JPS6238931B2 - - Google Patents

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JPS6238931B2
JPS6238931B2 JP53130413A JP13041378A JPS6238931B2 JP S6238931 B2 JPS6238931 B2 JP S6238931B2 JP 53130413 A JP53130413 A JP 53130413A JP 13041378 A JP13041378 A JP 13041378A JP S6238931 B2 JPS6238931 B2 JP S6238931B2
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JP
Japan
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phase
short circuit
rectifier
detector
overcurrent
Prior art date
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Application number
JP53130413A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5558727A (en
Inventor
Hiroshi Ikeda
Haruhisa Inoguchi
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、制御整流器のアーム短絡検出装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an arm short circuit detection device for a controlled rectifier.

制御整流器の故障モードの1つとして一般にア
ーム短絡と呼んでいるものがある。アーム短絡と
は制御整流器を構成しているアームのうち少なく
とも1つが短絡した状態である。
One of the failure modes of controlled rectifiers is what is commonly referred to as arm short circuit. An arm short circuit is a state in which at least one of the arms constituting the controlled rectifier is short-circuited.

第1図に3相ブリツジ制御整流器の主回路結線
図を、第2図に、第1図においてU相がアーム短
絡した場合の相電圧波形を示す。第1図において
1は交流母線、2は整流器用変圧器、3は整流器
用変圧器の2次側で交流電流を検出する交流電流
検出器、4は制御整流器、8〜8は制御整流
素子、5は負荷側の電流を検出する直流電流検出
器、6は負荷、7は交流電流検出器からの出力
と、直流電流検出器からの出力の差により制御整
流器4のアーム短絡を検出する差動保護継電器で
ある。
FIG. 1 shows a main circuit connection diagram of a three-phase bridge control rectifier, and FIG. 2 shows a phase voltage waveform when the arm of the U phase in FIG. 1 is short-circuited. In Fig. 1, 1 is an AC bus, 2 is a rectifier transformer, 3 is an AC current detector that detects AC current on the secondary side of the rectifier transformer, 4 is a controlled rectifier, and 8 1 to 8 6 are controlled rectifiers. Element 5 is a DC current detector that detects the current on the load side, 6 is the load, and 7 is a component that detects an arm short circuit of the control rectifier 4 based on the difference between the output from the AC current detector and the output from the DC current detector. It is a differential protection relay.

第1図において制御整流器4のU相にアーム短
絡が発生した場合の相電圧波形が第2図である。
第2図においてt時点でU相にアーム短絡が発生
してもU相通電中は正常動作である。V相に点弧
パルスが入ると、正常動作ではU相の制御整流素
子8がオフするが、アーム短絡が発生している
とU相の制御整流素子8はオフしないので、2
相短絡(図の場合はR―S相短絡)となる。この
ため、交流側に過電流が流れ始める。この状態か
ら何らかの保護動作を行なわないと次にZ相から
X相に転流し、U相X相でバイパスペアとなる
が、V相も通電しているので、やはり2相短絡が
継続する。次にW相に点弧パルスが入ると、R―
S―T相の3相短絡となつた後、V相の制御整流
素子8がオフし、今度はR―T相の2相短絡と
なる。次にY相に点弧パルスが入ると、X相から
Y相に転流し、バイパスペアは解除される。再び
U相がW相電圧より高くなると、W相の制御整流
素子8はオフし、U相Y相が通電する。
FIG. 2 shows a phase voltage waveform when an arm short circuit occurs in the U phase of the controlled rectifier 4 in FIG. 1.
In FIG. 2, even if an arm short circuit occurs in the U phase at time t, normal operation occurs while the U phase is energized. When an ignition pulse enters the V phase, the U phase control rectifier 8 1 turns off in normal operation, but if an arm short circuit occurs, the U phase control rectifier 8 1 does not turn off, so the 2
This results in a phase short circuit (in the case of the figure, an R-S phase short circuit). Therefore, an overcurrent begins to flow on the alternating current side. If some kind of protective operation is not performed in this state, the Z phase will then be commutated to the X phase, and the U phase and the X phase will form a bypass pair, but since the V phase is also energized, the two-phase short circuit will still continue. Next, when the ignition pulse enters the W phase, the R-
After a three-phase short circuit occurs in the ST phase, the V-phase control rectifier 82 is turned off, and a two-phase short circuit occurs in the RT phase. Next, when an ignition pulse is applied to the Y phase, commutation occurs from the X phase to the Y phase, and the bypass pair is released. When the U-phase voltage becomes higher than the W-phase voltage again, the W-phase control rectifying element 83 is turned off, and the U-phase and Y-phase are energized.

