲート容量および第1コンデンサC1に充電された電荷は第1抵抗R1を通して放電される。 When the short circuit current commutation is completed, the detection current of the current transformer CT becomes zero, and the output current on the secondary side of the current transformer CT also becomes zero. The charge stored in the gate capacitance of the first semiconductor switching element T1 and the first capacitor C1 is discharged through the first resistor R1.
放電が進むと、第1半導体スイッチング素子T1のゲート電圧(すなわち、第1コンデンサC1の印加電圧)がターンOFFレベルまで下がり、第1半導体スイッチング素子T1はターンOFFし、短絡電流を遮断することができる。 When the discharge progresses, the gate voltage of the first semiconductor switching element T1 (that is, the voltage applied to the first capacitor C1) falls to the turn OFF level, the first semiconductor switching element T1 turns off, and the short circuit current is interrupted. it can.
本実施形態1の直流遮断装置は、双方向の電流遮断が可能である。短絡電流が右から左に流れる場合は、第2半導体スイッチング素子T2のゲート容量が充電され第2半導体スイッチング素子T2がONし、短絡電流は補助回路3に転流する。その後、第2抵抗R2により第2半導体スイッチング素子T2のゲート容量が放電され、第2半導体スイッチング素子T2は短絡電流を遮断することができる。
The direct current shutoff device according to the first embodiment can shut off current in both directions. When the short circuit current flows from the right to the left, the gate capacitance of the second semiconductor switching element T2 is charged, the second semiconductor switching element T2 is turned ON, and the short circuit current is diverted to the
本実施形態1では、変流器CTとして交流変流器を用いることを想定している。交流変流器を用いても問題ない理由を説明する。交流変流器では、直流電流を検出することはできない。しかし、短絡電流は系統電圧に比例・系統インダクタンスに反比例した傾きで増加する交流値が重畳されたものであるため、交流変流器で検出でき、第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2をONすることができる。 In the first embodiment, it is assumed that an alternating current transformer is used as the current transformer CT. The reason why there is no problem even if using an alternating current transformer will be described. An alternating current transformer can not detect a direct current. However, since the short circuit current is an alternating current value that is proportional to the system voltage and increases with an inclination that is inversely proportional to the system inductance, the short circuit current can be detected by the alternating current transformer, and the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 It can be turned on.
第1機械遮断器CB1が開極すると変流器CTの1次側電流は急減するため、変流器CTの2次側には、図2(a)に示す変流器CTの2次電流の向きとは逆向きの電流が発生する可能性がある。しかし、この電流は図2(b)に示すように第2半導体スイッチング素子T2をONする。左から右に流れる短絡電流に対して第2半導体スイッチング素子T2のON/OFFは無関係であるため、直流遮断装置の動作には影響しない。(この場合、短絡電流は第2半導体スイッチング素子T2に逆並列接続されているダイオードに流れる。)
変流器CTが交流変流器であれば、一定の直流電流が流れても変流器CTの2次側には電流が流れない。そのため、正常時に一定の直流電流が流れている状態において、変流器CTの2次回路に発生する定常損失を零にすることができる。
When the first mechanical circuit breaker CB1 is opened, the primary side current of the current transformer CT sharply decreases. Therefore, on the secondary side of the current transformer CT, the secondary current of the current transformer CT shown in FIG. A current in the opposite direction to that of the current may occur. However, this current turns on the second semiconductor switching element T2 as shown in FIG. 2 (b). Since the ON / OFF of the second semiconductor switching element T2 is irrelevant to the short circuit current flowing from the left to the right, it does not affect the operation of the DC interrupting device. (In this case, the short circuit current flows to the diode connected in antiparallel to the second semiconductor switching element T2).
If the current transformer CT is an AC current transformer, no current flows on the secondary side of the current transformer CT even if a constant DC current flows. Therefore, in a state in which a constant direct current flows in a normal state, the steady loss generated in the secondary circuit of the current transformer CT can be made zero.
本実施形態1の直流遮断装置の設計上の注意点について説明する。系統に一定の定格電流が流れ続け、変流器CTの2 次側から電流が出力されない場合、第1半導体スイッチング素子T1のゲート容量および第1コンデンサC1は完全に放電した状態となる。本実施形態1の直流遮断装置は、この状態から短絡が発生して系統電流が遮断しきい値に達するまでに第1半導体スイッチング素子T1のゲート容量および第1コンデンサC1の充電が完了することが求められる。この条件を満たすよう変流器CTの変流比と第1コンデンサC1の容量を決定する。 The points to be noted in the design of the direct current cut-off device of the first embodiment will be described. When a constant rated current continues to flow in the system and no current is output from the secondary side of the current transformer CT, the gate capacitance of the first semiconductor switching element T1 and the first capacitor C1 are completely discharged. In the direct current cut-off device of the first embodiment, charging of the gate capacitance of the first semiconductor switching element T1 and the first capacitor C1 may be completed before a short circuit occurs from this state and the grid current reaches the cut-off threshold. Desired. The current change ratio of the current transformer CT and the capacity of the first capacitor C1 are determined so as to satisfy this condition.
設計によっては、系統電流が零から定格まで急増したときに第1半導体スイッチング素子T1が誤点弧を起こす可能性がある。しかし、本実施形態1の直流遮断装置は、短絡が発生し、第1機械遮断器CB1を開極する段階で第1半導体スイッチング素子T1がONしていればよい。短絡していない状態で第1半導体スイッチング素子T1が誤点弧しても、第1機械遮断器CB1のインピーダンスはほぼ零である一方で補助回路3には第1半導体スイッチング素子T1および第2半導体スイッチング素子T2の逆並列ダイオードの電圧降下分のインピーダンスがあるため、ほとんどの電流は第1機械遮断器CB1を通過する。さらに、第1機械遮断器CB1に定常損失はほとんど発生しないため、本実施形態1の直流遮断装置には定常損失はほとんど発生しない。
Depending on the design, there is a possibility that the first semiconductor switching element T1 may misfire when the grid current surges from zero to the rating. However, in the direct current cut-off device of the first embodiment, the first semiconductor switching element T1 may be turned on at the stage where the short circuit occurs and the first mechanical circuit breaker CB1 is opened. Even if the first semiconductor switching device T1 is misfired in a non-shorted state, the impedance of the first mechanical circuit breaker CB1 is substantially zero while the
短絡が発生して第1機械遮断器CB1を開極した後における第1半導体スイッチング素子T1のターンOFF速度は、ゲート端子の放電速度、すなわち、第1コンデンサC1と第1抵抗R1の時定数に依存する。 The turn-off speed of the first semiconductor switching element T1 after the occurrence of a short circuit and opening the first mechanical circuit breaker CB1 is the discharge speed of the gate terminal, that is, the time constant of the first capacitor C1 and the first resistor R1. Dependent.
