JPH0328150B2

JPH0328150B2 -

Info

Publication number: JPH0328150B2
Application number: JP56134251A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Konishi; Osamu Motoyoshi
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1981-08-28
Publication date: 1991-04-18
Also published as: DE3275014D1; EP0073059A1; ATE24774T1; EP0073059B1; JPS5836169A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、サイリスタを直列接続して構成した
サイリスタ変換装置において、サイリスタの短絡
故障および過電圧保護回路の動作状況の監視を行
うサイリスタ監視装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、このようなサイリスタ変換装置として
は、例えばスナバ回路や点弧回路、整流回路等が
あり、サイリスタに過電圧が印加されることは、
これらの回路等に何らかの異常（故障）があるこ
とを示しており、したがつて、これらの回路およ
びサイリスタ等を保護するためにサイリスタに印
加される過電圧の監視が必要となる。このような
サイリスタ変換装置におけるサイリスタの監視装
置は、高電圧や急峻な電位変化にさらされている
ため、絶縁性や耐ノイズ性に優れたライトガイド
が用いられている。しかしながら、多数のサイリ
スタの監視を行うため、高価なライトガイド等の
光学部品を数多く使用する必要があり、監視装置
が高価かつ繁雑になる問題がある。従つて、廉価
で簡素な監視装置が要望されている。

ライトガイドを用いたサイリスタの故障および
過電圧保護回路の動作を監視する従来の装置の一
例を、第１図乃至第４図において説明する。第１
図は多数直列接続して構成された高圧サイリスタ
変換装置の中の１個のサイリスタの監視装置を示
す。ここで、１は交流電圧が印加されるサイリス
タ、２は制御装置、３Ａ，３Ｂおよび３Ｃはそれ
ぞれライトガイド、４は制御装置２からライトガ
イド３Ｃを介して送られる光信号を電気信号に変
換する光電変換器で、その出力はサイリスタ１の
ゲートに接続されている。５Ａ，５Ｂおよび５Ｃ
は抵抗、６Ａおよび６Ｂは発光ダイオードであ
る。抵抗５Ａと発光ダイオード６Ａとは直列に接
続され、その両端はサイリスタ１のアノードとカ
ソードにそれぞれ接続されている。７はブレーク
オーバダイオードで、このブレークオーバダイオ
ード７と抵抗５Ｃとは直列に接続されて、その両
端はサイリスタ１のアノードとカソードにそれぞ
れ接続されている。また、抵抗５Ｃを流れる電流
の一部は抵抗５Ｂを介して発光ダイオード６Ｂに
分流するように、これら抵抗５Ｂおよび発光ダイ
オード６Ｂの直列回路は抵抗５Ｃの両端に接続さ
れている。８は監視回路であり、発光ダイオード
６Ａおよび６Ｂからの光信号はそれぞれライトガ
イド３Ａおよび３Ｂを介して、監視回路８に伝送
される。

すなわち、制御装置２からライトガイド３Ｃを
通過した光信号は光電変換器４で光電変換され
る。この光電変換されたパルスはサイリスタ１の
ゲートに供給される。従つて、サイリスタ１は制
御装置２で制御される。サイリスタ１のゲートに
点弧パルスが供給されると、サイリスタ１は点弧
し、その後、サイリスタ１が消弧して、サイリス
タ１のアノードとカソード間に電圧が印加される
と、その分担電圧で生じた発光ダイオード６Ａの
光信号は、ライトガイド３Ａを介して監視回路８
に伝送される。すなわち、サイリスタ１が正常で
あれば、阻止期間に電圧がサイリスタ１のアノー
ドとカソード間に印加されると、発光ダイオード
６Ａに電流が流れて発光ダイオード６Ａが発光す
るので、監視回路８へ光信号が伝送される。しか
し、サイリスタ１が短絡破壊を起している場合
は、サイリスタ１のアノードとカソード間に電圧
分担がなく、発光ダイオード６Ａに電流は流れ
ず、従つて、監視回路８に光信号が伝送されない
ため、サイリスタ１の故障を判断することができ
る。

