JPS5911268B2 - サイリスタ変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はサイリスタ変換装置、特に複数個のサイリス
タで構成されたアームよりなる変換装置１０のアーム部
分転流失敗を防止する制御保護装置に関するものである
。

一般に複数個のサイリスタを例えば直列接続して構成さ
れたアームより成るサイリスタ変換装置において、イン
バータ運転時、電源電圧変動等に１５より余裕角が減少
し、直列接続されたサイリスタのターンオフ時間の特性
のバラツキにより部分転流失敗が発生し、順電圧印加時
、過電圧によりサイリスタを破損する場合がある。

これらの現象の詳細、及びそれに対する保護方■式は既
に公知であり、例えば特公昭４８−３１０１５号に記載
されている。

また、別な保護方式として第１図に示すようなサイリス
タ変換装置があり、これは直流電源Ｅより直流リアクト
ル１を通して、複数個のサイリスタを直列接続して構成
されたアフ５−ム１〜６より構成されたインバータによ
つて、直流電源Ｅの電力が交流系統８に変換される、い
わゆる他励インバータである。９は前記インバータの制
御装置、１１はアーム１の余裕角を検出する検出回路、
１２はゲート回路であり、これらの９０検出回路１１お
よびゲート回路１２には他のアーム２〜６についても同
様に設けられる一ものであるが、その構成および機能は
アーム１と同様であるので省略する。

この検出回路１１はアーム１にかかる逆電圧を抵抗によ
り電流に変換し、発光ダイオート等に流し、接地電位側
の受光素子に光を導き、逆電圧を容易に絶縁して検出す
ることが可能である。第２図は第１図の従来装置の各部
における動作波形を示すものであつて第２図ａはインバ
ータ運転時の導体Ｐ，Ｎの各電位の変化を実線で示し、
その差電圧がインバータ直流電圧となる。

第２図ｂは各アームの導通状態を示し、第２図ｃはアー
ム１に加わる電圧波形である。また、第２図ｄはアーム
１の余裕角に相当する時間幅のパルスを示し、第２図ｅ
はアーム５のゲート点弧信号を示す。いま時刻Ｔ。にお
いて第２図ｂに示すようにアーム１から３に転流が行わ
れ、第２図ｃに示すようにｔ１までアーム１に逆電圧が
印加された状態を考えると、この余裕角に相当する時間
Ｔ。が直列接続されたアーム１内のサイリスタのターン
オフ時間のバラツキ内に入つた場合には、部分転流失敗
が発生するので時刻Ｔ，にて、第２図ｅに示すように導
体Ｐ側の非導通のアーム５を点弧させ、第２図ｂに示す
ようにアーム３から５に強制的に転流させ、第２図ｃに
示すようにアーム１に時間幅Ｔ，の余裕角を増加させ、
アーム１内のサイリスタをすべてターンオフさせ部分転
流失敗を防止する方法がある。このような保護方式にお
いては、余裕角が少しの時間幅だけでも検出されること
が前提になつた方式であるが、アーム点弧信号が完了し
た後、電流重なり角が増加し、余裕角が非常に小さくな
り、逆電圧検出の遅れにより、余裕角が検出されなかつ
た場合を考えると、サイリスタの電流減少率が小さいの
で、ターンオフするサイリスタもあり、部分転流失敗が
発生しているにもかかわらず保護動作が働かず、サイリ
スタを破損させる欠点があつた。

この発明は、このような点に鑑みてなされたものであつ
て、余裕角が検出されなかつた場合にも部分転流失敗に
よるサイリスタを破損から保護することができるサイリ
スタ変換装置を提供するものである。

以下、この発明の一実施例を第３図〜第５図に基づいて
詳しく説明する。

第３図はこの発明に係るサイリスタ変換装置をプロツク
構成で示すものであつて、第１図の回路と相違する点は
複数個のサイリスタを直列および／または並列接続して
成るアームの両端に順電圧および逆電圧検出回路１０を
接続し、この検出回路からの信号に応答してアーム１に
対応して設けられたゲート回路１２を作動する制御保護
装置９０を設けるように構成したことである。

なお、前記順電圧および逆電圧検出回路１０、ゲート回
路１２はその他のアーム２〜６についても同様に設けら
れるものであるが、その構成および機能はアーム１と同
様であるので省略する。また、制御保護装置９０はアー
ム１〜６にそれぞれ対応して設けられた複数個の余裕角
保護装置９１〜９６と例えば三相ブリツジの点弧シーケ
ンスを決める慣用の制御装置１００とから構成される。
次にこの発明に係るサイリスタ変換装置の動作を簡単に
説明すると、順電圧および逆電圧検出回路１０より検出
された信号は余裕角保護装置９１に供給され処理される
。

この余裕角保護装置９１は制御装置１００からの点弧信
号に応答して作動しゲート回路１２を介してアーム１を
付勢する。他のアーム２〜６に付いても余裕角保護装置
９２〜９６により同様に行われる。こ＼でアーム１への
点弧開始信号は同時にアーム５への点弧完了信号になる
が、これは制御装置９０の出力端子１０１は余裕角保護
装置９１，９５のそれぞれの端子１３，１４に接続され
ていることが理解される。第４図は第３図の余裕角保護
装置の回路構成を具体的に示すものであつて、第４図に
おいて、制御装置１００の出力端子１０１（第３図）か
ら点弧開始信号を受ける端子１３はダイオード６９を介
してフリツプフロツプ７０の一方の入力端子に接続され
、制御装置１００の出力端子１０３（第３図）から点弧
完了信号を受ける端子１４はフリツプフロツプ７０の他
方の入力端子に接続される。フリツプフロツプ７０の出
力端子Ｑは導線７１を介してＡＮＤゲート６７の一方の
入力端子に接続され、このＡＮＤゲート６７の他方の入
力端子は順電圧逆電圧回路１０（第３図）からの逆電圧
検出信号が供給される端子１６に接続され、一方ＡＮＤ
ゲート６７の出力側は導線７３を介して信号レベル変換
回路７４に接続され、この信号レベル変換回路７４はさ
らにゲート回路１２（第３図）に接続された端子１５に
接続される。また、フリツプフロツプ７０の一方の入力
端子には余裕角保護装置９１の端子１９（第３図）に接
続され、保護動作信号を受ける端子１９がダイオード６
８を介して接続される。端子１４はさらにフリツプフロ
ツプ８９の一方の入力端子に接続されると共に、フリツ
プフロツプ８７の他方の人力端子に接続され、フリツプ
フロツプ８９の出力端子Ｑは導線７６を介してＡＮＤゲ
ート６５の他方の入力端子に接続される。端子１６はイ
ンバータ６６に接続され、インバータ６６の出力側は導
線７５を介して、ＡＮＤゲート６５の一方の入力端子に
接続され、ＡＮＤゲート６５の出力側はさらに導線７７
を介して微分回路７８に接続されると共にパルス幅比較
回路８２の一方の入力端子に接続される。微分回路７８
の出力側は導線７９を介して単安定マルチバイブレータ
８０に接続されると共に、導線７９およびダイオード６
４を介してフリツプフロツプ８７の一方の入力端子に接
続される。パルス幅比較回路８２の出力側は導線８３を
介して０Ｒゲート６２の一方の入力端子に接続され、こ
の０Ｒゲート６２の他方の入力端子にはフリツプフロツ
プ８７の出力端子Ｏの出力側の導線８８と順電圧逆電圧
回路１０からの順電圧検出信号が供給される端子１７と
にそれぞれ入力端子が接続されたＡＮＤゲート６１の出
力側の導線８４が接続される。さらに、０Ｒゲート６２
の出力側は導線８５を介して微分回路８６に接続され、
この微分回路８６の出力側は余裕角不足検出信号を発生
する端子１８に接続され、さらにりセツト信号を供給す
るためフリツプフロツプ８９の他方の入力端子に接続さ
れると共にダイオード６３を介してフリツプフロツプ８
７に接続される。次にこの余裕角保護装置９１の動作を
第５図の信号波形と共に詳しく説明する。

第５図において、図面の左側部分に示す時間の早い方が
余裕角を検出した場合であり、右側部分に示す時間の遅
れた方が余裕角を全く検出出来なかつた場合であり、ま
た第５図ａ−０に示す各番号は第４図の各部分の番号に
対応するものである。

いま、端子１３より第５図ａに示すような点弧開始信号
がダイオード６９を通つてフリツプフロツプ７０の一方
の入力端子に供給されると、フリツプフロツプ７０の出
力端子Ｑの出力は第５図ｃに示すように低レベルから高
レベルに変化する。逆電圧検出信号は端子１６に人り、
逆電圧が印加されていない場合は第５図ｄに示すように
高レベルになつている。この端子１６からの信号はフリ
ツプフロツプ７０の出力信号と共にＡＮＤゲート６７に
供給されその後信号レベル変換器７４でゲフート回路へ
の伝送信号レベルに変換され、さらに端子１５を通して
ゲート回路１２に送られる。

この信号は点弧完了信号が端子１４に入るまで続く。端
子１４に第５図ｂに示すような点弧完了信号が入るとフ
リツプフロツプ７０が反転し第５図ｃに示すように、そ
の出力が高レベルから低レベルに変化し、点弧信号がと
まる。端子１４への点弧完了信号は、同時にアーム３（
第３図）への点弧開始信号になつており、アーム１から
３への転流が起る。転流完了により、アーム１には逆電
圧が印加され、端子１６に逆電圧検出信号が供給される
と、ＡＮＤゲート６７に供給される第５図ｄに示すよう
な信号が高レベルから低レベルになる。この低レベルと
なつた信号の第５図ｅに示すような反転信号と、第５図
ｂに示す点弧終了信号によつて動作するフリツプフロツ
プ８９の第５図ｆに示すような出力が低レベルから高レ
ベルに変化しているので、この変化時点から検出された
逆電圧信号は余裕角になることを示している。余裕角信
号は、第５図ｅに示す逆電圧信号とフリツプフロツプ８
９の出力をＡＮＤゲート６５に入れることによつて第５
図ｇに示すような信号として得られる。余裕角信号の発
生開始時点で微分回路７８により微分が行なわれて第５
図ｈに示すような出力が得られ、この出力は単安定マル
チバイブレータ８０とフリツプフロツプ８７に供給され
る。この第５図ｈに示すような微分パルスにより、直列
接続されたサイリスタの最も遅いターンオフ時間と同じ
第５図１に示すような時間幅に設定された単安定マルチ
バイブレータ８０を動作させ、余裕角がこの設定時間よ
り短かければ、その短かい分だけのパルスを発するパル
ス幅比較回路８２を動作させ、第５図ｊに示すような短
かい分だけのパルスが出る。フリツプフロツプ８７は、
余裕角が検出され始めた場合には、第５図１に示すよう
なその出力を高レベルから低レベルに変化させ、余裕角
が検出されなかつた場合には、出力を高レベルに保つ。
第５図において時間の早い時点での保護動作は余裕角が
検出され、余裕角が第５図１およびｊにそれぞれ示す設
定時間Ｔ３よりＴ４だけ短かかつた場合であり、短かい
分だけのパルスがパルス幅比較回路８２の出力側に出力
され、このパルスは０Ｒゲート６２に入り、その出力側
に第５図ｎに示すようなパルスが出力される。この出力
は微分回路８６により微分され、もつて、余裕角不足に
よる保護動作に入るための第５図０に示すような信号が
端子１８より出力される。余裕角検出後、順電圧がアー
ム１に印加され、端子１７に第５図ｋに示すような順電
圧検出信号が入力される。順電圧検出信号は、順電圧の
印加時間中常に出力され、印加時高レベル出力となる。
フリツプフロツプ８７は余裕角が検出された場合、その
出力が第５図１に示すように低レベルになつているので
、順電圧検出信号が端子１７に入つても、ＡＮＤゲート
６１の第５図ｍに示すような出力は低レベルを保つ。ま
た、端子１８に供給される余裕角不足検出信号によりフ
リツプフロツプ８９及び８７がりセツトされるようにな
つている。同時にこの信号は保護動作の信号であり、例
えばアーム１で余裕角不足が発生すると、アーム５の余
裕角保護装置９５（第３図）の端子１９に余裕角保護装
置９１の端子１８の信号が入り、これは第４図の端子１
９に信号が入つたことと等価であり、ダイオード６８を
通り、フリツプフロツプ７０に信号が入り、その出力を
第５図ｃに示すように低レベルから高レベルに変化させ
、信号レベル変換回路７４を動作させゲート回路より、
点弧入力が送られ、アーム５が点弧し、従来例で説明し
たように、アーム１に逆電圧が印加され、第５図ｄに示
すように逆電圧の印加時間が増加し、余裕角が増え、ア
ーム１のすべてのサイリスタをターンオフさせ、部分転
流失敗を防ぐことができる。余裕角が検出されなかつた
場合には、端子１４に供給される第５図ｂに示すような
点弧完了信号によりフリツプフロツプ８７が動作し、そ
の出力は第５図１に示すように低レベルより高レベルに
変化しており、順電圧検出と同時にＡＮＤゲート６１の
出力が第５図ｍに示すように低レベルから高レベルに変
化し、０Ｒゲート６２を通つて、微分回路８６に入り、
もつて、余裕角不足検出信号が端子１８より発せられ、
前述と同様の余裕角保護動作が行なわれる。また、余裕
角不足信号により、フリツプフロツプ８７及び８９がり
セツトされる。前述説明ではアーム１の余裕角不足時の
保護動作について説明したが、アーム２の余裕角不足時
はアーム６を点弧させ、アーム３のときは、アーム１を
点弧、アーム４のときはアーム２を点弧、アーム５のと
きはアーム３を点弧、アーム６のときはアーム４を点弧
させ保護動作を行なうものであり、これらの動作は同様
であるので説明を省略する。なお、前述の実施例では、
アームが複数個のサイリスタを直列接続して構成される
ものについて説明したが、並列あるいは直、並列接続さ
れた場合にもこの発明が適用できることは明らかである
。

また、前述の実施例では、三相ブリツジ構成のサイリス
タ変換装置について説明したが、ダイヤメトラル結線、
２重星形結線のサイリスタ変換器にも適用できることは
言うまでもない。以上の説明から明らかなように、この
発明によればサイリスタアームの順電圧および逆電圧を
検出し、サイリスタアームの余裕角が短かい場合は逆電
圧により非導通のサイリスタアームを点弧して余裕角を
増加させ、余裕角が検出されない場合は順電圧により非
導通のサイリスタアームを点弧して余裕角を与えるよう
に構成することによつて、部分転流失敗を防止すること
ができ、もつてサイリスタを破損から保護し、安定した
サイリスタ変換装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサイリスタ変換装置の回路構成図、第２
図は第１図の動作を説明するための信号波形図、第３図
はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第４図はこの
発明に係る余裕角保護装置を詳細に示す構成図、第５図
は第４図の動作を説明するための信号波形図である。 図中、１〜６はアーム、１０は順電圧逆電圧検出回路、
１２はゲート回路、７０，８０，８７，８９はフリツプ
フロツプ、７４は信号レベル変換回路、７８，８６は微
分回路、８２はパルス幅比較回路、９０は制御保護装置
、９１〜９６は余裕角保護装置、１００は制御装置であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少くとも二つのサイリスタアームを備えたサイリス
   タ変換装置において、サイリスタアームに加わる順電圧
   および逆電圧を抵抗により電流に変換し、この電流を順
   逆電圧検出用の各々の発光素子に流してえられる発光出
   力を順逆電圧検出用の各々の受光素子に導き、前記受光
   素子の動作により夫々検出する手段と、前記検出手段の
   出力に応答してサイリスタアームの余裕角を検出し、前
   記余裕角が所定期間より短かいことを判定する手段と前
   記余裕角が検出されなかつたことを判定する手段を独立
   に備え且つ夫々のサイリスタアームに対応して設けられ
   たゲート回路を作動する制御保護手段とを備え、検出さ
   れた一方のサイリスタアームの余裕角が所定期間より短
   かい場合これを判定する手段としてその短かい分だけの
   パルスを発するパルス輻比較回路を動作させるようにし
   、もつて逆電圧により他方の非導通のサイリスタアーム
   を点弧して前記一方のサイリスタアームの余裕角を増加
   させ、一方のサイリスタアームの余裕角が検出されない
   場合フリップフロップを用いて出力レベルを変化させ順
   電圧により他方の非導通のサイリスタアームを点弧して
   前記一方のサイリスタアームに余裕角を与えるようにし
   たことを特徴とするサイリスタ変換装置。 ２ サイリスタアームの余裕角はサイリスタアームの点
   弧信号の終端信号と逆電圧信号を用いて検出される特許
   請求の範囲第１項記載のサイリスタ変換装置。