JPH08500676A

JPH08500676A - 半導体バルブの状態を点検するための方法と装置

Info

Publication number: JPH08500676A
Application number: JP6507103A
Authority: JP
Inventors: ニィベルグ，クリステル; セパーネン，アリ
Original assignee: アセアブラウンボベリアクチボラグ
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1996-01-23
Also published as: AU4988093A; SE9202500D0; SE9202500L; WO1994006028A1; EP0671012A1; SE507139C2; US5521526A

Abstract

(57)【要約】例えば交流電流と高電圧の直流電流との間の変換のための変換器に含まれるバルブのような電気的半導体バルブ（Ｖ）が、互いに直列接続された半導体デバイス（Ｔ１、Ｔ２、．．．ＴＮ）を備えた複数個の半導体ポジション（ＴＳＩ、ＴＳ２、．．．ＴＳＮ）を含んでいる。半導体バルブに対して本質的にそれの定格電圧に対応する交流電圧によってエネルギーを与えておいて、試験点弧信号（ＦＰ）を生成し、それをその半導体ポジションのみの点弧チャンネル（Ｌ、１、ＴＣＵ、３）へ供給し、それによってその半導体ポジションの表示チャンネル（ＴＣＵ、２、Ｄ）によって発せられる表示信号（ＩＰ）を時間に対して調査することによって任意の半導体ポジションの状態を点検する。

Description

【発明の詳細な説明】半導体バルブの状態を点検するための方法と装置技術分野本発明は電気的半導体バルブに含まれる任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）半導体ポジションの状態を点検するための方法に関しており、そのバルブは例えば交流電流と直流の高電圧電流との間の変換のための変換器に含まれるバルブであり、そのような半導体バルブは、互いに接続された半導体デバイスを備えた複数個の半導体ポジションを含んでおり、更に本発明はそのような方法を実行するための装置にも関する。本装置は、前記半導体ポジションのみの点弧チャンネルに対して試験点弧信号を生成、供給するための信号生成要素、点検される半導体ポジションの表示チャンネルによって発せられる表示信号を適時に調査するための感知要素、およびその調査結果を決定、表示するための評価要素を含んでいる。この出願において、「半導体ポジション（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）」という用語は部品群を意味し、その中には例えばサイリスタまたはゲートターンオフ型のサイリスタ（ＧＴＯサイリスタ）のような制御可能な半導体デバイス、半導体デバイス中に従来のやり方で配置されてその半導体デバイスの電圧保護を行い、そのバルブ中に含まれる他の半導体ポジションと一緒になって電圧分割を行うための抵抗体およびコンデンサ、前記半導体デバイスのための点弧信号を受信、送信するための点弧チャンネル、前記半導体デバイス両端間電圧が順方向において予め定められた値を越した時に表示信号を生成するための表示ユニット、および前記表示信号を供給するための表示チャンネルを含む。この出願において、「半導体バルブ（ｖａｌｖｅ）」あるいは単に「バルブ」という用語は、相互に直列接続された半導体デバイスを備え、正常な動作時にはユニットとして電気的に機能する複数個の半導体ポジションの組を意味する。点弧および表示チャンネルは、異なる電位レベル間の非電気的な信号転送のための光導波路をそれ自体既知のやり方で含んでおり、更にそれらの端点には電気信号と光信号との間の変換のための要素を含んでいる。本半導体デバイスは電気的に点弧するものでよいが、光で直接的に点弧することもできる。前者の場合には、それ自体既知のやり方で設計された、光の形で受信された点弧信号を半導体デバイスのゲートヘ供給できる電気信号へ変換するための回路を表示ユニットに付随させることができる。後者の場合には、受信された点弧信号は、点弧チャンネルを介して光信号の形で直接的に半導体デバイスへ供給される。表示信号は、短時間型のものであればそれは半導体デバイス両端間の電圧が上昇する方向において予め定められた値を超過した時に短パルスが発せられることを意味し、あるいは長時間型のものであればそれは前記電圧が予め定められた値を越えている限りは表示信号が発せられることを意味する。長時間の表示信号は連続した信号であっても、あるいはパルスの列の形であってもよい。背景技術電気バルブ、例えば交流電流と高電圧の直流電流との間の変換のための変換器（ＨＶＤＣ変換器）に含まれる電気バルブは、通常、サイリスタの形の、互いに直列接続された非常に多数の半導体デバイスを含んでいる。その変換器のための制御システムはアース電位にあってそのバルブ用の点弧命令を生成し、またそのバルブのための制御システムはこれもアース電位にあって、受信された点弧命令の結果としてそのバルブに含まれるサイリスタの各々に対しての点弧信号を生成する。それらの点弧信号は各サイリスタに付随する点弧チャンネルに受信され、その点弧信号はそこからそれぞれの付随する電子ユニットに対して送信される。そのサイリスタと同じ電位にあるこの電子ユニットは、電気的点弧方式の半導体デバイスの場合は、光信号として受信された点弧信号をサイリスタのゲートヘ供給されるべき電気的点弧パルスヘ変換するための回路を表示ユニットとともに含む。