JPS5840424B2 - サイリスタ ノ テンリユウカイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、サイリスクの転流回路の改良に関し、新規
な転流回路を提供するものである。

従来の他励転流形インバータにおいては、負荷側交流系
の電圧が低い領域での転流能力が得られない問題がある
。

更に、サイクロコンバータなどにおいては、サイリスク
の利用率が極めて悪い欠点があった。

他方従来のサイリスクの強制転流法の代表的なものは、
コンデンサ電圧で当該サイリスクを逆バイアスして消弧
するものである。

この内で電圧形インバータと呼ばれるタイプのものはフ
ィードバックダイオードが必要で、可逆変換に利用する
場合は電流の方向が反転するため、他の交流系との可逆
変換に対して不利であった。

他方、電流形インバータと呼ばれているタイプのものは
後述するように転流コンデンサやサイリスクの印加電圧
の点で難点があった。

この発明は、電流形インパークとして利用して、より一
層その効果を発揮するので、従来の電流形強制転流法の
問題点を更に詳述する。

第６図は、従来のコンデンサによる強制転流法の原理回
路図とその動作波形図である。

今、電流■が主サイリスタ１ｂ−直列ダイオード２ｂ負
荷（又は交流系）５００ｂを通って流れているものとす
る。

この時、コンデンサ４は図示極性に充電されている。

次に、時点■で主サイリスタ１ａを点弧すると主サイリ
スタ１ｂは消弧され、電流■は主サイリスタ１ａ−コン
デンサ４−ダイオード２ｂ・・・・・・へと転流する。

しかしながら、主サイリスタ１ｂは消弧したものの、最
終目的である、電流■を負荷５００ａへ転流させること
はまだ達成されていない。

次に時点■において、コンデンサ４の電圧■４は負荷５
００ａ、５００ｂの合成線間逆起電力ｅ ５００に達す
る。

この時点以降において、負荷５００ａ、５００ｂのイン
ピーダンス降下電圧の極性が始めて反転し、ダイオード
２ａが通電開始し、起電力ｅ５００に打ち勝ち、負荷ｔ
２ｂから１２ａへの転流が開始される。

そして、時点■において負荷電流の転流が完結する。

上記、転流過程において、コンデンサ電圧Ｖ４の波高値
■。

は時点■における逆起電力ｅｒと、更に時点■から■ま
での間の過充電々圧△■ｏとの和になる。

今、負荷５００のＢ、−Ｂ２間転流インダクタンスをＬ
とし、転流コンデンサの静電容量をＣとすると、過充電
々圧△Ｖｃ−Ｉ σ五万険ので、コンデンサ電圧波高値
Ｖｃは Ｖ ｏ＝ ｅ ｒ＋Ｉ Ｓ／／ロ不＝ ＶＴ Ｈｙ・・
・・・・・・・（１）で与えられる（第６図ｂ−イ２ロ
、ホ参照）。

そして、サイリスク印加電圧波高値ＶＴａＹ４１上記コ
ンデンサ電圧波高値に等しい。

他方、所要コンデンサ容量は、サイリスクターンオフタ
イムの制約（時点■〜■間の逆バイアス時間）で決定で
きず、（１）式のサイリスク印加電圧の匍１約によって
決まる。

即ち、サイリスク印加電圧波高値ＶＴＨＹ及びコンデン
サ電圧■。

が交流系５００の起電力波高値より高くなることは避け
られない。

又、前記説明から分るように、ターンオフ条件でなく、
負荷電流転流条件の力が制約条件になっているから、△
ｖｏ＝ｒｖ４フ℃の分が有効なものであって、時点■〜
■の期間中のコンデンサ電流は余り本質的に重要な役割
を果しているとは云えない。

ところで、負荷５００の起電力が確保されている場合、
点弧位相を進めるだけで、他励転流を行い得る。

従って、強制転流を低電圧領域のみで作動させ、大部分
の高電圧領域で他励転流を行うことが経済的に有利であ
る。

しかるに、前記従来の装置では、否応なしにコンデンサ
が作動し、時点■〜■の時間に相当する転流無駄時間を
生じる。

更に、コンデンサは少なくとも交流系５００の線間波高
値電圧だけ正負に充電される。

このため、高電圧領域での他励転流利用による、強制転
流手段の軽減を行うことが困難であった。

この発明は、前記詳述した従来の転流法の欠点に鑑みて
なされたものである。

この発明の目的は、負荷又は交流路又は交番転流分枝電
路の電流転流に主眼を置いた新規な転流回路を提供する
ことにある。

他の目的は、転流無駄時間のない電流形インパークに適
した転流回路を提供することにある。

更に他の目的は、所要転流コンデンサ電圧の軽減を目的
とする。

更に他の目的は所要サイリスク電圧の軽減を目的とする
。

更に他の目的は、低電圧領域で強制転流を利用し、且つ
高電圧領域で他励転流を行うに適した転流回路を提供す
ることにある。

即ち、上記強制転流使用電圧領域が狭ければ狭い程、そ
の使用電圧範囲に比例して強制転流手段が軽減され、補
助用強制転流に適した新規な転流回路を提供することを
目的とする。

