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JP2641162B2 - サイリスタ短絡検出装置 - Google Patents

サイリスタ短絡検出装置

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JP2641162B2
JP2641162B2 JP17125194A JP17125194A JP2641162B2 JP 2641162 B2 JP2641162 B2 JP 2641162B2 JP 17125194 A JP17125194 A JP 17125194A JP 17125194 A JP17125194 A JP 17125194A JP 2641162 B2 JP2641162 B2 JP 2641162B2
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正雄 和田
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Kyosan Seisakusho KK
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Kyosan Seisakusho KK
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、単相交流電力線路の開
閉を行う交流サイリスタスイッチにおけるサイリスタの
短絡を検出するサイリスタ短絡検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】単相交流電力線路に挿入される交流サイ
リスタスイッチは、単相交流電力線路の開閉を行って2
系統(+側と−側)の電力を切換えて出力するものであ
り、例えば、無停電電源装置内のインバータ回路出力の
負荷側供給用や直送回路内の無接点切換スイッチ用等に
使用されている。
【0003】従来の交流サイリスタスイッチの回路構成
を図6に示す。この図において、交流サイリスタスイッ
チ1は、2個のサイリスタA、B及びサイリスタC、D
が逆並列に接続された2組のスイッチング回路2、3に
より構成されている。
【0004】各スイッチング回路2、3は、単相交流電
力線路L1、L2に挿入され、サイリスタA、B及びサ
イリスタC、Dの各スイッチング動作を図外の制御回路
により制御して、図7(a)〜(e)に示すように、入
力交流電流を半波づつ出力側に伝達している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の交流サイリスタスイッチにあっては、通電状
態でサイリスタの短絡を検出することは困難であり、サ
イリスタ単体でしか短絡状態を検出できないという問題
点があった。
【0006】すなわち、各スイッチング回路2、3のス
イッチング動作において各サイリスタA〜Dが短絡して
いるか否かを検出することは、通電状態で行うことは困
難であるため、サイリスタ単体による測定で行ってい
た。その測定方法は、サイリスタのゲート電極をオフさ
せ、アノードとカソードの電極間に電流が流れるか否か
を測定することにより行っていたため、短絡検出に手間
がかかるという欠点があった。
【0007】このため、通電中にサイリスタに短絡が発
生しても直ちに検出できないため、交流サイリスタスイ
ッチ内の他系統の正常なサイリスタとの混触等の障害が
発生してしまうという欠点もあった。
【0008】〔目的〕本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたもので、交流サイリスタスイッチの回路構成を利
用して、比較的簡単な回路構成で通電中のサイリスタの
短絡を検出するサイリスタ短絡検出装置を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
2個のサイリスタが逆並列に接続されたスイッチング回
路を2組用い、当該各スイッチング回路を単相交流線路
毎に挿入して、当該各スイッチング回路のスイッチング
動作により入力される交流電力を負荷側へ断続的に出力
する交流サイリスタスイッチにおいて、前記一方のスイ
ッチング回路内の往路側サイリスタに流れる電流と、前
記他方のスイッチング回路内の復路側サイリスタに流れ
る電流とを検出する電流検出手段と、この電流検出手段
により検出される各検出電流値を比較する比較手段と、
を備え、この比較手段の比較結果に基づいて前記各スイ
ッチング回路内のサイリスタの短絡を検出することを特
徴としている。
【0010】また、この場合、請求項2に記載するよう
に、前記電流検出手段は、前記往路側サイリスタに流れ
る半波交流電流と前記復路側サイリスタに流れる半波交
流電流との合計電流を検出し、この合計検出電流値を前
