JPH02285929A - サイリスタ変換装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は複数個の過電圧保護機能付き光点弧サイリスタ
を直列又は直並列に接続してなるサイリスタバルブによ
り構成されたサイリスタ変換装置に関する。

（従来の技術） 光点弧サイリスタの開発に伴ない、周波数変換用又は直
流送電用サイリスタバルブの信頼性は大きく向上してき
ている。さらに、最近では過電圧保護機能付き光点弧サ
イリスタ（以下ＶＢＯフリー光サイリスタと称す）の開
発により、サイリスタに加わる過電圧に対し、ＶＢＯフ
リー光サイリスタ自信で保護が可能なため、従来の変換
装置に使用されていた過電圧保護回路やアレスタ等が不
要になってきている。

第５図はＶＢＯフリー光サイリスタ変換器の１アーム（
以下サイリスタバルブと称す）とその点弧回路を示すも
のである。第５図において、直流電源１より供給される
電流により光点弧信号を発生するＮ個の発光ダイオード
２−１〜２−Ｎの直列回路には電流を制限する抵抗３と
スイッチング素子４とがそれぞれ直列に接続されている
。各発光ダイオード２−１〜２−Ｎから発生する光点弧
信号はライトガイド５−１〜５−Ｎを通してサイリスタ
バルブ内の直列接続されたＮ個のＶＢＯフリー光サイリ
スタ６−１〜６−Ｎに各別に伝送されるようになってい
る。各ＶＢＯフリー光サイリスタ６−１〜６−Ｎには、
直流分圧抵抗、スナバ抵抗。

スナバコンデンサから構成される付属回路７−１〜７−
Ｎが並列に接続されている。また、各サイリスタに加わ
る順電圧を検出するための発光ダイオード８−１〜８−
Ｎと抵抗９−１〜９−Ｎの直列回路がＶＢＯフリー光サ
イリスタ６−１〜６−Ｎに並列接続され、さらに発光ダ
イオード８−１〜８−Ｎに並列にダイオード１０−１〜
１０−Ｎが接続されている。これら発光ダイオード８−
１〜８−Ｎで検出された順方向電圧信号は光信号として
ライトガイド１１−１〜１１−Ｎにより光電変換回路１
２−１〜１２−Ｎに伝送される。この光電変換回路１２
−１〜１２−Ｎは光信号を電気信号に変換するもので、
ここで変換された電気信号ｂ−１〜ｂ−Ｎはオア回路１
３に加えられ、このオア回路１３より順電圧オア信号Ｃ
が出力される。

一方、図示しない変換器制御装置より出力されるサイリ
スタバルブの導通期間を示す導通信号ａと順電圧オア信
号Ｃはアンド回路１４に加えられ、このアンド回路１４
ではアンド条件が成立するとその出力をモノマルチ回路
１５に加え、ここで狭幅のパルス信号を点弧指令として
出力することによりスイッチング素子４を駆動するよう
にしている。したがって、このスイッチング素子４がオ
ンすると、発光ダイオード２−１〜２−Ｎは直流電源１
からの電流により光信号を発生し、この光信号はライト
ガイド５−１〜５−Ｎを通して各Ｖ８０フリー光サイリ
スタ６−１〜６−Ｎに点弧信号として伝送され、サイリ
スタバルブがオンすることになる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような構成の従来のＶＢＯフリー光サイリ
スタ変換装置では、特にサイリスタバルブの過電圧保護
点弧（以下ＶＢＯ点弧と称する）の有無を検出していな
いため、ＶＢＯフリー光サイリスタが過電圧により自己
ターンオンしても、そのことを判別することができなか
った。したがって、ＶＢＯフリー光サイリスタには過電
圧保護エネルギ耐量（以下ＶＢＯ耐量と称す）があるた
め、ＶＢＯ点弧を毎サイクル継続すると、サイリスタは
ｖＢＯ耐量により破損してしまうという問題があった。

本発明はＶＢＯフリー光サイリスタがＶＢＯ点弧したか
どうかを検出可能にしてＶＢＯ点弧の繰返しによるサイ
リスタバルブの破損を未然に防止することができるサイ
リスタ変換装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、次のような点に石
目してなされたものである。ＶＢＯ点弧のときは導通信
号がなく、しかも順電圧信号および逆電圧信号が検出さ
れないことに６目し、この３信号のうちいずれの信号も
検出されない場合にサイリスタバルブのＶＢＯ点弧を検
出するものである。

