JPS6123754B2 - - Google Patents
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- JPS6123754B2 JPS6123754B2 JP50039424A JP3942475A JPS6123754B2 JP S6123754 B2 JPS6123754 B2 JP S6123754B2 JP 50039424 A JP50039424 A JP 50039424A JP 3942475 A JP3942475 A JP 3942475A JP S6123754 B2 JPS6123754 B2 JP S6123754B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc
- extinguishing
- capacitor
- load
- thyristor
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電力の遮断特性を改良した電力制御
装置に関するものである。
装置に関するものである。
交流電力を直接電力へ変換したり、交流電力量
を制御したりする電力制御装置には、制御整流素
子（以下サイリスタと称す）が用いられることが
多い。
を制御したりする電力制御装置には、制御整流素
子（以下サイリスタと称す）が用いられることが
多い。
電力制御装置は、負荷への電圧とか、電流の量
を目的に応じ調整するのであるが、用途によつて
は瞬時に電力を遮断することが、要求されること
もある。
を目的に応じ調整するのであるが、用途によつて
は瞬時に電力を遮断することが、要求されること
もある。
電動機を制御する可変周波数可変電圧インバー
タや電解加工機用あるいはメツキ用直流電源装置
等において、過負荷状態又は短絡状態が発生する
とき、負荷側や電源自体の損傷を最小限にするた
め、電流を瞬時に遮断することが望しい。
タや電解加工機用あるいはメツキ用直流電源装置
等において、過負荷状態又は短絡状態が発生する
とき、負荷側や電源自体の損傷を最小限にするた
め、電流を瞬時に遮断することが望しい。
従来の電力制御装置の一例を第１図にて説明す
る。第１図は一般的な単相混合ブリツジ整流回路
である。１は交流端子、２は負荷、３はサイリス
タを含む電力制御回路である。第１図の動作は説
明するまでもなく、第２図ａに示すように単相全
波の電流出力を負荷２に供給する電力量の制御は
サイリスタの点弧位相角によつて可能である。今
第２図ｂに示すように任意の時間にてOFFする
とき、時間的に第２図ａ，ｂに示す関係にあつた
とすれば、負荷の電流が零となるのは、電源の位
相が零となる時点までt0だけ遅れる。この場合最
大、電源周波数の１／２サイクル遅れることにな
る又第３図に示すように直流側負荷を交流側に挿
入し直流端子間を短絡すると、交流電力の制御も
可能であり、遮断時の動作遅れは第１図と全く同
様である。第１図、第３図に示すように非常時に
おいて電源周波数の１／２サイクル間交流電源と
負荷の間が接続されることは、致命的な事故に発
展することもあり、極力短い時間（例えば50〜
100マイクロ秒）で切り放すものが必要である。
従来は第１図および第３図に示す回路特性に甘ん
ずるか、又は第４図に示すように直流側に負荷２
と直列にチヨツパ４を挿入するかの方法がとられ
ている。後者の場合、主回路にチヨツパ専用のサ
イリスタが必要となるので装置が大きく且つ高価
なものになる。
る。第１図は一般的な単相混合ブリツジ整流回路
である。１は交流端子、２は負荷、３はサイリス
タを含む電力制御回路である。第１図の動作は説
明するまでもなく、第２図ａに示すように単相全
波の電流出力を負荷２に供給する電力量の制御は
サイリスタの点弧位相角によつて可能である。今
第２図ｂに示すように任意の時間にてOFFする
とき、時間的に第２図ａ，ｂに示す関係にあつた
とすれば、負荷の電流が零となるのは、電源の位
相が零となる時点までt0だけ遅れる。この場合最
大、電源周波数の１／２サイクル遅れることにな