サイリスタが直接的な光点弧方式のものである場合は、電子ユニットは表示ユニットのみを含み、従って、それは各々のサイリスタのゲートへはつながれない。この表示ユニットによって生成される表示信号は、表示チャンネルを介してアース電位へ送られ、サイリスタのオフ状態の電圧が順方向において予め定められた値に達しない限りそのサイリスタのゲートに点弧パルスが供給されないことを保証し、迅速かつ安全な点弧が行われるようにそれ自体既知のやり方で使用されており、同時に、それの発生によって、対応するサイリスタが短絡していないことを表示するためにも使用される。後者の目的のためには、その表示信号がそのバルブまたは変換器のための監視装置に対して供給され、それにより表示信号の発生によって、それに対応するチャンネルが作動中であることが確認できるようになっている。１つの半導体ポジションに対する表示信号が存在しないことは、監視装置に記録されるかあるいはそれにつながれた何らかの記録媒体中に記録される。点弧チャンネルおよび表示チャンネルはいずれも通常は光ファイバーリンクとして作製され、それらの端点には電気信号と光信号との間の変換を行うための要素が設けられる。更に、前記電気ユニットは、制御システムによって生成された点弧信号から発せられる点弧パルスによる意図した点弧が行われない場合には、サイリスタの電圧制御式の点弧を実現するための、それ自体既知のやり方で配置された回路を含んでいる。この電圧制御式の点弧は、そのサイリスタの順方向でのオフ状態電圧が一定のレベルを越えた時に開始する。ここに述べている技術分野の技術的な背景についての一般的な説明のために、１９９０年に発表された、ストックホルム市王立技術研究所（ＴｈｅＲｏｙａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、電力研究センター（ＥＫＣ−ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ）のＡｋｅＥｋｓｔｒｏｍによる「大電力エレクトロニクスＨＶＤＣおよびＳＶＣ（ＨｉｇｈＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＨＶＤＣａｎｄＳＶＣ）」を引用する。バルブがオフ状態の時、各サイリスタはバルブ両端間の電圧を分担し、それによって個々のサイリスタ間での電圧分割は、サイリスタに対して並列に接続された抵抗体とコンデンサとを含む電圧分割器によって決まる。バルブは、通常、１個または数個のサイリスタが例えば内部での回路短絡のために電圧吸収能力を有しない場合に、正常な電圧状態で作動中の残りのサイリスタがバルブ両端間に発生する電圧を阻止することができるような寸法に作られている。しかしそれでも、バルブ中に含まれるサイリスタの動作監視装置は、計画的な保守作業時に故障ユニットを交換できるようにするために必要とされる。従来の技術に従えば、監視は上で述べたように監視装置へ送信されてくる表示信号を観察することによって行われ、対応するサイリスタ中に短絡等の故障があることあるいは表示チャンネル中に故障があることを示す表示信号の欠落は、その表示信号欠落がどの半導体ポジションで発生したのかを示す表示とともに記録される。しかし、上述のような監視のための一般的な既存のシステムでは、制御システムによって生成される点弧信号から発せられる点弧パルスがサイリスタのゲートヘ供給されることによって意図したようにそのサイリスタが点弧されたか、あるいはそのような点弧パルスが存在しないために電圧制御式で点弧されたか、ということに関する情報は提供されない。従って、この方法ではサイリスタの点弧チャンネルでの故障は発見できない。発明の概要本発明の１つの目的は、任意の半導体ポジション状態の進歩した点検方法を提供することであり、それによって、特に、制御システムによって生成された点弧信号から発せられる点弧パルスによって点弧が行われたか、あるいは電圧制御式の点弧が行われたかを点検することを可能とすることである。本発明に従えば、このことは、それ自身の定格電圧に本質的に対応する交流電圧によってエネルギーを与えられる半導体バルブにおいて、信号生成要素によって試験点弧信号を生成し、その半導体デバイス両端間の電圧が順方向において正である時点で前記半導体ポジションのみの点弧チャンネルへこの信号を供給し、これに対応して前記半導体ポジションの表示チャンネルによって発せられる表示信号が感知要素において時間的に調査され、その調査の結果に依存して、前記半導体ポジションの機能が正しいものであるかどうかを評価要素において決定するようにして実行される。本発明の特長的な改良点は以下の説明および開示から明らかになろう。図面の簡単な説明本発明は添付図面を参照しながら詳細に説明する。第１Ａ図はＨＶＤＣ変換器中の半導体ポジションの監視を行うための既知の装置をブロック図の形で示す。第１Ｂ−１Ｄ図は第１Ａ図に示された特定の複数ブロックの実施例を示す。第１Ｅ図は付随のＲＣ回路を伴うサイリスタの模式的等価回路を示す。第２図は本発明の実施例をブロック図の形で示す。第３図は本発明の１つの実施例におけるサイリスタ電圧並びに点弧パルスおよび表示信号の変化を示す。第４図は本発明の別の１つの実施例におけるサイリスタ電圧並びに点弧パルスおよび表示信号の変化を示す。第５Ａ図は本発明に従う状態点検装置の１つの実施例をブロック図の形で示す。第５Ｂ図はＨＶＤＣ変換器に含まれる６パルスのバルブブリッジを模式的に示す。第５Ｃ図は本発明に従う状態点検装置の別の１つの実施例をブロック図の形で示す。好適実施例の説明以下の説明は装置に関するとともに方法にも関する。第１Ａ図はＨＶＤＣ変換器中のバルブＶの一部を示す。このバルブは電気点弧式のＮ個の互いに直列接続されたサイリスタＴ１、Ｔ２、．．．