JPH072006B2 - チョッパの保護方式 - Google Patents
チョッパの保護方式Info
- Publication number
- JPH072006B2 JPH072006B2 JP16339291A JP16339291A JPH072006B2 JP H072006 B2 JPH072006 B2 JP H072006B2 JP 16339291 A JP16339291 A JP 16339291A JP 16339291 A JP16339291 A JP 16339291A JP H072006 B2 JPH072006 B2 JP H072006B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- switching element
- protection
- chopper
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気車用補助電源等に用
いられる直流−直流変換装置、すなわち昇降圧チョッパ
装置に関するものである。
いられる直流−直流変換装置、すなわち昇降圧チョッパ
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明者が先に提案した特開平3-82364
号公報記載の昇降圧チョッパ装置の主回路接続図を図３
に示す。この昇降圧チョッパ装置は、直流電源１の正極
と負極間に充電抵抗13と並列接続された逆阻止形サイリ
スタ14と第１のリアクトル２と第１のスイッチング素子
５と第２のリアクトル９及び第２のスイッチング素子６
を直列接続し、前記第１のスイッチング素子５のアノー
ドと第２のスイッチング素子６のカソード間に第１，第
３及び第２のコンデンサ３，10及び４を直列接続し、前
記第１のスイッチング素子５のカソードにカソード側
を、第１と第３のコンデンサ３と10の接続点にアノード
側を配置して第１のダイオード７を接続し、また第２の
スイッチング素子６のアノードにアノード側を、第３と
第２のコンデンサ10と４の接続点にカソード側を配置し
て第２のダイオード８を接続すると共に、前記第３のコ
ンデンサ10の両端から出力を取り出すものである。この
昇降圧チョッパ装置の動作の詳しい説明は省略するが、
該回路の主な特徴は、入力直流電圧ＶL に対して第３の
コンデンサの両端である直流出力電圧Ｖ0 を昇圧するこ
とも降圧することもできること、及び出力電圧Ｖ0 の極
性が第１及び第２のコンデンサ３と４の極性と逆になっ
ていることである。
号公報記載の昇降圧チョッパ装置の主回路接続図を図３
に示す。この昇降圧チョッパ装置は、直流電源１の正極
と負極間に充電抵抗13と並列接続された逆阻止形サイリ
スタ14と第１のリアクトル２と第１のスイッチング素子
５と第２のリアクトル９及び第２のスイッチング素子６
を直列接続し、前記第１のスイッチング素子５のアノー
ドと第２のスイッチング素子６のカソード間に第１，第
３及び第２のコンデンサ３，10及び４を直列接続し、前
記第１のスイッチング素子５のカソードにカソード側
を、第１と第３のコンデンサ３と10の接続点にアノード
側を配置して第１のダイオード７を接続し、また第２の
スイッチング素子６のアノードにアノード側を、第３と
第２のコンデンサ10と４の接続点にカソード側を配置し
て第２のダイオード８を接続すると共に、前記第３のコ
ンデンサ10の両端から出力を取り出すものである。この
昇降圧チョッパ装置の動作の詳しい説明は省略するが、
該回路の主な特徴は、入力直流電圧ＶL に対して第３の
コンデンサの両端である直流出力電圧Ｖ0 を昇圧するこ
とも降圧することもできること、及び出力電圧Ｖ0 の極
性が第１及び第２のコンデンサ３と４の極性と逆になっ
ていることである。
【０００３】図３において、12は装置を直流電源から切
り離すための開閉器であり、充電抵抗13は開閉器12がオ
ンした時に第１，第２のコンデンサ３，４への急激な大
きい充電電流を抑制するためのものであり（第３のコン
デンサ10は図示しない並列ダイオードによって図３に示
す極性と逆方向には充電されない）、逆阻止形サイリス
タ14は第１，第２のコンデンサ３，４が充電するとター
ンオンして充電抵抗13を短絡するものである。
り離すための開閉器であり、充電抵抗13は開閉器12がオ
ンした時に第１，第２のコンデンサ３，４への急激な大
きい充電電流を抑制するためのものであり（第３のコン
デンサ10は図示しない並列ダイオードによって図３に示
す極性と逆方向には充電されない）、逆阻止形サイリス
タ14は第１，第２のコンデンサ３，４が充電するとター
ンオンして充電抵抗13を短絡するものである。
【０００４】図３の回路で第１及び第２のスイッチング
素子５及び６を交互にオン・オフさせ、その導通率を制
御することにより、直流出力電圧である第３のコンデン
