JPH0442769A - 半導体遮断器の導通状態判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、直流電力を入力とするＶＶＶＦ（可変電圧可
変周波数）インバータの保護装置として設置される半導
体遮断器の導通状態判別装置に関する。

（従来の技術） 電気鉄道用の高圧直流電源からＶＶＶＦインバータに入
力される負荷電流の開閉や故障電流の遮断をするために
半導体スイッチ素子を利用した半導体遮断装置が実用化
されている。従来、この半導体遮断装置の導通または非
導通状態を判別するのに、半導体スイッチ素子のゲート
信号により間接的に判別していた。

（発明が解決しようとする課題） 従来から使用されている機械式遮断器の場合、主接点と
連動する補助接点位置の開閉状態で遮断器の導通状態を
確実に判別することができた。この遮断器の導通状態を
判別することは、遮断器の誤動作を検知する上で非常に
重要なことである。

半導体遮断器においては、半導体スイッチ素子のゲート
信号により半導体遮断器の導通状態を間接的に判別して
いる。

したがって、半導体遮断器の半導体スイッチ素子に電圧
が印加されていない場合、又は半導体スイッチ素子が破
壊されて導通状態になった場合等には、ゲート信号指令
と半導体スイッチ素子の導通状態が一致しない。このよ
うに、ゲート信号から半導体遮断器の導通状態を間接的
に判別することは、判別精度の信頼性が低いという問題
点があった。

本発明は、上記の従来技術の欠点を解決するためになさ
れたものであり、半導体遮断器の導通状態を直接的に判
別することのできる半導体遮断器の導通状態判別装置を
提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、入力側が絶縁変圧器
を介して交流電源と接続され、出力側が半導体遮断器の
半導体スイッチ素子と並列に接続された順変換器と、絶
縁変圧器の交流側に設けられ順変換器と半導体スイッチ
素子により閉回路が形成されているかどうかを検出する
手段と有することを特徴とする。

（作　用） このように構成されたものにおいては、半導体遮断器が
導通状態の場合には、自己消弧形半導体スイッチ素子が
導通状態である。この際、交流電源から供給される交流
電流は絶縁変圧器を介して順変換器で直流電流に変換さ
れる。そして、順変換器、逆流阻止ダイオード、自己消
弧形半導体スイッチ素子で構成される閉回路に順変換器
から出力される直流電流が流れる。

半導体遮断器が非導通状態である場合には、自己消弧形
半導体スイッ素子が非導通状態である。

ゆえに前記閉回路に直流電流は流れない。したがって、
絶縁変圧器の２次側の閉回路に流れる直流電流を検出器
で検知することで半導体遮断器の導通状態を判別するこ
とが可能である。

なお、逆流阻止ダイオードは、半導体遮断器が非導通状
態の場合に、直流電源の高圧電流が順変換回路に流れな
いようにするものである。

（実施例） 第１図により、本発明の一実施例の構成を説明する。

１は電気鉄道用の直流電源であり、自己消弧形半導体ス
イッチ素子であるＧＴＯサイリスタ２及びこれに逆並列
接続されたダイオード３により構成される半導体遮断器
を介して、ＶＶＶＦインバータ４に電力を供給する。

５は単相交流電源であり、電流検出器６を介して絶縁変
圧器７の１次側に接続される。絶縁変圧器７の２次側に
は単相ブリッジ整流回路８が接続される。単相ブリッジ
整流回路８は単相交流電力を全波整流して直流電力を出
力する。単相ブリッジ整流回路８の出力側は流れる電流
を制限するために挿入された抵抗器９、逆流阻止ダイオ
ード１０と直列接続される。この直列回路は、半導体遮
断器に並列に接続される。逆流阻止ダイオード１０はＧ
ＴＯサイリスタ２のオフ状態で高電圧を阻止している場
合に、単相ブリッジ整流回路８側に電流が回わり込まな
いようにするために設けられている。