ＴＮを含んでいるが、図中には３個だけを示してある。各サイリスタには電子ユニットＴＣＵが付随しており、それは図示のように高電位側に配置されている。図面で、１点鎖線は区分線を示し、この線の右側に示された部分が高電位側であり、また線の左側に示された部分がアース電位にあることを示している。これらの電子ユニットに付随して、それぞれの電子ユニットヘ第１の光導波路１によって接続された光パルス発生器Ｌがあり、また第２の光導波路２によってそれぞれの電子ユニットヘ接続された受光検出器Ｄがある。光パルス発生器は点弧信号ＣＰによってすべて同時に活性化され、その点弧信号ＣＰは、その変換器のための制御システム（図示されていない）によって発せられるそのバルブのための点弧命令ＶＦＯによって活性化されるバルブ制御システムＶＣＵから発せられる。光パルス発生器が活性化された時には、そこから点弧信号ＦＰ’１、ＦＰ’２、．．．ＦＰ’Ｎが対応するサイリスタの電子ユニットヘ送られ、そこにおいてその点弧信号が電気的信号へ変換され、それが導体３を経てサイリスタのゲートヘ供給されて、そのサイリスタに電流を流すことを引き起こす。電子ユニットの各々はまた、既に述べた種類の表示ユニットを含んでおり、それらの表示ユニットから表示信号ＩＰ’１、ＩＰ’２、．．．ＩＰ’Ｎが光信号の形で放出され、それらは光導波路２を経てそれぞれの受光検出器Ｄへ送られ、そこにおいて受信された光信号が対応する電気信号へ変換される。第１Ｂ図は発光ダイオード４を含む光パルス発生器Ｌの実施例を示しており、第１Ｃ図は光検出ダイオード５を含む検出器Ｄの実施例を示しており、更に第１Ｄ図は表示ユニット６の実施例を示している。表示ユニット６は抵抗性の電圧分割器６１、６２を含み、それらは一次側では導体６３、６４によってサイリスタの両端に接続されているが、二次側ではレベル感知要素６５の入力へつながれ、そこからレベル感知要素によって駆動される発振器６６、前記発振器の出力信号を受信する増幅要素６７へつながれ、そこで信号レベルを調節された後、それの出力信号は発光ダイオード６８へ供給されている。発振器６６はパルス列を発生し、それらパルスは例えば、１μｓのパルス長を有し、２つの引き続くパルス間には例えば、５μｓの長さの間隔を有する。光パルス発生器Ｌの各々には第１の光導波路１、それぞれの電子ユニットの中で点弧信号を電気信号へ変換するための回路、およびそれらの回路とサイリスタのゲートとの間の点弧チャンネルを構成する導波路３が付随している。表示ユニットの各々は、サイリスタ両端へつなぐための導体６２、６３を含み、更に表示チャンネルを構成する第２の光導波路２および検出器Ｄが付随している。点弧チャンネル、半導体デバイスの電圧保護のためと他の半導体デバイスと一緒になって電圧分割を行うための抵抗体およびコンデンサを備えた付随のサイリスタ、および付随の表示チャンネルが半導体ポジションＴＳを構成している。検出器Ｄからの出力信号は、それ自体既知ではあるがここには示されていないやり方で、サイリスタの両端に十分な電圧が確立されるまでは点弧が発生しないことを保証するように使用されている。ここに到達する表示信号はそれぞれの対応する双安定フリップフロップＢＶへ供給され、それらのフリップフロップは共通のマイクロプロセッサによって監視される。短絡したサイリスタへつながれている場合または表示チャンネルに故障があって信号が存在しない場合−これらの場合を区別して識別することはできない−を除いて、バルブ両端に印加される交流電圧の各正の半サイクルの先頭で、各表示ユニットから表示信号ＩＰが得られる。表示信号が発せられる場合にも、点弧がバルブの制御システムから発せられる点弧信号のために起こったのか、電圧制御式の点弧であるかを区別することはできない。個々の半導体ポジションの状態点検をより完全に実行することの可能性を実現するために、本発明に従って、半導体ポジションの単一のものに対して特別な試験点弧信号を発し、その他のものはそのような試験点弧信号を受信しないようなやり方で個々の点弧信号の放出を可能とすることが予見される。そのような可能性の例が第２図に示されており、そこには本発明に従う状態点検のための装置７が示されている。装置７は、試験点弧信号ＦＰ１、ＦＰ２、．．．ＦＰＮを任意の半導体ポジションＴＳ１、ＴＳ２、．．．ＴＳＮのみの点弧チャンネルヘ発生、供給するための信号発生要素７１、点検される半導体ポジションの表示チャンネルによって発せられる表示信号ＩＰ１、ＩＰ２、．．．ＩＰＮを適時に調査するための感知要素７２、およびその調査結果を決定、評価するための評価要素７３を含んでいる。各半導体ポジションには信号選択器ゲートＦＰＧが付随しており、それの出力はそのポジションの光パルス発生器へつながれ、それの入力の１つはバルブ制御システムＶＣＵによって発せられる点弧信号ＣＰを受信し、それの他の入力は信号発生要素によって発せられる個々の試験点弧信号ＦＰ１、ＦＰ２、．．．ＦＰＮの１つを受信している。試験点弧信号は各々、対応する導体８を経て信号選択器ゲートヘ送信される。光パルス発生器は、このように、バルブ制御システムおよび状態点検のための装置７の両方から発せられる点弧信号を受信することができる。検出器Ｄによって発せられる表示信号ＩＰ１、ＩＰ２、．．．ＩＰＮは各々、対応する導体９を経て、装置７に含まれる感知要素７２へ供給される。本発明に従う１つの実施例において、それは交流電圧がバルブに印加される場合、なかでも、本質的にバルブの定格電圧に対応する交流電圧が印加された場合、さもなければバルブが作動中でない場合に適したものであるが、各種の半導体ポジションは、導体８および信号選択器ゲートＦＰＧを経る信号発生要素からの試験点弧信号をその半導体ポジションに対して送ることによって、１個ずつ試験される。