JPH06165529A - 直列接続gtoの過電流保護回路 - Google Patents

直列接続gtoの過電流保護回路

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JPH06165529A
JPH06165529A JP4316702A JP31670292A JPH06165529A JP H06165529 A JPH06165529 A JP H06165529A JP 4316702 A JP4316702 A JP 4316702A JP 31670292 A JP31670292 A JP 31670292A JP H06165529 A JPH06165529 A JP H06165529A
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JP
Japan
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current
gto
series
circuit
snubber
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JP4316702A
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English (en)
Inventor
Hiroyasu Cho
裕泰 張
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、自励式変換器のア―ムを構
成するために、それぞれスナバ回路が並列されているG
TOを直列接続した直列接続GTOにおいて、該直列接
続GTOに流れる故障電流にスナバコンデンサの充電電
流が含まれないようにし、故障電流検出時間を速めるこ
とにある。 【構成】 自励式変換器のア―ムを構成するために、そ
れぞれスナバ回路が並列されているGTOを直列接続し
た直列接続GTOにおいて、新たなGTOと電流検出器
との直列回路に、新なスナバ回路を並列接続して電流検
出回路を構成し、該電流検出回路を前記直列GTOに直
列接続し、前記電流検出器の出力信号から過電流保護信
号を得るようにしたことを特徴とする直列接続GTOの
過電流保護回路。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GTO(自己消弧形半
導体素子)を多数個直列接続して構成される回路の過電
流保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】GTOの過電流保護方法として高速限流
ヒュ―ズによる方法と、GTOの許容遮断電流に到達す
る以前に過電流を高速に検出しGTOをタ―ンオフして
電流を遮断する方法とがある。前者は装置が大容量、高
電圧化するとGTOを保護出来る高速限流ヒュ―ズが存
在せず適用することが出来ない。又、後者には下記に示
す不具合がある。
【0003】図2に従来の回路例を示す。図2では上下
ア―ム分のみ(例えばU相,X相)示しているが、実際
には他に例えばV相,Y相及びW相,Z相が存在し、1
つの変換装置の主回路を構成している。U1,U2,…
Unは上ア―ムを構成するGTO、X1,…Xnは下ア
―ムを構成するGTO、ALP,ALNはGTOに流れ
る電流の急激な立上り(di/dt)を抑制するアノ―
ドリアクトル、SU1,SU2,…SUn及びSX1,
…SXnは各々のGTOを過電圧から保護するスナバ回
路で、一般にはコンデンサ、抵抗、ダイオ―ドなどで構
成されている。
【0004】CTP,CTNはそれぞれのア―ムに流れ
る電流を検出する電流検出器、DCCは直流コンデン
サ、Rは交流端子、Pは直流正極端子、Nは直流負極端
子を示す。
【0005】正常時は上ア―ムのGTO(U1,U2,
…Un)と下ア―ムのGTO(X1,…Xn)は交互に
オン,オフを繰り返し、同時にオンすることは無い。
又、例えば、上ア―ムのGTO(U1,U2,…Un)
がオフした時、スナバ回路にはコンデンサへの充電電流
が流れ、この充電電流は電流検出器CTPを流れること
になる。ここでスナバコンデンサ容量を6μF,通電電
流を500A,GTO1個当りの分担電圧を2500V
と仮定すると、充電電流の通電時間は下式より約30μ