アーム短絡が発生すると上記の動作をくり返し
行なうが、2相短絡時の交流電流は整流器用変圧
器の%インピーダンスによつて抑制されるだけで
あり、制御整流器を順変換領域で運転している場
合は非常に大きな値となり、通常のシステムでは
定格の数倍の交流過電流が流れる。このため従来
から、すみやかにアーム短絡を検出し瞬時ゲート
ブロツク→しや断トリツプ等公知の保護連動を行
なつている。第1図に、従来のアーム短絡検出装
置を示している。交流過電流となる原因は、負荷
側短絡等他にもあるため、従来は交流電流検出器
3の出力と、負荷側の直流電流検出器5の出力と
を比較し、この差が設定値以上になると動作する
差動継電器7によりアーム短絡を検出していた。
When an arm short circuit occurs, the above operation is repeated, but the AC current at the time of a two-phase short circuit is only suppressed by the % impedance of the rectifier transformer, and when the controlled rectifier is operated in the forward conversion region. is a very large value, and in a normal system, an AC overcurrent several times the rated value flows. For this reason, conventionally, arm short circuits have been detected promptly and known protection interlocks such as instantaneous gate blocking and shunt tripping have been performed. FIG. 1 shows a conventional arm short circuit detection device. There are other causes of AC overcurrent, such as a short circuit on the load side, so conventionally, the output of the AC current detector 3 and the output of the DC current detector 5 on the load side are compared, and the difference is greater than or equal to the set value. The arm short-circuit was detected by the differential relay 7, which was activated.

ところで、第1図から明らかなように従来方式
では、負荷側の直流電流と、制御整流器の交流電
流を検出する必要があるが、単位制御整流器を複
数台並列に接続し多相の制御整流装置を構成し、
かつ大電流を必要とする制御整流装置では、整流
器用変圧器の2次側のブスバーが非常に太くな
り、通常のブツシング変流器では交流電流を検出
できないこと、また交流電流検出器の数が多くな
ることなどから、整流器用変圧器の1次側で交流
電流を検出している。第3図に単位制御整流器を
2台並列接続した場合の主回路構成図を示す。図
中第1図と同一機能のものは同一符号により示し
た。9は交流側の過電流を検出する交流過電流検
出器である。第3図において、従来のアーム短絡
検出方式を使用し、交流電流検出器3の出力と直
流電流検出器との差により動作する差動保護継電
器によりアーム短絡を検出しようとすると、単位
制御整流器4―1,4―2のうちどちらがアーム
短絡したのか判別できないという不具合が発生す
る。
By the way, as is clear from Fig. 1, in the conventional method, it is necessary to detect the DC current on the load side and the AC current of the controlled rectifier. constitutes,
In controlled rectifiers that also require large currents, the busbar on the secondary side of the rectifier transformer becomes very thick, making it impossible to detect alternating current with a normal bushing current transformer, and requiring a large number of alternating current detectors. Because of this, the alternating current is detected on the primary side of the rectifier transformer. Figure 3 shows a main circuit configuration diagram when two unit control rectifiers are connected in parallel. Components in the figure that have the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. 9 is an AC overcurrent detector that detects overcurrent on the AC side. In FIG. 3, when attempting to detect an arm short circuit using the conventional arm short circuit detection method and using a differential protection relay that operates based on the difference between the output of the AC current detector 3 and the DC current detector, the unit control rectifier 4 A problem occurs in that it is not possible to determine which arm is short-circuited between -1 and 4-2.

