JPH0145807B2 - - Google Patents

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JPH0145807B2
JPH0145807B2 JP57045455A JP4545582A JPH0145807B2 JP H0145807 B2 JPH0145807 B2 JP H0145807B2 JP 57045455 A JP57045455 A JP 57045455A JP 4545582 A JP4545582 A JP 4545582A JP H0145807 B2 JPH0145807 B2 JP H0145807B2
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JP
Japan
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thyristor
load
commutation
overcurrent
capacitor
Prior art date
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JP57045455A
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English (en)
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JPS58163118A (ja
Inventor
Tooru Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aichi Electric Co Ltd
Original Assignee
Aichi Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Aichi Electric Co Ltd filed Critical Aichi Electric Co Ltd
Priority to JP57045455A priority Critical patent/JPS58163118A/ja
Publication of JPS58163118A publication Critical patent/JPS58163118A/ja
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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流高電圧電源に接続された負荷を過
電流から保護するようにした高電圧高速度しや断
装置に関するものである。
直流高電圧電源に接続された負荷が、例えば、
クライストロン、ジヤイラトロン、イオンビーム
発生装置等である場合は、一般にその起動に際
し、周知のごとく、直流エージングを行つて安定
させてから定常運転を行うようにしている。しか
し、上記直流エージング中、あるいは定常運転中
に電極間で放電破壊が発生したときは負荷回路に
過電流が流れて電極を損傷させるため、電源と負
荷間には過電流発生時に電源をしや断して過電流
から負荷を保護し、過電流消滅後は再投入させる
ようにしたしや断装置が従来より用いられてい
る。このしや断装置としては、例えば、交流電源
に電源スイツチを介して直流電源装置を接続し、
これの出力端にコンデンサと負荷を並列に挿入
し、このコンデンサと負荷間に直流エージング時
には抵抗を介し、定常運転時には上記抵抗のバイ
パス回路を介して電流を流すようにした切換回路
を介挿して、負荷回路に過電流が流れたとき、負
荷回路に挿入した過電流検出回路の指令により上
記電源スイツチをしや断せしめるようにしたもの
がある。しかし、このように構成したものにあつ
ては、過電流発生時、電源スイツチをしや断して
もコンデンサの電荷により負荷に電流が流れて電
極を損傷させるおそれがあると共に、高速再投入
ができないという問題がある。又、負荷回路に直
列に制御真空管を挿入し、この制御真空管を過電
流発生時カツトオフさせて過電流をしや断するよ
うにしたものもあるが、上記カツトオフにより電
源側、負荷側に過電圧が発生するおそれがあると
いう問題を有すると共に、制御真空管を過電圧か
ら保護するための装置も必要となつて構成を複雑
化し高価なものとする欠点がある。更に直流電源
をサイリスタを用いてしや断するものとしては、
例えば第3図に示すように、直流電源11に主サ