また、ブレークオーバダイオード７および抵抗
５Ｃから成る回路は、サイリスタ１を過電圧から
保護するための過電圧保護回路である。ブレーク
オーバダイオード７は第２図に示す電圧電流特性
を持つた素子であり、この特性は第３図Ａに示す
ようにサイリスタ９とツエナダイオード１０の組
合わせによつても実現することができ、また、第
３図Ｂに示すように第４図の特性をもつた逆導通
形ブレークオーバダイオード１２とダイオード１
１とを直列接続しても実現できる。

このような第２図のブレークオーバ特性を持つ
たダイオード７と限流抵抗５Ｃとをサイリスタ１
のアノードとゲートに接続しておき、サイリスタ
１のアノードとゲート間の電圧がブレークオーバ
ダイオード７のブレークオーバ電圧に達してブレ
ークオーバを起すと、サイリスタ１のゲートに点
弧パルスが供給されて、サイリスタ１は点弧する
ため、過電圧破壊からサイリスタ１を保護するこ
とができる。このような過電圧保護回路の動作状
況を監視するために、抵抗５Ｃの電流を抵抗５Ｂ
を介して発光ダイオード６Ｂに分流させ、これに
より生じた発光ダイオード６Ｂの光信号がライト
ガイド３Ｂを介して、監視回路８に伝送され、サ
イリスタ１に過電圧が印加されたことが検知され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上の例のように、従来の監視装置では、サイ
リスタの故障監視と過電圧保護回路の動作状態の
監視は、別個の光伝送系によつて行われていたの
で、監視装置が複雑になるばかりでなく、高価な
ライトガイドおよび受・発光素子を多数必要と
し、装置が非常に高価になるという問題があつ
た。

本発明は、このような従来の欠点を除去して、
より簡素にして、廉価なサイリスタ監視装置を提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕このような目的を達成するために、本発明は、
交流電圧を印可されるサイリスタの短絡故障およ
び過電圧印加を監視するサイリスタ監視装置にお
いて、制御装置から第１のライトガイドを介して
与えられる点弧指令に基づいて前記サイリスタの
ゲートに点弧パルスを供給する光電変換器と、サ
イリスタのアノード・カソード間に接続されてサ
イリスタの分担電圧を検出する電圧検出回路と、
光電変換器から出力される点弧パルスによりセツ
トされ前記電圧検出回路からの出力によりリセツ
トされるフリツプフロツプと、ブレークオーバ特
性を持つ回路要素を含んでサイリスタのアノー
ド・ゲート間に接続され、サイリスタに過電圧が
印加された際に前記ブレークオーバ特性を持つ回
路要素が作動して当該サイリスタを点弧する過電
圧保護回路と、フリツプフロツプの出力によりそ
のリセツトタイミングで駆動されるマルチバイブ
レータと、このマルチバイブレータの出力側およ
び過電圧保護回路に接続され、マルチバイブレー
タの出力に応動して発光すると共に過電圧保護回
路が作動した時にも発光する発光ダイオードと、
この発光ダイオードからの出射光を伝送する第２
のライトガイドと、この第２のライトガイドを介
して伝送された光信号に基づいてサイリスタの短
絡故障および過電圧印加を監視する監視回路と、
を備えたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下に図面により、本発明を詳細に説明する。
以下では第１図と同様の箇所には同一符号を用
い、その説明は省略する。

