JPS6332013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、逆並列接続された１対のサイリス
タに順方向過電圧が印加された時に、印加された
側のサイリスタを強制点弧して許容値を越える過
電圧を除去する保護回路（以下「OVP回路」と
いう）を備えたサイリスタ制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

無効電力補償装置または系統電圧安定化装置と
して使用されるサイリスタ制御リアクトル用サイ
リスタ装置（以下「TCR用サイリスタ装置」と
いう）は、逆並列接続された１対のサイリスタに
よつて構成されている。

第１図は、TCR用サイリスタ装置を使用した
アーク炉無効電力補償装置の概略構成を示した図
である。TCR用サイリスタ装置１は１対のサイ
リスタ１ａ，１ｂを逆並列接続して構成される。
これらのサイリスタ１ａ，１ｂを位相制御するこ
とによりサイリスタに直列接続されたリアクトル
２に流れる電流を変化させて、リアクトル２と並
列に接続されている固定容量であるコンデンサ３
との合成無効分を構成し、これによつて負荷（ア
ーク炉）４の発生する無効電力を補償する。サイ
リスタ１ａ，１ｂには外部からサージ電圧、たと
えば開閉サージ電圧が印加されるため過電圧保護
用にOVP回路を設ける場合がある。このOVP回
路はサイリスタ１ａ，１ｂに順方向過電圧が印加
された時にサイリスタ１ａ，１ｂの許容電圧値以
内にサイリスタを点弧して、許容値を越える過電
圧がサイリスタ１ａ，１ｂに印加されるのを防止
するための保護回路である。このOVP回路を設
けるとサイリスタは印加過電圧に協調を取つてそ
の直列数を決定する必要がなくなるためサイリス
タ直列数の低減が計れるので、近年その使用が盛
んになつてきた。特にTCR用サイリスタ装置に
使用される逆並列接続サイリスタの場合には、過
電圧の順、逆方向に合わせて逆並列接続されたサ
イリスタのいずれかを点弧することにより過電圧
の方向を問わずサイリスタを保護することができ
るため、非常に有効な保護方式として注目されて
いる。

第２図は、OVP回路を設けた逆並列接続され
たサイリスタ制御装置の構成図を示したものであ
る。過電圧検出回路５は逆並列接続された１相分
のサイリスタ１ａ，１ｂのアノード・カソード間
に並列接続される。この過電圧検出回路５の出力
信号である過電圧強制点弧信号６ａ，６ｂは順方
向過電圧に対応するゲート回路７ａ，７ｂへ送ら
れる。ゲート回路７ａ，７ｂでは、図示しない制
御装置からの位相制御による正規のゲート信号８
ａ，８ｂとこの過電圧強制点弧信号６ａ，６ｂと
の論理和をオア回路９により取り、それをパルス
アンプ１０で増幅してサイリスタ１ａまたは１ｂ
のゲートへ点弧制御パルスとして与えるように構
成されている。なお過電圧強制点弧信号６ａ，６
ｂは、サイリスタ１ａ，１ｂに印加される過電圧
の極性に応じていずれか一方が出力されるように
なつている。

このようにTCR用サイリスタ装置にOVP回路
を設けることは過電圧保護上非常に有効である
が、OVP回路が動作するタイミングによつては
サイリスタ１ａ，１ｂのターンオフに不具合が生
ずる場合がある。

〔背景技術の問題点〕

第３図は、第２図に示した従来のサイリスタ制
御装置の動作を説明するための各部の電圧および
電流波形を示したものである。なお以下の説明に
おいては１相分の動作について説明するが、多相
交流の他の相についての動作も同様である。