この時定数は、短絡電流が第1機械遮断器CB1から補助回路3への転流にかかる時間よりも長くしなければならない。時定数が長い場合、第1半導体スイッチング素子T1のターンOFFにより発生するサージ電圧を低減できる反面、ターンOFF速度減少によりスイッチング損失が増加し、第1半導体スイッチング素子T1の熱責務が増加する。また、第1機械遮断器CB1による短絡箇所の切り離しが遅れれば短絡電流が増加し、第1半導体スイッチング素子T1の導通損失が増加するだけでなく、周囲の装置への悪影響も懸念される。
This time constant should be longer than the time it takes for the short circuit current to commutate from the first mechanical circuit breaker CB1 to the
第1コンデンサC1,第1抵抗R1の時定数が短すぎると第1半導体スイッチング素子T1のターンOFF時のサージ電圧が増加し、第1半導体スイッチング素子T1が過電圧破壊される恐れが生じる。また、補助回路3への転流が完了する前に第1半導体スイッチング素子T1のターンOFFが始まると、短絡電流は再び第1機械遮断器CB1に戻り遮断に失敗してしまう。そのため、適切な第1コンデンサC1、第1抵抗R1を設定する必要がある。
If the time constant of the first capacitor C1 and the first resistor R1 is too short, the surge voltage at the turn-off of the first semiconductor switching device T1 increases, which may cause the first semiconductor switching device T1 to be destroyed by overvoltage. In addition, if the turn-off of the first semiconductor switching element T1 starts before the completion of the commutation to the
第1ツェナーダイオードZD1は、ゲート過充電を防ぐためのものである。例えば、第1半導体スイッチング素子T1が定格ゲート電圧ON電圧=15VのIGBTならば、降伏電圧15Vのツェナーダイオードを使用する。 The first Zener diode ZD1 is for preventing gate overcharge. For example, if the first semiconductor switching element T1 is an IGBT with a rated gate voltage ON voltage = 15 V, a Zener diode with a breakdown voltage of 15 V is used.
上記の遮断動作が完了し、短絡事故の発生要因を取り除いて直流系統を正常状態とした後に、再度第1機械遮断器CB1を閉極する。(実施形態2、3も同様)
以上示したように、本実施形態1によれば、双方向の電流遮断が可能となる。また、アークをほとんど発生せず直流電流を遮断することができる。また、系統容量に合わせた変流器CTを用いることで系統容量の大小に関係せず短絡電流を遮断することができる。さらに、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2のゲート駆動用電源が不要であり、直流遮断装置の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
After the shutoff operation described above is completed and the cause of the short circuit accident is removed to put the DC system into a normal state, the first mechanical circuit breaker CB1 is closed again. (The same applies to Embodiments 2 and 3)
As described above, according to the first embodiment, bidirectional current interruption can be performed. In addition, it is possible to cut off the direct current with almost no arcing. Further, by using the current transformer CT adapted to the system capacity, the short circuit current can be interrupted regardless of the size of the system capacity. Furthermore, a gate drive power supply for the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 is not necessary, which makes it possible to miniaturize the direct current cut-off device and reduce the cost.
また、変流器CTに交流変流器を使用することにより、一定の負荷に対する定常損失を小さく抑えることができる。また、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2に並列に接続した第1,第2抵抗R1,R2,第1,第2コンデンサC1,C2の時定数を適切に設計することにより、確実に短絡電流を遮断することができる。 In addition, by using an alternating current transformer in the current transformer CT, steady-state loss to a constant load can be suppressed to a low level. In addition, by appropriately designing the time constants of the first and second resistors R1 and R2 and the first and second capacitors C1 and C2 connected in parallel to the first and second semiconductor switching elements T1 and T2, it is ensured. The short circuit current can be cut off.
また、特許文献1とは異なり、必要な機械遮断器や変流器が少ないためコストを低減できる。さらに、特許文献1とは異なり、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2のゲート回路を共通化でき、部品点数を削減できる。よって、直流遮断装置の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
In addition, unlike
また、特許文献1とは異なり、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2用のゲート信号を外部から入力する必要がなく、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2用の制御装置が不要である。よって、外部から入力する信号にノイズが重畳して第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2が誤動作することを抑制することができる。これにより、直流遮断装置の信頼性が向上する。また、直流遮断装置の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
Further, unlike
また、特許文献2とは異なり、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2の動作に第1機械遮断器CB1の遮断動作時に発生するアークを必要としないため、発生するアークの大小に関係なく確実に遮断動作を行うことができる。さらに、特許文献2とは異なり、第1機械遮断器CB1の遮断動作時に発生するアークが15V以上である必要がなく、第1機械遮断器CB1の選定が容易になる。
In addition, unlike
また、後述する実施形態2、3とは異なり補助回路3内にスイッチを用いていないため、スイッチ用の制御装置が不要である。よって、直流遮断装置の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
Further, unlike the second and third embodiments to be described later, no switch is used in the
[実施形態2]
図3に本実施形態2の直流遮断装置を示す。実施形態1と同様の箇所は同じ符号を付して、その説明を省略する。本実施形態2は変流器CTの1次側の位置を、B点と第2系統2との間に変更している。なお、図3では、変流器CTの1次側をB点と第2系統2との間に接続しているが、変流器CTの1次側はA点と第1系統1の間に接続しても良い。本実施形態2の変流器CTは、第1機械遮断器CB1の通過電流ではなく、第1機械遮断器CB1の通過電流と第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2の通過電流の合計(系統電流)を検出する。
Second Embodiment
The direct current | flow interruption | blocking apparatus of this
また、変流器CTの2次側の左側端子と右側端子との間には、第1,第2ダイオードD1,D2に対して並列に第1スイッチSW1を追加している。 Further, a first switch SW1 is added in parallel to the first and second diodes D1 and D2 between the left side terminal and the right side terminal on the secondary side of the current transformer CT.