第１図及び第２図は、この発明の原理的一実施例を示す
図及びその動作波形図である。

今、主サイリスタ１ａから主サイリスタ１ｎへ転流させ
る場合の動作を説明する。

初期状態において、電流源系３０〇−分枝接続点Ａ−ダ
イオード２ａ−主サイリスタ１ａ−分流枝路５００ａ−
電流源系３００を通って電流■が流れている。

ここに分流枝路５００ａ〜５００ｎとは、電流源系３０
０の電流■が分流されて主サイリスタ１ａ〜１ｎを介し
て分配される負荷５００の内の夫々ｌ枝路（負荷回路の
内の夫々１分路）のことで、例えば回転電機の１相分の
巻線や回転電機に接続される変圧器の巻線などである。

そして、コンデンサ４ｎは充放電々源５３ｎから充放電
サイリスタ５２ｎとりアクドル５．ｎとを介して図示極
性にあらかじめ時点■〜■の期間に充電されている。

次に時点■において、主サイリスタ１ｎを点弧すると共
に転流電圧印加用補助サイリスク３ｎを点弧させる。

これにより、電流■はコンデンサ４ｎ−補助サイリスタ
３ｎ−主サイリスクＩｎ−分流枝路５００ｎへも分流し
始める。

そして、４ｎ ３ｎ−Ｉｎ ５００ｎ−５００ａ
１ａ−２ａ−４ｎなる転流閉ループが形成される。

この閉ループにおいて、コンデンサ４ｎの図示極性の充
電々圧は、この転流時点において転流に関係する分流枝
路５００ａ・・・・・・５００ｎの内部起電力（回転電
機の速度起電力など） ｅ５００より充分大きいので、
内部起電力ｅ５００が充電々圧に対して逆極性（負）の
場合でも充分転流し得る。

又内部起電力ｅ ５００と転流コンデンサ電圧とが転流
閉ループ中で同極性となる時は、内部起電力とコンデン
サ電圧の両型圧は上記転流に和動的に作用する。

かくて、主サイリスタ１ａの電流は減少し時点■で遂に
ｚｅｒｏに達する。

他力、主サイリスク１ｎの電流は電流源系３００の電流
■に達する。

この時点■において、主サイリスタ１ａは消弧し、この
時印加される逆バイアス電圧は、上記閉ループ合成起電
力でほぼ残存コンデンサ電圧に等しい。

更に、コンデンサ４ｎは補助サイリスタ３ｎと主サイリ
スタ１ｎとを介して電流■で放電して行く。

そして時点■においてコンデンサ電圧がｚｅｒｏに達す
る。

この時点以後はダイオード２ｎ−主サイリスタ１ｎ〜分
流枝路５００ｎを介して電流■が流れ、転流を完了する
。

このようにこの発明の転流回路では、最初から負荷など
の分流枝路５００の電流が転流を開始するので転流遅れ
が小さい。

転流後、ダイオード２ヘコンデンサ電流が転流し、コン
デンサは常に一定電圧で運転されるので、負荷など分流
枝路５００の電圧に左右されず、過充電されることがな
い。

この転流法において、転流に必要なコンデンサ電圧のピ
ークツーピーク電圧Ｖ。

０．は（１）式と同様はぼ次式で与えられる。

ここで、ｅｒは逆起電力に反抗して転流させる場合の逆
起電力対抗外、ｂ〆「＼ではインダクタンスＬの電流を
Ｉだけ変化させるＬ−Ｃ共振回路のＣに要求される充電
々圧変化分△ｖｏである。

