JPS634712A - Semiconductor breaker - Google Patents
Semiconductor breakerInfo
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- JPS634712A JPS634712A JP14757486A JP14757486A JPS634712A JP S634712 A JPS634712 A JP S634712A JP 14757486 A JP14757486 A JP 14757486A JP 14757486 A JP14757486 A JP 14757486A JP S634712 A JPS634712 A JP S634712A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
ｒ発明の属する技術分野〕
この発明はＣＴＯサイリスタを用いた両方向通電形の半
導体しゃ断器の主回路方式に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field to Which the Invention Pertains The present invention relates to a main circuit system of a bidirectional conduction type semiconductor breaker using a CTO thyristor.
ＧＴＯサイリスタを半導体しゃ断器に適用する場合に、
主回路インダクタンスに蓄積されたエネルギーによって
ＧＴＯサイリスタに過電圧が生じる。それを抑制するた
めＧＴＯサイリスタと並列に非直線抵抗器（以下、アレ
スタと呼ぶ。）が接続される。アレスタ１素子当たりの
消費エネルギーには制限があり、消費エネルギーが大き
い場合にはアレスタ素子を並列接続して対応する。When applying GTO thyristors to semiconductor circuit breakers,
The energy stored in the main circuit inductance creates an overvoltage in the GTO thyristor. In order to suppress this, a non-linear resistor (hereinafter referred to as an arrester) is connected in parallel with the GTO thyristor. There is a limit to the energy consumption per arrester element, and when the energy consumption is large, the arrester elements are connected in parallel to cope with it.
第４図はＧＴＯサイリスタを用いた両方向通電形の半導
体しゃ断器の従来の接続図である。この第１図において
、１は直流電源、２は電源のインダクタンス、３はイン
ダクタンスを含む負荷である。４，５はＧＴＯサイリス
タで、それぞれ逆並列にダイオード６．７が接続されて
いる。両ＧＴ０サイリスタ４，５は互いに逆極性にて直
列接続されて電源１と負荷３との間の給電線に挿入され
ている。８はアレスタで一般に電圧制限用ギャップレス
アレスタで金属酸化物系の非直線抵抗器が用いられる。FIG. 4 is a conventional connection diagram of a bidirectional conduction type semiconductor breaker using a GTO thyristor. In FIG. 1, 1 is a DC power supply, 2 is an inductance of the power supply, and 3 is a load including the inductance. 4 and 5 are GTO thyristors, each of which is connected in antiparallel with a diode 6.7. Both GT0 thyristors 4 and 5 are connected in series with opposite polarities and inserted into a power feed line between the power source 1 and the load 3. Reference numeral 8 denotes an arrester, which is generally a voltage-limiting gapless arrester and uses a metal oxide non-linear resistor.
また、スナバコンデンサ４Ｃとスナバ抵抗４Ｒを直列接
続し、このスナバ抵抗４Ｒにスナバダイオード４Ｄを並
列接続して構成されたスナバ回路４ＳがＧＴＯサイリス
タ４に並列接続されている。同様にＧＴＯサイリスタ５
にも、スナバコンデンサ５Ｃとスナバ抵抗５Ｒを直列接
続し、このスナバ抵抗５Ｒにスナバダイオード５Ｄを並
列接続して構成したスナバ回路５Ｓが並列接続される。Further, a snubber circuit 4S is connected in parallel to the GTO thyristor 4, and is configured by connecting a snubber capacitor 4C and a snubber resistor 4R in series, and connecting a snubber diode 4D in parallel to the snubber resistor 4R. Similarly, GTO thyristor 5
Also, a snubber circuit 5S is connected in parallel with a snubber capacitor 5C and a snubber resistor 5R connected in series, and a snubber diode 5D connected in parallel with the snubber resistor 5R.
第５図は第４図に示したしゃ断器の各部の動作波形であ
り、各横軸は時間軸である。FIG. 5 shows operating waveforms of each part of the breaker shown in FIG. 4, and each horizontal axis is a time axis.
第５閏において（イ）は負荷電流Ｉ３、（ロ）はＧＴＯ
サイリスタ４の電流Ｉ４、（ハ）はアレスタ８の電？Ｍ
、Ｔ ｓ、（ニ）はＧＴＯサイリスタ４の電圧Ｖ４をの
経過例を示している。At the 5th leap, (a) is the load current I3, (b) is the GTO
Current I4 of thyristor 4, (c) is the current of arrester 8? M
, T s, (d) shows an example of the progression of the voltage V4 of the GTO thyristor 4.
従来の半導体しゃ断器の各部の動作を第４図。FIG. 4 shows the operation of each part of a conventional semiconductor breaker.