本実施形態2では、実施形態1に対して変流器CTの位置を移動している。これにより、第1機械遮断器CB1を含む、図3のA点〜B点間の経路から変流器CTに含まれる寄生インダクタンス成分を除去することができる。そのため、短絡電流は第1機械遮断器CB1から補助回路3に転流しやすくなり、より確実に電流を遮断することができる。
In the second embodiment, the position of the current transformer CT is moved with respect to the first embodiment. Thereby, the parasitic inductance component included in the current transformer CT can be removed from the path between the point A and the point B in FIG. 3 including the first mechanical circuit breaker CB1. Therefore, the short circuit current easily commutates from the first mechanical circuit breaker CB1 to the
また、本実施形態2は第1機械遮断器CB1を開極した後も、変流器CTが短絡電流を検出し続け、変流器CTの2次側からの出力電流が維持される。その結果、第1半導体スイッチング素子T1はターンOFFしなくなる。そのため、第1コンデンサC1,第1抵抗R1の時定数を短く設定しても短絡電流が第1機械遮断器CB1から補助回路3への転流を完了する前に第1半導体スイッチング素子T1がOFFし始めることがなくなる。
Further, in the second embodiment, even after the first mechanical circuit breaker CB1 is opened, the current transformer CT continues to detect the short circuit current, and the output current from the secondary side of the current transformer CT is maintained. As a result, the first semiconductor switching element T1 does not turn off. Therefore, even if the time constant of the first capacitor C1 and the first resistor R1 is set short, the first semiconductor switching element T1 is turned off before the short circuit current completes commutation from the first mechanical circuit breaker CB1 to the
ただし、このままでは第1半導体スイッチング素子T1はターンOFFできず短絡電流の遮断ができない。そこで、第1スイッチSW1を変流器CTの2次側に並列に接続する。 However, in this state, the first semiconductor switching element T1 can not be turned off, and the short circuit current can not be interrupted. Therefore, the first switch SW1 is connected in parallel to the secondary side of the current transformer CT.
短絡電流が第1機械遮断器CB1から補助回路3へ転流完了した段階で第1スイッチSW1をONすれば、変流器CTの出力電流は第1スイッチSW1を流れ、第1半導体スイッチング素子T1のゲート容量への充電が停止する。その後は、第1抵抗R1により第1半導体スイッチング素子T1のゲート電荷が放電され、第1半導体スイッチング素子T1のゲート電圧(すなわち、第1コンデンサC1の印加電圧)がターンOFFレベルまで下がり、第1半導体スイッチング素子T1をOFFすることができる。
If the first switch SW1 is turned on when the short circuit current is commutated from the first mechanical circuit breaker CB1 to the
第1コンデンサC1,第1抵抗R1の時定数を短く設定すれば第1半導体スイッチング素子T1のターンOFF速度が増加し、第1半導体スイッチング素子T1のスイッチング損失を低減でき、熱責務が減少する。また、遮断にかかる時間を短くできるため、周囲の装置への悪影響を抑えることができる。 If the time constant of the first capacitor C1 and the first resistor R1 is set short, the turn-off speed of the first semiconductor switching element T1 can be increased, the switching loss of the first semiconductor switching element T1 can be reduced, and the thermal duty is reduced. In addition, since the time taken to shut off can be shortened, adverse effects on surrounding devices can be suppressed.
第1スイッチSW1をONするタイミングは、第1機械遮断器CB1を開極した後あらかじめ定めた時間経過後とする。また、第1機械遮断器CB1の通過電流を検出し零になったことを確認してからとしてもよい。 The timing at which the first switch SW1 is turned on is after a predetermined time has elapsed since the first mechanical circuit breaker CB1 is opened. Alternatively, it may be determined after detecting the passing current of the first mechanical circuit breaker CB1 and confirming that it has become zero.
以上示したように、本実施形態2の直流遮断装置も実施形態1と同様に双方向の電流遮断が可能となり、実施形態1と同様の作用効果を奏する。 As described above, the direct current shutoff device according to the second embodiment can also perform bidirectional current interruption similarly to the first embodiment, and exhibits the same function and effect as the first embodiment.
また、本実施形態2は、第1機械遮断器CB1の経路(図3のA点〜B点間)から変流器CTに起因する寄生インダクタンスが除去されるため、短絡電流が補助回路3に転流しやすくなり、短絡発生から遮断までの時間を短縮できる。 Further, according to the second embodiment, since the parasitic inductance caused by the current transformer CT is removed from the path of the first mechanical circuit breaker CB1 (between point A and point B in FIG. It becomes easy to commutate and can shorten the time from the occurrence of a short circuit to the shutoff.
また、第1,第2抵抗R1、R2の抵抗値を小さくしても第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2をより確実にONでき、短絡電流をより確実に遮断できる。 Further, even if the resistance values of the first and second resistors R1 and R2 are reduced, the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 can be turned on more reliably, and the short circuit current can be cut off more reliably.