この試験は、順方向電圧がサイリスタに印加され、好ましくはその交流電圧に対して９０°の角度に近い時点で実行される。サイリスタに対する電圧ストレスを減らすために、角度は９０゜よりも大きく選ぶのが適当である。この試験の間、エネルギーを与えられる半導体ポジションのいずれも、バルブ制御システムＶＣＵから発せられる点弧信号ＣＰを受信しない。その後、他の半導体ポジションに対する後続の表示信号の到着時刻が調べられ、試験点弧信号を受信した半導体ポジションから到着する表示信号と比較される。状態が正しい時には、試験される半導体ポジションの表示信号はその他のものと比べて遅延しているはずである。もしそうでなければ、故障が存在する−試験点弧信号を用いた点弧は起こらなかったことになる。例えば第１Ａ図に関連して説明した技術に従って動作中の監視を行うことによって、試験されている正常な動作状態にある半導体ポジションから正常な表示信号が到着したこと、そして従ってそのサイリスタ自身が機能していることが分かれば、このユニット中のサイリスタは電圧制御式の点弧によって規則的に点弧されているという結論が引き出される。従って、故障は半導体ポジションの点弧チャンネル中に存在し、それを適切に修正すべきである。また、点弧のための光信号の電力を、同じ環境下で例えば３０−５０％削減したやり方で試験を行うことが適当である。同じようにして、遅延した表示信号が本来そうであるべきように得られているかどうかが決定される。もしそうでなければ、電子ユニット中または光パルス発生器Ｌ中の、点弧チャンネルのための安全係数が不十分である。第５Ａ図はバルブＶの状態を点検するための装置実施例をより詳細に示している。この点検装置は、それぞれ複数個の出力および入力を備えたデマルチプレクサ（ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｏｒ）７１２およびマルチプレクサ７２１を含んでいる。それらの出力および入力の数はバルブ中の半導体ポジションの数に対応しており、これによって、各半導体ポジションにはデマルチプレクサ上の１出力とマルチプレクサ上の１入力とが付随する。デマルチプレクサの出力の各々は対応する導体８を経て信号選択器ゲートＦＰＧへつながれており、マルチプレクサの入力の各々は、第２図に関連して説明したように、対応する半導体ポジションからの表示信号を導体９を経て受信している。マイクロコンピュータ７４はそれ自体既知のやり方で、信号バス７５を経てバルブ中の半導体ポジションの番地に関する情報を送出し、番地指定された半導体ポジションに対する表示信号ＩＰがマルチプレクサの出力上に現れるように、またデマルチプレクサの入力上の信号ＦＰＳが番地指定されたポジションの点弧チャンネルへつながれた信号選択器ゲートへその出力を介して供給されるように、デマルチプレクサおよびマルチプレクサに影響を及ぼす。試験点弧信号を放出すべき時には、単安定フリップフロップ７７１の入力が前記マイクロコンピュータによって駆動され、そのフリップフロップはそれの入力ヘ信号が供給される時に、例えば１μｓのパルス長を有する短パルスＦＰＳの形の信号を発する。この信号はデマルチプレクサの入力ヘ供給され、そこから番地指定された半導体ポジションに対する試験点弧信号として送り出される。信号ＦＰＳはまた双安定フリップフロップ７７２および双安定フリップフロップ７７３のＳ入力へも供給され、それに従ってそれらフリップフロップの反転Ｑ出力は値”０”をとる。バルブの半導体ポジションからの表示信号ＩＰ１、ＩＰ２、．．．ＩＰＮはＯＲ回路へ供給され、その回路の出力は双安定フリップフロップ７７３のＲ入力へつながれている。上述の表示信号の少なくとも１個が対応する表示チャンネルによって発せられる時、ＯＲ回路の出力、従って双安定フリップフロップ７７３の反転Ｑ出力は値”１”をとる。この反転Ｑ出力は単安定フリップフロップ７７４へつながれており、このフリップフロップ７７４はそれの入力ヘ信号が供給される時に、短パルスＩＰＰの形の信号を発し、その信号はＡＮＤ回路７７５の第１入力ヘ供給される。番地指定された半導体ポジションからの表示信号ＩＰはマルチプレクサの出力に現れ、ＡＮＤ回路の第２入力へ与えられる。番地指定された半導体ポジションの表示信号ＩＰが、ＡＮＤ回路の第１入力が”１”信号を受信している間中に発せられた場合には、そのＡＮＤ回路は”１”信号を双安定フリップフロップ７７２のＲ入力ヘ供給し、それの反転Ｑ出力を値”１”にセットする。この信号は故障信号ＶＣＦを構成し、マイクロコンピュータヘ供給される。番地指定された半導体ポジションの表示信号ＩＰが他の半導体ポジションからの表示信号に比べてパルスＩＰＰのパルス長を越えて遅延して供給された場合には、このＡＮＤ回路の出力は”０”に留まり、双安定フリップフロップの反転Ｑ出力は故障信号を発しない。パルスＩＰＰの長さを適当な値に選ぶことによって、故障信号ＶＣＦの発生から、番地指定された半導体ポジション中の半導体デバイスの点弧が試験点弧信号ＦＰによって発生したのではなく、正常な動作の点弧が電圧制御式の点弧によって発生したのであることが結論できるようになる。パルスＩＰＰの長さの有利な選択値は、例えば１ｍｓである。故障信号ＶＣＦと対応する半導体ポジションの番地に関する情報とはそれ自体既知のやり方で、欠陥半導体ポジションに関する情報の記憶および取り出し用マイクロコンピュータに記録される。この実施例に従う本発明がどのようにして機能することができるかの説明は、半導体保護および電圧分割用の抵抗体とコンデンサがそれぞれの対応するサイリスタとどのように協力して動作するかという説明に尽きる。