JPH02265320A - 直列サイリスタの過電圧保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、複数のサイリスタを直列接続して高電圧回
路に接続し、これら各サイリスタを同時にオン・オフす
ることで電力変換や回路の開閉を行う直列サイリスタの
・過電圧保護回路に関する。

〔従来の技術〕

第２図は過電圧保護回路を備えている直列サイリスタの
従来例を示した回路図である。

特別高圧の電力系統では、たとえば静止形無動電力調整
装置などに、多数のサイリスタを直列接続したものを使
用する。このように高電圧回路に直列サイリスタを使用
する場合には、特に過電圧に対する保護が重要であり、
第２図に示すように回路構成したものが多用されている
。

この第２図において、複数のサイリスタ１０．２０゜９
０が直列になって高電圧回路に接続しているのであるが
、低電位側に設置しているオン・オフ指令回路２から、
高電位側にあるゲート回路１１．２１゜９１にオン・オ
フ指令信号が、絶縁をかねた光ファイバなどで伝送され
るので、このオン・オフ指令信号を受けて、ゲート回路
１１．２１．９１がゲート駆動信号を出力して、各サイ
リスタ１０．２０．９０は一斉にオンまたはオフ動作を
する。

ここで各サイリスタのアノード・カソード間にはそれぞ
れ分圧抵抗１２．２２．９２を接続しているが、これは
直列接続している各サイリスタが分担する電圧を均等な
らしめるためのものである。

またスナバ抵抗１３．２３．９３とスナバコンデンサ１
４、２４．９４との直列接続で構成したスナバ回路を、
各サイリスタのアノード・カソード間に接続しているが
、これはサイリスタがターンオフするときに、当該サイ
リスタに変化率の大きな電圧が印加されるのを緩和する
ためのものである。

さらに、直列抵抗１５．２５．９５とブレークオーバダ
イオード（以下ではＢＯＤと略記する）　１６．２６゜
９６ならびに直列ダイオード１７．２７．９７の直列接
続で構成した自己点弧回路を、各サイリスタのアノード
・ゲート間に接続しているが、これは、直列サイリスタ
を接続している高電圧回路に、落雷や遮断器動作などに
より大きなサージ電圧が侵入したときに、この自己点弧
回路の動作によりサイリスタが過電圧破壊するのを防ぐ
ためである。

第３図はＢＯＤのブレークオーバ特性をあられしたグラ
フであって、横軸は電圧、縦軸は電流をあられしている
。

この第３図に示すように、ＢＯＤに順方向電圧を印加し
て、その値がブレークオーバ電圧■、。をこえると、こ
のＢＯＤはブレークオーバしてしまう特性を備えている
。

それ故、サージ電圧が高電圧回路に侵入して、サイリス
タのアノード・カソード間に、このブレークオーバ電圧
ＶＩＯ以上の電圧が印加されると、そのサイリスタのゲ
ートにブレークオーバしたＢＯＤを介してゲート電流が
流れて、当該サイリスタを強制的に点弧するので、この
サイリスタは過電圧で破壊となることをまぬがれる。

上述したように、高電圧回路に接続する直列サイリスタ
は、各サイリスタのそれぞれに分圧抵抗、スナバ回路お
よび自己点弧回路を備えることで、過電圧から保護する
ようにしているが、さらにサイリスタの直列数を所定よ
りも余分にして冗長性を持たせることにより、安全性を
増大させるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

直列サイリスタのそれぞれに自己点弧回路を設けること
で、サージ電圧の侵入に対して保護できることは上述し
たが、この自己点弧回路はスナバ回路が断線してしまう
故障やゲート回路の故障などのように、直列サイリスタ
の内部故障の場合にも動作して、各サイリスタに過電圧
が印加される場合にも、確実な保護ができる。

しかしながら、特定のゲート回路、たとえばゲート回路
２１が故障してサイリスタ２０にオンゲートｔ２ｉｔを
流さない場合には下記の不具合を生じる。

すなわち、直列サイリスタのすべてが一斉にオンになる
とき、サイリスタ２０のみはオフであることから、この
サイリスタ２０のアノード・カソード間電圧が上界し、
その値がブレークオーバ電圧ＶＩＯに達すると、ＢＯＤ
２６がブレークオーバしてサイリスタ２０を点弧し、過
電圧を解消する。

このときスナバコンデンサ２４はブレークオーバ電圧Ｖ
、。まで充電しており、サイリスタ２０のターンオンに
より、この充電電荷はスナバ抵抗２３で熱となって消費
されることとなる。スナバコンデンサ２０の静電容量を
Ｃとすると、この蓄積エネルギーＷは（１）式で示され
る。

ｗ−′／２ｃ　−ｖヨ。　−・−・−・・・・　　　（
１）このエネルギーＷがスナバ抵抗２３で発生する損失
となるのであるが、直列サイリスタのオン・オフが繰返
されるとき、スナバ抵抗２３ではその度ごとに（１）式
の損失が発生することになり、通常の点弧動作時の発生
損失の数倍となる。

スナバ抵抗１３．２３．９３の容量を、この大きな損失
に耐えられるように大きくすることは、装置を大形・高
価にするので、−Ｓには正常動作時に発生する損失を許
容できる容量の抵抗にしている。

それ故、ゲート回路の故障により上記の異常を生じた場
合には、スナバ抵抗が焼損しないように、高電圧回路を
停電にして、あるいは装置を停止して故障箇所の修理を
行うのであるが、このような部分的な故障で、高い信頗
性が要求される回路の停電、あるいは装置の停止は好ま
しいことではない。