イリスタTH3と負荷12と過電流検出回路14
を直列に接続し、上記サイリスタTH3のアノー
ド・カソード間に、該サイリスタTH3のアノー
ドにカソードを接続したサイリスタTH4とリア
クトルL2と転流用コンデンサC2を直列に挿入し、
上記サイリスタTH4のカソードにアノードを接
続したダイオードD1をリアクトルL3を介して上
記リアクトルL2とコンデンサC2の接続点に接続
して、負荷12の起動に際しては、先ず、直流電
源11によりコンデンサC2を11→D1→L3→C2
→12→11のループで図示極性に充電させ(こ
のとき、サイリスタTH3,TH4はターンオフし
ている)、コンデンサC2の充電後、制御回路15
からサイリスタTH3にゲート信号を送出してこ
れをターンオンさせて負荷12を起動させる。こ
の状態で運転中に第4図t0時点で短絡等により負
荷12に過電流I12が流れると、これを過電流検
出回路14で検出しその出力信号により制御回路
15からサイリスタTH4にゲート信号を送出し
てこれをターンオンさせる(第4図t4時点)。こ
れによりコンデンサC2は、C2→L2→TH4→TH3
→C2のループで放電し、放電電流をLC共振させ
て流す。この放電電流がサイリスタTH3に過電
流と重畳して流れ(第4図ITH)、リアクトルL2
よつてコンデンサC2が逆充電され、放電電流が
減衰して過電流I12に達したとき(第4図t7時点)、
サイリスタTH4がターンオフする。これにより
コンデンサC2は逆充電された電荷を、C2→TH3
→D1→L3→C2のループで放電させ、そのLC共振
による放電電流によりサイリスタTH3に流れる
過電流を減衰させ零点に達したとき(第4図t5
点)、サイリスタTH3がターンオフする(この
際、負荷12には過電流が11→D1→L3→C2
12→14→11のループで流れておる)。この
ターンオフによりコンデンサC2は11→D1→L3
→C2→12→14→11のループで充電され、
その充電電流が減衰し零点に達したとき(第4図
t6時点)、負荷12に流れる電流をしや断するよ
うにしたものがある。このように構成されたもの
にあつては、負荷12の起動に際し、負荷12に
はコンデンサC2の充電電流が流れ、しかも負荷
12が抵抗負荷でないときは充電不足を惹起して
サイリスタTH3のしや断が不能になるという問
題を有し、コンデンサC2が充電されたとしても
負荷12が長時間継続して定常運転されれば、コ
ンデンサC2は自己放電するという問題がある。
又、主サイリスタTH3がターンオフしても負荷
12にはコンデンサC2の充電電流が流れるので
負荷12のしや断がすみやかでなくなり、負荷1
2が真空管のように電極である場合には電極が損
傷し破壊させるおそれもある。しかも、直流電源
が高電圧である場合には、コンデンサC2は高電
圧となつた後、サイリスタTH3のターンオンに
よつてさらに電位が上昇(2倍)することになる
ので、絶縁構造もこれに耐えるものにしなければ
ならず大形化するという問題があり、付属半導体
素子(ダイオードD1)も絶縁耐力の面から多数
使用することになるので、付属半導体素子が増え
ることは装置をそれだけ高価にするという問題が
ある。
本発明は上述した点にかんがみてなされたもの
で、その目的とするところは、サイリスタを用い
たしや断装置を簡略化した構成で、高速しや断及
び高速再投入ができるようにしたものを提供する
ことにある。
以下、本発明の実施例を第1図及び第2図によ
つて説明する。1は直流高電圧(例えば数
10KV)を出力するようにした直流高電圧電源で
ある。2はクライストロン等からなる負荷で、こ
の負荷2と直流高電圧電源1の間には高電圧高速
度しや断装置3が介挿されておる。そして、上記
高電圧高速度しや断装置3は、直流高電圧電源1
の端子間に、直列抵抗R1と転流用コンデンサC1
を直列に接続し、このコンデンサC1の端子間に
リアクトルL1とカソード接地の転流用サイリス
タTH2のアノード・カソード間が直列に挿入さ
れ、このサイリスタTH2のアノード・カソード
間に、アノードを共通接続した主サイリスタ
TH1と阻止用抵抗R2及び上記負荷2が直列に接
続され、負荷2の接地側と上記サイリスタTH2
のカソードとの間に、負荷2に流れる電流を電圧
として検出し、これが基準値を超えたとき、過電
流の検出信号として出力するようにした過電流検
出回路4を挿設し、この過電流検出回路4の出力
端を、上記サイリスタTH1,TH2のゲートにゲ
ート信号を送出するようにした制御回路5に接続