サイリスタ装置１に電圧１１が印加されてお
り、各サイリスタ１ａ，１ｂに点弧制御パルス１
２ａ，１２ｂが与えられた場合には、サイリスタ
電流１３が流れ、この時サイリスタ１ａ，１ｂの
アノード・カソード間の電圧波形１４が得られ
る。今時刻T₁において何らかの原因で印加電圧
１１が上昇し、OVP回路が動作して強制点弧パ
ルス１５が発生しＵ相サイリスタが点弧した場合
には、サイリスタ電流１３は時刻t₄まで流れ続け
る。一方Ｘ相サイリスタには時刻t₃で正規の点弧
制御パルスが送られてくるが、逆相（Ｕ相）が通
電中であるため点弧制御パルスはすぐにはサイリ
スタへ送られず、時刻t₄になつてＸ相に順方向電
圧が印加された時点で始めて点弧制御パルスが出
力されＸ相サイリスタが点弧する。一般に高圧サ
イリスタ装置ではこのようにゲートに与えられる
点弧制御パルスをサイリスタの印加の電圧状況に
あわせて制御するためのゲート回路が設けられて
いるのが普通である。

ここでOVP回路が動作した場合のサイリスタ
のターンオフを考えてみると、Ｕ相サイリスタは
時刻t₄からt₅までの区間すなわちＸ相サイリスタ
がオンしている期間にＸ相サイリスタの順方向電
圧降下を逆圧としてターンオフしていることがわ
かる。したがつて時刻t₄からt₅までの時間が短く
て、必要とされるサイリスタのターンオフタイム
を確保できない場合にはＵ相サイリスタはターン
オフできず、時刻t₅で順方向電圧１６が印加され
ると電圧破壊をおこすという欠点を有していた。
なおサイリスタ電流１３の波形図中に点線で示し
た波形１７は、OVP回路が動作しない時の正規
のサイリスタ電流である。また波形１８は同様に
正規のアノード・カソード間電圧を示したもので
ある。

一般にサイリスタは逆電圧が印加されないと、
そのターンオフタイムが２倍から５倍にのびてし
まうという特徴をもつている。そのため上述した
ように逆相のサイリスタの順方向電圧降下（たか
だか1V〜2V）を逆電圧としてターンオフする場
合も、サイリスタの必要とするターンオフタイム
は通常時のそれより数倍長く必要となる。したが
つてOVP回路動作後の逆相通電期間である時刻
t₄からt₅までの間にターンオフできない可能性が
ある。

このようにTCR用サイリスタ装置にOVP回路
を設けた場合にはOVP回路の動作するタイミン
グによつてはOVP動作後の逆相の運転状況によ
りサイリスタを破壊する可能性がある。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、OVP回路を備えたTCR用
サイリスタ装置において、OVP回路動作時にサ
イリスタの破壊をおこさないサイリスタ制御装置
を提供するにある。

〔発明の概要〕

この発明では上記目的を達成するために、逆並
列接続した１対のサイリスタに順方向過電圧が印
加された時、印加された側のサイリスタを強制点
弧して許容値を越える過電圧を除去する保護回路
を備えたサイリスタ制御装置において、前記１対
のサイリスタに点弧制御パルスを伝達する経路内
に前記保護回路からの強制点弧信号に応答して動
作し、順方向過電圧の印加されたサイリスタと逆
相にあるサイリスタに伝達される前記点弧制御パ
ルスを少なくとも１サイクルだけ遮断するパルス
ロツク回路を設けたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

第４図は、この発明の一実施例を示す回路図で
ある。なお第２図に示したと同一部分には同一符
号を付してその説明を省略する。

この発明ではゲート回路の７ａ，７ｂ内にパル
スロツク回路１９を設けたことを特徴とする。図
示しない制御装置からの点弧制御パルス８ａ，８
ｂはゲート回路７ａ，７ｂに送られ後述するパル
スロツク回路１９および、オア回路９を通つてパ
ルスアンプ１０に送られ、その出力信号は点弧制
御パルスとしてサイリスタ１ａ，１ｂのゲートに
送られる。サイリスタ１ａ，１ｂに過電圧が印加
された場合には過電圧検出回路５によつてこれが
検出され、極性判定されて過電圧強制点弧信号６
ａ，６ｂとしておのおの対応するゲート回路７ａ
または７ｂに送られる。ゲート回路７ａ，７ｂで
は、過電圧強制点弧信号６ａ，６ｂを受けると、
オア回路９を介して過電圧強制点弧パルスを出す
と同時に逆相側のパルスロツク回路１９に逆相側
の正規の点弧制御パルス８ａまたは８ｂを少なく
とも１サイクル以上のある時間だけロツクし、正
規の点弧制御パルスによる運転を停止させる。そ
の後パルスロツク回路１９はロツクを解除し、位
相制御による正規の点弧制御パルス８ａまたは８
ｂでの運転に復帰する。