そこでこの発明の目的は、スナバ抵抗が過熱しても、直
列サイリスタの運転を継続できるようにすることにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、この発明の過電圧保護回
路は、抵抗とコンデンサを含んで構成しているスナバ回
路をサイリスタのアノード・カソード間に接続し、かつ
、電圧が所定値以上になると電流が流れる回路を含んで
いる過電圧保護用自己点弧回路をアノード・ゲート間に
接続しているサイリスタの複数を直列接続している直列
サイリスタにおいて、前記スナバ回路の抵抗温度が所定
値以上の高温度になったとき、当該高温度抵抗が属して
いるサイリスタに接続している前記自己点弧回路を開路
する手段を、前記サイリスタのそれぞれに別個に備える
ものとする。

なお、電圧が所定値以上になると電流が流れる回路とし
ては、例えば、ブレークオーバダイオード、ツェナーダ
イオード、または、ダイアック、もしくは、サイリスタ
のアノード・ゲート間にツェナーダイオードが接続され
て成るサイリスタ・ツェナーダイオード組合せ回路を使
用することができる。

〔作用〕

この発明は、スナバ抵抗が過熱したことを検出すれば、
その高温スナバ抵抗が属しているサイリスタを自己点弧
させる回路が動作できないようにすることで、そのサイ
リスタを過電圧により短絡破壊させる。すなわち直列接
続している多数のサイリスタのうちの１個を短絡するの
と等価であり、残余のサイリスタで運転を継続させよう
とするものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例をあられした回路図である。

この第１図において、複数のサイリスタ！０．２０゜９
０を直列にして高電圧回路に接続するのであるが、各サ
イリスタのゲートには、オン・オフ指令回路２からの指
令にもとづいてゲート電流を流すゲート回路１１．２１
．９１を備えていること、また各サイリスタのアノード
・カソード間には分圧抵抗１２゜２２、９２と、スナバ
抵抗１３．２３．９３ならびにスナバコンデンサ１４．
２４．９４とで構成しているスナバ回路を接続している
のは、第２図で既述の従来例回路と同じである。また直
列抵抗１５．２５．９５とＢＯＤ１６．２６．９６なら
びに直列ダイオード１７．２７．９７の直列接続で構成
した自己点弧回路を、各サイリスタのアノード・ゲート
間に接続しているのも、第２図で既述の従来例回路と同
じである。

本発明においては、スナバ抵抗１３．２３．９３の温度
が所定値以上になったときに溶断する温度ヒユーズ１９
．２９．９９を、それぞれのスナバ抵抗の温度を検出す
るのに最適な位置に取付けるのであるが、この温度ヒユ
ーズは、それぞれのスナバ回路が属しているサイリスタ
用の自己点弧回路に直列に挿入されている。

このような回路構成にすることで、たとえば、ゲート回
路２１が故障したため、ＢＯＤ２６のブレークオーバに
よりサイリスタ２０を点弧させる動作を繰返して、スナ
バ抵抗２３の温度が上昇しても、ゲート回路２１が復旧
しなければ、遂に温度ヒユーズ２９が溶断する。その結
果サイリスタ２０用の自己点弧回路が開路して、自己点
弧機能を失うことになる。よってサイリスタ２０は過電
圧により破壊し短絡となる。即ち多数の直列サイリスタ
のうちの１個のアノード・カソード間を短絡したのと同
じことになるが、一般に直列サイリスタのうちのいくつ
かは冗長素子であることから、そのまま支障なく運転を
継続することができる。

なお、第１図に示す実施例回路では温度ヒユーズを使用
したが、スナバ抵抗の温度上昇を検出するのに、バイメ
タルや温度リレーを使用し、その接点を自己点弧回路に
直列に挿入する回路構成にしてもよいことは勿論である
。さらに、ＢＯＤ１６゜２６、９６の代わりに、ツェナ
ーダイオード、ダイアック、または、アノード・ゲート
間にツェナーダイオードが接続されたサイリスタを用い
ることもできる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、スナバ回路と自己点弧回路とを備え
ているサイリスタの複数を直列にして高電圧回路に接続
している場合に、ゲート回路などの故障によりスナバ抵
抗が焼損するおそれが生しれば、自己点弧回路を開放し
て、そのサイリスタを過電圧により短絡破壊させて、ス
ナバ抵抗焼頃による装置の停止を未然に防止できる効果
が得られる。一般に直列サイリスタはいくつかの冗長素
子を有するので、この冗長素子数の範囲内での短絡破損
は許容範囲内であって、重要装置の停電や停止による大
きな被害の発生を防止できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をあられした回路図であり、第
２図は過電圧保護回路を備えている直列サイリスタの従
来例を示した回路図、第３図はＢＯＤのブレークオーバ
特性をあ°られしたグラフである。 ２・・・オン・オフ指令回路、１０．２０．９０・・・
サイリスタ、１１．２１．９１・・・ゲート回路、１２
．２２．９２・・・分圧抵抗、１３．２３．９３・・・
スナバ抵抗、１４．２４．９４・・・スナバコンデンサ
、１５．２５．９５・・・直列抵抗、１６２６、９６・
・・Ｂ　ＯＤ、　１７．２７．９７・・・直列ダイオー
ド、あ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）抵抗とコンデンサを含んで構成しているスナバ回路
   をサイリスタのアノード・カソード間に接続し、かつ、
   電圧が所定値以上になると電流が流れる回路を含んでい
   る過電圧保護用自己点弧回路をアノード・ゲート間に接
   続しているサイリスタの複数を直列接続している直列サ
   イリスタにおいて、前記スナバ回路の抵抗温度が所定値
   以上の高温度になったとき、当該高温度抵抗が属してい
   るサイリスタに接続している前記自己点弧回路を開路す
   る手段を、前記サイリスタのそれぞれに別個に備えてい
   ることを特徴とする直列サイリスタの過電圧保護回路。