JPH04200265A - 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パルプによ
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パルプ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
イリスク（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身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装置の１アーム
（以下サイリスクバルブと称す）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−Ｈ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
タパルプ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に個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
、スナバ抵抗、スナバコンデンサから構成されるスナバ
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６−１〜６−Ｎ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−
Ｈの直列回路かＶＢＯフリー光サイリスタ６−１〜６−
Ｈ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１２−１〜１２〜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１３に加えられ、このオ
ア回路１３より順電圧オア信号すが出力される。　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
パルプの導通期間を示す位相制御信号ａと順電圧オア信
号すはアンド回路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Ｃをモノマルチ回
路１５に加え、ここで狭幅のパルス信号ｄ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
かオンすると、発光ダイオード２−１〜２−Ｎは直流電
源］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ＶＢＯ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
イリスタパルプかオンすることになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしこの様な構成の従来のＶＢＯフリー光サイリスタ
変換装置では次の様な問題点があった。

第６図及び第７図を用いて説明する。直流送電等に用い
られるサイリスタ変換装置では第６図に示されるように
、変換装置用変圧器２０あるいはサイリスタパルプ１９
にストレイキャパシタンス２１が存在し、また変換装置
用変圧器２０とサイリスクバルブ１９の間を接続するブ
スあるいはサイリスタパルプ１９自身にストレイインダ
クタンス２２が存在する。従って、サイリスタパルプ１
つを構成するＶＢＯフリ〜光サイリスタ６−１〜６−Ｎ
がターンオンした時、ストレイインダクタンス２２とス
トレイキャパシタンス２１の間で振動が発生し、第７図
に示されるように振動電流ｉｏが流れる。

ところが、主回路のメイン電流ｉｍはそのｄｉ／ｄｔが
変換装置用変圧器２０の漏れインダクタンスにより抑制
されてしまうのでターンオンの直後には逆方向のｉｏの
ピーク値がｉｍより大きくなり、ＶＢＯフリー光サイリ
スタ６−１〜６−Ｎに電流断続が生じる場合があり、第
８図に示されるように、電流断続によりＶＢＯフリー光
サイリスタ６−１〜６−Ｎはターンオフする場合がある
。

−旦、ＶＢＯ点弧したＶＢＯフリー光サイリスタ６−１
〜６−Ｎがこうした振動電流ｉｏによりターンオフする
と、再び高い順電圧が印加されＶＢＯターンオンする可
能性がある。またこの場合、逆電圧の印加される期間（
△ｔＲ）が短いので、各個のＶＢＯフリー光サイリスタ
の特性のバラツキによりサイリスタパルプを構成するＶ
ＢＯフリー光サイリスタ６−１から６−Ｎのうちでター
ンオフするものとターンオンしないものが生じる。

この時の順電圧はターンオフしたＶＢＯフリー光サイリ
スタのみに印加されるので、電圧分担アンバランスを生
じ、ターンオフしたＶＢＯフリー光サイすスタＶＢＯ電
圧以上の電圧が印加された時点て、ターンオフしたＶＢ
Ｏフリー光サイリスタか再度ＶＢＯ点弧することになる
。ところが、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、こ
の様にＶＢＯ点弧を連続的に継続すると、サイリスタは
破損してしまう。

また、振動電流ｉｏが流れ電流断続が生じる場合には、
サイリスタパルプの電圧波形に歪が生じ、ＶＢＯフリー
光サイリスタ６−１から６−Ｎにとって、逆電圧の印加
される期間（逆電圧期間）△ｔＲが短い場合がある。逆
電圧期間△ｔＲが短い場合、サイリスタパルプを構成す
るＶＢＯフリー光サイリスタが十分に順電圧阻止能力を
回復していないので、逆圧期間直後に急峻な順電圧が印
加されるとＶＢＯ電圧より低い電圧でも電圧降伏により
破壊してしまう可能性があった。