る又第３図に示すように直流側負荷を交流側に挿
入し直流端子間を短絡すると、交流電力の制御も
可能であり、遮断時の動作遅れは第１図と全く同
様である。第１図、第３図に示すように非常時に
おいて電源周波数の１／２サイクル間交流電源と
負荷の間が接続されることは、致命的な事故に発
展することもあり、極力短い時間（例えば50〜
100マイクロ秒）で切り放すものが必要である。
従来は第１図および第３図に示す回路特性に甘ん
ずるか、又は第４図に示すように直流側に負荷２
と直列にチヨツパ４を挿入するかの方法がとられ
ている。後者の場合、主回路にチヨツパ専用のサ
イリスタが必要となるので装置が大きく且つ高価
なものになる。
この発明は、点弧角制御による電力調整を行う
サイリスタ群に電力制御機能の他に、瞬時負荷遮
断できるようにチヨツパ機能を持たせ、回路の簡
略化をはかるものである。以下この発明を図につ
いて説明する。
サイリスタ群に電力制御機能の他に、瞬時負荷遮
断できるようにチヨツパ機能を持たせ、回路の簡
略化をはかるものである。以下この発明を図につ
いて説明する。
第５図はこの発明の一実施例を示し、１は交流
端子、２は負荷、３はサイリスタおよびダイオー
ドを含む電力制御回路で、サイリスタのアノード
はそれぞれ交流端子１の異なる相に接続され、カ
ソードは共通に接続されている。８はアノードを
それぞれ交流端子１に接続し、カソードを共通に
接続したダイオードの整流素子、５は整流素子８
の共通接続点にアノードが接続された消弧用サイ
リスタ、６は消弧用サイリスタのカソードと上記
電力制御回路３のサイリスタの共通接続端子との
間に接続された消弧用コンデンサで、このコンデ
ンサ６は補助電源１５によつて充電される。即
ち、コンデンサ６には整流器１３と電流制限抵抗
器１４とを介して補助電源１５が接続されている
ためそのコンデンサ６は、整流器１３、電流制限
抵抗器１４、補助電源１５の経路で流れる上記消
弧用サイリスタ５の保持電流以下の十分小さな電
流によつてゆつくりと充電される。７は消弧用コ
ンデンサ６の電圧極性を反転させる反転用サイリ
スタ、９，１０は消弧用コンデンサ６が過充電さ
れることを防ぐ整流器とコンデンサ、１１は電流
の立上りを抑制するリアクトル、１２は負荷２と
直列に接続された直流リアクトルである。
端子、２は負荷、３はサイリスタおよびダイオー
ドを含む電力制御回路で、サイリスタのアノード
はそれぞれ交流端子１の異なる相に接続され、カ
ソードは共通に接続されている。８はアノードを
それぞれ交流端子１に接続し、カソードを共通に
接続したダイオードの整流素子、５は整流素子８
の共通接続点にアノードが接続された消弧用サイ
リスタ、６は消弧用サイリスタのカソードと上記
電力制御回路３のサイリスタの共通接続端子との
間に接続された消弧用コンデンサで、このコンデ
ンサ６は補助電源１５によつて充電される。即
ち、コンデンサ６には整流器１３と電流制限抵抗
器１４とを介して補助電源１５が接続されている
ためそのコンデンサ６は、整流器１３、電流制限
抵抗器１４、補助電源１５の経路で流れる上記消
弧用サイリスタ５の保持電流以下の十分小さな電
流によつてゆつくりと充電される。７は消弧用コ
ンデンサ６の電圧極性を反転させる反転用サイリ
スタ、９，１０は消弧用コンデンサ６が過充電さ
れることを防ぐ整流器とコンデンサ、１１は電流
の立上りを抑制するリアクトル、１２は負荷２と
直列に接続された直流リアクトルである。
以下第５図の実施例により動作の詳細を説明す
る。
る。
通常は交流端子１より、サイリスタを含む電力
制御回路３、直流リアクトル１２を経て負荷２に
電流ＩLを供給する。
制御回路３、直流リアクトル１２を経て負荷２に
電流ＩLを供給する。
一方負荷側に異常が発生し、瞬時に電流を遮断
する場合、電力制御回路３内のサイリスタのゲー
ト信号を停止すると同時に、消弧用サイリスタ５
にゲート信号を送り、消弧用コンデンサ６の放電
経路を形成する。
する場合、電力制御回路３内のサイリスタのゲー
ト信号を停止すると同時に、消弧用サイリスタ５
にゲート信号を送り、消弧用コンデンサ６の放電
経路を形成する。