第５図は本発明の一実施例を示すものであり、
ここで、２１は発光ダイオード、２２はサイリス
タ１に印加される電圧を抵抗２２Ａを介して検出
する電圧検出回路、２３はフリツプフロツプであ
り、光電変換器４から出力される点弧パルスによ
りセツトされ、電圧検出回路２２からの出力でリ
セツトされる。２４はフリツプフロツプ２３がリ
セツトされるタイミングでトリガされる単安定マ
ルチバイブレータ（以下、マルチバイブレータと
略す）、２５はパルスアンプであり、その出力が
発光ダイオード２１に供給されるようになつてい
る。またブレークオーバダイオード７と抵抗５Ｃ
により前述した過電圧保護回路を構成し、その回
路に流れる電流の一部を抵抗２６を介して、発光
ダイオード２１に分流させるようになつており、
更に、発光ダイオード２１の発光出力をライトガ
イド２７を介して監視回路８に伝送するようにな
つている。

つぎに、第６図を参照して、第５図の実施例の
動作を説明する。第６図は第５図の回路を純ブリ
ツヂ整流器に適用した場合の各部波形を示し、制
御遅れ角が90度である場合の動作を示している。
まず、制御装置２からサイリスタ１の点弧指令と
しての光信号がライトガイド３Ｃを通して光電変
換器４に伝送されると、光電変換器４は光信号を
点弧パルスに光電変換し（第６図Ｂ参照）、サイ
リスタ１のゲートにその点弧パルスを供給してサ
イリスタ１が点弧するとともに（第６図Ａ参照）、
フリツプフロツプ２３がセツト状態になる（第６
図Ｄ参照）。その後、サイリスタ１が消弧して、
アノードとカソード間に電圧を分担すると（第６
図Ａ参照）、電圧検出回路２２がその電圧を検出
して、フリツプフロツプ２３をリセツトする（第
６図Ｄ参照）。この時、マルチバイブレータ２４
がトリガされて（第６図Ｅ参照）、パルスアンプ
２５によつて発光ダイオード２１にパルス電流ａ
が流れ（第６図Ｆ，Ｇ参照）、発光ダイオード２
１の光信号が監視回路８へ伝送される。

その後、電圧検出回路２２はサイリスタ１の電
圧波形にしたがつて電圧が零になるごとに反転す
るが、光電変換器４からの点弧パルスが生起して
いないので、フリツプフロツプ２３がリセツトさ
れたままであり、マルチバイブレータ２４をトリ
ガすることはない。従つて、第６図Ｇに示すパル
ス電流ａはサイリスタ１が消弧した時点でのみ流
れることになる。

この信号ａはサイリスタ１のアノードとカソー
ド間に電圧が印加されたことを示す信号であり、
サイリスタ１が正常な状態であることを示してい
る。

消弧時に、その信号ａが生起していなければ、
サイリスタ１が短絡破壊等の故障のために電圧を
分担していないことを示し、これにより、サイリ
スタ１の故障を判断できる。

また、第６図ＡにおいてＨを付記した部分は、
過電圧保護回路が動作する場合の波形を示してお
り、第５図において、ブレークオーバダイオード
７がブレークオーバを起すと、ブレークオーバダ
イオード７および抵抗５Ｃの経路で、サイリスタ
１のゲートに点弧パルスが供給され、サイリスタ
１が点弧される。また、ブレークオーバダイオー
ド７、抵抗２６および発光ダイオード２１の経路
で発光ダイオード２１に、第６図Ｇの如く、パル
ス電流ｂが流れ、これにより発光ダイオード２１
が発光して、その光信号がライトガイド２７を通
して監視回路８へ伝送される。この光信号によつ
て過電圧保護回路が動作したことを判断すること
ができる。

すなわち、パルス電流ａおよびｂで発光ダイオ
ード２１が発する光信号は、１本のライトガイド
２７を介して監視回路８に伝送される。この２つ
の光信号はタイミングが異つているため、両者は
明確に区別することができる。つまり、監視回路
８は、ライトガイドから一定間隔で光信号が入力
されておれば正常動作、一定間隔の光信号が入さ
れなくなればサイリスタの短絡破壊等の故障、一
定間隔でなく光信号が入力されればサイリスタへ
の過電圧印加であることを各々監視する。