即ち、複数個の過電圧保護機能付き光点弧サイリスタが
直列又は直並列に接続され所定のタイミングで発生する
導通信号により点弧制御されるサイリスタバルブにより
構成されたサイリスタ変換装置において、前記サイリス
タバルブの順電圧を検出する順電圧検出手段と、前記サ
イリスタバルブに加わる逆電圧を検出する逆電圧検出手
段と、前記サイリスタバルブの導通信号が入力され且つ
この導通信号をそのオフタイミングを所定の余裕角時間
遅延させて出力する導通信号出力手段と、この導通信号
出力手段の出力信号、前記順電圧検出手段で検出された
順電圧検出信号および前記逆電圧検出手段で検出された
逆電圧検出信号のそれぞれの反転信号の論理積条件が成
立すると前記サイリスタバルブが過電圧保護点弧したこ
とを検出する検出手段とを備えた構成とするものである
。

（作用） このような構成のサイリスタ変換装置にあっては、ＶＢ
Ｏフリー光サイリスタがＶＢＯ点弧するときはサイリス
タバルブの導通期間を示す導通信号がなく、しかも順電
圧信号および逆電圧信号が検出されないので、これらの
各反転信号の論理積出力を監視および保護信号として使
用するこにより、ＶＢＯ点弧の繰返しによるサイリスタ
バルブの破損を未然に防止することができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明によるＶＢＯフリー光サイリスタ変換装
置の構成例を示すもので、第５図と同一部分には同一記
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点につい
てのみ述べる。第１図において、直列接続されたＶＢＯ
フリー光サイリスタ６−１〜６−Ｎの順電圧検出用の発
光ダイオード８−１〜８−Ｈのうち、所定の発光ダイオ
ード、ここでは発光ダイオード８−１．８−３と逆並列
に発光ダイオード２３−１．２３−３を接続し、ライト
ガイド２４−１．２４−２により新たに設けられた光電
変換回路２５−１．２５−３に接続する。

一方、第６図でも述べたように、光電変換回路１２−１
〜１２−Ｎで変換された電気信号ｂ−１〜ｂ−Ｎはオア
回路１３を通してアンド回路１４に順電圧オア信号Ｃと
して加えられると共に反転回路２０−２を通してアンド
回路１９に入力される。また、光電変換回路２５−１．
２５−３で変換された電気信号ｇ−１，ｇ−３はオア回
路１６に加えられ、このオア回路１６がら出力される逆
電圧オア信号りは反転回路２０−３を通してアンド回路
１９に入力される。さらに、逆電圧オア信号りはオンデ
イレイ回路１７にも入力され、ここで逆電圧オア信号り
を予定時間遅延させた信号ｅがフリップフロップ回路１
８のリセット端子に人力される。このフリップフロップ
回路１８のセット端子には図示しない制御回路から出力
される導通信号ａが入力され、その出力信号ａ−は反転
回路２０−１を通してアンド回路１９に入力される。

このアンド回路１９は反転回路２０−１．２０−２．２
０−３で反転された信号がすべて１”のとき、つまり順
電圧オア信号Ｃおよび逆電圧オア信号りが共に０”で、
導通信号ａによりセットされるフリップフロップ回路１
８がオンデイレイ回路１７を通して入力される逆電圧オ
ア信号ｅによりリセットされてその出力が０”のときに
アンド条件が成立し出力信号ｊを送出するもので、この
出力信号ｊはオンデイレイ回路２１に加えられ、このオ
ンデイレイ回路２１よりサイリスタバルブの過電圧保護
点弧の検出信号にとして出力される。

次にこのように構成されたサイリスタ変換装置の作用に
ついて述べる。

まず、正常運転時の作用を第２図に示すタイムチャート
により説明する。

サイリスタバルブに印加される順電圧により発光ダイオ
ード８−１〜８−Ｎが発光すると、その光信号はライト
ガイド１１−１〜１１−Ｎを通して光電変換回路１２−
１〜１２−Ｎに入力され、ここで電気信号に変換されて
オア回路１３に加えられる。このオア回路１３ではこれ
らの電気信号のオア条件により順電圧オア信号Ｃを得、
この順電圧オア信号Ｃはアンド回路１４に入力される。