最初消弧用サイリスタ５が導通すると、消弧用
コンデンサ６の電荷は、電力制御回路３の負荷電
流ＩLを分担しているサイリスタに対して、負荷
電流を打消す方向に流れ、更に交流端子より消弧
用サイリスタ５に継がる整流素子８、消弧用サイ
リスタ５、リアクトル１１を経て放電する。この
放電電流I2が負荷電流ＩLより大きくなると、消
弧用コンデンサ６の放電電流は直流リアクトル１
２、負荷２、電力制御回路３の下側アームのダイ
オード、前記ダイオードの交流側端子と消弧用サ
イリスタ５に継がる整流素子８、消弧用サイリス
タ５、リアクトル１１に流れ、消弧用コンデンサ
６の電圧の極性が反転して振動放電電流は零にな
る。そして消弧用コンデンサ６の電圧が零電位を
横切るまでの時間、電力制御回路３のサイリスタ
に逆電圧が印加されるので完全に消弧する。上記
消弧作用により、電源電圧の位相がどの状態にあ
つても、消弧回路定数で決まる短い時間内に負荷
電流を遮断することができる。
コンデンサ６の電荷は、電力制御回路３の負荷電
流ＩLを分担しているサイリスタに対して、負荷
電流を打消す方向に流れ、更に交流端子より消弧
用サイリスタ５に継がる整流素子８、消弧用サイ
リスタ５、リアクトル１１を経て放電する。この
放電電流I2が負荷電流ＩLより大きくなると、消
弧用コンデンサ６の放電電流は直流リアクトル１
２、負荷２、電力制御回路３の下側アームのダイ
オード、前記ダイオードの交流側端子と消弧用サ
イリスタ５に継がる整流素子８、消弧用サイリス
タ５、リアクトル１１に流れ、消弧用コンデンサ
６の電圧の極性が反転して振動放電電流は零にな
る。そして消弧用コンデンサ６の電圧が零電位を
横切るまでの時間、電力制御回路３のサイリスタ
に逆電圧が印加されるので完全に消弧する。上記
消弧作用により、電源電圧の位相がどの状態にあ
つても、消弧回路定数で決まる短い時間内に負荷
電流を遮断することができる。
消弧用コンデンサ６の電圧極性を最初の状態に
戻すには反転用サイリスタ７を導通させ、直流リ
アクトル１２を経由し電流I1を流して行う。した
がつて、消弧用コンデンサ６の電圧極性を短時間
のうちに最初の状態に復帰させることができるも
のである。
戻すには反転用サイリスタ７を導通させ、直流リ
アクトル１２を経由し電流I1を流して行う。した
がつて、消弧用コンデンサ６の電圧極性を短時間
のうちに最初の状態に復帰させることができるも
のである。
以下同様の操作により位相制御による電力制御
装置の負荷電流を瞬時遮断できる。
装置の負荷電流を瞬時遮断できる。
尚第５図に示すリアクトル１１は消弧用サイリ
スタ５の点弧直後における電流の立上り（di／
dt）を抑制する目的で挿入されたもので動作説明
上は、不要のものである。
スタ５の点弧直後における電流の立上り（di／
dt）を抑制する目的で挿入されたもので動作説明
上は、不要のものである。
又、整流素子群８と消弧用サイリスタ５との接
続点と直流母線間に挿入される整流器９とコンデ
ンサ１０の直列回路は、負荷回路及び交流電源回
路の負荷電流遮断時における誘導性エネルギーを
吸収して消弧用コンデンサ６が過充電されること
のないようにするものである。コンデンサ１０に
蓄えられたエネルギーは、図示されてない放電回
路でもつてゆつくり放電させる。
続点と直流母線間に挿入される整流器９とコンデ
ンサ１０の直列回路は、負荷回路及び交流電源回
路の負荷電流遮断時における誘導性エネルギーを
吸収して消弧用コンデンサ６が過充電されること
のないようにするものである。コンデンサ１０に
蓄えられたエネルギーは、図示されてない放電回
路でもつてゆつくり放電させる。
第６図ａ，ｂは第５図に示す回路の動作特性を
示すもので、第２図ａ，ｂに対応する。これによ
り電流制御装置のONよりOFFの指令に対し、負
荷電流が瞬時遮断されることが理解される。
示すもので、第２図ａ，ｂに対応する。これによ
り電流制御装置のONよりOFFの指令に対し、負
荷電流が瞬時遮断されることが理解される。
第７図乃至第１０図にこの発明の他の応用例を
示す回路を示している。第７図、第８図は３相全
波結線の例、第９図は３相センタツプ結線の例を