単位制御整流器を複数台並列に接続している場
合には、アーム短絡が発生した単位制御整流器だ
け瞬時ゲートブロツクし、他の制御整流器は、一
度順変換領域で運転し、アーム短絡が発生した単
位制御整流器の電流を零にし、その後、ゲートシ
フト→ゲートブロツク→しや断器トリツプ等の保
護連動を行なう必要があるため、制御整流装置の
保護上、アーム短絡した単位制御整流器を判別す
ることは非常に重要である。
When multiple unit control rectifiers are connected in parallel, only the unit control rectifier in which an arm short circuit has occurred is instantaneously gate-blocked, and the other control rectifiers are once operated in the forward conversion region, and the unit control rectifier in which an arm short circuit has occurred is gate-blocked. Since it is necessary to reduce the current of the control rectifier to zero and then perform protective interlocking such as gate shift → gate block → circuit breaker trip, it is not possible to determine which unit control rectifier has an arm short circuit in order to protect the control rectifier. Very important.

本発明の目的は上記不具合を解消し、単位制御
整流器を複数台並列に接続した多相の制御整流装
置で、交流電流検出器の整流器用変圧器の1次側
にあり少なくとも2台以上の単位制御整流器の交
流電流を1括して検出している電源システムにお
いても、すみやかにアーム短絡した単位制御整流
器を判別するためのアーム短絡検出装置を提供す
ることにある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a polyphase controlled rectifier in which a plurality of unit controlled rectifiers are connected in parallel. An object of the present invention is to provide an arm short-circuit detection device for quickly determining which unit control rectifier has an arm short-circuit even in a power supply system in which alternating currents of control rectifiers are detected all at once.

第4図に本発明の一実施例のブロツク図を示
す。簡単のため第4図には第3図において説明し
た、単位制御整流器を2台並列接続した制御整流
装置に本発明を実施した場合の一例を示す。第4
図において、9は第3図において説明した過電流
検出器と同一機能を有する過電流検出器であり、
整流器用変圧器の1次電流が過電流となるとロジ
ツク信号“1”を発生する。10―1,10―2
はそれぞれ単位制御整流器4―1,4―2がバイ
パスペアになつたことを検出するバイパスペア検
出器、11―1,11―2はそれぞれ、バイパス
ペア検出器10―1,10―2の出力と、過電流
検出器9の出力のアンド条件を取るアンド回路、
12―1は単位制御整流器4―1のアーム短絡検
出回路、12―2は単位制御整流器4―2のアー
ム短絡検出回路のブロツクである。
FIG. 4 shows a block diagram of an embodiment of the present invention. For simplicity, FIG. 4 shows an example of the case where the present invention is implemented in a controlled rectifier device in which two unit controlled rectifiers are connected in parallel, as explained in FIG. 3. Fourth
In the figure, 9 is an overcurrent detector having the same function as the overcurrent detector explained in FIG.
When the primary current of the rectifier transformer becomes an overcurrent, a logic signal "1" is generated. 10-1, 10-2
11-1 and 11-2 are the outputs of the bypass pair detectors 10-1 and 10-2, respectively, which detect that the unit control rectifiers 4-1 and 4-2 have become a bypass pair. and an AND circuit that takes the AND condition of the output of the overcurrent detector 9,
12-1 is a block for detecting an arm short circuit of the unit control rectifier 4-1, and 12-2 is a block for detecting an arm short circuit of the unit control rectifier 4-2.

以下本発明の作用を、第2図のアーム短絡発生
時の相電圧波形、第3図の単位制御整流器を2台
並列接続した制御整流装置の主回路構成図、第4
図の本発明の一実施例により説明する。
The operation of the present invention will be described below with reference to the phase voltage waveform when an arm short circuit occurs in Fig. 2, the main circuit configuration diagram of a control rectifier in which two unit control rectifiers are connected in parallel in Fig.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention shown in FIG.