これらの非常に複雑な回路のあらゆる詳細にわたって説明することは行き過ぎになるであろうが、本発明の理解のためには第１Ｅ図の模式図を参照することで十分であろう。バルブ中の直列接続されたサイリスタと並列に電圧分割器が配置されており、それは各サイリスタに並列につながれた電圧分割器抵抗体Ｒ１を含んでいる。更に、各サイリスタには直列回路が並列につながれており、その直列回路は抵抗体Ｒ２とそれに直列接続されたコンデンサＣ２とを含んでいる。含まれる部品の典型的な値はＲ１＝４０キロオーム、Ｃ２＝３マイクロファラッド、およびＲ２＝４０オームである。第３図で、上側の曲線は点弧が起こらなかった時の１個のサイリスタの両端間の電圧ＵＴを時間の関数として示している。順方向での電圧が３０−１００Ｖ程度のしきい値を越える度に、ここでは１０で示した表示信号が発せられる。第３図の下側の曲線は時刻Ｔに点弧された１個のサイリスタの両端間の電圧を示している。サイリスタ両端にはその時、点弧の時刻に依存する電圧が印加されているが、それは点弧の時点で導通するサイリスタによって直ちに零へ落下し、それによってサイリスタが抵抗体Ｒ１を短絡すると同時にコンデンサＣ２はサイリスタを通して放電する。サイリスタを流れる電流が少なくなってくると、ある時点Ｅでサイリスタは導通を停止する。サイリスタ両端間の電圧、そして第１Ｅ図に示されたその他の部品両端間の電圧はこの時本質的に零である。次に、第３図に示されたように、電圧は低下していってやがて再び電圧の交番に伴って上昇してくるが、バルブ中のその他のサイリスタの両端間の電圧と比べて遅れを持つ。すなわち、第３図の時刻１１における表示信号は、コンデンサＣ２の放電を伴わなかったその他のものの時刻１０に比べて遅延している。交流電圧の数周期の後には、試験される半導体ポジションのコンデンサＣ２も回復するであろう。このように遅延は残っても、完全に回復する前にその他の半導体ポジションの試験が妨げはしない。但し新たに試験される半導体ポジションの表示信号が代表的というわけではないという事実を考慮することを条件とする。上の説明は比較的分かり易く、それが本発明に対して制限因子となるということではないが、これは１個の半導体ポジションのサイリスタのみが導通した時の時刻１０と時刻１１の表示信号間の実際の遅延の観察に基づいている。本発明の別の実施例はバルブが正常な動作状態にあって表示ユニットが長時間型の表示信号を発生する場合に適したものであるが、そこにおいて、各種の半導体ポジションの試験は、先の実施例に関連して説明したように、それに対して信号発生要素７１から導体８および信号選択器ゲートＦＰＧを経て試験点弧信号を送ることによって１個ずつ行われる。このことは、それぞれのサイリスタに対して順方向に電圧が印加された時で、且つ、作動中のバルブ制御システムＶＣＵ空の点弧信号ＣＰがその半導体ポジションに受信される前に行われる。試験の間、その半導体ポジションのみが一時的に試験点弧信号を受信する。その後、試験される半導体ポジションからの表示信号が消える時刻が調べられ、試験点弧信号を発した時刻と比較される。正しい状態にある時は、試験される半導体ポジションの表示信号は、サイリスタがオフ状態からオン状態へ転換するための時間に加えて点弧および表示チャンネルにおける時間遅れの合計値に対応する遅延ΔＴ_minの後に消えるべきである。もしそうでなくて表示信号が消えるまでに追加の遅延が観測されるようであれば、そのサイリスタは電圧制御式の点弧を受けたという結論が導かれる。こうして半導体ポジションの点弧チャンネルに欠陥が存在することになり、適切な修理が行われるべきである。第４図に示した方法はバルブ中の２個の半導体ポジションＴＳＩおよびＴＳＮに対するものであるが、それらのサイリスタ両端間の電圧ＵＴ１およびＵＴＮを、点弧信号ＦＰ（１）およびＦＰ（Ｎ）と、それぞれの半導体ポジションの表示信号ＩＰ１およびＩＰＮについての時間位置とともに、時間に対して示している。点弧信号ＦＰ（１）およびＦＰ（Ｎ）はバルブ制御システムまたは点検装置から発せられることができる。正常な動作状態にあるバルブの制御システムから発せられる点弧信号はＦＰＣＰとして示され、点検装置から発せられる試験点弧信号はＦＰ１およびＦＰＮとしてそれぞれ示されている。この図は半導体ポジションＴＳ１が正しく動作していて、半導体ポジションＴＳＮが正しく動作していない場合を示している。それぞれの対応るサイリスタが順方向において正の電圧で点弧する時、サイリスタ両端の電圧は零付近の値へ低下し、それによって対応する表示信号が消失する。サイリスタＴ１はそれの状態が本発明に従って点検されていない時は、バルブの制御システムから発せられる点弧信号によって点弧され、それの表示信号ＩＰ１は点弧信号が供給された時、上述の遅延ΔＴ_minの後の時点で消失する。サイリスタＴ１に関しては、印加される点弧信号が試験点弧信号ＦＰ１で構成される場合にもそのようになる。サイリスタＴ２は、点弧信号ＦＰＣＰよりも時間的に遅い時点で、電子ユニット中に含まれる上述の電圧制御点弧用の回路によって発せられる点弧信号によって電圧制御点弧されている。この図で、電圧制御点弧に関する時間位置はＶＣＴとして示されている。試験点弧信号ＦＰＮがサイリスタＴＮの点弧を実現しないので、このサイリスタ両端の順方向の電圧は電圧制御点弧が発生するまで残存する。この事実は、試験点弧信号ＦＰＮの放出の後、時間ＤＴ＞ΔＴ_minの遅れで表示信号ＩＰＮが消失していることによって明らかである。第５Ｂ図および第５Ｃ図は状態点検のための装置７の１つの実施例を示し、それは半導体バルブがブリッジ接続された変換器中に含まれている場合に適したものである。第５Ｂ図は６個のバルブＶ１、Ｖ２、．．．