示す。第１０図は３相全波結線回路において、負
荷２を交流例に接続する場合を示す。動作原理は
第５図の例と同じである。なおこれら第７図乃至
第１０図に示す回路では第５図で示したような消
弧用コンデンサ６を充電するための補助電源１５
を含んだ充電回路は図示を省略してある。
示す回路を示している。第７図、第８図は３相全
波結線の例、第９図は３相センタツプ結線の例を
示す。第１０図は３相全波結線回路において、負
荷２を交流例に接続する場合を示す。動作原理は
第５図の例と同じである。なおこれら第７図乃至
第１０図に示す回路では第５図で示したような消
弧用コンデンサ６を充電するための補助電源１５
を含んだ充電回路は図示を省略してある。
これら第５図、第７図乃至第１０図の実施例で
はすべて消弧用コンデンサ６の電圧極性を最初の
状態に戻すには反転用サイリスタ７を導通させ、
直流リアクトル１２を経由し電流I1を流して行う
ものである。
はすべて消弧用コンデンサ６の電圧極性を最初の
状態に戻すには反転用サイリスタ７を導通させ、
直流リアクトル１２を経由し電流I1を流して行う
ものである。
即ち、第１２図に示すように、消弧用コンデン
サ６の電圧ＶCが消弧用サイリスタ５の導通ONに
より放電して電圧ＶCの極性が反転して振動放電
電流が零になつたあと、反転用サイリスタ７を導
通ONさせると消弧用コンデンサ６の電圧ＶCの極
性を短時間に最初の状態に戻すことができるか
ら、消弧用サイリスタ５が一度導通動作してから
次回動作が可能になるまでの時間（不動作時間）
を短縮することができる。第１２図中、期間
T1，T2の長さは使用する回路や素子によつて決
まるが、反転用サイリスタ７を設けたものでは通
常それぞれ数十μ（秒）程度にすることができ
る。
サ６の電圧ＶCが消弧用サイリスタ５の導通ONに
より放電して電圧ＶCの極性が反転して振動放電
電流が零になつたあと、反転用サイリスタ７を導
通ONさせると消弧用コンデンサ６の電圧ＶCの極
性を短時間に最初の状態に戻すことができるか
ら、消弧用サイリスタ５が一度導通動作してから
次回動作が可能になるまでの時間（不動作時間）
を短縮することができる。第１２図中、期間
T1，T2の長さは使用する回路や素子によつて決
まるが、反転用サイリスタ７を設けたものでは通
常それぞれ数十μ（秒）程度にすることができ
る。
因みに反転用サイリスタ７を設けない場合の例
を第１１図に示す。第１１図は３相全波結線回路
の例であるが消弧用コンデンサ６の反転回路に独
立した補助電源１５を用いたものである。遮断頻
度が低い装置においては消弧用コンデンサ６に対
し、整流器１３、電流制限抵抗器１４、補助電源
１５の経路でゆつくり充電し、最終的には電圧Ｖ
Cに保持するものである。
を第１１図に示す。第１１図は３相全波結線回路
の例であるが消弧用コンデンサ６の反転回路に独
立した補助電源１５を用いたものである。遮断頻
度が低い装置においては消弧用コンデンサ６に対
し、整流器１３、電流制限抵抗器１４、補助電源
１５の経路でゆつくり充電し、最終的には電圧Ｖ
Cに保持するものである。
第１１図に示す回路の利点は消弧用コンデンサ
６の電圧が常にＶCに保持されるため、消弧能力
が保証され、遮断に対する信頼性が向上すること
である。
６の電圧が常にＶCに保持されるため、消弧能力
が保証され、遮断に対する信頼性が向上すること
である。
しかしながらこの第１１図の回路のように消弧
用コンデンサ６と直列に反転用サイリスタ７を設
けないものにあつては、上記のように消弧用コン
デンサ６に対して整流器１３、電流制限抵抗器１
４、補助電源１５の経路で消弧用サイリスタ５の
保持電流以下の小さな電流でゆつくりと充電する
ため第１３図に示すように期間T3の長さが第１
２図におけるT2の長さに比べてはるかに長くな
つてしまう。（通常秒単位の長さになつてしま
う）このため不動作時間が極めて長くなつてしま
う問題がある。
用コンデンサ６と直列に反転用サイリスタ７を設
けないものにあつては、上記のように消弧用コン
デンサ６に対して整流器１３、電流制限抵抗器１
４、補助電源１５の経路で消弧用サイリスタ５の