して、負荷2の起動に際しては、制御回路5から
主サイリスタTH1にゲート信号を送出してこれ
をターンオンさせ、過電流検出回路4から検出信
号が制御回路5に送出されたとき、制御回路5は
上記主サイリスタTH1のゲート信号の送出を停
止すると共に、転流用サイリスタTH2にゲート
信号を送出してこれをターンオンせしめ、過電流
を転流用サイリスタTH2に転流せしめて主サイ
リスタTH1を高速度しや断せしめるようになつ
ている。そして、上記直列抵抗R1は転流用サイ
リスタTH2がターンオンしたとき、転流用サイ
リスタTH2に直流高電圧電源1から流入する電
流を抑制するために挿入されており、その抵抗値
が大きすぎると定常時の電圧降下が大きくなり、
また、小さすぎると転流用サイリスタTH2のタ
ーンオン時、アノード電圧が反転しなくなるの
で、直流高電圧電源1から転流用サイリスタ
TH2に流入する電流が、転流用サイリスタTH2
に流れる転流電流ITのLC共振によるピーク値ITp
よりも小さくなるように抵抗値が選定されてお
り、例えば、直流高電圧電源1の出力電圧VS
直列抵抗R1の抵抗値r1と転流電流ITのピーク値ITp
とがVS/r10.1〜0.5ITpの関係となるように抵抗
値r1が設定されておる。又、コンデンサC1とリア
クトルL1は転流用サイリスタTH2に流れる転流
電流ITのピーク値ITpが負荷2に流れる過電流より
大きく、かつ、転流用サイリスタTH2の逆バイ
アス期間がターンオフ時間よりも長くなるように
定数を設定して、転流用サイリスタTH2がその
逆バイアス時に確実にターンオフするようになつ
ておる。更に、負荷2が完全短絡状態になつてイ
ンピーダンスが低下しても過電流をすみやかに転
流用サイリスタTH2に分流せしめるように抵抗
R2は設定されており、例えば、負荷2の定格電
流時の電圧降下が転流用サイリスタTH2のター
ンオン時の順方向電圧より大きくなるようになつ
ておる。従つて、上記抵抗R1とR2はR1≫R2の関
係に設定されておる。
次に、制御回路5からのゲート信号により主サ
イリスタTH1をターンオンさせて負荷2が起動
し(このとき、転流用サイリスタTH2はターン
オフしている)、直流エージング中に電極間の放
電、あるいは定常運転中にブレークダウンしたと
きの動作について説明する。負荷2の電極間で放
電破壊が第2図t0時点に発生したとすると、負荷
2の端子電圧VCは零になり、転流用サイリスタ
TH2のアノード電圧はVbは抵抗R1とR2がR1≫R2
の関係にあるので略零にある。同時に、負荷2に
流れていた負荷電流ILは増大し(第2図IL)、こ
れが基準値を超えたとき(第2図t1時点)、過電
流検出回路4は過電流発生として検出信号を送出
する。これをうけた制御回路5は転流用サイリス
タTH2にゲート信号を送出すると共に、主サイ
リスタTH1のゲート信号を停止する。これによ
り、転流用サイリスタTH2はターンオンし(第
2図t1時点)、このターンオンにより主サイリス
タTH1に流れる電流は抵抗R2により阻止され、
第2図t1時点から急速に減衰して零点に達し、主
サイリスタTH1がターンオフする。即ち、電源
を高速度しや断して負荷2を過電流から保護す
る。一方、上記転流用サイリスタTH2のターン
オンによつて、転流用コンデンサC1は、その電
荷をC1→L1→TH2→C1のループで放電し、コン
デンサC1の端子間電圧Vaは第2図Vaで示すよう
に、t0時点から過電圧を発生することなく降下
し、転流用サイリスタTH2に流れる転流電流IT
LC共振によるピーク値ITpに達した後は逆充電さ
れたコンデンサC1の放電電流により減衰して第
2図t2時点で零点に達し、このとき、転流用サイ
リスタTH2のアノード電圧Vbも反転して、サイ
リスタTH2には逆バイアスがかかりその期間は
ターンオフ時間よりも長く設定されているので、
誤動作することなくサイリスタTH2はターンオ
フする。このターンオフによりコンデンサC1
端子間電圧VaとサイリスタTH2のアノード電圧
VbはC1R1時定数によつて定まる時限で回復し、
これが負荷2の電源電圧に達する期間に対応した
時点(第2図t3時点)で制御回路5から主サイリ
スタTH1にゲート信号を送出してこれをターン
オンさせる。即ち、再投入して負荷2を再起動さ
せる。この再投入までの期間(第2図T)は過電
流発生から1ms程度の期間で高速度しや断並び
に高速度投入ができることが発明者によつて確認
されており、負荷2の電極の回復期間に合せた高
速度投入が可能となる。
本発明によれば、高電圧の直流電源に直列抵抗