第５図により以下に説明する。This will be explained below with reference to FIG.
時刻ｔ。に負荷側で短絡事故が生じたとすると、しゃ断
器を流れる電流（以下事故電流と呼ぶ。）は増加してい
く。Time t. If a short circuit fault occurs on the load side, the current flowing through the breaker (hereinafter referred to as fault current) increases.
事故電流が検出され、時刻ｔ１でＧＴＯサイリスタ４が
オフされる。事故電流はスナバダイオード４Ｄを経由し
てスナバコンデンサ４Ｃを充電していく。主回路インダ
クタンスに蓄積された電磁エネルギーが大きいとスナバ
コンデンサ４Ｃの電圧がアレスタ８の制限電圧Ｅ１を超
えアレスタ８に電流が流れ始め、事故電流Ｉ３またはア
レスタ８の電流Ｉ、は、
（ただし、Ｉｆｆ＋’Ｓ ≧Ｏとする。）にて表される
ように減衰する。ここに、ｔｏはしゃ断電流値、Ｌ２は
電源インダクタンス、［、□は負荷インダクタンスであ
る。A fault current is detected and the GTO thyristor 4 is turned off at time t1. The fault current charges the snubber capacitor 4C via the snubber diode 4D. When the electromagnetic energy accumulated in the main circuit inductance is large, the voltage of the snubber capacitor 4C exceeds the limit voltage E1 of the arrester 8, and a current starts to flow to the arrester 8, and the fault current I3 or the current I of the arrester 8 is (However, If+ 'S ≧O.). Here, to is the cutoff current value, L2 is the power supply inductance, and [, □ are the load inductances.
時刻ｔ２になるとアレスタ８が主回路インダクタンスの
電磁エネルギーを消費し、しゃ断が完了する。しゃ断動
作当たりのアレスタ８の消費エネルギーＱは、
にて表される。At time t2, the arrester 8 consumes the electromagnetic energy of the main circuit inductance, and the shutoff is completed. The energy consumption Q of the arrester 8 per cutoff operation is expressed as follows.
このように、アレスタ８はしゃ断動作時に負荷インダク
タンスのＥ ｉｆｆエネルギーを消費する。また、その
エネルギーは遮断電流の２乗に比例して太き（なる。In this way, the arrester 8 consumes the E iff energy of the load inductance during the cutoff operation. Also, its energy increases in proportion to the square of the interrupting current.
よって、負荷インダクタンス、しゃ断電流が大きくなる
と、アレスタの消費エネルギーが大きくなる。アレスタ
素子は一般に熱容量が小さく、且つ最大許容温度も１５
０℃以下と低いためアレスタ素子の並列数が多くなる。Therefore, as the load inductance and the cutoff current increase, the energy consumption of the arrester increases. Arrester elements generally have a small heat capacity and a maximum allowable temperature of 15
Since the temperature is as low as 0° C. or less, the number of parallel arrester elements increases.
そのため装置が大形化する。装置の構造が複雑になる。Therefore, the device becomes larger. The structure of the device becomes complicated.
コストが高くなるなどの欠点がある。There are disadvantages such as high cost.
本発明は、上記に鑑み、ＧＴＯサイリスタを用いた両方
向通電形半導体しゃ断器において、負荷電流のしゃ断時
間（ＧＴＯサイリスタがオフしてから事故電流が零に減
衰するまでの時間）を実用的な時間にしてアレスタの消
費エネルギーを小さくしアレスタ素子の並列数を低減で
きる回路方式を提供することを目的とする。In view of the above, the present invention provides a bidirectional conduction type semiconductor breaker using a GTO thyristor, in which the load current cut-off time (the time from when the GTO thyristor turns off until the fault current decays to zero) can be reduced to a practical time. An object of the present invention is to provide a circuit system that can reduce the energy consumption of an arrester and reduce the number of parallel arrester elements.
上記目的は、本発明によれば、それぞれゲートターンオ
フサイリスタ（以下ＧＴＯサイリスタと呼ぶ。）とダイ
オードとの逆並列回路を２Ｍｌ互いに逆極性に直列接続
し、且つその直列接続体に、主回路インダクタンスに蓄
積されたエネルギーの処理とＧＴＯサイリスタの過電圧
防止のために非直線抵抗器を並列接続してなる両方向ｉ
ｉ１！電形の半導体しゃ断器において、前記非直線抵抗
器の消費エネルギーを低減し、その小形化を図るため、
前記直列接続体を構成する両逆並列回路の共通接続点に
フリーホイリングダイオードと減衰抵抗との直列回路の
一端を接続し、その直列回路の他端は該直列回路が負荷
と並列になる如くに選ばれた負荷側端子に相当する点に
接続することによって達成される。According to the present invention, an anti-parallel circuit of a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as a GTO thyristor) and a diode is connected in series with 2Ml of opposite polarity to each other, and the series connection body is connected to a main circuit inductance. A bidirectional i
i1! In an electric type semiconductor breaker, in order to reduce the energy consumption of the nonlinear resistor and reduce its size,
One end of a series circuit of a freewheeling diode and a damping resistor is connected to a common connection point of both antiparallel circuits constituting the series connection body, and the other end of the series circuit is connected so that the series circuit is parallel to the load. This is achieved by connecting the points corresponding to the load-side terminals selected in .
