JP2005192354A - Alternating-current switch device and power supply device using the same - Google Patents

Alternating-current switch device and power supply device using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2005192354A
JP2005192354A JP2003432524A JP2003432524A JP2005192354A JP 2005192354 A JP2005192354 A JP 2005192354A JP 2003432524 A JP2003432524 A JP 2003432524A JP 2003432524 A JP2003432524 A JP 2003432524A JP 2005192354 A JP2005192354 A JP 2005192354A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thyristor
power supply
igbt
self
switch
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.)
Pending
Application number
JP2003432524A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Iyama
井山  治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP2003432524A priority Critical patent/JP2005192354A/en
Publication of JP2005192354A publication Critical patent/JP2005192354A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accomplish reduction in both the turn-off delay in alternating-current switches and cost of the alternating-current power supply device. <P>SOLUTION: Each of the alternating-current switches 2a, 2b, and 2c connected in series with the power lines 3a, 3b, and 3c of the alternating-current power supply device comprises an inverse-parallel connection circuit of two thyristors and a series circuit of IGBT and a diode connected in inverse-parallel with one of the two thyristors. At normal power supply times, one thyristors S1a, S1b, and S1c and the IGBTs Qa, Qb, and Qc are on-controlled. At overcurrent or IGBT failure times, the other thyristors S2a, S2b, and S2c are on-controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は交流無停電電源装置における交流電源切り離しに好適な交流スイッチ装置及びこれを使用した電力供給装置に関する。   The present invention relates to an AC switch device suitable for disconnecting an AC power source in an AC uninterruptible power supply device, and a power supply device using the AC switch device.

従来の代表的な交流無停電電源装置は、商用交流電源端子と負荷との間に接続された交流スイッチと、交流スイッチを介して商用交流電源端子に接続されていると共に交流スイッチを介さないで負荷に接続された双方向電力変換器と、双方向電力変換器の直流端子に接続された蓄電池と、商用交流電源端子の電圧の異常を検出して交流スイッチをオフ制御する電源異常検出装置とを有している。   A conventional representative AC uninterruptible power supply is connected to a commercial AC power supply terminal via an AC switch connected between a commercial AC power supply terminal and a load, and an AC switch. A bidirectional power converter connected to a load; a storage battery connected to a DC terminal of the bidirectional power converter; and a power supply abnormality detection device that detects an abnormality in the voltage of the commercial AC power supply terminal and controls the AC switch to be turned off. have.

交流無停電電源装置の交流スイッチは、後記特許文献1及び2に示されているように2つのサイリスタの逆並列接続回路から成る。このサイリスタを使用した交流スイッチは安価及び瞬時負荷耐量が大きいという長所を有する反面、自然転流による消弧のためにオフ指令を与えても直ちにオフにならず、最大交流半サイクルの遅れが生じるという短所を有する。   The AC switch of the AC uninterruptible power supply device includes an anti-parallel connection circuit of two thyristors as shown in Patent Documents 1 and 2 to be described later. Although the AC switch using this thyristor has the advantages of low cost and large instantaneous load capacity, it is not immediately turned off even if an OFF command is given for extinction by natural commutation, resulting in a delay of the maximum AC half cycle. It has the disadvantages.

別な交流スイッチとして、2つのIGBT即ち絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを逆並列接続した回路が知られている。IGBTは自己消弧型半導体スイッチであるので、サイリスタよりも少ない遅れで電源をオフにすることができる。しかし、IGBTの瞬時過電流耐量がサイリスタに比べて小さい。このため、例えば、定格電流の600%に2秒間耐えるような高い瞬時過負荷耐量が要求される場合には、定常時の電流よりも十分に大きい電流容量の素子を使用しなければならず、コスト高になる。また、IGBTのオン時の電圧降下及び損失がサイリスタに比べて大きい。
なお、サイリスタやIGBT等の半導体スイッチの代りに高速遮断機を使用することもあるが、外形寸法及び重量が大きく且つコストが高いという欠点を有する。
特開2003−87999号公報 特開平5−292686号公報
As another AC switch, a circuit in which two IGBTs, that is, insulated gate bipolar transistors are connected in antiparallel, is known. Since the IGBT is a self-extinguishing semiconductor switch, the power supply can be turned off with a smaller delay than the thyristor. However, the instantaneous overcurrent capability of the IGBT is smaller than that of the thyristor. For this reason, for example, when a high instantaneous overload capability that can withstand 600% of the rated current for 2 seconds is required, an element having a current capacity sufficiently larger than the current in a steady state must be used. High cost. Further, the voltage drop and loss when the IGBT is on are larger than those of the thyristor.
In addition, although a high-speed circuit breaker may be used instead of a semiconductor switch such as a thyristor or IGBT, it has the disadvantages of large external dimensions and weight and high cost.
JP 2003-87999 A JP-A-5-292686

本発明が解決しようとする課題は、コストと遮断速度との両方を満足する交流スイッチ装置及び電力供給装置を容易に提供するこが困難なことである。   The problem to be solved by the present invention is that it is difficult to easily provide an AC switch device and a power supply device that satisfy both the cost and the breaking speed.

上記課題を解決するための本発明は、交流電源端子と負荷との間に接続するための第1のサイリスタと、前記第1のサイリスタと反対方向の電流を流す方向性を有して前記第1のサイリスタに逆並列接続された自己消弧型半導体スイッチとから成る交流スイッチ装置に係わるものである。   The present invention for solving the above-mentioned problems has a first thyristor for connection between an AC power supply terminal and a load, and a directionality for flowing a current in a direction opposite to that of the first thyristor. The present invention relates to an AC switch device comprising a self-extinguishing semiconductor switch connected in reverse parallel to one thyristor.