secとなる。 Q=C・V=i・t t=C・V/i =6μF・2500V/500A =30μs ここで、上下ア―ムが同時に点弧した場合の不具合を検
討する。
【0006】アノ―ドリアクトルALP,ALNにより
直流コンデンサDCCより上下ア―ムに流入する故障電
流は立上りが抑制される。通常この電流立上り率は50
A〜100A/μs 程度に抑制するようにアノ―ドリア
クトルALP,ALNのインダクタンス値を選定してい
る。一方、GTOの許容遮断電流を3000Aと仮定す
ると、故障電流が3000Aに到達する時間は下式より
約30μs 〜60μsとなる。 ΔI/Δt=50A〜100A/μs Δt=3000A/50A〜100A/μs =60μs 〜30μs
【0007】前記よりスナバ回路の充電電流が流れる時
間は約30μs 、上下ア―ム同時点弧で故障電流が遮
断不可の電流に達する時間が約30μs 〜60μs であ
る。従って、各ア―ムに設けた電流検出器CTP,CT
Nで故障電流を検出、識別(スナバ回路の充電電流と故
障電流の識別)し、GTOの遮断動作による過電流保護
を行うことは実質的に不可能に近い。
【0008】本問題を解決する為に従来は、図3に示す
ように、直流回路に直流リアクトル等より成る過電流抑
制回路OCLを設けている。この過電流抑制回路OCL
は、過電流の立上りを抑制する直流リアクトルDCL、
正常時に直流電流を通すダイオ―ドD、変圧器Trを介
して交流が供給され、前記ダイオ―ドDに直流バイアス
電流を流す整流器RECによって構成されている。次
に、過電流抑制回路OCLの動作を図4を参照して説明
する。
【0009】時刻T1で図3に示すように上下ア―ムの
GTO(U1,U2,…Un)(X1,…Xn)が同時
点弧すれば、直流コンデンサDCCより故障電流が過電
流抑制回路OCLのダイオ―ドDを通って前記上下ア―
ムに流入する。時刻T2で故障電流かバイアス電流値I
1達すると故障電流はダイオ―ドDを通って流れること
は出来ず、直流コンデンサDCC→直流リアクトルDC
L→整流器REC→上下ア―ム→直流コンデンサDCC
の経路で流れ続ける。この時点から故障電流は直流リア
クトルDCLにより電流立上げ率(di/dt)が抑制
される。電流保護協調を考慮して直流リアクトルDCL
のインダクタンス値、即ちdi/dtを決定すれば良い
が、通常は数mH、di/dtとして数A/μs にす
る。従って図3に示す電流検出器CTP,CTNは故障
電流を検出するのに十分な時間的余裕がありGTOの許
容遮断電流値に到達する(T3)以前に故障電流を検出
し、GTO(U1,U2,…Un)(X1,…Xn)に
タ―ンオフ指令を与え、故障電流を遮断してGTO(U
1,U2,…Un)(X1,…Xn)を過電流より保護
している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図2に示す構成では、
電流検出器CTP,CTNにスナバ回路の充電電流が流
れる為、高速に過電流検出保護を行うと時間協調に無理
があり誤検出、誤動作の可能性がある。又、スナバ回路
の充電電流を考慮して時限を持たせると故障電流の立上
がりが速いためGTOの許容遮断電流値に到達する以前
に故障を検出し、保護動作を行うことは不可能である。
【0011】図3に示す構成では、前記問題点を解決し
ているが新たに過電流抑制回路OCLが必要であり、更
に装置が大容量、高電圧化するに従い、直流リアクトル
DCLのインダクタンス値を大きくする必要があり、装
置の大形化、高価、及び過電流抑制回路OCLの損失の
増大と言う問題点がある。
【0012】本発明の目的は、装置の大形化、高価格、
及び損失の増大と言う問題点を解決し、安価で信頼性の
高い、大容量、高電圧の自励式変換器等を構成する直列
接続GTOの過電流保護回路を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、GTOと電流検出器を直列接続し、スナ
バ回路を前記直列接続回路と並列接続する回路構成とす
る。尚、本回路のGTOに印加される電圧を他のGTO
より低くなるように電圧分担抵抗を選定する。
【0014】
【作用】前述のように構成することによって、上下ア―
ムの同時点弧の故障が発生した時、GTOに流れている
電流を電流検出器により検出し、GTOの定格遮断電流
以内でGTOのゲ―トを制御してGTOを遮断する。ス