第７図は本発明を逆並列接続したサイリスタの
監視装置に適用した実施例である。第７図におい
て、第１図および第５図と同様の箇所には同一符
号を用い、その説明は省略する。

ここで１Ａおよび１Ｂは逆並列接続されたサイ
リスタで、サイリスタ１Ａにはブレークオーバダ
イオード７Ａおよび抵抗５Ｃ、また、サイリスタ
１Ｂにはブレークオーバダイオード７Ｂ、抵抗５
C′およびツエナダイオード３１Ａ，３１Ｂで構成
した過電圧保護回路を設けている。ここで、ブレ
ークオーバダイオード７Ａとツエナダイオード３
１Ａとの間に抵抗３２を介挿する。３３はダイオ
ード３３Ａ〜３３Ｄで構成したブリツヂ整流回路
であり、その交流入力側にはツエナダイオード３
１Ａおよび３１Ｂの直列回路に抵抗３４を介して
接続し、また、その直流出力には発光ダイオード
２１が接続してある。更に、光電変換器４の出力
をフリツプフロツプ２３へ供給するとともに、サ
イリスタ１Ａのゲートには直接に、およびサイリ
スタ１Ｂのゲートへは絶縁用のパルストランス３
５を介して供給する。なお、３６は抵抗である。

このように構成した監視装置においても、第５
図および第６図について説明したと同様に、サイ
リスタ１Ａ，１Ｂの短絡故障および過電圧の印加
が検知できる。すなわち、第８図を参照するに、
光電変換器４からの点弧パルスがサイリスタ１Ａ
に供給されてサイリスタ１Ａが点弧する。これに
より、第８図Ａに示す電圧波形が立下るととも
に、フリツプフロツプ２３がセツトされ、次い
で、サイリスタ１Ａが消弧されるとフリツプフロ
ツプ２３がリセツトされる。これにより、マルチ
バイブレータ２４およびパルスアンプ２５を介し
て発光ダイオード２１に電流が流れて発光する。
サイリスタ１Ｂについても全く同様である。換言
すると、サイリスタ１Ａおよび１Ｂの消弧時には
発光ダイオード２１にパルス電流ａ（第８図Ｇ参
照）が流れる。

次に、過電圧保護回路について説明する。サイ
リスタ１Ａが順電圧の状態で、ブレークオーバダ
イオード７Ａがブレークオーバした場合には、ブ
レークオーバダイオード７Ａ、抵抗５Ｃの経路で
サイリスタ１Ａに点弧パルスを供給するととも
に、ブレークオーバダイオード７Ａ、抵抗３２お
よびツエナダイオード３１Ａ，３１Ｂの経路で電
流が分流する。また、サイリスタ１Ｂが順電圧の
状態でブレークオーバダイオード７Ｂがブレーク
オーバした場合には、ツエナダイオード３１Ａお
よび３１Ｂ、ブレークオーバダイオード７Ｂおよ
び抵抗５C′の経路でサイリスタ１Ｂに点弧パルス
を供給する。いずれの場合にも、ツエナダイオー
ド３１Ａおよび３１Ｂに電流が流れ、ツエナダイ
オード３１Ａおよび３１Ｂの直列回路の両端には
極性が異なるが、一定電圧に制限されたツエナ電
圧が生ずる。

従つて、いずれの過電圧保護回路が動作した場
合でも、ツエナダイオード３１Ａおよび３１Ｂに
発生する電圧によつて、抵抗３４で限流された電
流がブリツヂ整流回路３３を介して、発光ダイオ
ード２１に流れて、発光ダイオード２１が発光
し、その光信号がライトガイドド２７を介して監
視回路８に伝送される。すなわち、過電圧保護回
路が動作した第８図ＡのＨの時点では、第８図Ｇ
に示すようにパルス電流ｂが流れる。

