JPS6026415A - 遮断器の故障検出装置 - 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】 この発明は半導体素子、特に半導体素子を用いた遮断器
の故障を検出する装置に関する。

従来、この種の装置として第１図に示すものがあった。

図において、１は直流電源、２は制御整流素子、例えば
ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）％６はＧＴＯ２
に並列接続のダイオード、４はＧＴＯ２に並列接続の非
直線性抵抗、５はＧＴＯ２及びダイオード６を流れる電
流の変流器、６は変流器５の出力からＧＴＯ２の故障を
検出する検出回路、７はＧＴＯ２のゲート回路−８はＧ
ＴＯ２に直列接続された負荷、９は直流リアクトル、１
０は直流リアクトル９乞介して直流電源１に接続された
回生インバータである。

ここでＧＴＯ２は、そのゲート・カソード間にそれぞれ
正又は負の値をもつゲート電流１ｇを供給することによ
りターンオン又はターンオフができるもので、第３図（
Ｎに示すようにＰＮＰＮからなる４層の構造及び第３図
（Ｂ）に示すような等何回路を有する。ＧＴＯ２のアノ
ード電流ｉＡ及び負のゲート電流１ｇは、ゲート回路７
へ供給される制御信号により時刻ｔｏ、ｔ、で、第３図
（ｑに示すような変化をし、それらの間の比はターンオ
フゲインと呼ばれ、一般的にターンオフゲイン−１人／
１８という関係が成立する。

次に、動作について第２図に示すタイミング図を用いて
説明する。まず、第２（Ａ）を参照するに。

直流電源１からオン状態のＧＴＯ２ｖ通して負荷８へ直
流電流Ｉｄが流れている状態のときに、時刻１ｏでＧＴ
Ｏ２をオフさせるための制御信号をゲート回路７へ入力
すると、ゲート回路７はゲート電流嘔をＧＴＯ２へ流し
、時刻ｔ、でＧＴＯ２をターンオフさせる。しかし、Ｇ
ＴＯ２又はダイオード６が故障により短絡している場合
は、直流電流Ｉｄが流れ続ける。この直流電流Ｉｄは検
出回路６に入力され、故障の存在が検出されるが−その
故障がＧＴＯ２及びダイオード６のいずれであるのかま
では判断できない。次に、第２図（Ｂ）　？参照するに
、負荷８が逆起電力を発生しており、直流電流−Ｉｄが
負荷８からダイオード６乞通して回生インバータ１０へ
流れている場合に、故障しているＧＴＯ２に時刻ｔｏで
ゲート電流嘔を供給し、ＧＴＯ２をオフさせるように制
御しても、直流電流ＩｄはＧＴＯ２及びダイオード６を
流れ続ける。従って検出回路６はこの場合もＧＴＯ２及
びダイオード乙のいずれに故障があるのかを判断できな
い。

従来の遮断器故障検出装置は、以上のように半導体遮断
素子とダイオードを介する電流を検出するだけの構成を
もつので、故障がＧＴＯにあるのかどうかを明確に判定
できない欠点があった。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、ＧＴＯのターン／ オフ時のオフゲート電流χ検出することにより一故障が
ＧＴＯにあるときは、そのことを判定できる遮断器故障
検出装置を提供することを目的としている。

以下、本発明の一実施例を図について説明する。

第４図において、第１図と同一符号は同一部分を示し、
１１はＧＴＯのゲートに流れる電流を変流する変流器、
１２は演算部である。

演算部１２は、変流器５の出力をサンプル・ホールドす
るサンプルホールド回路１６と、サンプルホールド回路
１６の信号ａを設定信号であるＧＴＯ２のターンオフゲ
インにより割算する割算回路１４と、変流器１１の出力
のピークをホールドするピークホールド回路１５と割算
回路１４の出力からピークホールド回路１５０信号すを
減算する減算回路１６と、ピークホールド回路１５０信
号すを微分した微分信号が１０１となるのを検出する検
出回路１７と、検出回路１７が信号を出力した時点で減
算回路１６０信号Ｃについて正、負及び零のいずれであ
るかを判定し、信号ｄを出力する判定回路１８とからな
る。