保持電流以下の小さな電流でゆつくりと充電する
ため第１３図に示すように期間T3の長さが第１
２図におけるT2の長さに比べてはるかに長くな
つてしまう。（通常秒単位の長さになつてしま
う）このため不動作時間が極めて長くなつてしま
う問題がある。
また消弧用コンデンサ６に電流制限抵抗器１４
を通して充電するため、そのコンデンサ６に貯え
られたものと同じエネルギー量が抵抗１４から熱
として失われるという不経済さもある。
を通して充電するため、そのコンデンサ６に貯え
られたものと同じエネルギー量が抵抗１４から熱
として失われるという不経済さもある。
従つて第５図、第７図乃至第１０図の実施例の
ように消弧用コンデンサ６と直列に反転用制御整
流素子としてのサイリスタ７を接続したものにお
いては次のような利点がある。
ように消弧用コンデンサ６と直列に反転用制御整
流素子としてのサイリスタ７を接続したものにお
いては次のような利点がある。
(イ) 消弧用サイリスタ５が一度動作してから反転
用サイリスタ７を動作させることにより、電流
I1を消弧用コンデンサ６に流してその消弧用コ
ンデンサ６の極性を短時間にもとに戻すことが
できる。
用サイリスタ７を動作させることにより、電流
I1を消弧用コンデンサ６に流してその消弧用コ
ンデンサ６の極性を短時間にもとに戻すことが
できる。
(ロ) 上記電流I1は負荷２に流れず直流リアクトル
１２、消弧用コンデンサ６を経由してもとに戻
すことができる。
１２、消弧用コンデンサ６を経由してもとに戻
すことができる。
なお、前記実施例では消弧用サイリスタ５と消
弧用コンデンサ６が直列接続された消弧回路（一
般にカソードパルス形チヨツパ回路と言う）にて
説明したが、消弧用サイリスタ５と消弧用コンデ
ンサ６が並列に配置される消弧回路（一般に反発
パルス形チヨツパ回路と言う）を用いても同様の
作用効果が得られることは勿論のことである。
弧用コンデンサ６が直列接続された消弧回路（一
般にカソードパルス形チヨツパ回路と言う）にて
説明したが、消弧用サイリスタ５と消弧用コンデ
ンサ６が並列に配置される消弧回路（一般に反発
パルス形チヨツパ回路と言う）を用いても同様の
作用効果が得られることは勿論のことである。
以上の説明の如く、本発明は複数個の電力制御
サイリスタに対し、１組の消弧回路でもつて強制
的に電流を遮断するものであり、遮断専用のサイ
リスタが不要であるので、装置の小形化、及び価
格低減に貢献するものである。この効用は、交流
の相数が増す程顕著であることも容易に理解でき
る。
サイリスタに対し、１組の消弧回路でもつて強制
的に電流を遮断するものであり、遮断専用のサイ
リスタが不要であるので、装置の小形化、及び価
格低減に貢献するものである。この効用は、交流
の相数が増す程顕著であることも容易に理解でき
る。
また消弧用コンデンサの極性を反転させる反転
用制御整流素子により消弧用制御整流素子が導通
してからまた次回動作（導通）するまでの時間
（不動作時間）の短縮を図ることができ、しかも
消弧用コンデンサの極性を反転させるための電流
I1は負荷に流れず直流リアクトルを経由して消弧
用コンデンサに流れたあと再びもとの反転用制御
整流素子側へ戻すことができるから、負荷に対す
る確実な電力の遮断が実現できる。
用制御整流素子により消弧用制御整流素子が導通
してからまた次回動作（導通）するまでの時間
（不動作時間）の短縮を図ることができ、しかも
消弧用コンデンサの極性を反転させるための電流
I1は負荷に流れず直流リアクトルを経由して消弧
用コンデンサに流れたあと再びもとの反転用制御
整流素子側へ戻すことができるから、負荷に対す
る確実な電力の遮断が実現できる。
第１図は従来の電力制御装置を示す回路図、第
２図は第１図の動作説明図、第３図及び第４図は
従来の他の電力制御装置を示す回路図、第５図は
この発明の一実施例を示す回路図、第６図は第５
図の動作特性を示す図、第７図、第８図、第９
図、第１０図はそれぞれこの発明の他の実施例を
示す回路図、第１１図は反転用サイリスタを設け
ない場合の例を示す回路図、第１２図は本発明に
おける消弧用コンデンサの電圧変化説明図、第１