なお、請求項2に示すように、更に、前記第1のサイリスタに逆並列接続された第2のサイリスタを備えていることが望ましい。
また、請求項3に示すように、前記自己消弧型半導体スイッチは、IGBTと逆流阻止用ダイオードとの直列回路から成ることが望ましい。
また、請求項4に示すように、負荷に交流電圧を供給するための少なくとも第1及び第2の交流電源端子と、前記第1の交流電源端子と前記負荷との間に接続された第1の交流スイッチ装置と、前記第2の交流電源端子と前記負荷との間に接続された第2の交流スイッチ装置とを具備した電力供給装置において、前記第1及び第2の交流スイッチ装置のそれぞれが、前記交流電源端子と前記負荷との間に接続された第1のサイリスタと、前記第1のサイリスタと反対方向の電流を流す方向性を有して前記第1のサイリスタに逆並列接続された自己消弧型半導体スイッチとから成ることが望ましい。
また、請求項5に示すように、前記第1及び第2の交流スイッチ装置のそれぞれは、更に、前記第1のサイリスタに逆並列接続された第2のサイリスタと、正常な電力供給時には前記第1のサイリスタと前記自己消弧型半導体スイッチとをオン制御し、前記第2のサイリスタをオフ状態に保ち、電力供給の異常時にのみ前記第2のサイリスタをオン制御する制御手段とを有していることが望ましい。
また、請求項6に示すように、前記自己消弧型半導体スイッチはIGBTと逆流阻止用ダイオードとの直列回路から成ることが望ましい。
また、請求項7に示すように、前記制御手段は、前記交流電源端子から前記負荷に供給される電流が所定値よりも大きくなったことを検出するための過電流検出回路と、前記過電流検出回路によって過電流が検出されていない正常状態の時には前記第1のサイリスタをオン制御し、前記第2のサイリスタをオン制御せず、前記過電流検出回路によって過電流が検出された時には前記第1及び第2のサイリスタの両方をオン制御するサイリスタ制御回路と、正常状態及び過電流検出状態のいずれにおいても前記自己消弧型半導体スイッチをオン制御するスイッチ制御回路とを有していることが望ましい。
また、請求項8に示すように、前記制御手段は、前記自己消弧型半導体スイッチを通しての電流供給が異常で停止したことを検出する異常検出回路と、前記異常検出回路の出力が異常を示していない正常時に前記第1のサイリスタをオン制御し、前記第2のサイリスタをオン制御せず、前記異常検出回路の出力が異常を示している異常時に前記第1及び第2のサイリスタの両方をオン制御するサイリスタ制御回路とを有していることが望ましい。
また、請求項9に示すように、前記制御手段は、前記交流電源端子の電圧異常を検出し、異常を検出した時に前記第1のサイリスタ及び前記自己消弧型半導体スイッチのオン制御を停止させる電源異常検出回路を有していることが望ましい。
In addition, as shown in claim 2, it is desirable to further include a second thyristor connected in reverse parallel to the first thyristor.
According to a third aspect of the present invention, it is preferable that the self-extinguishing semiconductor switch comprises a series circuit of an IGBT and a backflow prevention diode.
According to a fourth aspect of the present invention, at least first and second AC power supply terminals for supplying an AC voltage to the load, and a first connected between the first AC power supply terminal and the load. And a second AC switch device connected between the second AC power supply terminal and the load, each of the first and second AC switch devices. Are connected in reverse parallel to the first thyristor with a first thyristor connected between the AC power supply terminal and the load, and having a direction of flowing a current in a direction opposite to that of the first thyristor. It is desirable to comprise a self-extinguishing semiconductor switch.
According to a fifth aspect of the present invention, each of the first and second AC switch devices further includes a second thyristor connected in reverse parallel to the first thyristor, and the first thyristor during normal power supply. Control means for turning on the first thyristor and the self-extinguishing semiconductor switch, keeping the second thyristor in an off state, and turning on the second thyristor only when power supply is abnormal. It is desirable.
According to a sixth aspect of the present invention, it is desirable that the self-extinguishing type semiconductor switch comprises a series circuit of an IGBT and a backflow prevention diode.
Further, according to a seventh aspect of the present invention, the control means includes an overcurrent detection circuit for detecting that a current supplied from the AC power supply terminal to the load is greater than a predetermined value, and the overcurrent The first thyristor is turned on when the overcurrent is not detected by the detection circuit, and the second thyristor is not turned on. When the overcurrent is detected by the overcurrent detection circuit, the first thyristor is turned on. A thyristor control circuit that turns on both the first and second thyristors; and a switch control circuit that turns on the self-extinguishing semiconductor switch in both a normal state and an overcurrent detection state. desirable.
According to another aspect of the present invention, the control means includes an abnormality detection circuit that detects that the current supply through the self-extinguishing semiconductor switch has stopped due to an abnormality, and an output of the abnormality detection circuit indicates an abnormality. The first thyristor is on-controlled when not normal, the second thyristor is not on-controlled, and both the first and second thyristors are controlled when the output of the abnormality detection circuit indicates an abnormality. It is desirable to have a thyristor control circuit that performs on-control.
According to a ninth aspect of the present invention, the control means detects a voltage abnormality of the AC power supply terminal, and stops the on control of the first thyristor and the self-extinguishing semiconductor switch when the abnormality is detected. It is desirable to have a power supply abnormality detection circuit.

本発明に従うサイリスタと自己消弧型半導体スイッチとの逆並列接続から成る交流スイッチは、サイリスタの自然転流によるターンオフの遅れの欠点を自己消弧型半導体スイッチで補うことができる。これにより低コストであるにも拘らずターンオフの遅れの少ない交流スイッチを提供できる。
また、請求項2及び5の発明によれば、自己消弧型半導体スイッチの異常の対処又は保護を容易に達成できる。
また、請求項3及び6の発明によれば、一方向の電流のみを流す自己弧型半導体スイッチを容易に構成することができる。
また、請求項4の発明によれば、自己消弧型半導体スイッチとサイリスタとの組み合せによって遅れの少ない電源遮断が可能になり且つ電力供給装置のコストの低減を図ることができる。
また、請求項7の発明によれば、自己消弧型半導体スイッチを過電流から容易に保護することができる。
また、請求項8の発明によれば、自己消弧型半導体スイッチ又はこの制御回路の異常時における電力供給の継続を容易に達成することができる。
また、請求項9の発明によれば、電源異常時に電力供給を迅速に遮断することができる。
The AC switch composed of the anti-parallel connection of the thyristor and the self-extinguishing semiconductor switch according to the present invention can compensate for the disadvantage of delay in turn-off due to the natural commutation of the thyristor with the self-extinguishing semiconductor switch. This can provide an AC switch with low turn-off delay despite low cost.
Further, according to the inventions of claims 2 and 5, it is possible to easily achieve the countermeasure or protection of the abnormality of the self-extinguishing semiconductor switch.
Moreover, according to the invention of Claim 3 and 6, the self-arc type semiconductor switch which flows only the electric current of one direction can be comprised easily.
According to the fourth aspect of the invention, the combination of the self-extinguishing semiconductor switch and the thyristor can cut off the power supply with little delay and reduce the cost of the power supply device.
According to the invention of claim 7, the self-extinguishing semiconductor switch can be easily protected from overcurrent.
According to the invention of claim 8, it is possible to easily achieve the continuation of power supply when the self-extinguishing semiconductor switch or the control circuit is abnormal.
According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to quickly cut off the power supply when the power supply is abnormal.

次に、本発明の実施形態を図1〜図6を参照して説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示す本発明の実施例1に係わる無停電電源機能を有する電力供給装置は、200Vの3相の商用交流電源に接続される第1、第2及び第3の交流電源端子1a、1b、1cと、交流スイッチ装置としての第1、第2及び第3の交流スイッチ2a、2b、2cと、第1、第2及び第3の電源ライン3a、3b、3cと、3相の双方向電力変換器4と、300〜400Vの蓄電池5と、サイリスタ制御回路6と、IGBT制御回路7と、電源異常検出回路8と、第1、第2及び第3の電流検出器9a、9b、9cと、過電流検出回路10と、IGBT異常検出回路11とから成り、負荷12に実質的に無停電で電力を供給するように構成されている。   The power supply apparatus having an uninterruptible power supply function according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes first, second and third AC power supply terminals 1a and 1b connected to a 200V three-phase commercial AC power supply. 1c, first, second and third AC switches 2a, 2b and 2c as AC switch devices, first, second and third power supply lines 3a, 3b and 3c, and three-phase bidirectional Power converter 4, 300-400V storage battery 5, thyristor control circuit 6, IGBT control circuit 7, power supply abnormality detection circuit 8, first, second and third current detectors 9a, 9b, 9c The overcurrent detection circuit 10 and the IGBT abnormality detection circuit 11 are configured to supply power to the load 12 substantially without a power failure.

第1、第2及び第3の交流スイッチ2a、2b、2cは、第1、第2及び第3の交流電源端子1a、1b、1cと負荷12との間の第1、第2及び第3の電源ライン3a、3b、3cに直列に接続されている。第1、第2及び第3の交流スイッチ2a、2b、2cは互いに同一の構成を有するので、これ等を構成する回路要素の参照符号を添字a、b、cによって区別し、第1の交流スイッチ2aの構成及び動作のみを詳しく説明し、第2及び第3の交流スイッチ2b、2cの構成及び動作の詳しい説明を省略する。   The first, second and third AC switches 2a, 2b and 2c are connected to the first, second and third AC power terminals 1a, 1b and 1c and the load 12, respectively. The power supply lines 3a, 3b, and 3c are connected in series. Since the first, second and third AC switches 2a, 2b and 2c have the same configuration, the reference numerals of the circuit elements constituting them are distinguished by the subscripts a, b and c, and the first AC switch Only the configuration and operation of the switch 2a will be described in detail, and detailed description of the configuration and operation of the second and third AC switches 2b and 2c will be omitted.