Ｖ６を含む３相６パルスのブリッジ接続された変換器を示している。このブリッジは、図中にはＲ、Ｓ、Ｔとだけ示された３相の交流回路網と、図中には２本の導体１０、１１のみが示された直流の回路網との間にそれ自体既知のやり方で接続される。第２図に関連して説明したように、バルブの各々は点弧信号（ＣＰ（１）、ＣＰ（２）、．．．ＣＰ（６）を受信するが、それらは各バルブに共通であって、そのバルブに付随するバルブの制御システムによって発せられる。点弧命令ＶＦＯは変換器用の制御システムによってそれ自体既知のやり方で生成され、バルブには点弧命令がＶ１、Ｖ２、．．．Ｖ６、Ｖ１、．．．の順に繰り返し供給される。バルブの各々はＮ個の半導体ポジションを含み、それらは第２図に関連して説明したように、個々の試験点弧信号ＦＰのほかに、バルブに共通な点弧信号ＣＰを信号選択器ゲートＦＰＧを経由して受信する。半導体ポジションの各々は表示チャンネルを通して、長時間型の表示信号を発生する。第５Ｃ図はバルブＶ１の状態点検用装置をより詳細に示している。この点検装置は、それぞれバルブ中の半導体ポジションの数に対応した複数個の出力および入力をそれぞれ備えたデマルチプレクサ７１２およびマルチプレクサ７２１を含み、それによって各半導体ポジションにはデマルチプレクサの１出力とマルチプレクサの１入力とが付随することになる。第２図に関連して説明したように、デマルチプレクサの各出力はそれぞれ対応する導体８を経て信号選択器ゲートＦＰＧへつながれ、マルチプレクサの各入力はそれぞれの半導体ポジションからの表示信号を導体９を介して受信している。双安定フリップフロップ７１１には、それのＳ入力には交番順序においてバルブＶ１の前に位置するバルブＶ６用の点弧信号ＣＰ（６）が供給され、それのＲ入力にはバルブＶ１用の点弧信号ＣＰ（１）が供給される。信号ＣＰ（６）は、この双安定フリップフロップのＱ出力、すなわちＴＯとして示されたこのフリップフロップの出力信号を”１”にセットし、それが計数器７４を駆動する。既に第１Ｄ図に関連して説明したように、バルブＶ１が順方向においてオフ状態電圧をとる時、パルス列の形の表示信号が受信される。計数器７４はそれ自体既知のやり方で、信号バス７５を経てバルブ中の１個の半導体ポジションに関する番地情報を送信し、デマルチプレクサおよびマルチプレクサに対して影響を及ぼし、マルチプレクサの出力に番地指定された半導体ポジションのための表示信号ＩＰが現れるようにし、またデマルチプレクサの入力上の信号ＦＰＳをその出力を介して番地指定されたポジションの点弧チャンネルにつながれた信号選択器ゲートヘ供給するようにする。単安定フリップフロップ７２２はそれの入力に信号が与えられた時、それの出力へ表示信号中の２つの引き続くパルス間の間隔を越えるパルス長、ここの場合には例えば１０μｓのパルスを発し、表示信号を連続した表示信号ＩＰＣへ変換する。この連続した表示信号ＩＣＰは単安定フリップフロップ７２３へ供給され、そのフリップフロップはそれの入力ヘ信号が与えられた時、例えば１μｓのパルス長の短パルスＦＰＴをＡＮＤゲート７１３の入力ヘ供給する。このことは表示信号ＩＰ、従って連続した信号ＩＰＣが現れる時に起こる。ＡＮＤゲートの第２入力には双安定フリップフロップ７１１のＱ出力から信号ＴＯが供給され、この信号は既に”１”状態をとることが想定されているので、表示信号ＩＰが現れる時にはＡＮＤゲート７１３の出力に信号ＦＰＳが生成され、この信号ＦＰＳはデマルチプレクサの入力ヘ供給され、そこから更に、番地指定された半導体ポジションに対する試験点弧信号として送り出される。この信号ＦＰＳはまた、時間遅れ回路７２４へも供給される。この回路の出力は、この回路の入力ヘ信号が供給される時に遅延ｔ１を持って入力信号を再現し、またその入力への信号が消えた時には遅延ｔ２を持って入力信号を再現する。時間遅れ回路からの出力信号ＴＷおよびフリップフロップ７２２からの出力信号はＡＮＤゲート７３へ供給され、それによって信号ＴＷは連続状態へ変換された表示信号ＩＰＣを調べるための時間窓を提供することになる。この時間窓の中に表示信号ＩＰＣが存在する場合には、ＡＮＤゲート７３はそれの出力上へ故障信号ＶＣＦを発生する。時間窓を適当なもの、すなわち時間遅れ回路７２４に関する遅延ｔ１と遅延ｔ２に選ぶことによって、故障信号ＶＣＦの発生から、番地指定された半導体ポジション中の半導体デバイスの点弧が試験点弧信号ＦＰによって行われたものでなく、電圧制御点弧によって行われたものであるという結論が導き出せることになる。時間ｔ１およびｔ２の有利な選択値は、この場合、ｔ１＝２０μｓおよびｔ２＝３０μｓである。故障信号ＶＣＦおよび対応する半導体ポジションの番地に関する情報は、欠陥のある半導体ポジションに関する情報を蓄え、取り出すための例えばマイクロコンピュータに付随するメモリのような既知の種類の記録装置Ｍへ供給される。どの半導体ポジションが故障状態を有することが見い出されたかに関する情報を記録することはそれ自体既知のやり方で行うことができ、それは第５Ｃ図に模式的に示されたように、故障信号ＶＣＦが存在する時に、信号バス７５からＡＮＤゲート７３１を経て記録装置Ｍへ番地情報を供給することによって行うことができる。試験されるバルブＶ１に対する点弧信号ＣＰ（１）がバルブ制御システムによって生成され、双安定第１フリップフロップ７１１のＲ入力ヘ与えられる時には、それのＱ出力からの出力信号ＴＯは値”０”をとり、それは計数器７２を不活性化して、第１ＡＮＤゲート７１３を阻止する。