を介して転流用コンデンサを接続し、このコンデ
ンサの端子間にリアクトルを介してカソード接地
の転流用サイリスタを挿入し、この転流用サイリ
スタのアノード・カソード間に主サイリスタと阻
止用抵抗と負荷を直列に接続して、過電流発生
時、上記転流用サイリスタをただちにターンオン
せしめて主サイリスタに流れる電流を阻止するよ
うになつているので、負荷に過電流を流入せしめ
ることなく転流させることができ、主サイリスタ
を高速度でしや断することができ、負荷を過電流
から的確に保護することができる、しかも、過電
流発生時、主サイリスタと阻止用抵抗と負荷の直
流回路の両端を短絡せしめるようにしているの
で、過電圧の発生を抑制することができる。
このことは、過電流発生時、負荷に過電圧を印
加したり、過電流を流したすることなく、負荷を
高速度しや断することになるので、負荷が電極で
ある場合はその電極の損傷を防止することがで
き、負荷の高速度しや断と再投入をきわめて短い
期間で行うことができるという大きな利点とな
る。
又、負荷短絡時には、電圧をリアクトルと阻止
用抵抗で負担するため、転流用コンデンサは、充
電電圧を低下させることなく過電流を的確に転流
させることができる。しかも、転流用コンデンサ
はその電荷をリアクトル、転流用サイリスタのル
ープで放電せしめるようにしてあるので、電源側
の過電圧発生を防止することができ、電源側を保
護することができる。更に転流用コンデンサは一
端接地で設けることができるので、高電圧であつ
ても絶縁が容易となり、しかも、付属半導体素子
も転流用サイリスタのみであるので、使用する付
属半導体素子の部品点数を減少させた簡略化した
構成とすることができ、電源が直流高電圧であつ
ても装置を小形化して安価に製作することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
2図はその動作を説明するタイムチヤート図、第
3図はサイリスタを用いた従来例を示したブロツ
ク図、第4図は第3図の動作を説明するタイムチ
ヤート図である。 1:直流高電圧電源、2:負荷、4:過電流検
出回路、R1:直列抵抗、C1:転流用コンデンサ、
L1:リアクトル、TH1:主サイリスタ、TH2
転流用サイリスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 直流高電圧電源に、直列抵抗を介して転流用
    コンデンサを接続し、このコンデンサの端子間に
    リアクトルを介してカソード接地の転流用サイリ
    スタを挿入し、この転流用サイリスタのアノー
    ド・カソード間に主サイリスタと阻止用抵抗と負
    荷を直列に接続し、上記負荷の接地側と転流用サ
    イリスタのカソードとの間に負荷回路の電流を検
    出して出力するようにした過電流検出回路を挿設
    し、この検出用回路の出力端に上記主サイリスタ
    と転流用サイリスタのゲートにゲート信号を送出
    するようにした制御回路を接続し、上記阻止用抵
    抗は負荷の定格電流時の電圧降下が転流用サイリ
    スタのターンオン時の順方向電圧より大きく、直
    列抵抗よりはきわめて小さくなるよう設定し、か
    つ上記直列抵抗は転流用サイリスタに流入する電
    流がLC共振による転流電流のピーク値より小さ
    くなるように設定して、過電流を転流用サイリス
    タに転流せしめるようにしたことを特徴とする高
    電圧高速度しや断装置。
JP57045455A 1982-03-19 1982-03-19 高電圧高速度しや断装置 Granted JPS58163118A (ja)

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JPS58163118A JPS58163118A (ja) 1983-09-27
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60115415U (ja) * 1984-01-11 1985-08-05 国産電機株式会社 直流発電装置
JPH0320544U (ja) * 1989-07-05 1991-02-28

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JPS58163118A (ja) 1983-09-27

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