このように構成された実施例の動作を説明する。

今、ＧＴＯサイリスタ２が導通状態の場合には、単相ブ
リッジ整流回路８、抵抗器９、逆流阻止ダイオード１０
、ＧＴＯサイリスタ２で構成される閉回路に電流が流れ
る。これに応じて絶縁変圧器７の一次側に負荷電流が流
れ、この電流を電流検出器６で検出する。

また、ＧＴＯサイリスタ２が非導通状態の場合には、上
述の閉回路が構成されず、単相ブリッジ整流回路８から
電流が流れない。したがって絶縁変圧器７の一次側にも
電流が流れない。

このように、絶縁変圧器７の１次側に流れる電流を電流
検出器６で検知することにより、ＧＴＯサイリスタ２に
直流電源１の高電圧が印加されているかどうかにかかわ
らず、ＧＴＯサイリスタ２の導通状態あるいは非導通状
態を判別することができる。

第２図により、本発明の他の実施例の構成を説明する。

単相交流電源５は、抵抗器１１を介して絶縁変圧器７の
１次側に接続される。また、絶縁変圧器７の１次側電圧
を検出する電圧検出器１２が接続されている。そして、
単相ブリッジ整流回路８は逆流阻止ダイオード１０と直
列接続され、この直列回路は半導体遮断器に並列接続さ
れる。

上記のように構成された他の実施例の動作を以下に説明
する。

ＧＴＯサイリスタ２が導通状態の場合には、絶縁変圧器
の２次側にある単相ブリッジ整流回路６、逆流阻止ダイ
オード１０、ＧＴＯサイリスタ２により閉回路が構成さ
れるため、絶縁変圧器７の２次側は低インピーダンスと
なる。従って、絶縁変圧器７の１次側も低インピーダン
スとなり、１次側電圧は低電圧となる。この電圧値を電
圧検出器１２で検出する。抵抗１１はＧＴＯサイリスタ
２の導通時に流れる電流を制限するために設けられてい
る。

次にＧＴＯサイリスタ２が非導通状態である場合には、
前述の閉回路が構成されないため絶縁変圧器７の２次側
は高インピーダンスとなる。したがって、絶縁変圧器７
の１次側も高インピーダンスとなり、１次電圧は単相交
流電源５の電圧値とほぼ同じ値を示す。この電圧を電圧
検出器１２で検出する。

このように絶縁変圧器７の１次側に発生する電圧を電圧
検出器１２で検知して、ＧＴＯサイリスタ２の導通状態
を判別することができる。このようにして、前述した一
実施例と同様な効果を得ることができる。

なお、抵抗器１１の代わりにリレーを挿入して、ＧＴＯ
サイリスタ２が導通状態である場合に１次側に流れる電
流によりリレーを吸引させることによっても、同様の効
果が得られる。

［発明の効果コ 本発明によれば、独立した交流電源より供給される電流
が半導体遮断器を通流するか、しないかで半導体遮断器
の導通状態を直接的に判別するので、半導体遮断器の導
通状態が正確に判別することが可能であり、信頼性の高
い半導体遮断器の導通状態判別装置を提供することかで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の他の実施例を示す構成図である。 １・・・直流電源、　　　　　２・・・ＧＴＯサイリス
タ、３・・・ダイオード、 ４・・・ＶＶＶＦインバータ、 ５・・・単相交流電源、　　　６・・・電流検出器、７
・・・絶縁変圧器、 ８・・・単相ブリッジ整流回路、 ９・・・抵抗器、 １０・・・逆流阻止ダイオード、 １１・・・抵抗器、　　　　　１２・・・電圧検出器。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力側が絶縁変圧器を介して交流電源と接続され、出力
   側が半導体遮断器の半導体スイッチ素子と並列に接続さ
   れた順変換器と、 絶縁変圧器の交流側に設けられ順変換器と半導体スイッ
   チ素子により閉回路が形成されているかどうかを検出す
   る手段を有する半導体遮断器の導通状態判別装置。