また、第1,第2抵抗R1、R2の抵抗値を小さくすることで補助回路3の電流遮断速度を増加し、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2の損失を低減できる。また、より高速な遮断を行うことで短絡故障による周囲の装置への被害を抑えることができる。
Further, by reducing the resistance value of the first and second resistors R1 and R2, the current cutoff speed of the
[実施形態3]
図4に本実施形態3の直流遮断装置を示す。実施形態1、2と同様の箇所は同一の符号を付して、その説明を省略する。
Third Embodiment
The direct current | flow interruption | blocking apparatus of this
図4では、実施形態2と同様に、変流器CTの1次側をB点と第2系統2との間に接続しているが、A点と第1系統1との間に接続しても良く、また、実施形態1のように、A点とB点との間に接続しても良い。
In FIG. 4, the primary side of the current transformer CT is connected between the point B and the
本実施形態3の直流遮断装置は、実施形態2の第1スイッチSW1を除去している。補助回路3の第1半導体スイッチング素子T1のゲート端子に第5ダイオードD5のアノード端子が接続される。また、第2半導体スイッチング素子T2のゲート端子に第6ダイオードD6のアノード端子が接続される。第5,第6ダイオードD5,D6のカソード端子同士は接続され、その共通接続点は、第3抵抗R3の一端が接続される。第3抵抗R3の他端には、第2スイッチSW2の一端が接続され、第2スイッチSW2の他端は第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2のエミッタ端子に接続される。なお、第3抵抗R3と第2スイッチSW2の接続順序は逆でも良い。
The direct current cut-off device of the third embodiment removes the first switch SW1 of the second embodiment. The anode terminal of the fifth diode D5 is connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element T1 of the
また、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2に対して並列に、第4抵抗R4と第5コンデンサC5を接続する。 Further, a fourth resistor R4 and a fifth capacitor C5 are connected in parallel to the first and second semiconductor switching elements T1 and T2.
本実施形態3では、実施形態2に対して第1スイッチSW1を除去し、第5,第6ダイオードD5,D6,第3抵抗R3,第2スイッチSW2からなるゲート放電回路を追加したものである。 In the third embodiment, the first switch SW1 is removed from the second embodiment, and a gate discharge circuit including fifth and sixth diodes D5 and D6, a third resistor R3 and a second switch SW2 is added. .
第2スイッチSW2を投入するタイミングは、実施形態2の第1スイッチSW1と同じであり、第1機械遮断器CB1を開極した後あらかじめ定めた時間経過後、または、第1機械遮断器CB1の電流を検出し、零になったことを確認した後である。第2スイッチSW2を投入すると、変流器CTの2次側の出力電流は第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2のゲートには流れず、第3抵抗R3を流れるようになり、ゲート充電が停止する。 The timing at which the second switch SW2 is turned on is the same as that of the first switch SW1 of the second embodiment, and after a predetermined time has elapsed since the first mechanical circuit breaker CB1 was opened, or the first mechanical circuit breaker CB1 It is after detecting the current and confirming that it has become zero. When the second switch SW2 is turned on, the output current on the secondary side of the current transformer CT does not flow to the gates of the first and second semiconductor switching elements T1 and T2, but flows to the third resistor R3 to charge the gate Will stop.
また、第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2のゲート電荷は第3抵抗R3を介して放電されるため、第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2のゲート電圧がターンOFFレベルまで下がり、第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2はターンOFFされる。 Further, since the gate charge of the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 is discharged through the third resistor R3, the gate voltage of the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 falls to the turn OFF level, The first and second semiconductor switching elements T1 and T2 are turned off.
実施形態1、2では、ターンOFF速度を増加しようとして第1,第2抵抗R1、R2の抵抗値を小さくすると、ゲート充電電流が第1,第2抵抗R1、R2にも流れてしまう。その結果、第1機械遮断器CB1の開極時にゲート充電が不十分となり第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2がONせず転流に失敗してしまう恐れが生じる。対策として、変流器CTの2次側出力電流を増加させると、変流器CTの大型化、定常損失の増加など別の問題が生じる。 In the first and second embodiments, when the resistance value of the first and second resistors R1 and R2 is decreased to increase the turn-off speed, the gate charging current also flows to the first and second resistors R1 and R2. As a result, the gate charge may be insufficient when the first mechanical circuit breaker CB1 is opened, and the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 may not be turned ON and commutation may fail. As a countermeasure, when the secondary side output current of the current transformer CT is increased, another problem such as an increase in size of the current transformer CT and an increase in steady state loss occurs.
しかし、本実施形態3ではターンOFF速度を第3抵抗R3の抵抗値で決めることができ、第1,第2抵抗R1、R2はターンOFF動作とは無関係になる。第1,第2抵抗R1、R2の抵抗値を大きく設定することで短絡発生時に確実に第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2をターンONできるようになり、第3抵抗R3の抵抗値を小さくすることでターンOFF速度を増加できる。 However, in the third embodiment, the turn-off speed can be determined by the resistance value of the third resistor R3, and the first and second resistors R1 and R2 become irrelevant to the turn-off operation. By setting the resistance values of the first and second resistors R1 and R2 to be large, the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 can be turned on reliably at the occurrence of a short circuit, and the resistance value of the third resistor R3 The turn-off speed can be increased by reducing the size.
ただし、ターンOFF速度を速くすると、第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2のコレクタ、エミッタ間に発生するサージ電圧が大きくなって過電圧破壊しやすくなる問題があるため、第4抵抗R4、第5コンデンサC5の直列接続回路から成るサージ電圧吸収回路(スナバ回路)を追加した。サージ電圧が第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2の過電圧破壊電圧レベル未満に収まるのならば、第4抵抗R4,第5コンデンサC5は接続しなくともよい。 However, if the turn-off speed is increased, the surge voltage generated between the collectors and the emitters of the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 becomes large, and the overvoltage breakdown is likely to occur. A surge voltage absorption circuit (snubber circuit) consisting of a series connection of five capacitors C5 is added. If the surge voltage falls below the overvoltage breakdown voltage level of the first and second semiconductor switching elements T1 and T2, the fourth resistor R4 and the fifth capacitor C5 may not be connected.
なお、第1,第2抵抗R1、R2は第1機械遮断器CB1開極時に半導体スイッチング素子やスナバ回路を通過する漏れ電流による第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2の誤点弧を防止する。 The first and second resistors R1 and R2 prevent erroneous firing of the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 due to leakage current passing through the semiconductor switching element and the snubber circuit when the first mechanical circuit breaker CB1 is opened. Do.