即ち、本発明は両方向の負荷インダクタンスの電磁エネ
ルギーをアレスタと減衰抵抗に分担させて、実用的な時
間でしゃ断できるような減衰抵抗の値にすることにより
アレスタの消費エネルギーを抑制しようとするものであ
る。That is, the present invention aims to suppress the energy consumption of the arrester by dividing the electromagnetic energy of the load inductance in both directions between the arrester and the damping resistor, and by setting the value of the damping resistor to such a value that it can be shut off in a practical amount of time. be.
本発明による半風体しゃ断器の実施例を示す主回路接続
図を第１図に示す。A main circuit connection diagram showing an embodiment of the semi-air breaker according to the present invention is shown in FIG.
第１図において、９はフリーホイリングダイオード、１
０は減衰抵抗であり、フリーホイリングダイオード９の
カソード側は両ＧＴＯサイリスタ４．５のカソード側に
共通に接続されていて、フリーホイリングダイオード９
の７ノード側は減衰抵抗ＩＯを介して負荷３に並列にな
るような負荷側端子１１に接続されている。その他につ
いては第１図と同じ構成である。In Figure 1, 9 is a freewheeling diode, 1
0 is a damping resistance, the cathode side of the freewheeling diode 9 is commonly connected to the cathode side of both GTO thyristors 4.5, and the freewheeling diode 9
The 7th node side is connected to a load side terminal 11 which is parallel to the load 3 via an attenuation resistor IO. The rest of the configuration is the same as in FIG. 1.
第２図は第１図に示した実施例の各部の動作波形をそれ
ぞれ横軸に時間軸をとって示したものである。FIG. 2 shows the operating waveforms of each part of the embodiment shown in FIG. 1, with the time axis plotted on the horizontal axis.
第２図において（イ）は負荷電流Ｉ３、（ロ）はＧＴＯ
サイリスタ４の電流■４、（ハ）はアレスタ８の電流Ｉ
８、（ニ）はフリーホイリングダイオード９の電流■１
、（ホ）はＧＴＯサイリスタ４の電圧ｖ４を示している
。In Figure 2, (a) is the load current I3, (b) is the GTO
Current of thyristor 4 ■4, (c) is current I of arrester 8
8. (d) is the current of freewheeling diode 9■1
, (e) indicate the voltage v4 of the GTO thyristor 4.
本発明による手厚体しゃ断器の実施例の各部の動作を第
１図、第２図により以下に説明する。The operation of each part of the embodiment of the thick body breaker according to the present invention will be explained below with reference to FIGS. 1 and 2.
時間ｔ０に負荷側で短絡事故が生じ、しゃ断器を流れる
電流（以下、事故電流と呼ぶ。）は増加していく。A short-circuit accident occurs on the load side at time t0, and the current flowing through the breaker (hereinafter referred to as fault current) increases.
事故電流が検出され、時刻ｔ１になるとＧＴＯサイリス
タ４がオフされる。事故電流はスナバダイオード４Ｄを
経由してスナバコンデンサ４Ｃを充電していく。主回路
インダクタンスに蓄積された電磁エネルギーが大きいと
、スナバコンデンサ４Ｃの電圧がアレスタ８の制限電圧
Ｅ、を超え、事故電流がアレスタ８とフリーホイリング
ダイオード９とに分流して流れはじめる。アレスタ８の
電流Ｉ、は減少し、フリーホイリングダイオード９の電
流Ｉ９は増加していく。A fault current is detected and at time t1, the GTO thyristor 4 is turned off. The fault current charges the snubber capacitor 4C via the snubber diode 4D. When the electromagnetic energy accumulated in the main circuit inductance is large, the voltage of the snubber capacitor 4C exceeds the limit voltage E of the arrester 8, and the fault current begins to flow in a shunt manner between the arrester 8 and the freewheeling diode 9. The current I of the arrester 8 decreases, and the current I9 of the freewheeling diode 9 increases.