記比較手段により比較した結果に基づいて前記各サイリ
スタの短絡を検出するようにしてもよい。
【0011】また、請求項3に記載するように、前記サ
イリスタの短絡を検出した場合、そのサイリスタの短絡
を報知する報知手段を設けることが有効である。
【0012】
【作用】請求項1及び請求項2記載の発明によれば、2
個のサイリスタが逆並列に接続されたスイッチング回路
を2組用い、当該各スイッチング回路を単相交流線路毎
に挿入して入力される交流電力をスイッチング動作によ
り負荷側へ断続的に出力する交流サイリスタスイッチに
おいて、電流検出手段により、前記一方のスイッチング
回路内の往路側サイリスタに流れる半波交流電流と、前
記他方のスイッチング回路内の復路側サイリスタに流れ
る半波交流電流とを検出し、各検出電流は、極性が逆で
絶対値が同一であることを利用して、比較手段により各
検出電流値を比較した結果が零でなく、短絡サイリスタ
に半波交流電流分が多く流れることで、この半波交流電
流値が検出され、比較されることでサイリスタの短絡状
態が検出される。
【0013】また、電流検出手段を通過しないサイリス
タの短絡の場合は、短絡したサイリスタに負荷電流がバ
イパスされ、2個のサイリスタの検出電流値の比較結果
は零でなく、短絡サイリスタに半波交流電流が流れて、
この半波交流電流値が検出され、比較されることでサイ
リスタの短絡が検出される。
【0014】したがって、交流サイリスタスイッチにお
いて通電状態のサイリスタの短絡を直ちに検出すること
ができ、他系統の正常なサイリスタとの混触等の障害の
発生を回避することができる。
【0015】また、請求項3記載の発明によれば、前記
通電中のサイリスタの短絡を検出した場合、そのサイリ
スタの短絡を報知する報知手段を設けることにより、サ
イリスタの短絡を直ちに報知して、その短絡サイリスタ
の交換を促すことができる。
【0016】
【実施例】以下、図1〜図5を参照して実施例を詳細に
説明する。
【0017】図1〜図5は、本発明のサイリスタ検出装
置を適用した単相交流回路の一実施例を示す図である。
なお、図1において、上記図6に示した回路構成部分と
同一の構成部分には、同一符号を付している。
【0018】まず、構成を説明する。
【0019】図1は、単相交流電力線路L1、L2に挿
入された交流サイリスタスイッチ1内のサイリスタ短絡
を検出するサイリスタ短絡検出装置の構成を示す図であ
る。図1において、交流サイリスタスイッチ1は、単相
交流電力線路L1に挿入されたスイッチング回路2と、
単相交流電力線路L2に挿入されたスイッチング回路3
とにより構成され、各スイッチング回路2、3は、2個
の逆並列に接続されたサイリスタA、B及びサイリスタ
C、Dにより構成されている。これらサイリスタA〜D
の各スイッチング動作は、各ゲート電極に制御回路14
から入力されるスイッチング制御信号により所定タイミ
ングで制御される。
【0020】スイッチング回路2において、サイリスタ
Aは、スイッチング制御信号によりオンされた時、単相
交流電力線路L2の往路サイリスタDのオンにより負荷
(図示せず)を通して、単相交流電力線路L1の図中出
力側より入力される負荷電流の逆極性の半波交流電流を
図中入力側に伝達する復路サイリスタAである。
【0021】スイッチング回路2において、サイリスタ
Bは、スイッチング制御信号によりオンされた時、単相
交流電力線路L1の図中入力側より入力される入力交流
電流の半波交流電流を図中出力側に接続される負荷(図
示せず)に供給する往路サイリスタBである。
【0022】また、スイッチング回路3において、サイ
リスタCは、スイッチング制御信号によりオンされた
時、単相交流電力線路L1の往路サイリスタBのオンに
より負荷(図示せず)を通して、単相交流電力線路L2
の図中出力側より入力される負荷交流電流の半波交流電
流を図中入力側に伝達する復路サイリスタCである。
【0023】スイッチング回路3において、サイリスタ
Dは、スイッチング制御信号によりオンされた時、単相
交流電力線路L2の図中入力側より入力される入力交流
電流の逆極性の半波交流電流を図中出力側に接続される
負荷(図示せず)に供給する往路サイリスタDである。
【0024】したがって、スイッチング回路2の往路サ
イリスタBとスイッチング回路3の復路サイリスタCが
同一タイミングでオンされ、スイッチング回路2の復路
サイリスタAとスイッチング回路3の往路サイリスタD
が同一タイミングでオンされる。
【0025】また、図1において、10はサイリスタ短
絡検出装置であり、このサイリスタ短絡検出装置10
は、電流検出器11、全波整流回路12、比較器13、
制御回路14及び短絡報知回路15により構成される。
【0026】電流検出器11は、スイッチング回路2の
往路サイリスタBに流れる入力交流電流と、スイッチン