第3図において、単位制御整流器4―1のU相
にアーム短絡が発生したとすると、既に説明した
ようにV相に点弧パルスが入つた時点よりR―S
相の2相短絡となり交流側が過電流となり、第4
図の交流過電流検出器9の出力がロジツク“1”
となる。V相に点弧パルスが発生して60゜後にX
相に点弧パルスが発生すると、第2図に示すよう
にU相X相導通状態、すなわちバイパスペアとな
り、第4図バイパスペア検出器10―1の出力が
ロジツク“1”となつてアンド回路11―1の出
力にロジツク“1”が得られ、単位制御整流器4
―1にアーム短絡が発生したことが検出できる。
第4図10―1,10―2のバイパスペア検出器
としては、アーム電流を検出し、同一交流相に接
続された2つのアームに同時に電流が流れたこと
によりバイパスペアになつたことを検出するバイ
パスペア検出器とが、3相ブリツジの各アームに
順圧逆圧検出器を具備し、同一交流相に接続され
た2つのアームの順圧、逆圧が同時になくなつた
ことによりバイパスペアを検出するバイパスペア
検出器等があるが、通常、大容量の制御整流装置
においては、順圧逆圧検出器を具備しているの
で、順圧、逆圧方式によるバイパスペア検出器を
使用するのが一般的である。
In FIG. 3, if an arm short circuit occurs in the U phase of the unit control rectifier 4-1, the R-S
There is a short circuit between the two phases, resulting in an overcurrent on the AC side, and the fourth
The output of AC overcurrent detector 9 in the figure is logic “1”
becomes. X after 60° after the ignition pulse is generated in the V phase
When an ignition pulse is generated in the phase, as shown in Fig. 2, the U phase and the Logic "1" is obtained at the output of 11-1, and unit control rectifier 4
-1 can detect that an arm short circuit has occurred.
The bypass pair detector in Figure 4 10-1 and 10-2 detects the arm current and detects that the two arms connected to the same AC phase have become a bypass pair when current flows at the same time. A bypass pair detector is equipped with a barotropic and reverse pressure detector on each arm of the three-phase bridge, and when the barostatic pressure and reverse pressure of two arms connected to the same AC phase disappear at the same time, the bypass pair is detected. There are bypass pair detectors that detect is common.

以上説明したように本発明のアーム短絡検出器
は、アーム短絡が発生するとアーム短絡が発生し
た単位制御整流器は必ずバイパスペアとなること
を利用し、交流過電流検出器の出力と、バイパス
ペア検出器の出力が同時にロジツク“1”となつ
たことを検出しアーム短絡が発生したことを検出
している。
As explained above, the arm short circuit detector of the present invention utilizes the fact that when an arm short circuit occurs, the unit control rectifier in which the arm short circuit occurred always becomes a bypass pair, and uses the output of the AC overcurrent detector and the bypass pair detection It is detected that the outputs of the devices become logic "1" at the same time, and it is detected that an arm short circuit has occurred.

第5図は本発明の一変形例である。第5図にお
いて第4図と同一機能のものは同一符号を記し
た。第5図中、13―1,13―2はそれぞれ単
位制御整流器4―1,4―2へのバイパスペア投
入指令、14―1,14―2はそれぞれバイパス
ペア投入指令13―1,13―2により、アンド
素子11―1,11―2の出力をカツトするイン
ヒビツト回路である。
FIG. 5 shows a modification of the present invention. In FIG. 5, parts having the same functions as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. In Fig. 5, 13-1, 13-2 are bypass pair closing commands to unit control rectifiers 4-1, 4-2, respectively, and 14-1, 14-2 are bypass pair closing commands 13-1, 13-2, respectively. 2 constitutes an inhibit circuit that cuts off the outputs of the AND elements 11-1 and 11-2.

制御整流装置においては、制御保護上意識的に
単位制御整流器をバイパスペアに投入する場合が
ある。このため第5図においては、バイパスペア
投入指令13―1,13―2が発生すると、イン
ヒビツト回路14―1,14―2により、アンド
素子11―1,11―2の出力をカツトしアーム
短絡によるバイパスペアと区別している。
In a controlled rectifier, a unit controlled rectifier may be intentionally inserted into a bypass pair for control protection. Therefore, in FIG. 5, when the bypass pair input commands 13-1, 13-2 are generated, the inhibit circuits 14-1, 14-2 cut the outputs of the AND elements 11-1, 11-2, and short-circuit the arms. It is distinguished from a bypass pair.

以上は第3図に示した単位制御整流器を2台並
列接続した制御整流装置について本発明を説明し
たが単位制御整流器1台の場合また3台以上の複
数台の場合でも同様である。
The present invention has been described above with respect to a controlled rectifier in which two unit controlled rectifiers are connected in parallel as shown in FIG. 3, but the same applies to the case of one unit controlled rectifier or the case of three or more unit controlled rectifiers.

