JPH0833311A - 複数個直列接続自己消弧形サイリスタの素子異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】各ゲート回路内に有する格別な故障検出回路で
複数個直列接続素子それぞれの異常検知を行う複数個直
列接続自己消弧形サイリスタの素子異常検知装置を提供
するものである。 【構成】直列接続された各自己消弧形サイリスタのゲー
ト回路内に、ゲートオフ信号指令出力レベルとゲートオ
フスイツチ出力側のバイアス電圧レベルを比較する手段
を設け、この比較手段出力を故障検出信号として得るよ
うに構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高圧大容量電力変換器に
おける素子の異常検知を行う複数個直列接続自己消弧形
サイリスタの素子異常検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高圧大容量電力変換器においては、ＧＴ
ＯサイリスタやＳＩサイリスタである自己消弧形サイリ
スタ（以下素子と称する）の複数個を直列に接続した冗
長性の高い方式によるものが適用されている。かような
複数個直列接続された素子群にあって、素子の１個が故
障したとき、残りの素子の分担電圧が増大して過電圧が
付勢され、したがって素子が破壊することがある。この
種の故障検出装置として、図５に示すものが知られてい
る。

【０００３】図５は従来例を説明するため示した高圧大
容量の電力変換器の部分構成を示し、11，12，13は３個
直列接続例の素子、２は制御回路、３は素子11，12，13
にそれぞれ配されたゲート回路である。素子11において
はＡはアノード、Ｋはカソード、Ｇはゲートを示す。ま
た、41，42，43は素子11，12，13にそれぞれ並列接続さ
れた発光ダイオードである。

【０００４】すなわち、制御回路２の制御信号 211， 2
12， 213を得るゲート回路31，32，33による素子11，1
2，13による高圧大容量電力変換器については公知であ
りここでの説明は省略するが、その素子部の故障検出を
行うものは、各素子11，12，13の（Ａ−Ｋ）間に設けら
れた各発光ダイオード（フォトカプラ）41，42，43が発
する光信号 411， 421， 431を、光ファイバを通し、制
御回路２にて電気信号に変換のうえその電気信号の状態
により、故障を監視するものとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の従来技術にお
いては、高電圧が印加される主回路側の素子11，12，13
の端子間に並列に発光ダイオード41，42，43を取り付け
る際、高圧回路部分に近い所あるいは少し離れた所に発
光ダイオードを取り付け、さらにそこから発光ダイオー
ドが発する光を光ファイバで検出する。そのため、素子
の端子間から発光ダイオードまでの配線にも高圧が印加
され、したがって危険を伴うものであった。また、かよ
うにして素子の周辺の配線も複雑なものとなっていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたものであって、高圧大容量電力変換器
を構成する複数個直列接続素子の各々の（ゲートとカソ
ード）間に接続した各ゲート回路の内部に、オフ信号指
令とゲートオフスイッチ出力側との比較により格別な故
障検出信号を得るとともに、かような各ゲート回路から
制御回路に信号出力し得るように構成してなるものであ
る。

【０００７】

【作用】かかる解決手段により、つぎのごとき作用効果
が得られる。すなわち、各ゲート回路において素子が正
常なオフでは素子の（ゲートとカソード）間にオフバイ
アスをかけ、ドライバ出力のオフ信号指令とゲートオフ
信号の比較により、故障であるかどうかを判断できる。
故障と判断されたとき、その故障検出信号が制御回路に
送信されるものとなる。以下に、本発明を図面に基づい
てさらに詳細説明する。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の技術思想の理解を容易にする
ため図５に類して示したもので、５は制御回路、61，6
2，63はゲート回路である。ここで、制御回路５の制御
信号 511， 512， 513を得るゲート回路61，62，63のそ
れぞれが、素子11，12，13をドライブして高圧大容量電
力変換器として奏する点は、図５と同様である。

【０００９】そして、かかる各ゲート回路および制御回
路においては、各ゲート回路61，62，63の内部に故障検
出回路 611， 621， 631が配されてなり、各故障検出回
路より故障検出信号 612， 622， 632が制御回路５に出
力され、したがって制御回路５は故障を監視できるもの
である。これを、図２〜図４を参照して説明する。

【００１０】図２は故障検出回路を有するゲート回路の
一例を示すもので、７は図１に示される各ゲート回路6
1，62，63に相当して効用可能なゲート回路である。ゲ
ート回路７において、71はオンバイアス電源、72はオフ
バイアス電源、73はドライバ、74，75はＦＥＴを用いた
スイッチ、76は故障検出回路である。すなわち、ゲート
回路７においては、制御回路５より出力された制御信号
511がドライバ73に入力される。そして、オン信号時に
はゲートオン指令に基づくゲートオン信号 731によりス
イッチ74をオンさせ、オンバイアス電源71の電圧を素子
11の（Ｇ−Ｋ）間に印加する。また、オフ信号時にはゲ
ートオフ信号指令 733に基づき発生されるゲートオフ信
号 732によりスイッチ75をオンさせ、オフバイアス電源
72を（Ｇ−Ｋ）間に印加し、素子11をオフ状態にする。
さらには、ゲート回路７内にスイッチ75側（ＦＥＴのＧ
−Ｄ間）に故障検出回路76が並列に接続される。 760は
故障検出信号である。これを、図３および図４に示す。