グ回路3の復路サイリスタCに流れる負荷交流電流の合
計電流を検出し、その検出交流電流を全波整流回路12
に出力する。この電流検出器11は、電流検出手段とし
ての機能を有する。
【0027】全波整流回路12は、電流検出器11から
入力される検出交流電流を全波整流して直流電流に変換
し、その直流電流を比較器13に出力する。
【0028】比較器13は、全波整流回路12から入力
される直流電流値に基づいて往路サイリスタB、Dと復
路サイリスタA、Cに短絡による電流が流れているか否
かを検出し、その検出信号を制御回路14に出力する。
この比較器13は、比較手段としての機能を有する。
【0029】制御回路14は、スイッチング回路2の復
路サイリスタA、往路サイリスタB及びスイッチング回
路3の復路サイリスタC、往路サイリスタDの各スイッ
チング動作を制御するスイッチング制御信号を各サイリ
スタA〜Dのゲート電極に出力するとともに、比較器1
3から入力される検出信号に基づいて往路サイリスタ
B、Dあるいは復路サイリスタA、Cが短絡したことを
報知するための報知信号を短絡報知部15に出力する。
【0030】短絡報知部15は、制御回路14から入力
される報知信号により、往路サイリスタB、Dあるいは
復路サイリスタA、Cが短絡したことを報知音やランプ
の点滅等で報知する。
【0031】また、図中の16は、無負荷状態でもサイ
リスタA〜Dに所定の電流が流れるように設定した無負
荷補償用抵抗である。
【0032】次に、動作を説明する。
【0033】まず、上記スイッチング回路2の復路サイ
リスタA、往路サイリスタB及びスイッチング回路3の
復路サイリスタC、往路サイリスタDが正常である場合
の動作を図2に示す各部信号のタイミングチャートを参
照して説明する。
【0034】図2(a)は、単相交流電力線路L1に入
力される交流入力電流波形を示しており、その半波交流
電流が、スイッチング回路2の往路サイリスタBのオン
により負荷に供給され(同図(c)参照)、負荷を通っ
て単相交流電力線路L2に挿入されたスイッチング回路
3の復路サイリスタCのオンにより、電流位相180゜
で絶対値が同一の負荷電流(同図(d)参照)が入力側
に戻される。
【0035】また、単相交流電力線路L2に入力される
逆極性の半波交流電流は、スイッチング回路3の往路サ
イリスタDのオンにより負荷に供給され(同図(e)参
照)、負荷を通って単相交流電力線路L1に挿入された
スイッチング回路2の復路サイリスタAのオンにより、
電流位相180゜で絶対値が同一の負荷電流(同図
(b)参照)が入力側に戻される。
【0036】このように往路サイリスタBと復路サイリ
スタCに流れる電流位相は180゜で絶対値が同一であ
るため、電流検出器11により検出される合計電流は負
荷電流の値に係わらず常に零となる(同図(f)参
照)。
【0037】したがって、サイリスタが正常の場合は、
比較器13に全波整流回路12から入力される直流電流
は常に零となり、比較器13から制御回路14に検出信
号は出力されない。
【0038】次に、スイッチング回路2の往路サイリス
タBが短絡した場合の動作を図3に示す各部信号のタイ
ミングチャートを参照して説明する。
【0039】スイッチング回路2の往路サイリスタBが
短絡すると、復路サイリスタAのオン電圧よりも往路サ
イリスタBの短絡インピーダンスが低くなり、単相交流
電力線路L1に入力される交流入力電流(同図(a)参
照)は、同図(c)に示すように、往路と復路の交流電
流が往路サイリスタBに流れる。
【0040】また、スイッチング回路3の復路サイリス
タCは正常動作であるため、負荷を通って単相交流電力
線路L2の出力側より入力される両極性の負荷電流は、
同図(d)に示すように、半波交流電流となって入力側
に戻される。
【0041】また、単相交流電力線路L2の入力側より
入力される交流入力電流(同図(a)参照)は、スイッ
チング回路3の往路サイリスタDが正常動作であるた
め、同図(e)に示すように、逆極性の半波交流電流が
流れて負荷に供給される。そして、負荷を通った負荷電
流は、単相交流電力線路L1の出力側からスイッチング
回路2の復路サイリスタAに流れようとするが、往路サ
イリスタBの短絡インピーダンスが復路サイリスタAの
オン電圧より低くなっているため、同図(b)に示すよ
うに、復路サイリスタAに電流は流れず、同図(c)に
示すように、往路サイリスタBに流れて入力側に戻され
る。
【0042】このように往路サイリスタBが短絡する
と、往路サイリスタBに往路と復路の両方向電流が流れ
るため、電流検出器11を通る往路サイリスタBと復路
サイリスタCの合計電流は、同図(f)に示すように零
とはならず、半波交流電流が検出される。
【0043】この半波交流電流が全波整流回路12によ
り直流電流に変換されて比較器13に出力されると、比