しかして、第５図に示した監視装置と同様に、
サイリスタ１Ａ，１Ｂの短絡故障と過電圧保護回
路の動作状況を１本のライトガイド２７によつて
監視することができる。

〔発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば、サイリ
スタの消弧のタイミングでサイリスタが分担した
電圧を検出して、そのタイミングでのみパルス信
号を発生する回路を設けたことにより、サイリス
タの短絡故障の監視を、過電圧保護回路の動作状
況の監視と同一のライトガイドで行うことができ
る。従つて、監視回路へのライトガイドの本数を
半減することができ、監視装置を簡素化すること
ができるとともに、廉価なものとすることができ
る。

なお、以上の説明では、高圧サイリスタ変換装
置について説明してきたが、低圧であつても監視
装置が誘導障害を受け易い場合等には、本発明を
適用してライトガイドを用いて監視を行うことが
できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサイリスタ監視装置の一例を示
すブロツク図、第２図はブレークオーバダイオー
ドの電圧電流特性図、第３図Ａ，Ｂはブレークオ
ーバダイオードの特性を複数の素子で実現する回
路の二例を示す線図、第４図は第３図Ｂに示した
逆導通形ブレークオーバダイオードの電圧電流特
性図、第５図は本発明サイリスタ監視装置の一実
施例を示すブロツク図、第６図は第５図の実施例
の回路における動作説明用波形図、第７図は本発
明を逆並列に接続したサイリスタに適用した一実
施例を示すブロツク図、第８図は第７図の回路の
動作説明用波形図である。１，１Ａ，１Ｂ…サイリスタ、２…制御装置、
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…ライトガイド、４…光電変換
器、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５C′…抵抗、６Ａ，６Ｂ
…発光ダイオード、７，７Ａ，７Ｂ…ブレークオ
ーバダイオード、８…監視回路、９…サイリス
タ、１０…ツエナダイオード、１１…ダイオー
ド、１２…逆導通形ブレークオーバダイオード、
２１…発光ダイオード、２２…電圧検出回路、２
２Ａ…抵抗、２３…フリツプフロツプ、２４…単
安定マルチバイブレータ、２５…パルスアンプ、
２６…抵抗、２７…ライトガイド、３１Ａ，３１
Ｂ…ツエナダイオード、３２…抵抗、３３…ブリ
ツヂ整流回路、３３Ａ〜３３Ｄ…ダイオード、３
４…抵抗、３５…パルストランス、３６…抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】１交流電圧を印可されるサイリスタの短絡故障
および過電圧印加を監視するサイリスタ監視装置
において、制御装置から第１のライトガイドを介して与え
られる点弧指令に基づいて前記サイリスタのゲー
トに点弧パルスを供給する光電変換器と、前記サイリスタのアノード・カソード間に接続
されて前記サイリスタの分担電圧を検出する電圧
検出回路と、前記光電変換器から出力される点弧パルスによ
りセツトされ前記電圧検出回路からの出力により
リセツトされるフリツプフロツプと、ブレークオーバ特性を持つ回路要素を含んで前
記サイリスタのアノード・ゲート間に接続され、
前記サイリスタに過電圧が印加された際に前記ブ
レークオーバ特性を持つ回路要素が作動して当該
サイリスタを点弧する過電圧保護回路と、前記フリツプフロツプの出力によりそのリセツ
トタイミングで駆動されるマルチバイブレータ
と、このマルチバイブレータの出力側および前記過
電圧保護回路に接続され、前記マルチバイブレー
タの出力に応動して発光すると共に、前記過電圧
保護回路が作動した時にも発光する発光ダイオー
ドと、この発光ダイオードからの出射光を伝送する第
２のライトガイドと、この第２のライトガイドを介して伝送された光
信号に基づいて前記サイリスタの短絡故障および
過電圧印加を監視する監視回路と、を備えたことを特徴とするサイリスタ監視装置。