第1の交流スイッチ2aは、第1及び第2のサイリスタS1a、S2aと、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)Qa と、逆流阻止用ダイオードDa とから成る。第1及び第2のサイリスタS1a、S2aは逆阻止3端子サイリスタ又はSCR又は制御整流素子と呼ばれるものであって、互いに逆並列接続され且つ第1の電源ライン3aに対して直列に接続されている。また、第1及び第2のサイリスタS1a、S2aは自己消弧が不可能なものであって、ここを流れる電流が保持電流以下になるまで電流が流れ続ける特性を有する。従って、第1及び第2のサイリスタSla、Slbのターンオフは最大で交流半サイクル遅れる。   The first AC switch 2a includes first and second thyristors S1a and S2a, an IGBT (insulated gate bipolar transistor) Qa, and a backflow prevention diode Da. The first and second thyristors S1a and S2a are called reverse-blocking three-terminal thyristors, SCRs, or control rectifiers, and are connected in reverse parallel to each other and connected in series to the first power supply line 3a. . The first and second thyristors S1a and S2a are incapable of self-extinguishing and have a characteristic that the current continues to flow until the current flowing therethrough becomes equal to or lower than the holding current. Accordingly, the turn-off of the first and second thyristors Sla and Slb is delayed by a maximum of half an alternating cycle.

自己消弧型半導体スイッチとしてのIGBTQa は第1のサイリスタS1aに対して逆流阻止用ダイオードDa を介して逆並列接続されている。周知のようにIGBTQa は寄生ダイオード又はボデイダイオードと呼ばれるダイオードを内蔵しているので、逆方向に電流を流すことができる。このため、この実施例ではIGBTQa に対して逆流阻止用ダイオードDa が直列に接続されている。IGBTQa の代りに、バイポーラトランジスタ、FET、SIT(静電誘導トランジスタ)等の自己消弧型半導体スイッチを使用することができる。自己消弧型半導体スイッチが逆方向阻止機能を有している時には図1の逆流阻止用ダイオードDa を省くことができる。   The IGBT Qa as a self-extinguishing semiconductor switch is connected in reverse parallel to the first thyristor S1a via a backflow prevention diode Da. As is well known, the IGBT Qa incorporates a diode called a parasitic diode or a body diode, so that a current can flow in the reverse direction. For this reason, in this embodiment, a backflow prevention diode Da is connected in series to the IGBT Qa. A self-extinguishing semiconductor switch such as a bipolar transistor, FET, or SIT (electrostatic induction transistor) can be used in place of the IGBT Qa. When the self-extinguishing semiconductor switch has a reverse blocking function, the reverse flow blocking diode Da shown in FIG. 1 can be omitted.

第2のサイリスタS2aはIGBTQa と同一の方向性を有している。従って、第2のサイリスタS2aを省いても交流スイッチとして機能する。このため、異常状態又は過電流状態が発生する恐れの少ない電力供給装置の場合は第2のサイリスタS2aを省くことができる。しかし、本実施形態ではIGBTQa の異常、及び過電流に対応するために第2のサイリスタS2aが設けられている。   The second thyristor S2a has the same direction as the IGBT Qa. Therefore, even if the second thyristor S2a is omitted, it functions as an AC switch. For this reason, the second thyristor S2a can be omitted in the case of a power supply apparatus that is less likely to cause an abnormal state or an overcurrent state. However, in the present embodiment, the second thyristor S2a is provided to cope with the abnormality of the IGBT Qa and the overcurrent.

IGBTQa は一方向の電流のみを自己消弧方式でオフにすることができる。しかし、第1、第2及び第3の電源ライン3a、3b、3cに第1、第2及び第3のIGBTQa 、Qb 、Qc が接続されており、これ等が同時にターンオフ制御されると、各電源ライン3a、3b、3cの正方向と負方向との両方の電流を少ない遅れでオフにすることができる。   The IGBT Qa can turn off only one-way current in a self-extinguishing manner. However, the first, second, and third IGBTs Qa, Qb, and Qc are connected to the first, second, and third power supply lines 3a, 3b, and 3c. The currents in both the positive direction and the negative direction of the power supply lines 3a, 3b, and 3c can be turned off with a small delay.

無停電電源を構成するための双方向電力変換器4は、交流−直流変換機能と直流−交流変換機能と力率改善機能とを有するものであって、この3相交流端子は負荷12に接続されていると共に、同一構成の第1、第2及び第3の交流スイッチ2a、2b、2cを介して第1、第2及び第3の交流電源端子1a、1b、1cに接続され、この直流端子は蓄電池5に接続されている。従って、第1、第2及び第3の交流電源端子1a、1b、1cから正常に電力が供給されている時には3相交流電圧を直流電圧に変換して蓄電池5を充電する。また、第1、第2及び第3の交流電源端子1a、1b、1cから供給する電圧が低下又は停止した時、又は異常に上昇した時には、第1、第2及び第3の交流スイッチ2a、2b、2cが同時にオフ制御され且つ双方向電力変換器4が同時にインバータ制御されるので、蓄電池5の直流が交流に変換されて負荷12に供給される。   The bidirectional power converter 4 for constituting the uninterruptible power supply has an AC-DC conversion function, a DC-AC conversion function, and a power factor improvement function, and this three-phase AC terminal is connected to the load 12. And connected to the first, second and third AC power supply terminals 1a, 1b and 1c via the first, second and third AC switches 2a, 2b and 2c having the same configuration. The terminal is connected to the storage battery 5. Therefore, when electric power is normally supplied from the first, second and third AC power supply terminals 1a, 1b and 1c, the three-phase AC voltage is converted into a DC voltage to charge the storage battery 5. When the voltage supplied from the first, second and third AC power supply terminals 1a, 1b and 1c is reduced or stopped, or abnormally increased, the first, second and third AC switches 2a, Since 2b and 2c are simultaneously turned off and the bidirectional power converter 4 is simultaneously inverter controlled, the direct current of the storage battery 5 is converted into alternating current and supplied to the load 12.

電源異常検出回路8は、第1、第2及び第3の交流電源端子1a、1b、1cに接続されており、電源電圧の検出値が所定の下限基準値よりも低下した時、及び電源電圧の検出値が所定の上限基準値よりも高くなった時に第1、第2及び第3の交流スイッチ2a、2b、2cを同時にターンオフ制御するための信号をサイリスタ制御回路6及びIGBT制御回路7に送り、且つ双方向電力変換器4にインバータ指令即ち直流−交流変換指令を送る。電源電圧が正常に戻った時には電源異常検出回路8は、第1、第2及び第3の交流スイッチ2a、2b、2cを同時にターンオンする指令をサイリスタ制御回路6及びIGBT制御回路7に送り、且つ双方向電力変換器4に交流−直流変換指令を送る。   The power supply abnormality detection circuit 8 is connected to the first, second and third AC power supply terminals 1a, 1b and 1c, and when the detected value of the power supply voltage falls below a predetermined lower limit reference value, and the power supply voltage When the detected value of the signal becomes higher than a predetermined upper limit reference value, signals for simultaneously turning off the first, second and third AC switches 2a, 2b and 2c are sent to the thyristor control circuit 6 and the IGBT control circuit 7. And an inverter command, that is, a DC-AC conversion command is sent to the bidirectional power converter 4. When the power supply voltage returns to normal, the power supply abnormality detection circuit 8 sends a command to turn on the first, second and third AC switches 2a, 2b and 2c simultaneously to the thyristor control circuit 6 and the IGBT control circuit 7, and An AC-DC conversion command is sent to the bidirectional power converter 4.

第1、第2及び第3の電流検出器9a、9b、9cは例えばCT(カレントトランス)から成り、第1、第2及び第3の電源ライン3a、3b、3cに接続されている。従って、電流検出器9a、9b、9cから電源ライン3a、3b、3cの電流を示す電流検出信号が得られる。   The first, second, and third current detectors 9a, 9b, 9c are made of, for example, a CT (current transformer), and are connected to the first, second, and third power supply lines 3a, 3b, 3c. Therefore, a current detection signal indicating the current of the power supply lines 3a, 3b, 3c is obtained from the current detectors 9a, 9b, 9c.