バルブＶ１の次の点弧の前に、この双安定第１フリップフロップ７１１のＱ出力上の出力信号ＴＯは再びバルブＶ６用の点弧信号ＣＰ（６）によって”１”へセットされ、それによって計数器７２は１ステップを進み、バス７５を介してデマルチプレクサおよびマルチプレクサに影響を及ぼし、それぞれデマルチプレクサの入力の信号ＦＰＳとマルチプレクサの出力上のＩＰとが、次に点検すべきバルブ、例えば先行の点検バルブに直列につながれた隣接のバルブ中の半導体ポジションへつながれるようにする。内部の半導体デバイスが永久的に短絡されるかそれの表示チャンネルが故障している半導体ポジションは、表示信号を発生せず、従って点検装置によって番地指定された時も試験点弧信号の供給を受けない。第５Ｃ図に関連して説明したものに相当する点検装置が各バルブに対して配置され、第１フリップフロップ７１１のＳ入力にはバルブ点弧信号ＣＰ（ｎ−１）が供給され、そのフリップフロップのＲ入力にはバルブ点弧信号ＣＰ（ｎ）が供給される。ここで、指数ｎは点検すべきバルブを指し、指数ｎ−１は交番順序の中で、前者のバルブに先行する直前のバルブを指す。もちろん、記録装置Ｍは１個または複数個のバルブおよび／または変換器に対して共通してよく、半導体ポジションに関する番地情報に加えてそれぞれのバルブおよび／または変換器の情報も記録するように構成されている。第５Ｃ図に示された装置は、ブリッジ接続の一部でないバルブに対しても使用できる。そのような場合、双安定フリップフロップ７１１のＳ入力には、ブリッジ接続の場合の点弧信号ＣＰ（６）が供給される代わりに、フリップフロップのＱ出力を”１”にセットするための信号ＣＡＬＦＡが供給される。これは第５Ｃ図中で、フリップフロップ７１１のＳ入力のところに括弧付きでＣＡＬＦＡとして示されている。この場合、交流電圧の上昇時零交差点から計数して、正常な動作中の半導体バルブの最小制御角よりも小さい、例えば１０゜の電気角で信号ＣＡＬＦＡを供給するのが有利である。図示された点検装置は、実際の応用の場において、例えば上述の説明から明らかな原理に従ってプログラムされたマイクロコンピュータで全体的または部分的に構成することができ、あるいは特定の目的に適した固定配線で構成することもできる。このシステムは、点弧チャンネルを介しての点弧が機能している限り、点弧チャンネルのドロップアウトが電圧制御式の点弧による代替えという保護機能を許容する冗長性を有する。もし点弧チャンネルを通しての点弧がドロップアウトすれば、この冗長性はもはや存在しない。上述の点弧のための両方法が失敗すれば、サイリスタは破壊され、永久に短絡されてしまうであろう。本発明によって、バルブに含まれるすべての半導体ポジションを自動点検することが可能となる。このようなことは非常に多数のポジションを含む非常に大型のプラントでは疑問のあることである。各バルブの中で、サイリスタの数は２５０にも達し、従って、１２パルスのシステムでは試験すべきユニットの数は３，０００ユニットのオーダーにもなり得る。本方法がなければ必要となるであろう、すべてのポジションを手動で測定点検するという代替え法は、従って非常に高価につく作業となるが、それは本発明によって本質的に回避できる。本発明に従って診断されたポジションのみを手動でオーバーホールすればよく、それは通常は１個の半導体ポジションについて電子ユニット全体を置換することになろう。本発明は、実際の半導体デバイスが電気点弧式のサイリスタで構成される場合のバルブを例にとって説明してきた。光で直接的に点弧するサイリスタやいわゆるＧＴＯサイリスタと呼ばれるゲートターンオフサイリスタの開発が進めば、そのような種類のサイリスタも対象の応用の中に使用されるようになるであろうから、本発明はそのような型の半導体デバイスを含む半導体ポジションの場合の点検にも適用できることを指摘しておくべきであろう。もちろん、本発明は交流電流と直流電流との間の変換以外の目的に対して用いられる半導体バルブにも適用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．例えば交流電流と高電圧の直流電流との間の変換のための変換器に含まれるバルブのような電気的半導体バルブ（Ｖ）に含まれる任意の半導体ポジション（ＴＳ１、ＴＳ２、．．．ＴＳＮ）の状態を点検するための方法であって、前記半導体バルブが互いに直列接続された半導体デバイス（Ｔ１、Ｔ２、．．．ＴＮ）を備えた複数個の半導体ポジションを含んでおり、前記半導体バルブが本質的にそれの定格電圧に対応する交流電流によってエネルギーを与えられる場合に、前記半導体ポジションの半導体デバイス両端電圧が順方向において正の時点で試験点弧信号（ＦＰ）が生成され、前記半導体ポジションのみの点弧チャンネル（Ｌ、１、ＴＣＵ、３）へ供給され、それによって、前記半導体ポジションの表示チャンネル（ＴＣＵ、２、Ｄ）によって供給される表示信号（ＩＰ）が時間について調査され、この調査結果に依存して前記半導体ポジションの状態が正しいかどうかが決定されることを特徴とする方法。２．請求項第１項記載の方法であって、前記半導体ポジションの表示チャンネルによって供給される前記表示信号が前記半導体バルブに含まれる他の半導体ポジションからの表示信号（ＩＰＩ、ＩＰ２、．．．ＩＰＮ）または前記試験点弧信号のいずれかと比較して時間的に調査されることを特徴とする方法。３．請求項第２項記載の方法であって、前記供給される試験点弧信号の直後に続く、前記半導体ポジションの前記表示チャンネルによって供給される前記表示信号が、前記半導体バルブに含まれる他の半導体ポジションからの表示信号と比較して遅れていることを点検し、それによって、正しくない遅延から点検される半導体ポジションの不正状態を知ることを含むことを特徴とする方法。４．請求項第３項記載の方法であって、前記試験点弧信号が前記交流電圧の上昇側の零交差点から計数して９０°よりも大きい電気角において供給されることを特徴とする方法。