このアンド回路１４に図示しない制御回路から導通信号
ａが人力され、順電圧オア信号Ｃとのアンド条件が成立
すると“１“信号がモノマルチ回路１５に加えられる。

このモノマルチ回路１５ではパルス信号を発生し、スイ
ッチング素子４をオンにして発光ダイオード２−１〜２
−Ｎを発光させる。この発光ダイオード８−１〜８−Ｎ
が発光すると、この光信号はライトガイド５−１〜５−
Ｎを通してＶＢＯフリー光サイリスタ６−１〜６Ｎに光
点弧信号として与えられ、ＶＢＯフリー光サイリスタ６
−１〜６−Ｎが点弧する。このＶＢＯフリー光サイリス
タ６−１〜６−Ｎが点弧すると順電圧が零となる。

一方、ＶＢＯフリー光サイリスタ６−１〜６−Ｎが転流
により消弧するとサイリスタバルブに逆電圧が印加され
、発光ダイオード２３−１．２３−３が発光し、その光
信号は順電圧の場合と同様に光ｍ変換回路２４−１．２
４−３により電気信号ｇ−１，ｇ−３に変換されてオア
回路１６に入力される。このオア回路１６ではこれら電
気信号のオア条件により逆電圧オア信号りを得、この逆
電圧オア信号りはオンデイレイ回路１７に入力される。

このオンデイレイ回路１７では逆電圧信号がＶＢＯフリ
ー光サイリスタ６−１〜６−Ｎのターンオフタイムによ
り決まる所定期間より長いとき出力信号が“１”となり
、フリップフロップ１８をリセットし、導通信号ａ−を
零とする。

このように正常動作中は常に順電圧信号ｂ−１〜ｂ−Ｎ
または逆電圧信号ｇ−１，ｇ−３、或いは導通信号ａ′
のいずれかは常時“１２なので、アンド回路１９のアン
ド条件は成立しない。したがって、アンド回路１９の出
力ｊは′０２なので、オンデイレイ回路２１から出力さ
れるＶＢＯ点弧検出信号には“０°のままである。

次にＶＢＯ点弧が起きた場合の作用を第３図に示すタイ
ムチャートにより説明する。外来サージ等によりサイリ
スタバルブの非導通期間中に順電圧方向の過電圧が印加
され（第３図ｔ−ｔＩ）、各ＶＢＯフリー光サイリスタ
電圧がＶＢＯ点弧電圧（ＶＩ）以上になると、サイリス
タは自己点弧して導通し、サイリスタの順電圧の電気信
号ｂ−１〜ｂ−Ｎは“０”である。この時は非導通期間
なので、導通信号ａは“０°であり、また逆電圧の電気
信号ｇ−１，ｇ−３も“０°である。

したがって、ＶＢＯ点弧時には順電圧信号ｂ−１〜ｂ−
Ｎ、逆電圧信号ｇ−１，ｇ−３および導通信号ａ′のい
ずれも“０”となるので、その反転出力によりアンド回
路１９のアンド条件が成立し、アンド回路１９の出力ｊ
が“１”となる。これにより、オンデイレイ回路２１か
ら出力されるｖＢＯ点弧検出信号には“１”となるので
、このＶＢＯ点弧点弧検出信号型視し、図示しない保護
回路を働かせることによりＶＢＯフリー光サイリスタ６
−１〜６−Ｎを過電圧による破損を未然に防止すること
ができる。

次にサイリスタバルブが転流失敗を起こした場合、ｖＢ
Ｏ点弧の検出回路が誤検出したかどうかについて第４図
に示すタイムチャートにより説明する。サイリスタバル
ブの転流失敗は、（１）逆電圧が不十分なとき、（２）
逆電圧が不十分で強制点弧パルスが発生したとき、（３
）パルスが欠相したとき等種々の要因で発生する。しか
し、転流失敗したときの転流失敗用のサイリスタバルブ
の逆電圧は零か若しくは小さい値である。

したがって、前述の説明より明らかなように転流失敗時
は順電圧オア信号Ｃ１逆電圧オア信号りは“０”になる
が、フリップフロップ回路１８から出力される導通信号
ａ′は“１”のままであることから、ＶＢＯ点弧検出信
号には０″のままである。即ち、転流失敗時には誤検出
はしない。この場合、オンデイレイ回路１７の遅延時間
Ｔ１は第１図に示さなかったが、通常サイリスタ保護で
採用している金裕角不足時に強制点弧パルス（第４図の
点弧信号ｄの■のパルス）を発生させるが、その強制点
弧回路の時限とリンクして設定すればよい。