較器13から短絡検出を示す検出信号が制御回路14に
出力され、制御回路14から短絡報知信号が短絡報知部
15に出力されて、短絡報知部15によりスイッチング
回路2側のサイリスタの短絡を検出した旨が報知され
る。
【0044】次に、スイッチング回路3の復路サイリス
タCが短絡した場合の動作を図4に示す各部信号のタイ
ミングチャートを参照して説明する。
【0045】スイッチング回路3の復路サイリスタCが
短絡すると、往路サイリスタDのオン電圧よりも復路サ
イリスタCの短絡インピーダンスが低くなり、交流入力
電流(同図(a)参照)は、同図(d)に示すように、
往路と復路の交流電流が復路サイリスタCに流れる。
【0046】また、スイッチング回路2の往路サイリス
タBは正常であるため、単相交流電力線路L1の入力側
より入力される入力交流電流は、同図(c)に示すよう
に、半波交流電流となって負荷に供給される。
【0047】また、スイッチング回路3の往路サイリス
タDは正常であるが、復路サイリスタCの短絡インピー
ダンスが往路サイリスタDのオン電圧より低くなってい
るため、単相交流電力線路L2の入力側より入力される
交流入力電流(同図(a)参照)は、同図(e)に示す
ように、往路サイリスタDには流れず、同図(d)に示
すように、両極性の交流入力電流が復路サイリスタCに
流れて、負荷に供給される。
【0048】また、負荷を通って単相交流電力線路L1
の出力側より入力される両極性の負荷電流は、スイッチ
ング回路2の復路サイリスタAは正常動作であるため、
同図(b)に示すように、逆極性の半波交流電流となっ
て入力側に戻される。
【0049】また、単相交流電力線路L1の入力側より
入力される交流入力電流(同図(a)参照)は、スイッ
チング回路2の往路サイリスタBが正常動作であるた
め、同図(c)に示すように、半波交流電流が流れて負
荷に供給される。そして、負荷を通った負荷電流は、単
相交流電力線路L2の出力側からスイッチング回路3の
復路サイリスタCの短絡路を流れて入力側に戻される。
【0050】このように復路サイリスタCが短絡する
と、復路サイリスタCに往路と復路の両方向電流が流れ
るため、電流検出器11を通る往路サイリスタBと復路
サイリスタCの合計電流は、同図(f)に示すように零
とはならず、半波交流電流が検出される。
【0051】この半波交流電流が全波整流回路12によ
り直流電流に変換されて比較器13に出力されると、比
較器13から短絡検出を示す検出信号が制御回路14に
出力され、制御回路14から短絡報知信号が短絡報知部
15に出力されて、短絡報知部15によりスイッチング
回路3側のサイリスタの短絡を検出した旨が報知され
る。
【0052】次に、スイッチング回路2の復路サイリス
タAが短絡した場合の動作を図5に示す各部信号のタイ
ミングチャートを参照して説明する。
【0053】スイッチング回路2の復路サイリスタAが
短絡すると、往路サイリスタBのオン電圧よりも復路サ
イリスタAの短絡インピーダンスが低くなり、単相交流
電力線路L1に入力される交流入力電流(同図(a)参
照)は、同図(b)に示すように、往路と復路の交流電
流が復路サイリスタAに流れ、往路サイリスタBには電
流が流れない。
【0054】また、スイッチング回路3の復路サイリス
タCは正常動作であるため、負荷を通って単相交流電力
線路L2の出力側より入力される両極性の負荷電流は、
同図(d)に示すように、半波交流電流となって入力側
に戻される。
【0055】また、単相交流電力線路L2の入力側より
入力される交流入力電流(同図(a)参照)は、スイッ
チング回路3の往路サイリスタDが正常動作であるた
め、同図(e)に示すように、逆極性の半波交流電流が
流れて負荷に供給される。そして、負荷を通った負荷電
流は、単相交流電力線路L1の出力側からスイッチング
回路2の復路サイリスタAの短絡路を流れて入力側に戻
される。
【0056】このように復路サイリスタAが短絡する
と、復路サイリスタAに往路と復路の両方向電流が流れ
るため、電流検出器11を通る往路サイリスタBと復路
サイリスタCの合計電流は、同図(f)に示すように零
とはならず、半波交流電流が検出される。
【0057】この半波交流電流が全波整流回路12によ
り直流電流に変換されて比較器13に出力されると、比
較器13から短絡検出を示す検出信号が制御回路14に
出力され、制御回路14から短絡報知信号が短絡報知部
15に出力されて、短絡報知部15によりスイッチング
回路2側のサイリスタの短絡を検出した旨が報知され
る。
【0058】また、スイッチング回路3の往路サイリス
タDが短絡した場合も、往路サイリスタDの短絡インピ
ーダンスが復路サイリスタCのオン電圧より低くなるた
め、復路サイリスタCには電流が流れず、往路サイリス
タDに往路と復路の両方向の交流電流が流れるため、電