第５図は第４図に示す回路の動作を説明するた
めの波形図で、印加電圧１１、Ｕ相およびＸ相パ
ルス１２ａ，１２ｂ、Ｕ相サイリスタ電流１３、
Ｕ相サイリスタのアノード・カソード間電圧の波
形をそれぞれ示している。

Ｕ相側のパルス２０が出力された後に急激で大
きな無効電力変動があり、それを補償するために
制御回路が急激に位相をしぼつてＸ相側でパルス
２１が出力されたとする。これによりサイリスタ
電流１３は時刻t_xまで流れる。したがつてＵ相側
OVP回路の動作可能範囲は時刻t_xからＵ相の正
規点弧パルス時刻であるt₂までの期間となる。仮
に時刻t_xでOVP回路が動作し、過電圧強制点弧
パルス１５が出力されたとすると、サイリスタ電
流１３は特刻t₄まで流れる。

ここで前述したようにＵ相OVP回路が動作し
たため、Ｘ相パルスロツク回路１９によりＸ相の
正規パルスが最低１サイクルはロツクされるので
パルス２２は欠相する。このためＷ相サイリスタ
には時刻t₄からt₆までの期間、逆相電圧２３が印
加されるため、サイリスタは確実にターンオフす
ることができる。Ｘ相パルスロツク回路１９は１
サイクル以上パルスをロツクした後ロツクを解除
するので、次のサイクルでは正規の点弧制御パル
ス２４による運転に復帰する。

なお第５図に示した例では、Ｘ相パルスロツク
は１サイクルだけの場合を示したが、このロツク
時間は１サイクルに限定されるものではなく１サ
イクル以上であればよい。通常OVP回路の動作
時には印加電圧が極端に歪んでサイリスタの運転
に好ましくないため、制御性能上問題にならない
範囲で数サイクルの間ロツクを継続するのが好ま
しい場合もある。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したように、
この発明ではOVP回路動作時に正規の点弧制御
パルスを少なくとも１サイクルだけ遮断するため
のパルスロツク回路を設けたので、サイリスタに
何らダメージを与えることなく確実にターンオフ
させることができ、しかも運転を止めることのな
い高信頼度のサイリスタ制御装置を提供すること
ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、TCR用サイリスタ装置を使用した
アーク炉無効電力補償装置の構成図、第２図は従
来のサイリスタ制御装置の構成を示す回路図、第
３図は第２図の動作を説明する各種波形図、第４
図はこの発明の一実施例を示すサイリスタ制御装
置の回路図、第５図は第４図の回路動作を説明す
るための各種の波形図である。 １ａ，１ｂ……サイリスタ、５……過電圧検出
回路、６ａ，６ｂ……過電圧強制点弧信号（強制
点弧信号）、７ａ，７ｂ……ゲート回路、８ａ，
８ｂ……点弧制御信号、１１……印加電圧、１３
……サイリスタ電流、１５……過電圧強制点弧パ
ルス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 逆並列接続した１対のサイリスタに順方向過
   電圧が印加された時、印加された側のサイリスタ
   を強制点弧して許容値を越える過電圧を除去する
   保護回路を備えたサイリスタ制御装置において、
   前記１対のサイリスタに点弧制御パルスを伝達す
   る経路内に前記保護回路からの強制点弧信号に応
   答して動作し、順方向過電圧の印加されたサイリ
   スタと逆相にあるサイリスタに伝達される前記点
   弧制御パルスを少なくとも１サイクルだけ遮断す
   るパルスロツク回路を設けたことを特徴とするサ
   イリスタ制御装置。