過電流検出回路10は、第1、第2及び第3の電流検出器9a、9b、9cの出力に基づいて電源ライン3a、3b、3cが過電流状態にあるか否かを検出し、この結果をサイリスタ制御回路6に送る。図2には、図1の過電流検出回路10の1相分が概略的に示されている。この過電流検出回路10は、電流検出器9aに接続された整流平滑回路10aと基準電圧源10bと比較器10cとから成る。基準電圧源10bは過電流レベルの所定基準値を発生する。比較器10cは整流平滑回路10aから得られた電流検出信号の電圧レベルが基準電圧源10bの基準電圧よりも低い時に第1の信号例えば低レベル信号を出力し、高い時に第2の信号例えば高レベル信号を出力する。図2では省略されている第2相及び第3相の過電流検出回路も第1相と同様に形成されている。   The overcurrent detection circuit 10 detects whether or not the power supply lines 3a, 3b, 3c are in an overcurrent state based on the outputs of the first, second, and third current detectors 9a, 9b, 9c. The result is sent to the thyristor control circuit 6. FIG. 2 schematically shows one phase of the overcurrent detection circuit 10 of FIG. The overcurrent detection circuit 10 includes a rectifying / smoothing circuit 10a connected to the current detector 9a, a reference voltage source 10b, and a comparator 10c. The reference voltage source 10b generates a predetermined reference value of the overcurrent level. The comparator 10c outputs a first signal such as a low level signal when the voltage level of the current detection signal obtained from the rectifying and smoothing circuit 10a is lower than the reference voltage of the reference voltage source 10b, and a second signal such as high when the voltage level is high. Output level signal. The second-phase and third-phase overcurrent detection circuits omitted in FIG. 2 are also formed in the same manner as the first phase.

自己消弧型半導体スイッチ又はその制御回路の異常検出回路としてのIGBT異常検出回路11は、第1、第2及び第3の電流検出器9a、9b、9cと第1、第2及び第3の交流電源端子1a、1b、1cと電源異常検出回路8とに接続され、IGBTQa 、Qb 、c の故障及びこの制御回路7の故障を検出し、サイリスタ制御回路6を制御する。図2に図1のIGBT異常検出回路11の1相分が概略的に示されている。電流検出器9aと交流電源端子1a、1b、1cと電源異常検出ライン8aとに接続された抽出回路11aは電源異常検出回路8の出力が正常を示している時の電源電圧VinによってIGBTQa に電流が流れる期間を決定する。例えば、第1の交流電源端子1aから供給する電圧の正の半サイクルをIGBTQa の電流が流れる期間とし、これを抽出期間とする。抽出回路11aに含まれている抽出スイッチは抽出期間のみオンになって電流検出器9aの出力を抽出して平滑回路11bに送る。平滑回路11bは交流電圧の複数サイクルのIGBTQa の電流を積分して比較器11cに送る。基準電圧源11dの基準電圧は電源ライン3aの電流の零よりも少し高い値に対応するように設定されている。平滑回路11bの出力が基準電圧源11dの基準値よりも高い正常時には比較器11cの出力が第1の信号(例えば低レベル信号)状態に保たれ、逆に低い時には比較器11cの出力が第2の信号(例えば高レベル信号)状態になり、IGBTQa の異常が検出される。要するに、この実施例では、IGBTQa に電流が流れるべき期間に流れていないことを検出して異常を判断している。IGBTQa 及びIGBT制御回路7の異常検出は、図2の方式に限定されるものでなく、例えば、IGBTQa のみの電流通路に電流検出器を接続し、IGBTQa に電流が流れていないことによってIGBTQa の故障又はIGBT制御回路7の故障とみなすこともできる。また、IGBTQa の温度を検出し、この温度が所定温度よりも低い時にIGBTQa 又はこの制御回路7の故障と判断することができる。なお、第2及び第3相のIGBTQb 、Qc の異常検出も第1相のIGBTQa の異常検出と同一の方法で行う。   An IGBT abnormality detection circuit 11 as an abnormality detection circuit of a self-extinguishing semiconductor switch or its control circuit includes first, second and third current detectors 9a, 9b and 9c and first, second and third current detectors. Connected to the AC power supply terminals 1a, 1b, 1c and the power supply abnormality detection circuit 8, the failure of the IGBTs Qa, Qb, c and the failure of the control circuit 7 are detected, and the thyristor control circuit 6 is controlled. FIG. 2 schematically shows one phase of the IGBT abnormality detection circuit 11 of FIG. The extraction circuit 11a connected to the current detector 9a, the AC power supply terminals 1a, 1b, and 1c and the power supply abnormality detection line 8a supplies current to the IGBT Qa by the power supply voltage Vin when the output of the power supply abnormality detection circuit 8 indicates normal. Determine the duration of the flow. For example, the positive half cycle of the voltage supplied from the first AC power supply terminal 1a is set as a period during which the current of the IGBT Qa flows and this is set as the extraction period. The extraction switch included in the extraction circuit 11a is turned on only during the extraction period to extract the output of the current detector 9a and send it to the smoothing circuit 11b. The smoothing circuit 11b integrates the current of the IGBTQa of a plurality of cycles of AC voltage and sends it to the comparator 11c. The reference voltage of the reference voltage source 11d is set so as to correspond to a value slightly higher than zero of the current of the power supply line 3a. When the output of the smoothing circuit 11b is normal, which is higher than the reference value of the reference voltage source 11d, the output of the comparator 11c is kept in the first signal (for example, low level signal) state. 2 (for example, a high level signal), and the abnormality of the IGBT Qa is detected. In short, in this embodiment, the abnormality is determined by detecting that no current flows in the IGBT Qa during the period in which the current should flow. The abnormality detection of the IGBT Qa and the IGBT control circuit 7 is not limited to the method shown in FIG. 2. For example, a failure of the IGBT Qa is caused by connecting a current detector to the current path of only the IGBT Qa and no current is flowing through the IGBT Qa. Alternatively, it can be regarded as a failure of the IGBT control circuit 7. Further, the temperature of the IGBT Qa is detected, and when this temperature is lower than a predetermined temperature, it can be determined that the IGBT Qa or the control circuit 7 is faulty. It should be noted that the second and third phase IGBTs Qb and Qc are detected in the same manner as the first phase IGBT Qa is detected.

サイリスタ制御回路6は、周知の方法によって6個のサイリスタS1a、S2a、S1b、S2b、S1c、S2cのゲート制御信号V1a、V2a、V1b、V2b、V1c、V2cを形成し、これを各サイリスタのゲート端子に送る。この実施例ではサイリスタS2a、S2b、S2cのゲート制御信号の送出が過電流検出回路10の出力、及びIGBT異常検出回路11の出力に基づいて制御されている。   The thyristor control circuit 6 forms gate control signals V1a, V2a, V1b, V2b, V1c, and V2c for the six thyristors S1a, S2a, S1b, S2b, S1c, and S2c by a well-known method. Send to terminal. In this embodiment, the transmission of the gate control signals of the thyristors S2a, S2b, and S2c is controlled based on the output of the overcurrent detection circuit 10 and the output of the IGBT abnormality detection circuit 11.

図2には図1のサイリスタ制御回路6の1相分のみが概略的に示されている。この図2では、第1及び第2のサイリスタS1a、S2aを別々に制御するために、第1及び第2のサイリスタ制御回路6a、6bが設けられている。第1のサイリスタ制御回路6aは図1の第1のサイリスタS1aを制御するための第1のゲート制御信号V1aを出力するものであり、電源異常検出回路8の出力ライン8aの信号に基づいて第1のゲート制御信号V1aの送出が制御されるように構成されている。即ち、第1のサイリスタ制御回路6aは電源異常検出回路8の出力が正常を示している時に第1のサイリスタS1aを連続的にオン状態にするための第1のゲート制御信号V1aを送出し、電源異常検出回路8の出力が異常を示している時に第1のゲート制御信号V1aの送出を停止する。   FIG. 2 schematically shows only one phase of the thyristor control circuit 6 of FIG. In FIG. 2, in order to control the first and second thyristors S1a and S2a separately, first and second thyristor control circuits 6a and 6b are provided. The first thyristor control circuit 6a outputs a first gate control signal V1a for controlling the first thyristor S1a in FIG. 1, and is based on the signal on the output line 8a of the power supply abnormality detection circuit 8. The transmission of one gate control signal V1a is controlled. That is, the first thyristor control circuit 6a sends out the first gate control signal V1a for continuously turning on the first thyristor S1a when the output of the power supply abnormality detection circuit 8 indicates normality. When the output of the power supply abnormality detection circuit 8 indicates an abnormality, the transmission of the first gate control signal V1a is stopped.