以上示したように、本実施形態3の直流遮断装置も実施形態1と同様に双方向の電流遮断が可能であり、実施形態1,2と同様の作用効果を奏する。また、本実施形態3は実施形態2と比較して、第1,第2抵抗R1,R2の抵抗値を大きくすることができ、短絡電流をさらに確実に遮断できる。また、放電回路により補助回路3の電流遮断速度を第1,第2抵抗R1、R2とは独立して調整でき、実施形態2よりも遮断をさらに高速にすることができる。
As described above, the direct current cut-off device according to the third embodiment is also capable of interrupting current in both directions as in the first embodiment, and exhibits the same effects as the first and second embodiments. Moreover, compared with
[実施形態4]
図5に、本実施形態4の直流遮断装置を示す。実施形態1〜3と同様の箇所は同一の符号を付して、その説明は省略する。本実施形態4は実施形態1に対し以下の点が異なる。
Fourth Embodiment
FIG. 5 shows the DC interrupting device of the fourth embodiment. The same parts as in the first to third embodiments are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The fourth embodiment is different from the first embodiment in the following points.
第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2はノーマリーオン型の半導体スイッチング素子とする。変流器CTの1次側をA点と第1半導体スイッチング素子T1との間に移動し、第1機械遮断器CB1の通過電流ではなく、補助回路3の電流を検出するようにする。
The first and second semiconductor switching elements T1 and T2 are normally on semiconductor switching elements. The primary side of the current transformer CT is moved between the point A and the first semiconductor switching element T1 so that the current of the
なお、図5の第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2にはFETを用いている。FETは、図1の第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2に用いられているIGBTとは一部端子の名称が異なる。IGBTのコレクタ端子がFETのドレイン端子に対応する。IGBTのエミッタ端子がFETのソース端子に対応する。 In addition, FET is used for the 1st, 2nd semiconductor switching element T1 and T2 of FIG. The names of the terminals of the FET partially differ from those of the IGBTs used in the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 of FIG. The collector terminal of the IGBT corresponds to the drain terminal of the FET. The emitter terminal of the IGBT corresponds to the source terminal of the FET.
第1〜第4ダイオードD1〜D4のアノード端子、カソード端子の向きを反対にする。 The directions of the anode and cathode terminals of the first to fourth diodes D1 to D4 are reversed.
第1〜第4ダイオードD1〜D4の出力に、第1,第2リアクトルL1,L2,第3,第4コンデンサC3,C4,第5,第6抵抗R5,R6からなるローパスフィルタを接続する。 A low-pass filter including first and second reactors L1 and L2, third and fourth capacitors C3 and C4, and fifth and sixth resistors R5 and R6 is connected to the outputs of the first to fourth diodes D1 to D4.
具体的には、第3ダイオードD3のアノード端子と第1半導体スイッチング素子T1のゲート端子との間に第1リアクトルL1と第5抵抗R5が直列接続される。第4ダイオードD4のアノード端子と第2半導体スイッチング素子T2のゲート端子との間に第2リアクトルL2と第6抵抗R6が直列接続される。第3ダイオードD3のアノード端子と第4ダイオードD4のアノード端子との間に第3,第4コンデンサC3,C4が直列接続され、その共通接続点が第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2のソース端子に接続される。 Specifically, the first reactor L1 and the fifth resistor R5 are connected in series between the anode terminal of the third diode D3 and the gate terminal of the first semiconductor switching element T1. The second reactor L2 and the sixth resistor R6 are connected in series between the anode terminal of the fourth diode D4 and the gate terminal of the second semiconductor switching element T2. Third and fourth capacitors C3 and C4 are connected in series between the anode terminal of the third diode D3 and the anode terminal of the fourth diode D4, and the common connection point is the first and second semiconductor switching elements T1 and T2. Connected to source terminal.
第1,第2ツェナーダイオードZD1,ZD2の向きを反対にする。 The directions of the first and second Zener diodes ZD1 and ZD2 are reversed.
B点と第2半導体スイッチング素子T2との間に第2機械遮断器CB2を接続する。 A second mechanical circuit breaker CB2 is connected between the point B and the second semiconductor switching element T2.
本実施形態4では、第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2としてノーマリーオン型の半導体スイッチング素子を使用する。待機状態では第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2のゲート電圧が零であり、第1,第2半導体スイッチング素子T1,T2はON状態を維持している。そのため、第1機械遮断器CB1を開極すればアークはほとんど発生せず短絡電流は補助回路3に転流する。また、第1,第2機械遮断器CB1,CB2は、短絡電流が発生していない正常時は閉極しておく。
In the fourth embodiment, normally-on semiconductor switching elements are used as the first and second semiconductor switching elements T1 and T2. In the standby state, the gate voltages of the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 are zero, and the first and second semiconductor switching elements T1 and T2 are maintained in the ON state. Therefore, if the first mechanical circuit breaker CB1 is opened, an arc hardly occurs and the short circuit current is commutated to the
本実施形態4では、短絡発生後に、まず第1機械遮断器CB1を開極する。図6に第1機械遮断器CB1開極後の動作を示す。変流器CTは補助回路3に転流した短絡電流を検出し、変流器CTの2次側から電流が出力され、第1半導体スイッチング素子T1のゲートを逆電圧で充電する。
In the fourth embodiment, after the occurrence of a short circuit, the first mechanical circuit breaker CB1 is first opened. FIG. 6 shows the operation after opening the first mechanical circuit breaker CB1. The current transformer CT detects the short circuit current commutated to the
ゲート充電が完了すると第1半導体スイッチング素子T1のゲート電圧(すなわち、第1コンデンサC1の印加電圧)がターンOFFレベルとなり、第1半導体スイッチング素子T1はターンOFFし、短絡電流を遮断することができる。 When the gate charging is completed, the gate voltage of the first semiconductor switching element T1 (that is, the applied voltage of the first capacitor C1) turns to the turn OFF level, the first semiconductor switching element T1 turns off, and the short circuit current can be interrupted. .