サ10の両端の電圧Ｖ0 を一定にすることが可能である。
入力直流電圧をＶL とすると第１及び第２のコンデンサ
３及び４の両端の電圧ＶC1及びＶC2は次式のようにな
る。 ＶC1＝ＶC2＝（ＶL ＋Ｖ0 ）／２
素子５及び６を交互にオン・オフさせ、その導通率を制
御することにより、直流出力電圧である第３のコンデン
サ10の両端の電圧Ｖ0 を一定にすることが可能である。
入力直流電圧をＶL とすると第１及び第２のコンデンサ
３及び４の両端の電圧ＶC1及びＶC2は次式のようにな
る。 ＶC1＝ＶC2＝（ＶL ＋Ｖ0 ）／２
【０００５】この回路において負荷側の原因で直流出力
側に過電流が流れると、それに比例して第１及び第２の
スイッチング素子５及び６に流れる電流も大きくなり、
それがスイッチング素子の電流遮断能力以上となった場
合にはスイッチング素子を破壊する。それを防止するた
め、遮断能力以上の電流が流れた場合、スイッチング素
子５，６の遮断を阻止し、オン状態を継続する。これに
より、直流電源１→開閉器12→逆阻止サイリスタ14→リ
アクトル２→スイッチング素子５→リアクトル９→スイ
ッチング素子６→直流電源の経路で電流が流れ、リアク
トル２及び９の鉄心の磁気飽和によるインダクタンスの
低下により、急速に大きな電流となる。
側に過電流が流れると、それに比例して第１及び第２の
スイッチング素子５及び６に流れる電流も大きくなり、
それがスイッチング素子の電流遮断能力以上となった場
合にはスイッチング素子を破壊する。それを防止するた
め、遮断能力以上の電流が流れた場合、スイッチング素
子５，６の遮断を阻止し、オン状態を継続する。これに
より、直流電源１→開閉器12→逆阻止サイリスタ14→リ
アクトル２→スイッチング素子５→リアクトル９→スイ
ッチング素子６→直流電源の経路で電流が流れ、リアク
トル２及び９の鉄心の磁気飽和によるインダクタンスの
低下により、急速に大きな電流となる。
【０００６】この大きな電流は開閉器12で遮断すること
になるが、開閉器12は電流が更に大きくなる前に早期に
遮断動作を開始し、且つ短時間内に遮断を完了する高速
度のものでなければならない。また、スイッチング素子
５，６は、この遮断が完了するまでの電流に耐えられる
ものを選択する必要がある。
になるが、開閉器12は電流が更に大きくなる前に早期に
遮断動作を開始し、且つ短時間内に遮断を完了する高速
度のものでなければならない。また、スイッチング素子
５，６は、この遮断が完了するまでの電流に耐えられる
ものを選択する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の保護の方法で
は、スイッチング素子５，６自身の過電流耐量を大きく
しなければならず、不必要な大容量のスイッチング素子
を使用せざるを得ない。また、大きい電流を開閉器12で
遮断するため、開閉器の接点の荒損が発生し、その手入
れに時間と技術を要することになる。
は、スイッチング素子５，６自身の過電流耐量を大きく
しなければならず、不必要な大容量のスイッチング素子
を使用せざるを得ない。また、大きい電流を開閉器12で
遮断するため、開閉器の接点の荒損が発生し、その手入
れに時間と技術を要することになる。
【０００８】更に、直流電源１である変電所の保護シス
テムと、開閉器12の遮断性能との協調が良くないと、変
電所が先に遮断してしまい、他の健全な機器にまで影響
を及ぼしてしまう欠点があった。
テムと、開閉器12の遮断性能との協調が良くないと、変
電所が先に遮断してしまい、他の健全な機器にまで影響
を及ぼしてしまう欠点があった。
【０００９】本発明の目的は、上述した欠点を解消する
ために、この回路の動作の特徴を利用した優れた保護方
式を提供することである。
ために、この回路の動作の特徴を利用した優れた保護方
式を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】負荷過電流や直流出力過
電圧等の不具合発生時に、第３のコンデンサ10に充電さ
れた電荷を急速に放電させるようにする。
電圧等の不具合発生時に、第３のコンデンサ10に充電さ
れた電荷を急速に放電させるようにする。
【００１１】
【作用】電圧Ｖ0 に充電された第３のコンデンサを急速
に放電させると、第１及び第２のコンデンサ３及び４に
充電された電圧〔（ＶL ＋Ｖ0 ）／２〕は各コンデンサ
に容量が大きいものを使用していることもあり、急速に
は変化しない。従って、第３のコンデンサ10が放電され
てコンデンサ10の電圧が零になると、スイッチング素子
５のアノードとスイッチング素子６のカソードとの間の
電圧（これはＶC1−Ｖ0 ＋ＶC2で、正常動作時はＶC1−
Ｖ0 ＋ＶC2＝ＶL となる）はＶ0 ＋ＶL となり、リアク
トル２には図３に示す極性に電圧Ｖ0 が印加される。従