５．請求項第２項記載の方法であって、その中で正常な動作状態にある前記半導体バルブの制御用に応用されたバルブ制御システム（ＶＣＵ）によって生成される点弧信号（ＣＰ）が前記半導体ポジションの点弧チャンネルヘ供給されるようになっており、交流電圧の同じ周期の間にバルブ制御システムによって供給される点弧信号よりも早い時点で前記試験点弧信号が前記点弧チャンネルヘ供給されるようになっていることを特徴とし、前記半導体ポジションの表示チャンネルによって供給される表示信号の消失の時点が前記試験点弧信号の印加時刻に対して遅延していないことを点検し、それによって、与えられた時間を越える遅延から点検される半導体ポジションの不正状態を知ることを含むことを特徴とする方法。６．請求項第５項記載の方法であって、前記試験点弧信号の印加時点の後与えられた第１の時間の後から始まって与えられた第２の時間経過した後までの時間間隔中に前記表示信号が存在するかどうかを点検することを含むことを特徴とする方法。７．請求項第５項または第６項記載の方法であって、前記交流電圧の上昇側の零交差点から計数して、前記半導体バルブの最小制御角よりも小さい電気角において前記試験点弧信号が供給されることを特徴とする方法。８．請求項第５項または第６項記載の方法であって、点検される半導体ポジションの表示チャンネルによって表示信号が発せられる時に、前記試験点弧信号が供給されることを特徴とする方法。９．請求項第５−６項および第８項のうちの任意の項記載の方法であって、前記半導体バルブ（Ｖ１、Ｖ２、．．．Ｖ６）がブリッジ接続された変換器に含まれており、正常な動作状態にある半導体バルブの制御用の変換器のバルブ制御システムによって発せられた点弧信号（ＣＰ（１）、ＣＰ（２）、．．．ＣＰ（６））に依存して選択された半導体ポジションへ前記試験点弧信号が供給されることを特徴とする方法。 10．請求項第１項ないし第９項のうちの任意の項記載の方法であって、点検される半導体ポジションの表示チャンネルによって表示信号が発せられる時にのみ、前記試験点弧信号が生成されることを特徴とする方法。 11．請求項第１項ないし第１０項のうちの任意の項記載の方法であって、前記試験点弧信号の供給が電力を削減して行われることを特徴とする方法。 12．例えば交流電流と高電圧の直流電流との間の変換のための変換器に含まれるバルブのような電気的半導体バルブ（Ｖ）に含まれる任意の半導体ポジション（ＴＳ１、ＴＳ２、．．．ＴＳＮ）の状態を点検するための装置であって、試験点弧信号（ＦＰ）を生成し、前記半導体ポジションのみの点弧チャンネル（Ｌ、１、ＴＣＵ、３）へ供給するための信号発生要素（７１）、点検される半導体ポジションの表示チャンネル（ＴＣＵ、２、Ｄ）によって発せられる表示信号（ＩＰ）を適時に調査するための感知要素（７２）、および前記調査の結果を決定、表示するための評価要素（７３）を含むことを特徴とする装置。 13．請求項第１２項記載の装置であって、前記感知要素が、点検される半導体ポジションの表示チャンネルによって生成される表示信号を、前記半導体バルブに含まれる他の半導体ポジションからの表示信号（ＩＰ１、ＩＰ２、．．．ＩＰＮ）または前記試験点弧信号と比較して点検するようになっていることを特徴とする装置。 14．請求項第１３項記載の装置であって、前記感知要素が、点検される半導体ポジションの表示チャンネルによって生成される表示信号が前記半導体バルブに含まれる他の半導体ポジションからの表示信号と比較して遅延しているかどうかを決定するようになっており、またもし遅延がなければ前記評価要素が故障信号（ＶＣＦ）を発するようになっていることを特徴とする装置。 15．請求項第１３項記載の装置であって、前記感知要素が、前記試験点弧パルスの印加後与えられた時間内に前記表示信号が終端するかどうかを決定するようになっていることを特徴とする装置。 16．請求項第１５項記載の装置であって、前記感知要素が、前記試験点弧信号の印加後の与えられた第１の時間後から始まって、与えられた第２の時間経過後に終端する時間間隔を生成するための間隔生成要素を含んでいることを特徴とする装置。 17．請求項第１５−１６項記載の装置であって、前記信号発生要素が、前記交流電圧の上昇側の零交差点から計数して、前記半導体バルブの最小制御角よりも小さい電気角において試験点弧信号を供給するようになっていることを特徴とする装置。 18．請求項第１５−１６項記載の装置であって、前記信号発生要素が、点検される半導体ポジションの表示チャンネルによって表示信号が生成される時に、前記試験点弧信号を発するようになっていることを特徴とする装置。 19．請求項第１５−１６項および第１８項を含む任意の項記載の装置であって、前記半導体バルブ（Ｖ１、Ｖ２、．．．Ｖ６）がブリッジ接続された変換器に含まれており、正常な動作状態にある半導体バルブを制御するための変換器のバルブ制御システムによって生成された点弧信号（ＣＰ（１）、ＣＰ（２）、．．．ＣＰ（６））に依存して、点検される半導体ポジションを選択するための選択器要素を含むことを特徴とする装置。 20．請求項第１２ないし第１９項のうちの任意の項記載の装置であって、前記信号発生要素が、点検される半導体ポジションの表示チャンネルによって表示信号が生成される時にのみ、前記試験点弧チャンネルヘ試験点弧信号を供給するようになっていることを特徴とする装置。 21．請求項第１２項ないし第２０項のうちの任意の項記載の装置であって、前記信号発生要素が、前記半導体ポジションの点弧チャンネルヘ試験点弧信号を電力を削減して供給するようになっていることを特徴とする装置。