ナバ回路からの電流は電流検出器に流れないので時限を
設ける必要ながなく、高速に電流検出か可能となる。構
造上でスナバ回路の配線が長くなり、配線の漏れインダ
クタンスが大きくなるが、電圧分担抵抗を下げ、印加さ
れる直流電圧を下げているため、GTOの電圧定格を大
きくすることはない。
【0015】電圧分担抵抗を適切に選べば他の直列のG
TOより電圧定格を低くすることが可能である。定格直
流電圧に対しては他のGTOで耐えられるため、本回路
の電圧分担抵抗を下げても問題はない。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図2と同一部に同
一記号を付して示す図1の構成図を参照して説明する。
【0017】図1において、GTO[U(N+1)]と
電流検出器CTPとの直列回路に並列にスナバ回路SU
(n+1)を接続して本発明による電流検出回路を構成
し、この電流検出回路を直列接続されたGTO(U1,
…Un)に直列接続する。又、スナバ回路SU(n+
1)は、スナバ回路(SU1,…SUn)に比して分担
電圧が低くなるように分圧抵抗の定数を選定している。
【0018】GTO(U1,…Un)及び[U(N+
1)]は同一の制御信号によりオン,オフ制御されてい
る。従って、今、オフ信号が与えられGTO(U1,…
Un)及び[U(N+1)]が一斉にオフした時、スナ
バ回路(SU1,…SUn)及びSU(n+1)にはス
ナバコンデンサの充電電流が流れるが、電流検出器CT
Pにはこの充電電流は流れない。即ち、本発明によれ
ば、電流検出器CTPで検出する電流はGTO(U1,
…Un)及び[U(N+1)]に流れる電流そのものを
検出することになる。
【0019】従って、電流検出器CTPで検出した電流
が保護設定値を超えれば直ちにGTO(U1,…Un)
及び[U(N+1)]にオフ指令を与えて遮断すること
も可能である。又、上下ア―ムの電流を監視して、上下
ア―ムに同時に電流が流れた時は、直ちに上下ア―ムの
GTOにオフ指令を与えて電流遮断することも可能であ
る。
【0020】本発明によれば、GTOに流れる電流のみ
検出しているので、従来例のようにスナバコンデンサの
充電電流を考慮して検出回路に時限を設け検出時間が遅
れることが無く高速に過電流検出保護が可能である。
又、従来例図3に示すように過電流抑制回路を設ける必
要も無く安価で信頼性を向上できる。尚、図1の実施例
では1ア―ム当り1組の電流検出回路を設けているが、
複数個の電流検出回路を設けても良い。
【0021】
【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、高
速に故障電流を検出し、GTOを電流遮断することが可
能であり、故障電流の立上り(di/dt)を抑制する
直流リアクトル等より構成される過電流抑制回路が不要
となり、安価で信頼性の高い直列接続GTOの過電流保
護回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図。
【図2】従来回路の構成図。
【図3】従来回路の別の構成図。
【図4】図3の従来回路の動作を説明するための動作波
形図。
【符号の説明】
P …直流正極端子 N
…直流負極端子 ALP,ALN …アノ―ドリアクトル CTP,CT
N …電流検出器 U1,U2〜Un…GTO X1,X2〜
Xn…GTO U(n+1) …GTO SU(n+
1) …スナバ回路 R …交流端子 DCC
…直流コンデンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自励式変換器のア―ムを構成するため
    に、それぞれスナバ回路が並列されているGTOを直列
    接続した直列接続GTOにおいて、新たなGTOと電流
    検出器との直列回路に、新なスナバ回路を並列接続して
    電流検出回路を構成し、該電流検出回路を前記直列GT
    Oに直列接続し、前記電流検出器の出力信号から過電流
    保護信号を得るようにしたことを特徴とする直列接続G
    TOの過電流保護回路。
JP4316702A 1992-11-26 1992-11-26 直列接続gtoの過電流保護回路 Pending JPH06165529A (ja)

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