って、リアクトル２に流れる電流、つまり直流入力電流
が急速に減少して零となり、逆阻止サイリスタ14は自然
消弧する。この後に開閉器を無電流で開とすることで、
確実に直流電源１からチョッパ回路を切り離すことが可
能となる。
に放電させると、第１及び第２のコンデンサ３及び４に
充電された電圧〔（ＶL ＋Ｖ0 ）／２〕は各コンデンサ
に容量が大きいものを使用していることもあり、急速に
は変化しない。従って、第３のコンデンサ10が放電され
てコンデンサ10の電圧が零になると、スイッチング素子
５のアノードとスイッチング素子６のカソードとの間の
電圧（これはＶC1−Ｖ0 ＋ＶC2で、正常動作時はＶC1−
Ｖ0 ＋ＶC2＝ＶL となる）はＶ0 ＋ＶL となり、リアク
トル２には図３に示す極性に電圧Ｖ0 が印加される。従
って、リアクトル２に流れる電流、つまり直流入力電流
が急速に減少して零となり、逆阻止サイリスタ14は自然
消弧する。この後に開閉器を無電流で開とすることで、
確実に直流電源１からチョッパ回路を切り離すことが可
能となる。
【００１２】
【実施例】本発明に基づくチョッパの保護方式の一実施
例を図面を用いて説明する。図１は本発明による保護方
式を適用した昇降圧チョッパ装置を示すが、図３と同一
機能のものには同一符号を付してある。
例を図面を用いて説明する。図１は本発明による保護方
式を適用した昇降圧チョッパ装置を示すが、図３と同一
機能のものには同一符号を付してある。
【００１３】第３のコンデンサ10の放電手段として、コ
ンデンサ10と並列にリアクトル16とサイリスタ15との直
列回路を接続する。保護時にサイリスタ15をターンオン
させると、コンデンサ10とリアクトル16とによる振動電
流がコンデンサ10から流れ、急速に放電してコンデンサ
10の電圧は零となり、前述のように逆阻止サイリスタ14
をターンオフさせることができる。
ンデンサ10と並列にリアクトル16とサイリスタ15との直
列回路を接続する。保護時にサイリスタ15をターンオン
させると、コンデンサ10とリアクトル16とによる振動電
流がコンデンサ10から流れ、急速に放電してコンデンサ
10の電圧は零となり、前述のように逆阻止サイリスタ14
をターンオフさせることができる。
【００１４】本発明の他の実施例を図２に示す。図２は
直流負荷として電圧形インバータ17（単相あるいは三相
以上のいずれでも可）を接続した場合で、電圧形インバ
ータ17の交流出力側に交流変圧器18が接続される場合も
ある。図２において、保護時に電圧形インバータ17内の
直列接続されたスイッチング素子群（例えば図２に示す
GTU とGTX ）の一つあるいはそれ以上を同時にターンオ
ンさせると、図１の場合と同様にコンデンサ10とリアク
トル16との振動電流が流れ、コンデンサ10の電圧を零と
することができる。
直流負荷として電圧形インバータ17（単相あるいは三相
以上のいずれでも可）を接続した場合で、電圧形インバ
ータ17の交流出力側に交流変圧器18が接続される場合も
ある。図２において、保護時に電圧形インバータ17内の
直列接続されたスイッチング素子群（例えば図２に示す
GTU とGTX ）の一つあるいはそれ以上を同時にターンオ
ンさせると、図１の場合と同様にコンデンサ10とリアク
トル16との振動電流が流れ、コンデンサ10の電圧を零と
することができる。
【００１５】また、電圧形インバータ17の交流側に変圧
器18が接続されている場合には、保護動作が始まる瞬間
のその電圧形インバータの各スイッチング素子の動作状
態を維持する（電圧形インバータ17が三相である場合
は、正極側で２個、負極側で１個、あるいはその逆で、
いずれかのスイッチング素子が導通する）。例えば図２
の電圧形インバータのスイッチング素子のうち、GTU, G
TV, GTZ が導通しているとすると、保護時に引き続きこ
れらのスイッチング素子の導通を継続させると、変圧器
18の一次巻線に直流電圧が印加され、変圧器の鉄心が急
速に磁気飽和をきたし、低インピーダンス（一次側漏れ
インダクタンス）となり、コンデンサ10から大きい電流
が流れてコンデンサ10を急速に放電させる。この場合、
変圧器の飽和時の一次側インピーダンスがリアクトル16
の役割を果たすので、図２におけるリアクトル16は必要
なくなる。
器18が接続されている場合には、保護動作が始まる瞬間
のその電圧形インバータの各スイッチング素子の動作状
態を維持する（電圧形インバータ17が三相である場合
は、正極側で２個、負極側で１個、あるいはその逆で、
いずれかのスイッチング素子が導通する）。例えば図２
の電圧形インバータのスイッチング素子のうち、GTU, G
TV, GTZ が導通しているとすると、保護時に引き続きこ
れらのスイッチング素子の導通を継続させると、変圧器
18の一次巻線に直流電圧が印加され、変圧器の鉄心が急
速に磁気飽和をきたし、低インピーダンス（一次側漏れ