【００１１】図３および図４は故障検出回路の一例をお
よびその信号出力のタイミングチャートをそれぞれ示す
もので、 761はフォトカプラ、 762は比較器である。図
３は示す故障検出回路76において、フォトカプラ 761は
オフバイアスのためのスイッチ75へのゲートオフ信号 7
32を検知する。比較器 762は、ゲートオフ信号 732を一
方の入力とし、またドライバ73にて制御信号 511入力よ
りオフ時に得られるゲートオフ信号指令 733を他方の入
力とし、両者を比較のうえ、異常があった場合には故障
検出信号 760を発生する。つまり図４に示した如く、ゲ
ートオフ信号指令 733が「Ｈ」，ゲートオフ信号732が
「Ｌ」，ゲートオフ信号指令 733が「Ｌ」でゲートオフ
信号 732が「Ｈ」のときは正常とする。ゲートオフ信号
733が「Ｌ」でゲートオフ信号 732「Ｌ」のとき素子に
異常があったものとみなし、故障検出信号 760は「Ｌ」
から「Ｈ」に変わり、信号発生し得る。

【００１２】これをさらに具体的に説明すると、ゲート
回路７においては、素子11が正常でオフにて素子11の
（Ｇ−Ｋ）間にバイアスをかけ、オフバイアス電圧を供
給するスイッチ75の（Ｇ−Ｓ）間にも（＋５Ｖ）程度の
ゲートオフ信号 732をドライバ73より出力させる。これ
より、素子11の故障時には（Ｇ−Ｋ）間にはバイアスが
かからなくなって、スイッチ75の（Ｇ−Ｓ）間のゲート
オフ信号 732も（ＯＶ）となり、故障検出信号 760を得
ることができる。

【００１３】さらには、かかる実施例はつぎの如きもの
であることは論ずるまでもない。 （１） ゲート回路内の故障検出回路によりそれぞれ素
子破壊で短絡状態になったことを制御回路で得られ、装
置として残りの素子を全てオン状態にて電流を別の保護
装置によるしゃ断のうえ素子にゲートブロックをかける
ことや、それぞれの故障検出信号を受けてから残りの素
子にゲートブロックをかけて装置を停止させることな
ど、回路構成によりいかようにも容易に適用し得る。 （２） 各ゲート回路にてゲート回路を動作させる電源
が故障した場合にはスイッチの（Ｄ−Ｓ）間に信号電圧
は出力されず短絡状態となって故障検出回路にてレベル
検出し、ゲート回路を動作させる電源が喪失した場合に
は素子にゲート信号が送られず素子にはオフバイアスが
かからなくなり、残りの素子の分担電圧の増加による過
電圧から素子破壊する恐れがあることを防ぎ、装置停止
を行うことができる。 （３） 制御回路の故障あるいは制御回路からゲート回
までの配線の短絡などにより、各素子のゲート回路への
制御信号の送信不能になっても、前述したような過電圧
保護を実現できる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数個直列接続される素子の１個が破壊しても、ゲート回
路内の低圧部で異常検知し得ることで高圧分圧等も必要
なくなり、かような各素子の異常検知から残りの素子の
過電圧保護等を含めていかようにも簡単かつ容易に実施
可能にした簡便な構成の装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の技術思想の理解を容易にするた
め示した系統図である。

【図２】図２は本発明によるゲート回路の一実施例の要
部構成を示す系統図である。

【図３】図３は図２の故障検出回路の一例を示す系統図
である。

【図４】図４は図３の説明のため示したタイミングチャ
ートである。

【図５】図５は従来例の電力変換器の部分構成を示す系
統図である。

【符号の説明】

11 自己消弧形サイリスタ（素子） 12 自己消弧形サイリスタ（素子） 13 自己消弧形サイリスタ（素子） ２ 制御回路 31 ゲート回路 32 ゲート回路 33 ゲート回路 41 発光ダイオード 42 発光ダイオード 43 発光ダイオード ５ 制御回路 61 ゲート回路 62 ゲート回路 63 ゲート回路 611 故障検出回路 612 故障検出回路 613 故障検出回路 ７ ゲート回路 71 オンバイアス電源 72 オフバイアス電源 73 ドライバ 74 スイッチ 75 スイッチ 76 故障検出回路 761 フォトカプラ 762 比較器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個直列に接続された自己消弧形サイ
   リスタからなる電力変換器において、直列接続された各
   自己消弧形サイリスタのゲート回路内に、ゲートオフ信
   号指令出力レベルとゲートオフスイッチ出力側のバイア
   ス電圧レベルを比較する手段を設け、該比較する手段出
   力を故障検出信号として得るようにしたことを特徴とす
   る複数個直列接続自己消弧形サイスリタの素子異常検知
   装置。