第2のサイリスタ制御回路6bは、過電流又はIGBTの異常のために第2のサイリスタS2aの導通が要求される時にのみ第2のゲート制御信号V2aを送出する。このため、第2のサイリスタ制御回路6bには過電流検出回路10とIGBT異常検出回路11とが接続されている。
また、電源異常の時に第2のサイリスタS2aをオフに保つために電源異常検出回路8が第2のサイリスタ制御回路6bに接続されている。
The second thyristor control circuit 6b sends out the second gate control signal V2a only when the conduction of the second thyristor S2a is required due to an overcurrent or IGBT abnormality. For this reason, the overcurrent detection circuit 10 and the IGBT abnormality detection circuit 11 are connected to the second thyristor control circuit 6b.
Further, a power supply abnormality detection circuit 8 is connected to the second thyristor control circuit 6b in order to keep the second thyristor S2a off when a power supply abnormality occurs.

第2相のサイリスタS1b、S2b及び第3相のサイリスタS1c、S2cのためのサイリスタ制御回路も図2の第1相のサイリスタ制御回路6a、6bと同一に構成されている。   The thyristor control circuits for the second phase thyristors S1b and S2b and the third phase thyristors S1c and S2c are also configured in the same manner as the first phase thyristor control circuits 6a and 6b in FIG.

図3は図1の電力供給装置においてt1 時点で電源異常検出回路8の出力ライン8aが図3(K)に示すように低レベルから異常を示す高レベルに転換した時の各部の状態を示す。図3において、図3(A)に示すようにt1 直前で電源電圧Vinが所定レベルVr よりも低下すると、電源異常検出回路8に含まれている下限検出用比較器における所定レベルVr と電源電圧Vinとの比較に基づいて異常を示す高レベル出力が図3(K)に示すようにt1 時点で発生する。サイリスタ制御回路6及びIGBT制御回路7は、図3(K)の異常検出信号に応答してt1 時点で全サイリスタS1a、S2a、S1b、S2b、S1c、S2cのゲート制御信号V1a、V2a、V1b、V2b、V1c、V2cの送出を禁止し、且つIGBTQa 、Qb 、Qcをオフ制御する。正常状態のためにt1 以前においてオフ状態に保たれているサイリスタS2a、S2b、S2cのゲート制御信号V2a、V2b、V2cは図3(C)(F)(I)に示すように電源異常発生時点t1 において変化しないが、t1 よりも前の正常状態においてオン制御されていたサイリスタS1a、S1b、S1cのゲート制御信号V1a、V1b、V1cは図3(B)(E)(H)に示すようにt1 時点で低レベルに転換し、サイリスタS1a、S1b、S1cがターンオフ制御される。また、IGBTQa 、Qb 、Qc の制御信号Vqa、Vqb、Vqcは図3(D)(G)(J)に示すようにt1 で高レベルから低レベルに転換し、オフ状態になる。
既に説明したようにサイリスタS1a、S1b、S1cは自己消弧型ではなく自然転流型であるので、保持電流以下になるまで電流が流れようとする。しかし、サイリスタS1a、S1b、S1cに対して負荷12又は双方向電力変換器4を介して別の相のIGBTQa 、Qb 、Qc が直列に接続されているので、IGBTQa 、Qb 、Qc が同時にターンオフすると、サイリスタS1a、S1b、S1cの電流も零又は保持電流以下になる。これにより、異常検出時点t1 から一般に無瞬断と見なされる交流電源電圧の1/4サイクル以内にサイリスタS1a、S1b、S1c及びIGBTQa 、Qb 、Qc をオフにすることができる。上述のように第1、第2及び第3の交流スイッチ2a、2b、2cが迅速にオフ状態に移行すると、蓄電池5の電力を双方向電力変換器4と交流スイッチ2a、2b、2cとを介して交流電源端子1a、1b、1c側に無駄に供給することを防ぐことができ、蓄電池5に基づく負荷12に対する電力供給可能時間を長くすることができる。
FIG. 3 shows the state of each part when the output line 8a of the power supply abnormality detection circuit 8 is changed from the low level to the high level indicating abnormality as shown in FIG. 3 (K) in the power supply apparatus of FIG. . In FIG. 3, when the power supply voltage Vin drops below the predetermined level Vr just before t1, as shown in FIG. 3A, the predetermined level Vr and the power supply voltage in the lower limit detection comparator included in the power supply abnormality detection circuit 8 A high-level output indicating an abnormality based on the comparison with Vin occurs at time t1 as shown in FIG. The thyristor control circuit 6 and the IGBT control circuit 7 respond to the abnormality detection signal shown in FIG. 3 (K) at the time t1 and control the gate control signals V1a, V2a, V1b of all thyristors S1a, S2a, S1b, S2b, S1c, S2c. Transmission of V2b, V1c, and V2c is prohibited, and IGBTs Qa, Qb, and Qc are turned off. The gate control signals V2a, V2b, and V2c of the thyristors S2a, S2b, and S2c kept in the off state before t1 due to the normal state are the power failure occurrence points as shown in FIGS. 3 (C), (F), and (I). The gate control signals V1a, V1b, and V1c of the thyristors S1a, S1b, and S1c that have not been changed at t1 but were turned on in the normal state before t1 are as shown in FIGS. 3B, 3E, and 3H. At a time point t1, the level is changed to a low level, and the thyristors S1a, S1b, S1c are turned off. Further, the control signals Vqa, Vqb, and Vqc of the IGBTs Qa, Qb, and Qc change from a high level to a low level at t1 as shown in FIGS. 3D, 3G, and 3J, and are turned off.
As already described, since the thyristors S1a, S1b, and S1c are not self-extinguishing types but are natural commutation types, current tends to flow until the holding current becomes lower than the holding current. However, since IGBTs Qa, Qb, Qc of different phases are connected in series to the thyristors S1a, S1b, S1c via the load 12 or the bidirectional power converter 4, the IGBTs Qa, Qb, Qc are turned off simultaneously. The currents of the thyristors S1a, S1b, and S1c are also zero or less than the holding current. As a result, the thyristors S1a, S1b, S1c, and the IGBTs Qa, Qb, Qc can be turned off within a quarter cycle of the AC power supply voltage that is generally regarded as an uninterrupted time from the abnormality detection time t1. As described above, when the first, second and third AC switches 2a, 2b and 2c are quickly turned off, the power of the storage battery 5 is switched between the bidirectional power converter 4 and the AC switches 2a, 2b and 2c. Therefore, it is possible to prevent wasteful supply to the AC power supply terminals 1a, 1b, and 1c, and to increase the power supply possible time for the load 12 based on the storage battery 5.

図4は過電流検出時及びIGBT異常時の図1の各部の状態を示す。図4(A)に示すようにt1 時点で過電流検出回路10の出力Vocが過電流状態を示す高レベルに転換すると、第2のサイリスタS2aのゲート制御信号V2aが図4(D)に示すように高レベルに転換し、第2のサイリスタS2aがオンになる。同時に図4に示されていないゲート制御信号V2b、V2cもt1 時点で高レベルに転換してサイリスタS2b、S2cがオンになる。サイリスタS2a、S2b、S2cはIGBTQa 、Qb 、Qc と同一方向の電流を流す極性を有しており、且つIGBTとダイオードとの直列回路のオン電圧降下よりサイリスタのオン電圧降下の方が低いため、IGBT側に流れていた電流はほとんどサイリスタ側に流れる。これにより、IGBTQa 、Qb 、Qc の破壊を防止することができる。既に説明したようにIGBTの瞬時過電流耐量はサイリスタよりも劣るので、IGBT側に流れていた電流をサイリスタ側に流すことにより、IGBTQa 、Qb 、Qc が破壊し難くなる。   FIG. 4 shows the state of each part of FIG. 1 when overcurrent is detected and when the IGBT is abnormal. As shown in FIG. 4 (A), when the output Voc of the overcurrent detection circuit 10 changes to a high level indicating an overcurrent state at time t1, the gate control signal V2a of the second thyristor S2a is shown in FIG. 4 (D). So that the second thyristor S2a is turned on. At the same time, the gate control signals V2b and V2c, not shown in FIG. The thyristors S2a, S2b, and S2c have a polarity that allows current to flow in the same direction as the IGBTs Qa, Qb, and Qc, and the on-voltage drop of the thyristor is lower than the on-voltage drop of the series circuit of IGBT and diode. Most of the current that flows to the IGBT side flows to the thyristor side. Thereby, destruction of IGBTQa, Qb, Qc can be prevented. As described above, the IGBT's instantaneous overcurrent withstand capability is inferior to that of the thyristor. Therefore, the IGBT Qa, Qb, and Qc are not easily destroyed by passing the current that has flowed on the IGBT side to the thyristor side.