短絡電流を遮断した後は、第2機械遮断器CB2を開極し、遮断動作が完了する。このとき第2機械遮断器CB2には電流が流れていないため、アークは発生しない。その後、第1半導体スイッチング素子T1のゲート電荷は第1抵抗R1によって放電され、第1半導体スイッチング素子T1のゲート電圧がターンONレベルまで下がり、第1半導体スイッチング素子T1はONする。 After breaking the short circuit current, the second mechanical circuit breaker CB2 is opened to complete the breaking operation. At this time, since no current flows in the second mechanical circuit breaker CB2, no arc occurs. Thereafter, the gate charge of the first semiconductor switching element T1 is discharged by the first resistor R1, the gate voltage of the first semiconductor switching element T1 falls to the turn ON level, and the first semiconductor switching element T1 is turned ON.
本実施形態4の直流遮断装置も、実施形態1〜3と同様に双方向の電流遮断が可能となる。短絡電流が右から左に流れる場合は、第1機械遮断器CB1を開極し、短絡電流が補助回路3に転流した後、第2半導体スイッチング素子T2のゲート容量が逆電圧で充電され第2半導体スイッチング素子T2がターンOFFし短絡電流を遮断することができる。
The direct current shutoff device of the fourth embodiment can also perform bidirectional current interruption similarly to the first to third embodiments. When the short circuit current flows from the right to the left, the first mechanical circuit breaker CB1 is opened and the short circuit current is diverted to the
なお、図5において、変流器CTの1次側は第2半導体スイッチング素子T2とB点間に設けてもよい。同様に、第2機械遮断器CB2は第1半導体スイッチング素子T1とA点間に設けてもよい。 In FIG. 5, the primary side of the current transformer CT may be provided between the second semiconductor switching element T2 and the point B. Similarly, the second mechanical circuit breaker CB2 may be provided between the first semiconductor switching element T1 and the point A.
本実施形態4の直流遮断装置の設計上の注意点について説明する。短絡電流が第1機械遮断器CB1から補助回路3に転流し始めると、変流器CTの2次側出力電流により第1半導体スイッチング素子T1、または、第2半導体スイッチング素子T2のゲート容量への逆電圧充電が開始される。転流が完了する前にゲート充電が進むと第1,第2半導体スイッチング素子T1、T2のターンOFFが始まり、短絡電流は再び第1機械遮断器CB1を流れ始め、遮断に失敗してしまう。
Attention in design of the direct current cut-off device of the fourth embodiment will be described. When the short circuit current starts to commutate from the first mechanical circuit breaker CB1 to the
本実施形態4では第1,第2リアクトルL1,L2、第3,第4コンデンサC3,C4,第5,第6抵抗R5、R6からなるローパスフィルタを追加し、変流器CTの2次側から電流が出力されてからゲートが充電されるまでに遅れが生じるようにしている。フィルタの遅れ時間は、転流にかかる時間よりも少し長く設定する。 In the fourth embodiment, a low pass filter including the first and second reactors L1 and L2, the third and fourth capacitors C3 and C4, the fifth and sixth resistors R5 and R6 is added, and the secondary side of the current transformer CT Is delayed until the gate is charged after the current is output. The filter delay time is set to be slightly longer than the commutation time.
上記の遮断動作が完了し、短絡事故の発生要因を取り除いて直流系統を正常状態とした後に、再度、第1機械遮断器CB1を閉極し、その後、第2機械遮断器CB2を閉極する。 After the shutoff operation described above is completed and the cause of the short circuit accident is removed to make the DC system normal, the first mechanical circuit breaker CB1 is closed again, and then the second mechanical circuit breaker CB2 is closed. .
以上示したように、本実施形態4によれば、双方向の電流遮断が可能であり、実施形態1〜3と同様の作用効果を奏する。また、 本実施形態4により、実施形態1に以下の効果が追加される。 As described above, according to the fourth embodiment, bidirectional current blocking is possible, and the same operation and effect as the first to third embodiments can be obtained. Further, the following effects are added to the first embodiment according to the fourth embodiment.
第1機械遮断器CB1が閉極している通常状態では、電流は補助回路3を通過せず、変流器CTの2次側にも電流が流れない。そのため、変流器CTの2次回路には損失が発生しない。よって、負荷変動が頻発する系統においても定常損失をほぼ零にできる。
In the normal state in which the first mechanical circuit breaker CB1 is closed, the current does not pass through the
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。 Although the present invention has been described in detail with reference to the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various variations and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. It is natural that such variations and modifications fall within the scope of the claims.
1,2…第1,第2系統
3…補助回路
CB1,CB2…第1,第2機械遮断器
CT…(交流)変流器
T1,T2…第1,第2半導体スイッチング素子
D1〜D6…第1〜第6ダイオード
ZD1,ZD2…第1,第2ツェナーダイオード
R1〜R6…第1〜第6抵抗
C1〜C5…第1〜第5コンデンサ
SW1,SW2…第1,第2スイッチ
L1,L2…第1,第2リアクトル
1, 2 ... 1st,
Claims (6)
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記第1系統と前記第2系統との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続され、前記1次側が短絡電流を検出したとき、2次側が前記補助回路に電流を出力する交流変流器と、を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第2系統間に逆直列接続され、前記交流変流器が短絡電流を検出したとき、前記交流変流器の2次側の出力電流をゲート端子に入力する第1,第2半導体スイッチング素子と、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子とエミッタ端子間に接続された第1コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子とエミッタ端子間に接続された第2コンデンサと、
前記第1,第2コンデンサに充電された電荷を放電する抵抗と、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。 A first mechanical circuit breaker connected between the first system and the second system;
An auxiliary circuit connected in parallel to the first mechanical circuit breaker;
The primary side is connected between the first system and the second system, the secondary side is connected to the auxiliary circuit, and the secondary side outputs a current to the auxiliary circuit when the primary side detects a short circuit current. And an alternating current transformer,
The auxiliary circuit is
A reverse series connection is made between the first system and the second system, and when the alternating current transformer detects a short circuit current, an output current on the secondary side of the alternating current transformer is input to the gate terminal. A second semiconductor switching element;
A first capacitor connected between the gate terminal and the emitter terminal of the first semiconductor switching element;
A second capacitor connected between the gate terminal and the emitter terminal of the second semiconductor switching element;
A resistor that discharges the charge stored in the first and second capacitors;
A direct current cut-off device characterized by comprising.