インダクタンス）となり、コンデンサ10から大きい電流
が流れてコンデンサ10を急速に放電させる。この場合、
変圧器の飽和時の一次側インピーダンスがリアクトル16
の役割を果たすので、図２におけるリアクトル16は必要
なくなる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、コンデンサ10の充電さ
れた電荷を急速に放電させることで、入力側の逆阻止サ
イリスタを非導通にすることにより、保護時に確実にチ
ョッパ回路を直流電源１から切り離すことができる。
れた電荷を急速に放電させることで、入力側の逆阻止サ
イリスタを非導通にすることにより、保護時に確実にチ
ョッパ回路を直流電源１から切り離すことができる。
【図１】図１は本発明の保護方法の一実施例を示す回路
図である。
図である。
【図２】図２は本発明の保護方法の他の実施例を示す回
路図である。
路図である。
【図３】図３は本発明の保護方法を適用する昇降圧チョ
ッパ装置の主回路図である。
ッパ装置の主回路図である。
１ 直流電源 ２ 第１のリアクトル ３ 第１のコンデンサ ４ 第２のコンデンサ ５ 第１のスイッチング素子 ６ 第２のスイッチング素子 ７ 第１のダイオード ８ 第２のダイオード ９ 第２のリアクトル 10 第３のコンデンサ 11 負荷 12 開閉器 13 充電抵抗 14 逆阻止サイリスタ 15 短絡用サイリスタ 16 保護用リアクトル 17 電圧形インバータ 18 交流変圧器
Claims (4)
- 【請求項１】 直流電源の正極と負極間に充電抵抗と並
列接続された逆阻止形サイリスタと第１のリアクトルと
第１のスイッチング素子と第２のリアクトル及び第２の
スイッチング素子を直列接続し、前記第１のスイッチン
グ素子のアノードと第２のスイッチング素子のカソード
間に第１，第３及び第２のコンデンサを直列接続し、前
記第１のスイッチング素子のカソードにカソード側を、
第１と第３のコンデンサの接続点にアノード側を配置し
て第１のダイオードを接続し、また第２のスイッチング
素子のアノードにアノード側を、第３と第２のコンデン
サの接続点にカソード側を配置して第２のダイオードを
接続すると共に、前記第３のコンデンサの両端から出力
を取り出す昇降圧チョッパ装置において、装置の異常動
作時に第３のコンデンサの電荷を急速に放電させること
により、前記逆阻止形サイリスタを強制的にターンオフ
させることを特徴とするチョッパの保護方式。 - 【請求項２】 前記第３のコンデンサの電荷を急速に放
電させる手段として第３のコンデンサと並列に保護用リ
アクトルと短絡用サイリスタとの直列回路を接続し、保
護時に該短絡用サイリスタをターンオンすることを特徴
とする請求項１記載のチョッパの保護方式。 - 【請求項３】 前記第３のコンデンサの両端に電圧形イ
ンバータを負荷として接続したものにおいて、保護時に
該電圧形インバータのスイッチング素子を全てターンオ
ンさせ、第３のコンデンサを急速に放電させることを特
徴とする請求項１記載のチョッパの保護方式。 - 【請求項４】 前記第３のコンデンサの両端に、出力側
に交流変圧器を有する電圧形インバータを負荷として接
続したものにおいて、保護時に該電圧形インバータをそ
の瞬間における動作状態に維持し、前記交流変圧器を直
流勵磁させてこれを磁気飽和に到らしめ、該変圧器の一
次巻線を低インピーダンスとすることにより、第３のコ
ンデンサを急速に放電させることを特徴とする請求項１
記載のチョッパの保護方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16339291A JPH072006B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | チョッパの保護方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16339291A JPH072006B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | チョッパの保護方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04364357A JPH04364357A (ja) | 1992-12-16 |
