JPH0539185U - 交流ｇｔｏスイツチの過電流保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 事故発生時にＧＴＯを破損することなくしゃ
断しうるようになし、短絡電流抑制用リアクトルを不用
としてＧＴＯサージ吸収回路を小形化にする。 【構成】 ＧＴＯスイッチ１の負荷電流ａと過電流設定
値ｂとをコンパレータ３で比較して負荷短絡等の事故電
流を検出し、ラッチ回路４でラッチしその信号ｅを論理
積回路６に入力する一方、負荷電流ａと可制御オン電流
以下設定値ｃとをコンパレータ５で比較してＧＴＯ電流
が可制御オン電流以下となったことを検出しその信号ｆ
を論理積回路６に入力し、信号ｅとｆとの論理積による
ゲートしゃ断信号ｇでＧＴＯスイッチ１をしゃ断する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、交流電源に用いるＧＴＯスイッチの過電流保護回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図３に交流電源に用いるＧＴＯスイッチの基本回路を示す。図３において１は ＧＴＯ素子ＧＴＯ１，ＧＴＯ２を逆並列に接続し電源と負荷回路との間に直列に 接続されたＧＴＯスイッチ、Ｘは電源インピーダンス及び配線インピーダンスを 示す。

【０００３】 ＧＴＯスイッチ１はＧＴＯ１，ＧＴＯ２のオン・オフ制御により電源電圧Ｖ_IN が変動しても出力電圧Ｖ_OUT実効値を一定にすることができる。また、図４に示 すような出力電圧Ｖ_OUTとなるように制御すれば力率を改善することができる。

【０００４】 ＧＴＯは繰り返し可制御オン電流（Ｉ_TORM）（しゃ断可能な電流）の電気的定 格があり、これはピーク１サイクルサージオン電流（Ｉ_TSM）（しゃ断しないで １サイクル流してよいサージ電流）に比べて非常に小さい（Ｉ_TORM≒（１／６〜 １／１０）Ｉ_TSM）。

【０００５】 従って、負荷側の短絡事故時、短絡電流がＩ_TSMを越えないように、図５に示 すように、回路にインピーダンス（リアクトルＬ_O）を挿入して短絡電流を抑制 する必要がある。また、通常ＧＴＯスイッチにはしゃ断時に発生するサージから ＧＴＯ素子を保護するため、図５に示すようにＧＴＯサージ吸収回路ＳＡを接続 している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、短絡電流抑制のためＧＴＯスイッチと直列にリアクトルＬ_Oを挿入す ると、通常時のＧＴＯオフ時のサージ電圧が非常に高くなるので、ＧＴＯサージ 吸収回路を大形化しなければならない。

【０００７】 また、定常時もＧＴＯに流れる電流（Ｉ_GTO）をＩ_TORM以下になるようにしな ければならないので大型のＧＴＯを採用しなければならない。（ただしＩ_TSM＞ Ｉ_GTOであれば小型のＧＴＯでよい。） 本考案は従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす るところは、事故発生時にＧＴＯを破損することなくしゃ断しうるようになし、 短絡電流抑制用リアクトルを不要としてＧＴＯサージ吸収回路を小形化しうるよ うにした交流ＧＴＯスイッチの過電流保護回路を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案における交流ＧＴＯスイッチの過電流保護 回路は、ＧＴＯスイッチの負荷電流と過電流設定値とを比較して負荷短絡等の事 故電流を検出しラッチする事故電流検出回路と、ＧＴＯスイッチの負荷電流と可 制御オン電流以下設定値とを比較し、ＧＴＯ素子電流が可制御オン電流以下であ ることを検出する可制御検出回路とを設け、前記両検出回路の出力の論理積でＧ ＴＯスイッチのＧＴＯゲートしゃ断信号を出力するようにしてなるものである。

【０００９】

【作用】

過電流設定値を適当にすれば負荷電流と過電流設定値とを比較することにより 負荷短絡等の事故電流を検出することができる。また、可制御オン電流以下設定 値を適当にすれば、負荷電流と可制御オン電流以下設定値との比較で可制御の検 出ができる。

【００１０】 交流回路であるので、事故電流は半サイクル中にＧＴＯ素子の可制御オン電流 以下になる。従って、事故電流検出信号をラッチし可制御検出信号との論理積で ＧＴＯスイッチのＧＴＯゲートしゃ断信号を出力すれば、事故発生から半サイク ル以内にＧＴＯスイッチをしゃ断することができる。