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記第1系統と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統と前記補助回路の共通接続点との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続されたノーマリーオフの第1半導体スイッチング素子と、
前記第2系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続されたノーマリーオフの第2半導体スイッチング素子と、
前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第1ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続され、アノード端子が前記第1ダイオードのアノード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続された第2ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第3ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第4ダイオードと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、
前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、
前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、
前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、
前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。 A first mechanical circuit breaker connected between the first system and the second system;
An auxiliary circuit connected in parallel to the first mechanical circuit breaker;
An AC current transformer having a primary side connected between a common connection point of the first system and the auxiliary circuit and a common connection point of the second system and the auxiliary circuit, and a secondary side connected to the auxiliary circuit; , And
The auxiliary circuit is
A normally-off first semiconductor switching element whose collector terminal is connected to a common connection point of the first system and the first mechanical circuit breaker;
A normally-off second semiconductor switching element in which a collector terminal is connected to a common connection point of the second system and the first mechanical circuit breaker, and an emitter terminal is connected to an emitter terminal of the first semiconductor switching element;
A first diode whose cathode terminal is connected to one end of the secondary side of the alternating current transformer;
The cathode terminal is connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer, the anode terminal is connected to the anode terminal of the first diode, and the common connection point is the emitter terminal of the first and second semiconductor switching elements. A second diode connected to
A third diode in which an anode terminal is connected to one end of the secondary side of the AC current transformer, and a cathode terminal is connected to a gate terminal of the first semiconductor switching element;
A fourth diode whose anode terminal is connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer, and whose cathode terminal is connected to the gate terminal of the second semiconductor switching element;
A first zener diode having a cathode terminal connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element and an anode terminal connected to the emitter terminal of the first semiconductor switching element;
A first resistor connected in parallel to the first zener diode;
The first Zener diode, and a first capacitor connected in parallel to the first resistor;
A second Zener diode in which a cathode terminal is connected to a gate terminal of the second semiconductor switching element and an anode terminal is connected to an emitter terminal of the second semiconductor switching element;
A second resistor connected in parallel to the second Zener diode;
The second Zener diode, and a second capacitor connected in parallel to the second resistor;
A direct current cut-off device characterized by comprising.
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第1系統との間、または、前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続されたノーマリーオフの第1半導体スイッチング素子と、
前記第2系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続されたノーマリーオフの第2半導体スイッチング素子と、
前記交流変流器の2次側の一端と他端との間に接続された第1スイッチと、
前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第1ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続され、アノード端子が前記第1ダイオードのアノード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続された第2ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第3ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第4ダイオードと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、
前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、
前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、
前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、
前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。 A first mechanical circuit breaker connected between the first system and the second system;
An auxiliary circuit connected in parallel to the first mechanical circuit breaker;
The primary side is between the common connection point of the first mechanical circuit breaker and the auxiliary circuit and the first system, or between the common connection point of the first mechanical circuit breaker and the auxiliary circuit and the second system An alternating current transformer connected to the secondary side connected to the auxiliary circuit;
The auxiliary circuit is
A normally-off first semiconductor switching element whose collector terminal is connected to a common connection point of the first system and the first mechanical circuit breaker;
A normally-off second semiconductor switching element in which a collector terminal is connected to a common connection point of the second system and the first mechanical circuit breaker, and an emitter terminal is connected to an emitter terminal of the first semiconductor switching element;
A first switch connected between one end and the other end of the secondary side of the alternating current transformer;
A first diode whose cathode terminal is connected to one end of the secondary side of the alternating current transformer;
The cathode terminal is connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer, the anode terminal is connected to the anode terminal of the first diode, and the common connection point is the emitter terminal of the first and second semiconductor switching elements. A second diode connected to
A third diode in which an anode terminal is connected to one end of the secondary side of the AC current transformer, and a cathode terminal is connected to a gate terminal of the first semiconductor switching element;
A fourth diode whose anode terminal is connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer, and whose cathode terminal is connected to the gate terminal of the second semiconductor switching element;
A first zener diode having a cathode terminal connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element and an anode terminal connected to the emitter terminal of the first semiconductor switching element;
A first resistor connected in parallel to the first zener diode;
The first Zener diode, and a first capacitor connected in parallel to the first resistor;
A second Zener diode in which a cathode terminal is connected to a gate terminal of the second semiconductor switching element and an anode terminal is connected to an emitter terminal of the second semiconductor switching element;
A second resistor connected in parallel to the second Zener diode;
The second Zener diode, and a second capacitor connected in parallel to the second resistor;
A direct current cut-off device characterized by comprising.