| JPH072006B2 true JPH072006B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=15773019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16339291A Expired - Fee Related JPH072006B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | チョッパの保護方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH072006B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007041674B4 (de) | 2006-09-21 | 2017-12-28 | Secop Gmbh | Elektrischer Schaltkreis mit integriertem Schutz vor Ausgleichsvorgängen |
| JP2017200249A (ja) * | 2016-04-25 | 2017-11-02 | 岩崎電気株式会社 | 直流電源装置及びｌｅｄ点灯装置 |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP16339291A patent/JPH072006B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04364357A (ja) | 1992-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4805062A (en) | DC circuit breaker and method of commutation thereof | |
| US4446513A (en) | DC/AC Bridge inverter including a switching aid and inductive energy recovery circuit | |
| EP3240004B1 (en) | Circuit breaker | |
| JP6440923B1 (ja) | 電力変換装置 | |
| AU2017225327B2 (en) | DC voltage switch | |
| US3401303A (en) | Circuit closing and interrupting apparatus | |
| JP2019195242A (ja) | 昇圧コンバータ | |
| EP0542507B1 (en) | Power conversion system | |
| JPH072006B2 (ja) | チョッパの保護方式 | |
| JP7242575B2 (ja) | 直流電流遮断装置 | |
| JP3399905B2 (ja) | 三相限流装置 | |
| KR20230109337A (ko) | 3레벨 dc/dc 컨버터 | |
| van Duijsen et al. | Challenges and solutions in modern dc grids part 3: Protection and safety | |
| KR20230109338A (ko) | 전력 변환 장치 | |
| JP2010153368A (ja) | 直流電流遮断支援回路、直流過電流遮断回路、直流電流遮断回路及び直流突入電流防止回路 | |
| JPH08148066A (ja) | 転流型直流遮断器 | |
| JPS6115569B2 (ja) | ||
| JPH0833313A (ja) | 電力変換装置のスナバ回路 | |
| JPH0866047A (ja) | 電圧形電力変換装置 | |
| JPS58141854A (ja) | ア−ク溶接電源装置 | |
| JP2005312108A (ja) | 同期機の励磁制御装置 | |
| JPH04217814A (ja) | 半導体電力変換装置の入力過電圧保護回路 | |
| JPH04308474A (ja) | インバータ装置 | |
| KR20230109336A (ko) | 3레벨 dc/dc 컨버터 | |
| WO2025233900A1 (en) | Circuit breaker with super-capacitor energy arrester |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090111 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 14 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100111 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100111 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110111 Year of fee payment: 16 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |