JPS588663B2 - サイリスタ変換装置の故障検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイリスタを介して負荷電流を供給する制御装
置、例えばインバータ装置或はチョッパ装置等の故障検
出に係り、特に転流失敗故障の原因を判定する機能を備
えたサイリスタ変換装置の故障検出装置に関する。

サイリスタを用いたインバータ装置或はチョツパ装置等
の制御装置（以後単にインバータ装置と記す）は、摩耗
部を有しないだめ長寿命が期待出来ることからその使用
範囲は広範囲に及んでいる３ところで、インバータ装置
を繊維産業システム、或は製紙産業システム等のような
連続処理システムの駆動用電源として用いる場合は、イ
ンバータ装置が故障すると製品が不良となったり或は原
料が無駄になったりする。

このだめ連続処理システムにインバータ装置を適用する
場合は極力故障発生を防止する必要があるが、万一故障
が発生しても早期の故障復旧が要求される。

一方、インバータ装置の最も重大な故障としては転流失
敗による故障があるが、この転流失敗の原因として、過
電流によるもの、主サイリスタ自身の劣化によるもの、
制御回路の不良によるもの或は転流回路及びその補助電
源側の異常に起因するものがある。

しかしながら従来のインバータ装置の故障検出装置は、
転流失敗を検出出来るが、その原因を判定する機能を有
していないためその原因を追求するのに相当な時間を必
要としていた。

従ってその分システムの稼働率が低下することにとどま
らず不良製品が多くなり又場今によっては原料が無駄に
なることがある。

このため故障発生を極力抑えること及び万一故障が発生
してもその原因が直ちにわかることが強く要望されてい
る。

従って、本発明の目的は前述の要望を満すためになされ
たものであって、転流回路の機能を監視すると共に、主
回路及び制御回路等の動作状態も合せて監視し、この両
結果に基づいて転流失敗故障の原因を知り得るようにし
、又必要に応じ転流回路の機能に応じて負荷等を制御し
、転流失敗の発生を極力抑えるようにしたサイリスタ変
換装置の故障検出装置を提供することにある。

以下、本発明の一実施例をインバータ装置に適用した場
合を例として第１図を参照して説明する。

第１図に於いて、直流正電源母線１０と直流負電源母線
１１との間に図示極性で直列に接続されたサイリスタ１
２１．１２２は負荷端子１３に接続される図示しない負
荷に電流を流す主サイリスタで、この主サイリスタ１２
１，１２２に逆並列にそれそれフライホイルダイオード
１４１，１４２が接続される。

１５は転流回路で、正負母線１０，１１間に図示極性で
直列接続される転流用サイリスク１６１，１６２と、こ
の転流用サイリスタ１６１，１６２の直列接続点と主サ
イリスタ１２１，１２２の直列接続点との間に直列接続
される転流コンデンサ１７及び転流リアクトル１８から
成っている。

１９は転流回路１５の電流を検出する電流検出器、２０
は負荷電流を検出する電流検出装置で２１，２２はそれ
ぞれ電流検出装置１９，２０の出力が印加される整流回
路である。

２３は主サイリスタ１２１，１２２及び転流用サイリス
タ１６１，１６２に点弧信号を与えインバータ装置を制
御する制御回路で、主サイリスタ１２１，１２２に与え
るパルス信号を１ ２１Ｐ，１２２Ｐとし、転流用サイ
リスタ１６１，１６２に与える点弧パルスをそれぞれ１
６１Ｐ，１６２Ｐとすれば、このパルス信号は第２図に
示すタイミングで与えられる。

第２図に示すようにパルス信号１２１Ｐ，１２２Ｐは同
時に発生することなく同様にパルス信号１６１Ｐと１６
２Ｐも同時に発生しない。

しかしながら制御回路２３に故障が発生すると同時に発
生することもあるので、これらのパルス信号１２１Ｐ，
ｌ２２Ｐ，ｌ６１Ｐ，１６２Ｐを論理回路２４に印加し
、同時に発生したか否かを検出し、この検出信号を表示
装置２５に与える。

整流回路２１の出力が印加される判別装置２６は後述す
るように、転流回路１５の電流が所定の値にあるか否か
を検出し、例えば所定の値に達していない時出力信号を
発生し、この信号を表示装置２５に印加する。

２７は後述するように、制御回路２３から印加されるサ
ンプリング信号２８により、サンプリング期間毎に整流
回路２１．２２の出力を比較すると共に、整流回路２２
の出力と、インバータが正常に動作しているとき転流回
路１５で転流させることが出来る最大出力電流に対応し
た電気信号である最大出力電流基準信号２９とを比較す
るサンプリング比較回路である。

以下、前述構成から成る本発明の動作を説明する。

今、主サイリスタ１２、が導通状態にあり、負荷電流Ｉ
Ｑが実線で示す方向に流れているものとすれば、主サイ
リスタ１２１の転流は転流用サイリスタ１６１を点弧さ
せることにより図示の極性で充電されている転流コンデ
ンサ１７の放電によって行なわれる。

この時の主サイリスタ１２１に流れる電流Ｉｓと転流コ
ンデンサ１７の放電電流Ｉｃとの関係は第３図に示すよ
うになる。

第３図に示すように主サイリスタ１２１のターンオフタ
イムＴ ＯＦ’Ｆは■ｃ≧ＩＯを満す期間である。

一方転流コンデンサ１７の容量をＣ〔μＦ〕、転流リア
クトル１８のインダクタンスをＬ〔μＨ〕、転流コンデ
ンサ１７の充電電圧をＥＣ（Ｖ）とし、配線インタクタ
ンスを無視すれば放電電流Ｉｃのパルス幅Ｔは Ｔ＝π√ＬＣ（μｓｅｃ ） 更に放電電流Ｉｃのピーク値ＩＰは ＩＰ＝ＥＯ√Ｃ／Ｌ（Ａ） となり、正常であればとのＴ及びＩＰは一定である。

従って、装置が正常であれば最大出力電流を流しても十
分転流させ得るが、過負荷状態となり最大出力電流以上
の電流が流れるとターンオフタイムＴ ＯＦＦが小さく
なり転流失敗となる。

又最人出力電流以下の電流であっても転流回路側に異常
があり転流回路１５の電流ＩＣが所定値以下になっても
ターンオフタイムＴＯＦＦが小さくなり転流失敗となる
。

又制御回路２３側に不具合を生じ主サイリスタ１２１，
１２２又は転流用サイリスタ１６１，１６２が同時に点
弧した場合にも転流失敗と同様短絡となる。

更に又主サイリスタ自身の劣化によっても転流失敗を生
ずる。

そこで、制御回路２３から第３図２８に示すような例え
ばパルス信号１６１Ｐに同期したサンプリング信号２８
をサンプリング比較回路２７に与え、このサンプリング
期間Ｔｓに於いて、転流回路１５の電流ＩＣと負荷電流
ＩＯとを比較し、更に負荷電流ＩＯと最大出力電流基準
信号２９とを比較する。

サンプリング期間に於ける電流ＩＣと１０の差が所定値
以上であれば十分転流させ得るがその差が所定値以下で
あれば転流失敗となるので、この時サンプリング比較回
路２７ぱ信号Ｆ＋を発生させる。

又このサンプリング期間Ｔｓに於いて、負荷電流ＩＯと
最大出力電流基準信号２９とを比較し、負荷電流ＩＯが
最大出力電流基準信号２９より大きくなった場合信号Ｆ
２を発生させる。

ここで信号Ｆ１を発生させるためには、例えばサンプリ
ング信号２８によって開かれるゲート回路を介して整流
回路２１，２２の出力を減算回路に導き、その差が所定
値以下であるか否かを比較回路によって判別し、所定の
値以下である場合に信号Ｆ１を発生させる。

又信号Ｆ２を発生させるだめには信号Ｆ１を発生させる
回路とは独立してサンプリング信号２８によって開から
れるゲート回路、このゲート回路を介して最大出力電流
基準信号２９と整流回路２２の出力信号を比較回路に導
入して、最大出力電流基準信号２９と整流回路２２の出
力信号とを比較し、最大出力電流基準信号２９＜整流回
路２２の出力信号の条件で信号Ｆ２を発生させる。

このように所定の時間内に２つの信号を比較し、その差
が所定値以下であるか否かを判別する技術或は所定の時
間内に２つの信号を比較し、その大小関係に応じた信号
を発生させる技術は周知技術であるのでサンプリング比
較回路２７の詳細回路はここでは省略する。

又転流回路１５の電流ＩＣが所定値以下となった時発生
する判別装置２６の出力信号をＦ３、更に論理回路２４
の出力信号をＦ４とすれば、これらの各信号Ｆ１〜Ｆ４
から転流失敗を生じた時にその原因を判定出来る。

即ち、転流失敗故障時に、信号Ｆ１，Ｆ２有り、Ｆ３，
Ｆ４なしであれば過電流による転流失敗であり、信号Ｆ
１〜Ｆ４なしであれば主サイリスタ自身の劣化による転
流失敗であり、更にＦ１，Ｆ３有り、Ｆ２ ，Ｆ４なし
の場合は転流回路１５の異常による転流失敗であり、又
信号Ｆ４がありの場合は主サイリスタ１２１，１２２又
は転流用サイリスタ１６、，１６２が同時に点弧したこ
とによる転流失敗であると判定出来る。

更に又、転流させ得る負荷電流ＩＯは転流回路１５の電
流ＩＣによって決まるので、例えば整流回路２１の出力
信号を制御回路２３に印加し、転流回路１５の電流ＩＣ
に応じて例えば電流基準値を可変し得るようにすれば転
流回路１５の電流ＩＣが或る程度低下しても転流失敗を
未然に防止することも出来る。

又このような制御は例えば判別装置２６に電流ＩＣとＩ
Ｏの差に応じた信号を発生させ、この差に応じて電流基
準値を制御してもよい。

前述説明はインバータ装置に適用した例であるが、チョ
ツパ装置或は転流回路を備えたサイリスタしゃ断器等に
も同様に適用出来るものであり、更に転流回路も第１図
に示す構成に限定するものではなく、その要旨を変更し
ない範囲で種々設計変更して実施し得るものである。

以上説明のように、本発明は負荷電流を流すサイリスタ
の電流を転流させるだめに設けられた転流回路を備えた
制御装置に於いて、転流回路の電流から転流機能を監視
し、更に制御回路及び主回路の動作状態を監視してこの
両結果から転流失敗故障時の原因を知り得るようにし、
又、転流回路の電流に基づいて制御装置の出力電流を制
御し得るから転流失敗の発生を未然に防止することも出
来ることからして、信頼性が高く又、故障時には故障復
旧を短時間で行なうことが出来る。

更に又転流機能及び主回路、制御回路の状態を電子計算
機で保守監視させることにより保守員の省力化が出来運
転コストを低減し得ると共に、例えば転流機能が或る程
度低下した場合には負荷を健全な他の装置に切換えるな
どしてシステム全体を効率良く運転出来る等の優れた効
果を奏するものである。

【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
第１図の主サイリスタ及び転流用サイリスタに与えるパ
ルス信号、第３図は本発明の動作を説明するだめの図で
ある。 １０．・・正電源母線、１１．・・負電源母線、１２１
，１２２・・・主サイリスタ、１３．・・負荷端子、１
４１，１４２・・・フライホイルダイオード、１５・・
・転流回路、２３・・・制御回路、２４．・・論理回路
、２５．・・表示装置、２６・・・判別装置、２７・・
・サンプリング比較回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 転流用サイリスタ、転流用リアクトル及び転流コン
   デンサから成る転流回路を備えたサイリスタ変換装置に
   おいて、前記転流回路の電流を検出する第１の電流検出
   装置と、前記サイリスタ変換装置の出力電流を検出する
   第２の電流検出装置と、パルス幅が一定で前記転流用サ
   イリスタのゲート信号に一定の時間遅れをもって同期し
   て発生するサンプリング信号の発生期間内で前記第１及
   び第２の電流検出装置の出力信号を比較しその差が所定
   値以下の場合に第１の異常信号を発生する手段と、前記
   サンプリング信号の発生期間内で前記サイリスタ変換装
   置の最大出力電流に対応した信号と前記第２の電流検出
   装置の出力信号とを比較し第２の電流検出装置の出力信
   号が大きい場合に第２の異常信号を発生する手段と、前
   記第１の電流検出装置の出力信号が所定の値以下である
   とき第３の異常信号を発生する手段と、前記サイリスタ
   変換装置のゲート信号の異常時に第４の異常信号を発生
   する手段と、これら各手段の異常信号が印加され、少な
   くとも前記第１、第３の異常信号有りで第２、第４の異
   常信号無しの条件で前記転流回路の異常による転流失敗
   を、前記第１、第２の異常信号有りで前記第３、第４の
   異常信号無しの条件で過電流による転流失敗を判別する
   手段を具備したサイリスタ変換装置の故障検出装置。