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記第1系統と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統と前記補助回路の共通接続点との間、または、前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第1系統との間、または、前記第1機械遮断器と前記補助回路の共通接続点と前記第2系統との間に接続され、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続されたノーマリーオフの第1半導体スイッチング素子と、
前記第2系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にコレクタ端子が接続され、エミッタ端子が前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続されたノーマリーオフの第2半導体スイッチング素子と、
前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第1ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続され、アノード端子が前記第1ダイオードのアノード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子に接続された第2ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第3ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子に接続された第4ダイオードと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、
前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、
前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続された第5ダイオードと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にカソード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子にアノード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、
前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、
前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第5ダイオードのカソード端子に接続された第6ダイオードと、
前記第5,第6ダイオードの共通接続点と前記第1,第2半導体スイッチング素子のエミッタ端子との間に直列接続された第3抵抗および第2スイッチと、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。 A first mechanical circuit breaker connected between the first system and the second system;
An auxiliary circuit connected in parallel to the first mechanical circuit breaker;
Between the common connection point of the first system and the auxiliary circuit and the common connection point of the second system and the auxiliary circuit on the primary side, or the common connection point of the first mechanical circuit breaker and the auxiliary circuit An AC current transformer connected between a first system or between a common connection point of the first mechanical circuit breaker and the auxiliary circuit and the second system, and having a secondary side connected to the auxiliary circuit , And
The auxiliary circuit is
A normally-off first semiconductor switching element whose collector terminal is connected to a common connection point of the first system and the first mechanical circuit breaker;
A normally-off second semiconductor switching element in which a collector terminal is connected to a common connection point of the second system and the first mechanical circuit breaker, and an emitter terminal is connected to an emitter terminal of the first semiconductor switching element;
A first diode whose cathode terminal is connected to one end of the secondary side of the alternating current transformer;
The cathode terminal is connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer, the anode terminal is connected to the anode terminal of the first diode, and the common connection point is the emitter terminal of the first and second semiconductor switching elements. A second diode connected to
A third diode in which an anode terminal is connected to one end of the secondary side of the AC current transformer, and a cathode terminal is connected to a gate terminal of the first semiconductor switching element;
A fourth diode whose anode terminal is connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer, and whose cathode terminal is connected to the gate terminal of the second semiconductor switching element;
A first zener diode having a cathode terminal connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element and an anode terminal connected to the emitter terminal of the first semiconductor switching element;
A first resistor connected in parallel to the first zener diode;
The first Zener diode, and a first capacitor connected in parallel to the first resistor;
A fifth diode whose anode terminal is connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element;
A second Zener diode in which a cathode terminal is connected to a gate terminal of the second semiconductor switching element and an anode terminal is connected to an emitter terminal of the second semiconductor switching element;
A second resistor connected in parallel to the second Zener diode;
The second Zener diode, and a second capacitor connected in parallel to the second resistor;
A sixth diode in which an anode terminal is connected to a gate terminal of the second semiconductor switching element and a cathode terminal is connected to a cathode terminal of the fifth diode;
A third resistor and a second switch connected in series between the common connection point of the fifth and sixth diodes and the emitter terminals of the first and second semiconductor switching elements;
A direct current cut-off device characterized by comprising.
前記第1機械遮断器に対して並列接続された補助回路と、
1次側が前記補助回路の通過電流を検出し、2次側が前記補助回路に接続された交流変流器と、
前記補助回路の通過電流を遮断する第2機械遮断器と、
を備え、
前記補助回路は、
前記第1系統と前記第1機械遮断器の共通接続点にドレイン端子が接続されたノーマリーオンの第1半導体スイッチング素子と、
前記第2系統と前記第1機械遮断器との共通接続点にドレイン端子が接続され、ソース端子が前記第1半導体スイッチング素子のソース端子に接続されたノーマリーオンの第2半導体スイッチング素子と、
前記交流変流器の2次側の一端にアノード端子が接続された第1ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にアノード端子が接続され、カソード端子が前記第1ダイオードのカソード端子に接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のソース端子に接続された第2ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の一端にカソード端子が接続された第3ダイオードと、
前記交流変流器の2次側の他端にカソード端子が接続された第4ダイオードと、
前記第3ダイオードのアノード端子と前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子との間に直列接続された第1リアクトルと第5抵抗と、
前記第4ダイオードのアノード端子と前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子との間に直列接続された第2リアクトルと第6抵抗と、
前記第3ダイオードのアノード端子と前記第4ダイオードのアノード端子との間に直列接続され、その共通接続点が前記第1,第2半導体スイッチング素子のソース端子に接続された第3,第4コンデンサと、
前記第1半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続され、前記第1半導体スイッチング素子のソース端子にカソード端子が接続された第1ツェナーダイオードと、
前記第1ツェナーダイオードに対して並列に接続された第1抵抗と、
前記第1ツェナーダイオード、および、前記第1抵抗に対して並列に接続された第1コンデンサと、
前記第2半導体スイッチング素子のゲート端子にアノード端子が接続され、前記第2半導体スイッチング素子のソース端子にカソード端子が接続された第2ツェナーダイオードと、
前記第2ツェナーダイオードに対して並列に接続された第2抵抗と、
前記第2ツェナーダイオード、および、前記第2抵抗に対して並列に接続された第2コンデンサと、
を備えたことを特徴とする直流遮断装置。 A first mechanical circuit breaker connected between the first system and the second system;
An auxiliary circuit connected in parallel to the first mechanical circuit breaker;
An alternating current transformer in which a primary side detects a passing current of the auxiliary circuit and a secondary side is connected to the auxiliary circuit;
A second mechanical circuit breaker for interrupting a current passing through the auxiliary circuit;
Equipped with
The auxiliary circuit is
A normally-on first semiconductor switching element having a drain terminal connected to a common connection point of the first system and the first mechanical circuit breaker;
A normally-on second semiconductor switching element having a drain terminal connected to a common connection point between the second system and the first mechanical circuit breaker, and a source terminal connected to a source terminal of the first semiconductor switching element;
A first diode whose anode terminal is connected to one end of the secondary side of the alternating current transformer;
The anode terminal is connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer, the cathode terminal is connected to the cathode terminal of the first diode, and the common connection point is the source terminal of the first and second semiconductor switching elements. A second diode connected to
A third diode whose cathode terminal is connected to one end of the secondary side of the alternating current transformer;
A fourth diode whose cathode terminal is connected to the other end of the secondary side of the alternating current transformer;
A first reactor and a fifth resistor connected in series between the anode terminal of the third diode and the gate terminal of the first semiconductor switching element;
A second reactor and a sixth resistor connected in series between the anode terminal of the fourth diode and the gate terminal of the second semiconductor switching element;
Third and fourth capacitors connected in series between the anode terminal of the third diode and the anode terminal of the fourth diode, and whose common connection point is connected to the source terminals of the first and second semiconductor switching elements When,
A first Zener diode having an anode terminal connected to the gate terminal of the first semiconductor switching element and a cathode terminal connected to the source terminal of the first semiconductor switching element;
A first resistor connected in parallel to the first zener diode;
The first Zener diode, and a first capacitor connected in parallel to the first resistor;
A second Zener diode in which an anode terminal is connected to a gate terminal of the second semiconductor switching element and a cathode terminal is connected to a source terminal of the second semiconductor switching element;
A second resistor connected in parallel to the second Zener diode;
The second Zener diode, and a second capacitor connected in parallel to the second resistor;
A direct current cut-off device characterized by comprising.
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