３図は同じく第１１図のものにおける消弧用コン
デンサの電圧変化説明図である。 なお、図中同一符号は同一あるいは相当する部
分を示す。 図において、１…交流端子、２…負荷、３…電
力制御回路、５…消弧用の制御整流素子、６…消
弧用コンデンサ、７…反転用の制御整流素子、８
…整流素子、１２…リアクトルである。
２図は第１図の動作説明図、第３図及び第４図は
従来の他の電力制御装置を示す回路図、第５図は
この発明の一実施例を示す回路図、第６図は第５
図の動作特性を示す図、第７図、第８図、第９
図、第１０図はそれぞれこの発明の他の実施例を
示す回路図、第１１図は反転用サイリスタを設け
ない場合の例を示す回路図、第１２図は本発明に
おける消弧用コンデンサの電圧変化説明図、第１
３図は同じく第１１図のものにおける消弧用コン
デンサの電圧変化説明図である。 なお、図中同一符号は同一あるいは相当する部
分を示す。 図において、１…交流端子、２…負荷、３…電
力制御回路、５…消弧用の制御整流素子、６…消
弧用コンデンサ、７…反転用の制御整流素子、８
…整流素子、１２…リアクトルである。
Claims (1)
- １ 負荷２に供給する電力量を制御するための少
くとも、２個以上の制御整流素子群を有し、それ
ぞれ同じ極性の端子を共通に、一方の極性端子を
それぞれ異る相の交流端子１に接続してなる電力
制御装置において、前記交流端子１に一端を接続
し、他端を同一極性方向に共通接続する整流素子
８群を有し、この整流素子群の共通接続点と、前
記制御整流素子群の共通接続点の間に、少くと
も、消弧用制御整流素子５と消弧用コンデンサ６
を、前記制御整流素子群に逆バイアス電圧を印加
する向きに接続するとともに、上記負荷２と直列
に直流リアクトル１２を接続し、この直流リアク
トルと上記負荷２との間には、上記消弧用コンデ
ンサ６に直列に接続されかつ上記消弧用制御整流
素子５の導通により変化する消弧用コンデンサ６
の極性を復帰させる反転用制御整流素子７を接続
したことを特徴とする電力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3942475A JPS51114657A (en) | 1975-03-31 | 1975-03-31 | Power controlling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3942475A JPS51114657A (en) | 1975-03-31 | 1975-03-31 | Power controlling device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS51114657A JPS51114657A (en) | 1976-10-08 |
| JPS6123754B2 true JPS6123754B2 (ja) | 1986-06-07 |
Family
ID=12552594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3942475A Granted JPS51114657A (en) | 1975-03-31 | 1975-03-31 | Power controlling device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS51114657A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5512608B2 (ja) * | 1972-03-06 | 1980-04-03 |
-
1975
- 1975-03-31 JP JP3942475A patent/JPS51114657A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS51114657A (en) | 1976-10-08 |
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