以上の説明より明らかなように、本発明のアー
ム短絡検出装置においては、単位制御整流器を複
数台並列に接続した制御整流装置で、整流器用変
圧器の1次側で、2台以上の単位制御整流器の交
流電流を一括して検出しているような電源システ
ムにおいても、容易にアーム短絡した単位制御整
流器を判別することができ、適切な保護を行なう
ことができる効果がある。また単位制御整流器1
台の場合でも、直流電流検出器、差動保護継電器
が不要である。
As is clear from the above explanation, the arm short circuit detection device of the present invention is a controlled rectifier in which a plurality of unit control rectifiers are connected in parallel. Even in a power supply system in which alternating currents of rectifiers are detected all at once, it is possible to easily identify a unit control rectifier with an arm short circuit, and to provide appropriate protection. Also unit control rectifier 1
Even in the case of a stand, there is no need for a DC current detector or differential protection relay.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のアーム短絡検出装置の構成図、
第2図は3相ブリツジ整流器においてU相がアー
ム短絡した場合の相電圧波形図、第3図は単位制
御整流器を2台並列接続した制御整流装置の構成
図、第4図は本発明のアーム短絡検出装置の一実
施例のブロツク図、第5図は本発明の一変形例の
ブロツク図である。 1…交流母線、2…整流器用変圧器、3…交流
電流検出器、4…単位制御整流器、5…直流電流
検出器、6…負荷、7…差動保護継電器、8
…制御整流素子、9…交流過電流検出器、1
0―1,10―2…バイパスペア検出器、11―
1,11―2…アンド回路、12―1,12―2
…アーム短絡検出回路、13―1,13―2…バ
イパスペア指令、14―1,14―2…インヒビ
ツト回路。
Figure 1 is a configuration diagram of a conventional arm short circuit detection device.
Figure 2 is a phase voltage waveform diagram when the U phase arm is short-circuited in a three-phase bridge rectifier, Figure 3 is a configuration diagram of a controlled rectifier in which two unit control rectifiers are connected in parallel, and Figure 4 is the arm of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of one embodiment of the short circuit detection device. FIG. 5 is a block diagram of a modified example of the present invention. 1... AC bus, 2... Rectifier transformer, 3... AC current detector, 4... Unit control rectifier, 5... DC current detector, 6... Load, 7... Differential protection relay, 8 1 ~
8 6 ...Control rectifier, 9...AC overcurrent detector, 1
0-1, 10-2...Bypass pair detector, 11-
1, 11-2...AND circuit, 12-1, 12-2
...Arm short circuit detection circuit, 13-1, 13-2...Bypass pair command, 14-1, 14-2...Inhibit circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 フリツジ接続された単位制御整流器を複数台
並列接続して成る制御整流装置において、交流過
電流を検出する交流過電流検出器と、制御整流器
がバイパスペア状態となつたことを上下アームの
順電圧、逆電圧が共に無いことで検出するバイパ
スペア検出器と、前記交流過電流検出器からの交
流過電流信号と、前記バイパスペア検出器からの
バイパスペア信号とのアンド条件を取るアンド回
路とを有し、上記アンド条件が成立したことによ
りアーム短絡と判定する制御整流器のアーム短絡
検出装置。
1. In a controlled rectifier consisting of a plurality of unit controlled rectifiers connected in parallel with each other, an AC overcurrent detector detects AC overcurrent, and an AC overcurrent detector detects the forward voltage of the upper and lower arms to indicate that the controlled rectifier is in a bypass pair state. , a bypass pair detector that detects the absence of reverse voltage in both cases, and an AND circuit that takes an AND condition between the AC overcurrent signal from the AC overcurrent detector and the bypass pair signal from the bypass pair detector. An arm short-circuit detection device for a controlled rectifier, which determines an arm short-circuit when the AND condition is satisfied.
JP13041378A 1978-10-25 1978-10-25 Control rectified arm shortage detector Granted JPS5558727A (en)

Priority Applications (1)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5850108B2 (en) * 1976-05-12 1983-11-08 三菱電機株式会社 rectifier

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