【００１１】

【実施例】

実施例について図面を参照して説明する。

【００１２】 図１は交流ＧＴＯスイッチの過電流保護回路を示す。図１において、１は電源 と負荷回路との間に接続されたＧＴＯスイッチ、２は変流器ＣＴで検出した負荷 電流Ｉ_Lを直流に変換して負荷電流信号ａを出力するＡＣ／ＤＣ変換器、３は負 荷電流信号ａと過電流設定値ｂとを比較して事故電流の検出信号ｄを出力するコ ンパレータ、４は信号ｄをラッチし信号ｅを出力するラッチ回路。

【００１３】 ５は負荷電流信号ａと可制御オン電流（Ｉ_TORM）以下設定値ｃとを比較しＧＴ Ｏ素子電流の可制御オン電流以下となったことを検出し信号ｆを出力するコンパ レータ、６は信号ｅとｆが入力しＧＴＯゲートしゃ断指令ｇを出力する論理積回 路である。信号ａ〜ｇのタイミングを図２に示す。

【００１４】 上記実施例の動作について図２を参照して説明する。

【００１５】 短絡事故等の事故電流が発生すると負荷電流信号ａは過電流設定値ｂを超える 。このためコンパレータ３から信号ｄが出力され、この信号はラッチ回路５でラ ッチされ信号ｅが出力する。負荷電流信号ａがＩ_TORM以下設定値ｃに下がるとコ ンパレータ５から信号ｆが出力される。

【００１６】 従って負荷短絡等の事故発生し負荷電流信号ａが過電流設定値ｂを超えると負 荷電流信号ａがＩ_TORM以下設定値ｃに下がった時点において論理積回路６からゲ ートしゃ断指令が出力され、ＧＴＯスイッチ１がしゃ断となる。このＧＴＯスイ ッチのしゃ断は図２より明らかなように電源周波数の半サイクル以内で行われる ので、ＧＴＯの破損は防止される。

【００１７】 また、図２の負荷電流信号ａにおけるＡ点が通常のしゃ断電流であり、Ｉ_TORM ＞Ａの関係にあるので、ＧＴＯは破損することなく運転できる。

【００１８】

【考案の効果】

本考案は、上述のとおり構成されているので、次に記載する効果を奏する。

【００１９】 （１）負荷短絡等の事故発生時ＧＴＯ素子に流れる電流が可制御オン電流（Ｉ _TORM ）以下になってからしゃ断するのでＧＴＯ素子の破損を防止することができ る。また事故発生時半サイクル以内にＧＴＯスイッチをしゃ断することが可能と なる。

【００２０】 （２）定常時可制御オン電流以上で使用できるので、ＧＴＯ素子を小形化でき る。

【００２１】 （３）短絡電流を可制御オン電流以下に抑える必要がないので、短絡電流抑制 用リアクトルを挿入する必要がなく、装置を小形化できる。また、リアクトルを 挿入しないのでＧＴＯオフ時のサージ電圧も小さくなり、ＧＴＯサージ吸収回路 を小形化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例にかかる交流ＧＴＯスイッチの過電流保
護回路を示すブロック回路図。

【図２】過電流保護回路の動作を説明するタイミング
図。

【図３】従来ＧＴＯスイッチの基本回路を示すブロック
回路図。

【図４】力率改善制御を説明する電圧，電流波形図。

【図５】従来ＧＴＯスイッチ回路を示すブロック回路
図。

【符号の説明】

１…ＧＴＯスイッチ、２…ＡＣ／ＤＣ変換器、３，５…
コンパレータ、４…ラッチ回路、６…論理積回路、ＡＳ
…ＧＴＯサージ吸収回路、ＣＴ…変流器、Ｌ_O…短絡電
流抑制用リアクトル、Ｘ…電源及び配線インピーダン
ス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＧＴＯスイッチの負荷電流と過電流設定
   値とを比較して負荷短絡等の事故電流を検出しラッチす
   る事故電流検出回路と、ＧＴＯスイッチの負荷電流と可
   制御オン電流以下設定値とを比較し、ＧＴＯ素子電流が
   可制御オン電流以下であることを検出する可制御検出回
   路とを設け、前記両検出回路の出力の論理積でＧＴＯス
   イッチのＧＴＯゲートしゃ断信号を出力することを特徴
   とした交流ＧＴＯスイッチの過電流保護回路。