本発明の目的は、上述の不具合点を除き、どのような状
況下においても、サイリスタパルプの主回路のストレイ
キャパシタンスと主回路のストレイインダクタンスによ
って生ずる多数回のＶＢＯ点弧やその直後の急峻な順電
圧による素子の破壊からＶＢＯフリー光サイリスタを確
実に保護できるサイリスタ変換装置を提供することにあ
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、次のような点に着
目してなされたものである。サイリスタパルプのＶＢＯ
点弧を検出するＶＢＯ点弧検出回路と、本回路の出力に
よって所定の期間信号を出力するモノマルチ回路と、本
モノマルチ回路の出力と通常の点弧指令のオア条件によ
りＶＢＯフリー先サイリスタに光ゲート信号を与える構
成とする。尚、上記モノマルチ回路の出力幅は主回路の
ストレイキャパシタンスと主回路のストレイインダクタ
ンス分によって生ずる振動電流ｉｏのピーク値が主回路
電流ｉｍより小さくなるまでの期間とする。

（作用） このような構成によればＶＢＯ点弧した場合、前記のＶ
ＢＯ点弧検出回路よりＶＢＯ点弧検出信号が出力され、
この信号によりて振動電流により生じるＶＢＯフリー光
サイリスタの電流断続が無くなるまでの期間、前記モノ
マルチ回路から信号が出力され、光ゲート信号がＶＢＯ
フリー光サイリスタに与え続けられるのでサイリスタに
順電圧が印加されると直ちにＶＢＯ光サイリスタが点弧
することにより、ＶＢＯフリー光サイリスタに過電圧や
急峻なｄ　ｖ　／　ｄ　ｔが加わることなく確実に保護
されることになる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を１１図を用いて説明する。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１８はＶＢＯ点弧検出回路で
あり、サイリスタパルプ１９を構成するＶＢＯフリー光
サイリスタ６−１〜６−ＮがＶＢＯ点弧すると、ＶＢＯ
検出検出信号比力する。ＶＢＯ検出検出信号比ノマルチ
回路１６に入力されて、ここで所定時間Ｔ１の間係たれ
、その出力Ｅはオア回路１７でモノマルチ回路１５の出
力ｄとオアをとる。このオア回路１７の出力がゲート信
号ｆとなり、これによりスイッチング素子４を駆動しＶ
ＢＯフリー光サイリスタ６−１〜６−Ｈに光ゲート信号
を与える。

ここで、Ｔ１はＶＢＯフリー光サイリスタがＶＢＯター
ンオンした場合、図２に示す様に、主回路のストレイキ
ャパシタンスと主回路のりアクタンス分によって生ずる
振動電流ｉｏのピーク値が、主回路電流ｉｍより小さく
なるまでの期間をカバーする様に設定する。

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３図に示すタイムチャート
により説明する。

サイリスタパルプ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を適して光変換回路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へ出力される。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す子信号すを得、こ
の順電圧オア信号すはアンド回路１４に入力される。図
示しない制御回路からの位相制御信号ａが“１″となり
、アンド回路１４にて、順電圧オア信号すとのアンド条
件が成立すると“１１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、オア回路１７を通してスイッチング素子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２−１〜２−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６−１〜６−Ｎ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。

この様に正常動作中はＶＢＯ点弧検出信号ｅは、“０”
であるのでゲート信号は通常ゲート出力のみである。次
にＶＢＯフリー光サイリスタ６〜１〜６−ＮにＶＢＯ点
弧が生じた場合の作用を第４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パルプの
非導通期間中に順電圧方向の過電圧が印加され（第４図
ｔ−ｔ１）、各ＶＢＯフリー光サイリスタ電圧がＶＢＯ
点弧電圧（Ｖｌ）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”となる。この時は非導通期間なので、位相
制御信号ａは０′である。