流検出器11により検出される往路サイリスタBと復路
サイリスタCの合計電流は零とならず、往路サイリスタ
Bの半波交流電流が検出される。同様に、短絡報知部1
5によりスイッチング回路3側のサイリスタの短絡を検
出した旨が報知される。
【0059】以上のように、本発明のサイリスタ短絡検
出装置10を交流サイリスタスイッチ1に利用すること
により、通電中の各サイリスタA〜Dの短絡を検出する
ことが可能となり、従来のようなサイリスタの短絡検出
操作を不要とし、短絡検出に要する時間を大幅に短縮す
ることができる。
【0060】また、サイリスタの短絡を報知するように
したため、ユーザーに短絡したサイリスタの交換を促す
ことができ、短絡サイリスタと他系統の正常なサイリス
タとの混触等の障害発生を未然に防止することができ
る。
【0061】なお、上記実施例では、電流検出器11
は、往路サイリスタBと復路サイリスタCの合計電流を
検出するようにしたが、復路サイリスタAと往路サイリ
スタDの合計電流を検出するようにしても、同様にサイ
リスタA〜Dの短絡を検出可能である。
【0062】また、電流検出器11に流れる往路サイリ
スタBと復路サイリスタCの合計電流を検出する原理を
利用することにより、往路サイリスタBと復路サイリス
タCの開放状態を検出することもできる。
【0063】
【発明の効果】請求項1及び請求項2記載の発明によれ
ば、交流サイリスタスイッチにおいて通電状態のサイリ
スタの短絡を直ちに検出することができ、他系統の正常
なサイリスタとの混触等の障害の発生を回避することが
できる。
【0064】請求項3記載の発明によれば、前記通電中
のサイリスタの短絡を検出した場合、そのサイリスタの
短絡を報知する報知手段を設けることにより、サイリス
タの短絡を直ちに報知して、その短絡サイリスタの交換
を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサイリスタ短絡検出装置を適用した一
実施例の単相交流回路のブロック構成を示す図。
【図2】図1の交流サイリスタスイッチ及び電流検出器
の正常時の動作波形を示す図。
【図3】図1の往路サイリスタBが短絡した場合の交流
サイリスタスイッチ及び電流検出器の動作波形を示す
図。
【図4】図1の復路サイリスタCが短絡した場合の交流
サイリスタスイッチ及び電流検出器の動作波形を示す
図。
【図5】図1の往路サイリスタDが短絡した場合の交流
サイリスタスイッチ及び電流検出器の動作波形を示す
図。
【図6】従来の交流サイリスタスイッチの回路構成を示
す図。
【図7】図6の交流サイリスタスイッチ各部の動作波形
を示す図。
【符号の説明】
1 交流サイリスタスイッチ 2 スイッチング回路 3 スイッチング回路 10 サイリスタ短絡検出装置 11 電流検出器 12 全波整流回路 13 比較器 14 制御回路 15 短絡報知部 A 復路サイリスタ B 往路サイリスタ C 復路サイリスタ D 往路サイリスタ L1 単相交流電力線路 L2 単相交流電力線路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2個のサイリスタが逆並列に接続されたス
    イッチング回路を2組用い、当該各スイッチング回路を
    単相交流線路毎に挿入して、当該各スイッチング回路の
    スイッチング動作により入力される交流電力を負荷側へ
    断続的に出力する交流サイリスタスイッチにおいて、 前記一方のスイッチング回路内の往路側サイリスタに流
    れる電流と、前記他方のスイッチング回路内の復路側サ
    イリスタに流れる電流とを検出する電流検出手段と、 この電流検出手段により検出される各検出電流値を比較
    する比較手段と、 を備え、この比較手段の比較結果に基づいて前記各スイ
    ッチング回路内の各サイリスタの短絡を検出することを
    特徴とするサイリスタ短絡検出装置。
  2. 【請求項2】前記電流検出手段は、前記往路側サイリス
    タに流れる半波交流電流と前記復路側サイリスタに流れ
    る半波交流電流との合計電流を検出し、この合計電流値
    を前記比較手段により比較した結果に基づいて前記各サ
    イリスタの短絡を検出することを特徴とする請求項1記
    載のサイリスタ短絡検出装置。
  3. 【請求項3】前記サイリスタの短絡を検出した場合、そ
    のサイリスタの短絡を報知する報知手段を設けたことを
    特徴とする請求項1あるいは請求項2記載のサイリスタ
    短絡検出装置。
JP17125194A 1994-07-22 1994-07-22 サイリスタ短絡検出装置 Expired - Fee Related JP2641162B2 (ja)

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