第４図において、直流電源１から負荷８へ直流電流Ｉｄ
が供給されている状態のときに、第５図（Ａ）〜＜ｒｘ
、示すように時刻１ｏでＧＴＯ２のターンオフを開始さ
せると、サンプルホールド回路１６は時間ｔｏでの直流
電流１ｄをサンプルホールドし、検出信号ａを割算回路
１４へ入力する。割算回路１４は検出信号ａをＧＴＯ２
のターンオフゲインで割算する。一方、ピークホールド
回路１５は、ＧＴＯ２のケート電流嘔のピーク値をホー
ルド号すを減算して信号Ｃを出力する。また、検出回路
１７は、ピークホールド回路１５０信号すの変化分が零
になる時刻ｉｓ’ａ’検出し、時刻ｔ、で減算回路１６
０信号Ｃを判定回路１７により判定する。

判定結果は次の３通りに分れる。（イ）第５図（〜に示
すように、ＧＴＯ２が正常のときは、割算回路１４の出
力、即ちＧＴＯ２のアノード電流ｉＡヲターンオフゲイ
ンで割算した値と、ピークホールド回路１５の信号す即
ちａ　’ｒ　ｏ　２のゲート電流嘔のピーク値とは、互
にはぼ等しくなるので、減算回路１６の信号Ｃが零とな
り、判定回路１８の信号ｄも零となり、正常であること
を示す。（ロ）第５図（Ｂ）に示すように、ダイオード
６が短絡しているときは、検出される直流電流１ｄはＧ
ＴＯ２を介するものではないので、ＧＴＯ２のゲートか
ら検出されるゲート電流Ｉｇも小さな値のものとなる。

このため、減算回路１６の信号Ｃ及び判定回路１８の信
号ｄは正となり、ダイオード６の故障を示す。

（ハ）第５図（ｑに示すように、ＧＴＯ２のアノード。

カソード間が短絡しているときは、ＧＴＯ２のゲート会
カソード卯も短絡状態になる。従って、Ｇ゛ｒ０２のゲ
ート電流嘔はターンオフゲインに比例しない過電流にな
り、減算回路１６０信号Ｃ及び判定回路１８の信号ｄが
負になってＧＴＯ２の故障を示す。

以上のように、本発明によればＧＴＯのオフゲート電流
を検出し、これをＧ　Ｔ　Ｏからなる半導体遮断器の電
流と比較するようにしたので、簡単で、確実な遮断器の
故障の検出ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の遮断器故障検出回路の回路図−第２図は
第１図に示す回路の動作を説明するタイミング図、第３
図はＧＴＯの構造図及び特性図、第４図は本発明忙よる
遮断器故障検出回路の一実施例、第５図は第４図に示す
回路の動作の波形図である。 １−・直流電源、２・・・ＧＴＯ１６・・・ダイオード
−５，１１・・・変流器、６，１７・・・検出回路、７
・・・ゲート回路、８・・・負荷、１２・・・演算部、
１６−・サンプルホールド回路、１４・−・割算回路、
１５・・・ピークホールド回路、１６・−・減算回路、
１８・・・判定回路。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第１図 ８ 第２図 ＋Ａｌ　ｔＢ＋ ↑０　↑１ 第　３　図 （Ａ）　（Ｂｌ ｆＧ）　Ｋ 士０　Ｔｉ 第　４　図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）負荷と電源との間に直列接続されると共に上記負
   荷からの逆流電流を側路するようにダイオードを並列接
   続した制御整流素子を含む遮断器の故障検出装置におい
   て、上記ダイオード及び制御整流素子電流れる電流χホ
   ールする第１ホールド回路と、オン状態にある上記制御
   整流素子乞ターンオフさせるときに上記制御整流素子の
   ゲートに供給するゲート電流をサンプル・ホールドする
   第２ホールド回路と、上記第１及び第２ホールド回路の
   各出力と上記制御整流素子のターンオフゲインとを入力
   とし所定の演算により上記ダイオード及び制御整流素子
   の状態を示す信号を出力する演算部とを備えたことを特
   徴とする遮断器の故障検出装置。
2. （２）演算部は第２ホールド回路の出力とターンオフゲ
   インとの比を算出する第１演算回路と、上記比と上記第
   １ホールド回路の出力との間の差を算出する第２演算回
   路と、上記第２演算回路の出方信号の極性を判定し、上
   記制御整流素子の状態に