ここで、ＶＢＯ信号を出力するオンデイレイ回路２１は
次のような理由により設けられている。サイリスタバル
ブの順電圧検出および逆電圧検出にはスレーショルドレ
ベルがあるため、電圧値が極端に小さい場合には検出で
きない。したがって、サイリスタバルブに印加される電
圧が正から負、または負から正に移行する領域の零近傍
では順電圧オア信号Ｃ１逆電圧オア信号りがいずれも短
時間“０°になる期間が発生する。このようなときＶＢ
Ｏ点弧動作が発生したものと誤検出してしまうため、オ
ンデイレイ回路２１を設けて遅延時間をサイリスタバル
ブの電圧検出回路の不感帯を考慮して決定することによ
り、ＶＢＯ点弧動作の誤検出がなくなる。この場合、オ
ンデイレイ回路２１のデイレイ時間は順電圧および逆電
圧検出回路のスレーショルドレベルで決まる不感帯時間
とリンクさせて決定される。

また、逆電圧オア信号を遅延させてフリップフロッフッ
プ回路１８をリセットするオンディレイ回路１７は次の
ような理由により設けられている。

サイリスタバルブは第２図乃至第４図では説明上省略し
て示したが、転流期間中（重なり期間）は通電している
。したがって、この重なり期間中は導通期間信号ａ−，
順電圧オア信号Ｃ９逆電圧オア信号りのいずれも“０”
のため、ＶＢＯ点弧動作が発生したものと誤検出してし
まう。しかし、前述したように導通期間信号ａによりセ
ットされ、逆電圧信号りをオンデイレイ回路１７に入力
して所定時間遅延させた信号によりリセットされるフリ
ップフロップ回路１８の出力信号ａ′を使用しているの
で、重なり期間の誤検出もロックできる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、ＶＢＯフリー光サイ
リスタがＶＢＯ点弧したかどうかを簡単且つ確実に検出
可能にしてＶＢＯ点弧の繰返しによるサイリスタバルブ
の破損を未然に防止することができる信頼性の高いサイ
リスタ変換装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサイリスタ変換装置の一実施例を
示す回路構成図、第２図乃至第４図は同実施例の作用を
説明するためのタイムチャートを示す図、第５図は従来
のサイリスタ変換装置の構成例を示す回路図、第６図は
同装置の作用を説明するためのタイムチャートを示す図
である。 １・・・・・・直流電源、２−１〜２−Ｎ、８−１〜８
−Ｎ、２３−１．２３−３・・・・・・発光ダイオード
、３．９−１〜９−Ｎ・・・・・・抵抗、４・・・・・
・スイッチング素子、５−１．５−Ｎ、１１−１〜１ｌ
−Ｎ２５−１．２５−３・・・・・・ライトガイド、６
−１〜６−Ｎ・・・・・・ＶＢＯフリー光サイリスタ、
７・・・・・・付属回路、１０−２．１０−Ｎ・・・・
・・ダイオード、１２−１〜１２−Ｎ、２４−１．２４
−３・・・・・・光電変換回路、１３．１６・・・・・
・オア回路、１４．１９・・・・・・アンド回路、１５
・・・・・・モノマルチ回路、１７゜２１・・・・・・
オンデイレイ回路、１８・・・・・・フリップフロップ
回路、２０−１．２０−２．２０−３・・・・・・反転
回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 第１Ｉ！１ 第 図 転ＩＮ％９に 第４ 陥

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の過電圧保護機能付き光点弧サイリスタが直列又
   は直並列に接続され所定のタイミングで発生する導通信
   号により点弧制御されるサイリスタバルブにより構成さ
   れたサイリスタ変換装置において、前記サイリスタバル
   ブの順電圧を検出する順電圧検出手段と、前記サイリス
   タバルブに加わる逆電圧を検出する逆電圧検出手段と、
   前記サイリスタバルブの導通信号が入力され且つこの導
   通信号をそのオフタイミングを所定の余裕角時間遅延さ
   せて出力する導通信号出力手段と、この導通信号出力手
   段の出力信号、前記順電圧検出手段で検出された順電圧
   検出信号および前記逆電圧検出手段で検出された逆電圧
   検出信号のそれぞれの反転信号の論理積条件が成立する
   と前記サイリスタバルブが過電圧保護点弧したことを検
   出する検出手段とを備えたことを特徴とするサイリスタ
   変換装置。