時刻ｔ２になるとアレスタ８の電流Ｉ８は零に減衰する
。このときフリーホイリングダイオード９の電流■、は
最大となる。時間ｔ、になると主回路インダクタンスの
電磁エネルギーを消費し、フリーホイリングダイオード
９の電流Ｉ、は零に減衰する。そしてしゃ断が完了する
。At time t2, the current I8 of the arrester 8 attenuates to zero. At this time, the current (2) of the freewheeling diode 9 becomes maximum. At time t, the electromagnetic energy of the main circuit inductance is consumed, and the current I of the freewheeling diode 9 attenuates to zero. Then, the shutoff is completed.
第３図は、減衰抵抗１０の値Ｒに対するアレスタ８の消
費エネルギーＱおよびしゃ断時間Ｔのとの関係を示すグ
ラフである。これから明らかのように、減衰抵抗Ｒを小
さくするとアレスタの消費エネルギーＱは小さくなるが
、しゃ断時間Ｔは大゛ きくなる。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the energy consumption Q of the arrester 8 and the cut-off time T with respect to the value R of the damping resistor 10. As is clear from this, when the damping resistance R is made smaller, the energy consumption Q of the arrester becomes smaller, but the cut-off time T becomes larger.
Ｑ、、、、Ｔ、、、はそれぞれフリーホイリングダイオ
ードのない場合におけるアレスタの消費エネルギー、シ
ゃ断時間の値を示す。Q, , , T, , respectively indicate the values of energy consumption and cut-off time of the arrester in the case without a freewheeling diode.
例えば、しゃ断時間を’ｒ＝Ｔｏ ＞”ｌ’〜に選ぶと
減衰抵抗はＲ’＝Ｒ，となり、アレスタの消費エネルギ
ーはＱ＝ＱＯ＜Ｑ工となる。したがって、しゃ断時間Ｔ
を適当な値に選びながらアレスタの消費エネルギーを低
減することができる。For example, if the cut-off time is selected as 'r=To>''l'~, the damping resistance will be R'=R, and the energy consumption of the arrester will be Q=QO<Q.Therefore, the cut-off time T
The energy consumption of the arrester can be reduced by selecting an appropriate value.
ＧＴＯサイリスタを両方向通電形半導体しゃ断器に適用
する場合、ＧＴＯサイリスタとＧＴＯサイリスタに並列
接続されたダイオードからなる回路を極性を反転させて
直列接続した回路で主回路インダクタンスに蓄積された
電磁エネルギーによってしゃ断動作時ＧＴＯサイリスタ
に過電圧が生じる。それの抑制のためＧＴ○サイリスタ
と直列ダイオードと並列にアレスタが接続される。この
場合アレスタは主回路インダクタンス（＝電源インダク
タンス十負荷インダクタンス）の電磁エネルギーをすべ
て消費するためその消費エネルギーは大きなものとなる
。When applying a GTO thyristor to a bidirectional current-carrying type semiconductor breaker, a circuit consisting of a GTO thyristor and a diode connected in parallel to the GTO thyristor is connected in series with the polarity reversed, and the circuit is interrupted by the electromagnetic energy accumulated in the main circuit inductance. An overvoltage occurs in the GTO thyristor during operation. To suppress this, an arrester is connected in parallel with the GT○ thyristor and the series diode. In this case, the arrester consumes all the electromagnetic energy of the main circuit inductance (=power supply inductance + load inductance), so its energy consumption becomes large.
アレスタ１素子当たりの消費エネルギーには制限があり
消費エネルギーが大きいとアレスタ素子の並列数が多く
なるが、本発明によればＧＴＯサイリスタのカソード側
に負荷と並列になるようにフリーホイリングダイオード
と減衰抵抗の直列回路を接続し、減衰抵抗の値を適当に
選ぶことにより負荷電流を実用的な時間でしゃ断できる
と共にアレスタの消費エネルギーが小さくできる。また
フリーホイリングダイオードと減衰抵抗との直列回路を
両ＧＴＯサイリスタの共通接続点に接続しているため両
方向に共用できる。そのため装置の小形化、簡素化、低
価格化ができる。また第３図からしゃ断時間を長く許容
できる場合には、減衰抵抗として特別な抵抗器を設ける
ことなく、回路内に存在するほとんど零の抵抗で済ませ
ることもでき、そうすればアレスタの消費エネルギーを
最も小さくできる。There is a limit to the energy consumption per arrester element, and if the energy consumption is large, the number of parallel arrester elements increases.However, according to the present invention, a freewheeling diode is connected to the cathode side of the GTO thyristor in parallel with the load. By connecting a series circuit of attenuation resistors and appropriately selecting the value of the attenuation resistors, the load current can be cut off in a practical time and the energy consumption of the arrester can be reduced. Furthermore, since the series circuit of the freewheeling diode and the attenuation resistor is connected to the common connection point of both GTO thyristors, it can be used in both directions. Therefore, the device can be made smaller, simpler, and lower in price. Also, as shown in Figure 3, if a long cut-off time can be tolerated, it is possible to use almost zero resistance in the circuit without providing a special resistor as a damping resistor, thereby reducing the energy consumption of the arrester. It can be made the smallest.