Ｖ　Ｂ　Ｏ７１Ｊ−光サイ＋）ス９６−１〜６−Ｎｆ）
＜ＶＢＯ点弧すると、ＶＢＯ点弧検出回路１８が動作し
ＶＢＯ点弧信号ｅか“１”となる。この信号かモノマル
チ回路１６に入力され、ＶＢＯ点弧によって生じた高い
周波数の振動電流１０が主回路電流１ｍより小さくなり
電流断続か生じなくなるまでの期間Ｔ１の長さのパルス
Ｅがモノマルチ回路１６から出力される。このパルスを
オア回路１７に入力することによってＴ１の長さのゲー
ト信号ｆが発生し、ＶＢＯフリー光サイリスタ６−１〜
６−Ｎに光ゲートパルスを与え順電圧か印加されると直
ちにすべてのＶＢＯフリー光サイリスタ６−１〜６−Ｎ
を点弧することになる。この様にＶＢＯフリー光サイリ
スタ６−１〜６−Ｎに光ゲートを与えることにより、順
電圧が印加されると直ちにターンオンする為、振動電流
１０がＶＢＯフリー光サイリスタ６−１〜６−Ｎに流れ
ても、光サイリスタはオン状態である為、過大順電圧が
ＶＢＯフリー光サイリスタ６−１〜６−Ｎに印加される
ことがないので、連続的にＶＢＯフリー光サイリスタ６
−１〜６−ＮがＶＢＯ点弧することがない。また、光ゲ
ート信号が与えつづけられるので、素子に順電圧か印加
されると直ちにターンオンするので急峻な順方向の電圧
か印加されることもなく、また順電圧分担アンバランス
も生じないのでＶＢＯフリー光サイリスタ６−１〜６−
Ｎは保護されることになる。

尚、前述の説明は、過電圧保護機能付光点弧サイリスタ
が過電圧点弧した時直ちに所定幅の光点弧パルスを発生
する手段として、ＶＢＯ点弧検出回路と、本回路によっ
て所定の期間信号を出力するモノマルチ回路と、該モノ
マルチ回路の出力と通常の点弧指令のオア条件によりＶ
ＢＯフリー光サイリスタに光信号を与える構成を例とし
て説明したが、本発明はこの構成に限定するものではな
く適宜な構成を採用できるものである。

〔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点弧した時、サイリスタパルプの主回路
のストレイキャパシタンスと主回路のストレイインダク
タンスによって生ずる多数回のＶＢＯ点弧や急峻な順電
圧によって生じるＶＢＯフリー光サイリスタの破壊を防
止することが可能なサイリスタ変換装置を提供すること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
振動電流と主回路電流とケート信号の長さＴ１の関係を
示した図、第３図１よび第４図は本発明の動作を示すタ
イムチャート、第５図は従来のＶＢＯフリー光サイリス
タ変換装置の１アームとその点弧回路のブロック図、第
６図はサイリスタパルプ全体図、第７図は第６図の振動
電流と主回路電流の関係を示した図、第８図は第５図の
サイリスタパルプにかかる電圧波形図である。 １・・・直流電源、２−１〜２−Ｎ、８−１〜８〜Ｎ・
・・発光ダイオード、３・・・抵抗、４・・・スイッチ
ング素子、５−１〜５−Ｎ、１１−１〜１１−Ｎ・・・
ライトガイド、６−１〜６−Ｎ・・・ＶＢＯフリー光サ
イリスタ、７・・・スナバ回路、９−１〜９−Ｎ・・・
抵抗、１０−１〜１０−Ｎ・・・ダイオード、１２−１
〜１２−Ｎ・・・光電変換回路、１３．１７・・・オア
回路、１４・・・アンド回路、１５．１６・・・モノマ
ルチ回路、１８・・・ＶＢＯ点弧検出回路、１９・・・
サイＩＪ　７．タバルブ、２０・・・変圧器。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図 ■ 曹 ■ 第４図 １＝１＋ 第８図

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たサイリスタパルプを所定のタイミ
   ングで発生する位相制御信号により点弧制御するサイリ
   スタ変換装置において、前記過電圧保護機能付き光点弧
   サイリスタが過電圧保護点弧した時、直ちに所定幅の光
   点弧パルスを当該過電圧保護機能付きサイスリタに与え
   る手段を備えたことを特徴とするサイリスタ変換装置。