図4のt2 時点よりも後はIGBTQa 、Qb 、Qc の異常時の動作を説明するものである。例えば、図4(E)に示すようにIGBTQa の制御信号Vqaがオン制御を示しているにも拘らずIGBTQa が開放状態即ちスイッチオフ状態の故障、又はt3 時点からIGBTQa に制御信号Vqaを供給することが不能なIGBT制御回路7の故障が生じると、IGBTQa を通る電流が零になる。これにより、IGBT異常検出回路11の出力Vdef が図4(B)に示すようにt3 時点で高レベルに転換し、第2のサイリスタS2aのゲート制御信号V2aが図4(D)に示すように高レベルになり、IGBTQa に代って第2のサイリスタS2aを通って電流が流れ、交流電源端子1a、1b、1cからの電力供給の停止を防ぐことができる。第2及び第3のIGBTQb 、Qc の異常の場合にも第1のIGBTQa の異常の場合と同様な動作が生じる。   After the time t2 in FIG. 4, the operation when the IGBTs Qa, Qb and Qc are abnormal will be described. For example, as shown in FIG. 4E, the control signal Vqa is supplied to the IGBT Qa from the time t3 when the IGBT Qa is in an open state, that is, a switch-off state, even though the control signal Vqa of the IGBT Qa indicates ON control. When the failure of the IGBT control circuit 7 that cannot be performed occurs, the current passing through the IGBT Qa becomes zero. As a result, the output Vdef of the IGBT abnormality detection circuit 11 is changed to a high level at time t3 as shown in FIG. 4B, and the gate control signal V2a of the second thyristor S2a is as shown in FIG. 4D. It becomes a high level, a current flows through the second thyristor S2a instead of the IGBT Qa, and it is possible to prevent the power supply from the AC power supply terminals 1a, 1b and 1c from being stopped. In the case of the abnormality of the second and third IGBTs Qb and Qc, the same operation as that in the case of the abnormality of the first IGBT Qa occurs.

本実施例は次の効果を有する。
(1) サイリスタS1a、S1b、S1cに対して自己消弧型半導体素子としてのIGBTQa 、Qb 、Qc を逆並列接続したので、電源異常時に迅速に交流電源端子1a、1b、1c側を負荷12及び双方向電力変換器4から切り離すことができる。
(2) 過電流時にサイリスタS2a、S2b、S2cをオンさせることによって瞬時過電流耐量が比較的小さいIGBTQa 、Qb 、Qc を保護することができる。
(3) IGBTQa 、Qb 、Qc 又はIGBT制御回路7が故障した時にサイリスタS2a、S2b、S2cをオンさせることによって電力供給を継続させることができ、信頼性が向上する。
(4) 複数の電源ライン3a、3b、3cに交流スイッチ2a、2b、2cをそれぞれ直列に接続することによって、交流スイッチ2a、2b、2cのそれぞれに1個のIGBTQa 、Qb 、Qc を含めるのみで、正方向及び負方向の電流を少ない遅れで遮断することができる。
(5) 定常時において、本実施例の交流スイッチ2a、2b、2cの損失は、2つのIGBTを逆並列接続した従来の交流スイッチの損失に比べて小さい。このため、電力供給装置の効率を高めることができる。
This embodiment has the following effects.
(1) Since the IGBTs Qa, Qb, Qc as self-extinguishing semiconductor elements are connected in reverse parallel to the thyristors S1a, S1b, S1c, the AC power supply terminals 1a, 1b, 1c are quickly connected to the load 12 and It can be disconnected from the bidirectional power converter 4.
(2) By turning on the thyristors S2a, S2b, and S2c at the time of overcurrent, the IGBTs Qa, Qb, and Qc having relatively small instantaneous overcurrent immunity can be protected.
(3) When the IGBT Qa, Qb, Qc or the IGBT control circuit 7 fails, the power supply can be continued by turning on the thyristors S2a, S2b, S2c, and the reliability is improved.
(4) By connecting AC switches 2a, 2b, and 2c in series to a plurality of power supply lines 3a, 3b, and 3c, only one IGBT Qa, Qb, and Qc is included in each of the AC switches 2a, 2b, and 2c. Thus, the positive and negative currents can be cut off with a small delay.
(5) At a constant time, the loss of the AC switches 2a, 2b, and 2c of this embodiment is smaller than the loss of the conventional AC switch in which two IGBTs are connected in antiparallel. For this reason, the efficiency of an electric power supply apparatus can be improved.