第１図は本発明による半導体しゃ断器の実施例の主回路
接続図、第２図は第１図に示す本発明による半導体しゃ
断器の主回路の各部の動作波形図、第３図はアレスタの
消費エネルギー、しゃ断時間と減衰抵抗との関係を表す
グラフ、第４図は従来の半導体しゃ断器の実施例を示す
主回路接続図、第５図は第４図に示す従来の半導体しゃ
断器の主回路の各部の動作波形図である。
１は直流電源、２は電源のインダクタンス、３は負荷、
４，５は抵抗、６，７はダイオード、８はアレスタ、９
はフリーホイリングダイオード、１０は減衰抵抗。
第１図
冨２０FIG. 1 is a main circuit connection diagram of an embodiment of the semiconductor breaker according to the present invention, FIG. 2 is an operating waveform diagram of each part of the main circuit of the semiconductor breaker according to the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an arrester diagram. A graph showing the relationship between energy consumption, cut-off time, and damping resistance. Fig. 4 is a main circuit connection diagram showing an example of a conventional semiconductor breaker. Fig. 5 is a main circuit diagram of the conventional semiconductor breaker shown in Fig. 4. FIG. 3 is an operation waveform diagram of each part of the circuit. 1 is the DC power supply, 2 is the inductance of the power supply, 3 is the load,
4 and 5 are resistors, 6 and 7 are diodes, 8 is an arrester, and 9
is a freewheeling diode, and 10 is a damping resistor. Figure 1: Tomi 20
Claims (1)
サイリスタと呼ぶ。）とダイオードとの逆並列回路を２
組互いに逆極性に直列接続し、且つその直列接続体に、
主回路インダクタンスに蓄積されたエネルギーの処理と
ＧＴＯサイリスタの過電圧防止のために非直線抵抗器を
並列接続してなる両方向通電形の半導体しゃ断器におい
て、前記非直線抵抗器の消費エネルギーを低減し、その
小形化を図るため、前記直列接続体を構成する両逆並列
回路の共通接続点にフリーホイリングダイオードと減衰
抵抗との直列回路の一端を接続し、その直列回路の他端
は該直列回路が負荷と並列になる如くに選ばれた負荷側
端子に相当する点に接続したことを特徴とする半導体し
ゃ断器。 ２）前記フリーホイリングダイオードを含む回路はフリ
ーホイリングダイオードと減衰抵抗との直列回路からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載半導体し
ゃ断器。[Claims] 1) Each gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as GTO)
It is called a thyristor. ) and a diode.
The pairs are connected in series with mutually opposite polarities, and the series connection body is
In a bidirectional current-carrying semiconductor breaker formed by connecting non-linear resistors in parallel to process energy accumulated in the main circuit inductance and prevent overvoltage of the GTO thyristor, the energy consumption of the non-linear resistors is reduced, In order to reduce its size, one end of a series circuit of a freewheeling diode and an attenuation resistor is connected to a common connection point of both anti-parallel circuits constituting the series connection body, and the other end of the series circuit is connected to the series circuit. 1. A semiconductor circuit breaker, characterized in that the circuit breaker is connected to a point corresponding to a load-side terminal selected such that the terminal is connected in parallel with the load. 2) The semiconductor breaker according to claim 1, wherein the circuit including the freewheeling diode is comprised of a series circuit of a freewheeling diode and a damping resistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14757486A JPS634712A (en) | 1986-06-24 | 1986-06-24 | Semiconductor breaker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14757486A JPS634712A (en) | 1986-06-24 | 1986-06-24 | Semiconductor breaker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS634712A true JPS634712A (en) | 1988-01-09 |
| JPH0457249B2 JPH0457249B2 (en) | 1992-09-11 |
Family
ID=15433440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14757486A Granted JPS634712A (en) | 1986-06-24 | 1986-06-24 | Semiconductor breaker |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS634712A (en) |
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-
1986
- 1986-06-24 JP JP14757486A patent/JPS634712A/en active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0457249B2 (en) | 1992-09-11 |
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