この第１図実施例では片極性である。

これに対し従来の装置では同一電圧が両極性に変化味ピ
ークツーピーク電圧が２倍であった。

これに比してこの発明のコンデンサ所要電圧は低くてよ
い。

（後述第３〜５図実施例において、一層明らかとなる。

）更に、負荷交流系５００が充分の起電力を確立してい
る場合は、その配電力により転流できる。

従って、この時には補助サイリスタ３の点弧を停止すれ
ば、全く上記他励転流に干渉することがなく且つ補助転
流コンデンサ充電々圧も何等干渉を受けない。

従って、抵電圧領域（通常電動機制御においては、低電
圧且つ低周波）において、この発明の転流回路を利用す
れば、この転流手段は極めて低電圧でよく、簡単となる
。

又、高圧大容量装置に対してＭＰコンデンサを利用した
り、低圧中小容量装置に対して電解コンデンサを利用す
ることができる。

第３図はこの発明の更に他の一実施例で、ブリッジ形イ
ンバータへの応用例である。

同図において、転流コンデンサ４ａ、４ｂ及び充放電手
段５ａ、５ｂは夫々正グループ内又は負グループ内で共
用している。

又、充放電々源５３ａ、５３ｂは夫々、転流電圧印加用
補助サイリスクを点弧した時にコンデンサ電圧と共に直
列に作用するようにしている。

即ち、前述の動作において、転流完了時点■において、
転流コンデンサ４ ａ 、４ ｂは図示極性に充放電々
源電圧Ｅ。

だけ充電される。そして、充放電サイリスタ５□３，５
□ｂを点弧すればリアクトル５１ａ、５ｂとコンデンサ
とが振動して、図示極性に同一電圧だけ充電される。

次に補助サイリスタ３ａ〜３ｆを点弧した時、上記コン
デンサ電圧と充放電々源との和が転流重上として作用す
る。

このように、コンデンサは両極性に変化し、そのピーク
ツーピーク電圧は第１図と同じく、従来装置第６図の１
／２である。

第４図は、パルス変圧器５４を用いて、更に転流コンデ
ンサの共用を図ったものである。

この場合、コンデンサ４を充放電サイリスタ５□ａ 、
５２ｂにより交互に充放電させ、この時の電圧を変圧器
５４を介して、夫々正グループ又は負グループの補助サ
イリスク３へ伝送し、これを、前述の要領の転流電圧と
して利用するものである。

第５図は、第３図実施例において、リアクトル５１を省
略し、コンデンサ４の両極性への充放電を利用し、コン
デンサの利用率向上を図ったものである。

同図ａの２分流枝路場合の原理回路について説明する。

まづ、分流枝路５００ｂとサイリスタ１ｂに通電する時
、補助サイリスタ３ｂと５□ｂ とを点弧し、補助電源
５３を介して、電流■でコンデンサ４を図示極性に充電
されている。

次に、サイリスタ１ａと分流路５００ａへ転流させる時
、補助サイリスタ３ａと５２ａとを点弧し、上記コンデ
ンサ電圧と補助電源５３の電圧との和がダイオード２ａ
に対して逆方向に印加される。

Ｒ１］ち主サイリスタ１ａと分流枝路５００ａとの電流
が増加し、サイリスタ１ｂと分流枝路５００ｂとの電流
が減少するように、転流電圧が印加される。

そしてこの転流が完了すれば、コンデンサ４は図示逆極
性に補助電源電圧だけ充電される。

同様にこの逆極性充電々圧と補助電源電圧との和を、次
の主サイリスタ１ａから１ｂへの転流に利用する。

尚、第５図すは三分流枝路の場合の一実施例で、同様に
任意数の分流枝路の場合に適用できる。

更に、これらを応用して、プツシ形結線その他各種のサ
イリスク回路接続形態で利用できる。

以上この発明によれば、主サイリスクに直列接続された
ダイオードに逆並列にコンデンサの充放電々圧を印加す
ることにより、速みやかな転流を行うことができる。

又、コンデンサの過充電がなく、更にコンデンサピーク
ツーピーク電圧が低くてよいので、コンデンサ所要ＶＡ
容量が軽減される。

又、これに伴い、サイリスク印加電圧も低下し、軽減さ
れる。

更に、この発明の転流回路を、分流枝路（例えば、交流
系）の内部起電力が低い範囲で補助転流手段として活用
し、高い電圧範囲で作動を停止させて分流枝路内部起電
力による他励転流にすれば、互に全く干渉しない。

又、高電圧範囲で作動させても、上記他励転流と全くそ
のまま和動的に転流促進して寄与する。

この発明の転流回路は、分流枝路（主回路）の内部起電
力で転流させる他励転流（自然転流）に対して妨害を与
えないので、転流コンデンサによる転流作用の使用電圧
範囲に相応して、この転流手段の所電圧や容量が軽減さ
れる。

更に、電動機制御のように動作周波数が動作電圧と比例
的に変る場合は、周波数責務も軽減される。

このため、直流電解コンデンサや交流電解コンデンサを
転流コンデンサに利用できる。

又、高圧装置においては、安価な低圧ＭＰコンデンサを
利用できる。

このようにこの発明は、多くメトットを有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理的−実施例図、第２図は第１図
の動作波形図、第３図〜第５図は、この発明の夫々他の
一実施例を示す図、第６図は、従来の転流法を示す回路
図及び動作波形図である。 図において、１は主サイリスク、２は整流素子、３は転
流電圧印加用補助サイリスク、４はコンデンサ、５は充
放電手段、３００は電流源路、５００は分流枝路（負荷
、交流系など）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ サイリスクと負荷線路とが直列接続されてなる枝路
   を少なくとも２つ並列に接続して構成されたサイリスク
   回路と、このサイリスク回路に接続され上記枝路のいづ
   れかへ通流すべき電流を流す電流源をもった電流路とを
   有し、上記枝路間で上記電流路に流れる電流を転流させ
   るものにおいて、上記サイリスクの各々に直列かつ順方
   向に接続された整流素子と、この整流素子に対して並列
   に接続され、転流用電源とこの電源から充電されるコン
   デンサとこのコンデンサの充電電圧を上記各整流素子に
   対して逆極性に印加する転流電圧印加用サイリスクとか
   らなる転流手段を備えたサイリスクの転流回路。