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、例えば次の変形が可能なものである。
(1) IGBTQa 、Qb 、Qc の代りに逆並列ダイオードを内蔵しないIGBT、トランジスタ等を使用することができる。
(2) IGBTQa 、Qb 、Qc の代りに逆方向阻止機能を有するトランジスタ等の自己消弧型半導体素子を使用する時には逆流阻止用ダイオードDa 、Db 、Dc を省くことができる。
(3) 図5に示すように第1の交流スイッチ2aに別のIGBTQa ′と別の逆流阻止用ダイオードDa ′との直列回路を付加することができる。即ち、第1のIGBTQa と第1の逆流阻止用ダイオードDa との直列回路に対して第2のIGBTQa ′と第2の逆流阻止用ダイオードDa ′との直列回路を逆並列接続することができる。この場合、第2及び第3の交流スイッチ2b、2cも図5の第1の交流スイッチ2aと同一構成に変形する。図5の第2のIGBTQa ′を第1のサイリスタS1aの故障時又は過電流時にのみオン制御すること、又は正常給電時に第1及び第2のIGBTQa 、Qa ′の両方をオン制御し、第1及び第2のサイリスタS1a、S2aをIGBTQa 、Qb の故障時又は過電流時にのみオン制御することができる。なお、図5のIGBTQa 、Qa ′をトランジスタ、FET、SIT等の別の自己消弧型半導体スイッチに置き換えることができる。
(4) 図6に示すように、第1の交流スイッチ2aにおいてIGBTQa に直列に別のIGBTQa ′を接続することができる。なお、第2及び第3の交流スイッチQb 、Qc も図6と同一に構成することができる。図6において第1及び第2のIGBTQa 、Qa ′は第1及び第2の主スイッチQ1 、Q2 の他に逆並列接続された第1及び第2の内蔵ダイオードD1 、D2 を有する。正常給電時に図1と同様に第1のIGBTQa をオン制御する場合には、第2のIGBTQa ′の内蔵ダイオードD2 が図1の逆流阻止用ダイオードDa と同様に機能する。第1及び第2のIGBTQa 、Qa ′は同時にオン制御すること及び同時にオフ制御することができる。また、第2のIGBTQa ′を正常給電時にオフ状態に保ち、過電流時又は第1のサイリスタS1aの異常時のみにオン制御することができる。図6の第1及び第2のIGBTQa 、Qa ′の代りにダイオードD1 、D2 と同様なものを内蔵するトランジスタ、FET、SIT等の別の自己消弧型半導体スイッチとすることができる。また、ダイオードD1 、D2 に相当するものを含まない自己消弧型半導体スイッチを使用する場合には図6のダイオードD1 、D2 の代りに個別ダイオードを接続することができる。
(5) 各交流スイッチ2a、2b、2cの第2のサイリスタS2a、S2b、S2cを省くことができる。
(6) 蓄電池5の代りに電解コンデンサ、電気二重層などの蓄積器、サイクル用蓄積装置等の電力貯蔵装置を使用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following modifications are possible.
(1) Instead of IGBTs Qa, Qb, Qc, IGBTs, transistors, etc. that do not incorporate antiparallel diodes can be used.
(2) The reverse current blocking diodes Da, Db, Dc can be omitted when a self-extinguishing semiconductor element such as a transistor having a reverse blocking function is used instead of the IGBTs Qa, Qb, Qc.
(3) As shown in FIG. 5, a series circuit of another IGBT Qa 'and another backflow prevention diode Da' can be added to the first AC switch 2a. That is, the series circuit of the second IGBT Qa 'and the second backflow prevention diode Da' can be connected in reverse parallel to the series circuit of the first IGBT Qa and the first backflow prevention diode Da. In this case, the second and third AC switches 2b and 2c are also modified to have the same configuration as the first AC switch 2a in FIG. The second IGBT Qa 'in FIG. 5 is turned on only when the first thyristor S1a is faulty or overcurrent, or both the first and second IGBTs Qa, Qa' are turned on during normal power supply. The second thyristors S1a and S2a can be turned on only when the IGBTs Qa and Qb are out of order or overcurrent. The IGBTs Qa and Qa 'in FIG. 5 can be replaced with other self-extinguishing semiconductor switches such as transistors, FETs, and SITs.
(4) As shown in FIG. 6, in the first AC switch 2a, another IGBT Qa 'can be connected in series to the IGBT Qa. The second and third AC switches Qb and Qc can also be configured in the same way as in FIG. In FIG. 6, the first and second IGBTs Qa and Qa 'have first and second built-in diodes D1 and D2 connected in reverse parallel to the first and second main switches Q1 and Q2. When the first IGBT Qa is on-controlled during normal power supply as in FIG. 1, the built-in diode D2 of the second IGBT Qa 'functions in the same manner as the backflow prevention diode Da in FIG. The first and second IGBTs Qa and Qa 'can be simultaneously on-controlled and simultaneously off-controlled. Further, the second IGBT Qa 'can be kept off during normal power feeding, and can be controlled to be turned on only during overcurrent or when the first thyristor S1a is abnormal. In place of the first and second IGBTs Qa and Qa 'in FIG. 6, another self-extinguishing semiconductor switch such as a transistor, FET, SIT or the like having a built-in diode D1, D2 can be used. When using a self-extinguishing semiconductor switch that does not include diodes D1 and D2, individual diodes can be connected in place of the diodes D1 and D2 in FIG.
(5) The second thyristors S2a, S2b, S2c of each AC switch 2a, 2b, 2c can be omitted.
(6) Instead of the storage battery 5, an electric storage device such as an electrolytic capacitor, an accumulator such as an electric double layer, an accumulator for a cycle, or the like can be used.

本発明は無停電電源装置等の電力供給装置に利用可能である。   The present invention can be used for a power supply device such as an uninterruptible power supply.

本発明の実施例1に従う電力供給装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric power supply apparatus according to Example 1 of this invention. 図1の一部を詳しく示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a part of FIG. 1 in detail. 交流スイッチのオフ制御を説明するための図1の各部の状態を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the state of each part of FIG. 1 for demonstrating the OFF control of an alternating current switch. 過電流時及びIGBT異常時の図1の各部の状態を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the state of each part of FIG. 1 at the time of overcurrent and IGBT abnormality. 変形例の交流スイッチを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the alternating current switch of a modification. 別の変形例の交流スイッチを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the alternating current switch of another modification.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b、1c 交流電源端子
2a、2b、2c 交流スイッチ
S1a、S2a、S1b、S2b、S1c、S2c サイリスタ
Qa 、Qb 、Qc IGBT
4 双方向電力変換器
5 蓄電池
6 サイリスタ制御回路
7 IGBT制御回路
8 電源異常検出回路
10 過電流検出回路
11 IGBT異常検出回路
12 負荷
1a, 1b, 1c AC power supply terminal 2a, 2b, 2c AC switch S1a, S2a, S1b, S2b, S1c, S2c Thyristor Qa, Qb, Qc IGBT
4 Bidirectional power converter 5 Storage battery 6 Thyristor control circuit 7 IGBT control circuit 8 Power supply abnormality detection circuit 10 Overcurrent detection circuit 11 IGBT abnormality detection circuit 12 Load

Claims (9)

交流電源端子と負荷との間に接続するための第1のサイリスタと、
前記第1のサイリスタと反対方向の電流を流す方向性を有して前記第1のサイリスタに逆並列接続された自己消弧型半導体スイッチと
から成る交流スイッチ装置。
A first thyristor for connection between the AC power supply terminal and the load;
An AC switching device comprising a self-extinguishing type semiconductor switch connected in reverse parallel to the first thyristor and having a direction to flow a current in the opposite direction to the first thyristor.
更に、前記第1のサイリスタに逆並列接続された第2のサイリスタを備えていることを特徴とする請求項1記載の交流スイッチ装置。   2. The AC switch device according to claim 1, further comprising a second thyristor connected in reverse parallel to the first thyristor. 前記自己消弧型半導体スイッチは、IGBTと逆流阻止用ダイオードとの直列回路から成ることを特徴とする請求項1又は2記載の交流スイッチ装置。   3. The AC switch device according to claim 1, wherein the self-extinguishing type semiconductor switch comprises a series circuit of an IGBT and a backflow prevention diode. 負荷に交流電圧を供給するための少なくとも第1及び第2の交流電源端子と、前記第1の交流電源端子と前記負荷との間に接続された第1の交流スイッチ装置と、前記第2の交流電源端子と前記負荷との間に接続された第2の交流スイッチ装置とを具備し、
前記第1及び第2の交流スイッチ装置のそれぞれが、
前記交流電源端子と前記負荷との間に接続された第1のサイリスタと、
前記第1のサイリスタと反対方向の電流を流す方向性を有して前記第1のサイリスタに逆並列接続された自己消弧型半導体スイッチと
から成ることを特徴とする電力供給装置。
At least first and second AC power supply terminals for supplying an AC voltage to a load; a first AC switch device connected between the first AC power supply terminal and the load; and the second A second AC switch device connected between the AC power supply terminal and the load;
Each of the first and second AC switch devices includes:
A first thyristor connected between the AC power supply terminal and the load;
A power supply device comprising a self-extinguishing semiconductor switch connected in reverse parallel to the first thyristor and having a directivity for passing a current in a direction opposite to that of the first thyristor.
前記第1及び第2の交流スイッチ装置のそれぞれは、更に、
前記第1のサイリスタに逆並列接続された第2のサイリスタと、
正常な電力供給時には前記第1のサイリスタと前記自己消弧型半導体スイッチとをオン制御し、前記第2のサイリスタをオフ状態に保ち、電力供給の異常時にのみ前記第2のサイリスタをオン制御する制御手段と
を有していることを特徴とする請求項4記載の電力供給装置。
Each of the first and second AC switch devices further includes:
A second thyristor connected in antiparallel to the first thyristor;
When the power is normally supplied, the first thyristor and the self-extinguishing semiconductor switch are turned on, the second thyristor is kept off, and the second thyristor is turned on only when power supply is abnormal. The power supply apparatus according to claim 4, further comprising a control unit.
前記自己消弧型半導体スイッチはIGBTと逆流阻止用ダイオードとの直列回路から成ることを特徴とする請求項4又は5記載の電力供給装置。   6. The power supply apparatus according to claim 4, wherein the self-extinguishing type semiconductor switch comprises a series circuit of an IGBT and a backflow prevention diode. 前記制御手段は、
前記交流電源端子から前記負荷に供給される電流が所定値よりも大きくなったことを検出するための過電流検出回路と、
前記過電流検出回路によって過電流が検出されていない正常状態の時には前記第1のサイリスタをオン制御し、前記第2のサイリスタをオン制御せず、前記過電流検出回路によって過電流が検出された時には前記第1及び第2のサイリスタの両方をオン制御するサイリスタ制御回路と、
正常状態及び過電流検出状態のいずれにおいても前記自己消弧型半導体スイッチをオン制御するスイッチ制御回路と
を有していることを特徴とする請求項5記載の電力供給装置。
The control means includes
An overcurrent detection circuit for detecting that the current supplied from the AC power supply terminal to the load is greater than a predetermined value;
When the overcurrent is not detected by the overcurrent detection circuit, the first thyristor is turned on in the normal state, the second thyristor is not turned on, and the overcurrent detection circuit detects the overcurrent. Sometimes a thyristor control circuit for turning on both the first and second thyristors;
6. The power supply apparatus according to claim 5, further comprising a switch control circuit that controls the self-extinguishing semiconductor switch to be turned on in both a normal state and an overcurrent detection state.
前記制御手段は、
前記自己消弧型半導体スイッチを通しての電流供給が異常で停止したことを検出する異常検出回路と、
前記異常検出回路の出力が異常を示していない正常時に前記第1のサイリスタをオン制御し、前記第2のサイリスタをオン制御せず、前記異常検出回路の出力が異常を示している異常時に前記第1及び第2のサイリスタの両方をオン制御するサイリスタ制御回路と
を有していることを特徴とする請求項5記載の電力供給装置。
The control means includes
An abnormality detection circuit for detecting that the current supply through the self-extinguishing semiconductor switch has stopped due to an abnormality, and
The first thyristor is on-controlled when the output of the abnormality detection circuit does not indicate an abnormality, and the second thyristor is not controlled on, and the output of the abnormality detection circuit indicates an abnormality when the output is abnormal 6. The power supply apparatus according to claim 5, further comprising a thyristor control circuit that controls both of the first and second thyristors.
前記制御手段は、
前記交流電源端子の電圧異常を検出し、異常を検出した時に前記第1のサイリスタ及び前記自己消弧型半導体スイッチのオン制御を停止させるための電源異常検出回路を有していることを特徴とする請求項5記載の電力供給装置。
The control means includes
It has a power supply abnormality detection circuit for detecting a voltage abnormality of the AC power supply terminal and stopping on-control of the first thyristor and the self-extinguishing semiconductor switch when the abnormality is detected. The power supply device according to claim 5.
JP2003432524A 2003-12-26 2003-12-26 Alternating-current switch device and power supply device using the same Pending JP2005192354A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003432524A JP2005192354A (en) 2003-12-26 2003-12-26 Alternating-current switch device and power supply device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003432524A JP2005192354A (en) 2003-12-26 2003-12-26 Alternating-current switch device and power supply device using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005192354A true JP2005192354A (en) 2005-07-14

Family

ID=34790203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003432524A Pending JP2005192354A (en) 2003-12-26 2003-12-26 Alternating-current switch device and power supply device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005192354A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013123295A (en) * 2011-12-09 2013-06-20 Denso Corp Ac-dc converter
JP2017093210A (en) * 2015-11-13 2017-05-25 富士電機株式会社 Uninterruptible power supply
WO2019021416A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 東芝三菱電機産業システム株式会社 Ac switch, uninterrupted power supply device equipped with same, and instantaneous voltage drop compensator
JP2019052377A (en) * 2013-07-19 2019-04-04 ヌヴェラ・フュエル・セルズ,エルエルシー System and method for tuning an electrochemical cell stack
JP2019115030A (en) * 2017-12-20 2019-07-11 富士電機株式会社 Current breaker
JP2020150602A (en) * 2019-03-11 2020-09-17 富士電機株式会社 Semiconductor device and power conversion device
CN112366701A (en) * 2020-11-04 2021-02-12 合肥联信电源有限公司 Parallel connection method of static switches
CN115579886A (en) * 2022-12-05 2023-01-06 中国电力科学研究院有限公司 Method and device for quickly turning off thyristor
CN112366701B (en) * 2020-11-04 2024-05-10 合肥联信电源有限公司 Parallel connection method of static switch

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013123295A (en) * 2011-12-09 2013-06-20 Denso Corp Ac-dc converter
JP2019052377A (en) * 2013-07-19 2019-04-04 ヌヴェラ・フュエル・セルズ,エルエルシー System and method for tuning an electrochemical cell stack
JP2017093210A (en) * 2015-11-13 2017-05-25 富士電機株式会社 Uninterruptible power supply
WO2019021416A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 東芝三菱電機産業システム株式会社 Ac switch, uninterrupted power supply device equipped with same, and instantaneous voltage drop compensator
JPWO2019021416A1 (en) * 2017-07-27 2019-12-26 東芝三菱電機産業システム株式会社 AC switch and uninterruptible power supply and sag compensator provided with the same
KR20200030581A (en) * 2017-07-27 2020-03-20 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 AC switch and uninterruptible power supply and pure low compensation device provided with the same
CN110999061A (en) * 2017-07-27 2020-04-10 东芝三菱电机产业系统株式会社 AC switch, uninterruptible power supply device provided with same, and voltage sag compensation device
CN110999061B (en) * 2017-07-27 2023-06-20 东芝三菱电机产业系统株式会社 AC switch, uninterruptible power supply device provided with same, and voltage sag compensation device
US11159160B2 (en) 2017-07-27 2021-10-26 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation AC switch, and uninterruptible power supply and voltage sag compensator including AC switch
KR102386628B1 (en) * 2017-07-27 2022-04-15 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 AC switch and uninterruptible power supply including same and net low compensation device
JP7200528B2 (en) 2017-12-20 2023-01-10 富士電機株式会社 current breaker
JP2019115030A (en) * 2017-12-20 2019-07-11 富士電機株式会社 Current breaker
JP2020150602A (en) * 2019-03-11 2020-09-17 富士電機株式会社 Semiconductor device and power conversion device
JP7263852B2 (en) 2019-03-11 2023-04-25 富士電機株式会社 Semiconductor device and power conversion device
CN112366701A (en) * 2020-11-04 2021-02-12 合肥联信电源有限公司 Parallel connection method of static switches
CN112366701B (en) * 2020-11-04 2024-05-10 合肥联信电源有限公司 Parallel connection method of static switch
CN115579886A (en) * 2022-12-05 2023-01-06 中国电力科学研究院有限公司 Method and device for quickly turning off thyristor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6118676A (en) Dynamic voltage sag correction
US9318969B2 (en) Frequency converter with DC link capacitor and method for pre-charging the DC link capacitor
JP4102964B2 (en) Standby uninterruptible power generation system and method using rectified AC voltage and storage battery
US7275622B2 (en) Traction elevator back-up power system with inverter timing
JP6261491B2 (en) Power converter
EP3251201B1 (en) A method of controlling an uninterruptible power supply to clear a shorted load
EP3893349B1 (en) Photovoltaic inverter, and photovoltaic power generation system for same
US11139733B2 (en) Modular multilevel converter sub-module having DC fault current blocking function and method of controlling the same
EP3096435A1 (en) Uninterruptable power supply system with fault clear capability
US20030086231A1 (en) Power conversion apparatus
JPWO2018211658A1 (en) Reactive power compensation device and control method thereof
US11967858B2 (en) Static transfer switch, and ups module to which static transfer switch is applied
EP0470525B1 (en) Power converter with shoot-through protection
CN116998079A (en) Inrush current limiting transformer energizing apparatus, method, system and technique
JP2005192354A (en) Alternating-current switch device and power supply device using the same
JP7183421B2 (en) DC distribution board
JP2005354781A (en) Uninterruptible power supply device
JP6700578B2 (en) Uninterruptible power system
US20230275514A1 (en) Energy supply device with safety-related shut-down facility and method of switching off the device
WO2024002250A1 (en) Quick automatic transfer switching circuit and a control method therefor
WO2018157915A1 (en) Load transfer switching
JPH04368436A (en) Protective circuit for uninterruptible power supply system
JP2016214001A (en) Uninterruptible power supply system
JPH05268722A (en) Error wiring protective circuit of inverter device
JP3971089B2 (en) Current limiting device