JP2018137878A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に点弧用発光素子の光量低下を検出することが可能な電力変換装置を提供することができる。
【解決手段】電力変換装置は、電力変換のためのサイリスタと、点弧用発光素子を有し、サイリスタの点弧を制御するために当該点弧用発光素子の発光に応じたゲートパルスを出力する出力手段と、当該ゲートパルスに基づくサイリスタの点弧に応じた当該サイリスタに印加されている電圧の立ち下がりを検出する第１の検出手段と、第１の検出手段による検出結果に基づいて点弧用発光素子の光量低下を検出する第２の検出手段とを具備する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

一般に、例えば交流電力を直流電力に変換する等の電力変換を行う電力変換装置が知られている。

このような電力変換装置は、多数のスイッチング素子を組み合わせて構成される。具体的には、電力変換装置は、スイッチング素子としてのサイリスタ（素子）が直列に接続されたサイリスタバルブ（サイリスタ直列回路）を備える。

このサイリスタとしては、例えば光信号（ゲートパルス）により駆動される光トリガサイリスタを用いることができる。

特開２０１１−２０５８１２号公報

ところで、電力変換装置には、上記した光トリガサイリスタを駆動する（光トリガサイリスタの点弧を制御する）ためのレーザダイオード（ＬＤ：LASER Diode）ユニット（以下、ＬＤユニットと表記）が設けられている。

このＬＤユニットは発光素子（以下、点弧用発光素子と表記）を有し、当該点弧用発光素子の発光に応じて光信号を出力することができる。

ところで、ＬＤユニットが有する点弧用発光素子の光量低下は電力変換装置の運転に悪影響を与える可能性がある。したがって、点弧用発光素子の光量低下を検出するために、当該点弧用発光素子の光量を定期的に測定することが行われている。

しかしながら、点弧用発光素子の光量を測定するためには、サイリスタバルブ（電力変換装置）を停止しなければならず、非効率である。

そこで、本発明の目的は、効率的に点弧用発光素子の光量低下を検出することが可能な電力変換装置を提供することにある。

本発明の１つの態様によれば、電力変換のためのサイリスタと、点弧用発光素子を有し、前記サイリスタの点弧を制御するために当該点弧用発光素子の発光に応じたゲートパルスを出力する出力手段と、前記出力されたゲートパルスに基づく前記サイリスタの点弧に応じた当該サイリスタに印加されている電圧の立ち下がりを検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段による検出結果に基づいて前記点弧用発光素子の光量低下を検出する第２の検出手段とを具備する電力変換装置が提供される。

本発明によれば、効率的に点弧用発光素子の光量低下を検出することが可能な電力変換装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成の一例を示す図。 サイリスタバルブの一例について説明するための図。 サイリスタバルブモジュールの構成の一例を示す図。 電圧検出器の構成の一例を示す図。 ゲート制御装置の構成の一例を示す図。 点弧用発光素子の光量が低下していない場合における点弧用発光素子の光量、サイリスタの電圧及び電圧検出器の検出結果の関係性について説明するための図。 点弧用発光素子の光量が低下している場合における点弧用発光素子の光量、サイリスタの電圧及び電圧検出器の検出結果の関係性について説明するための図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る電力変換装置の構成を示す。図１に示す電力変換装置１は、例えば３相交流電源ＡＰから供給される交流電力を直流電力に変換して直流回路ＤＰに供給する他励式の電力変換装置である。

図１に示すように、電力変換装置１は、サイリスタバルブ１０、ゲート制御装置２０及び制御盤３０を備える。

サイリスタバルブ１０は、電力変換のための整流器の一種であり、多数のスイッチング素子を組み合わせた構成を有する。スイッチング素子としては、高電圧及び大容量のサイリスタ（素子）が用いられる。

ゲート制御装置２０は、サイリスタバルブ１０における各サイリスタを駆動する（各サイリスタの点呼を制御する）ためのゲートパルスを発生する。

制御盤３０は、ゲート制御装置２０と各種信号を送受信してサイリスタバルブ１０による電力変換の制御及び監視をする。

なお、サイリスタバルブ１０は、図２に示すように複数のサイリスタバルブモジュール１００を直列接続して構成される。

図３は、主として図２に示すサイリスタバルブモジュール１００の構成を示す。図３に示すように、サイリスタバルブモジュール１００は、ｎ個のサイリスタＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，…，ＴＨｎ（ｎは２以上の整数）と、ｎ個のスナバ回路ＳＮ１，ＳＮ２，ＳＮ３，…，ＳＮｎと、ｎ個の分圧抵抗ＲＰ１，ＲＰ２，ＲＰ３，…，ＲＰｎと、ｎ個の電圧検出器ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＶ３，…，ＤＶｎとを備える。

ｎ個のサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎは、全て直列に接続されている。ｎ個のスナバ回路ＳＮ１〜ＳＮｎは、ｎ個のサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎとそれぞれ並列に接続されている。ｎ個の分圧抵抗ＲＰ１〜ＲＰｎは、ｎ個の電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎとそれぞれ直列に接続されている。なお、分圧抵抗ＲＰ１〜ＲＰｎ及び電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎがそれぞれ直列に接続されたｎ個の回路は、ｎ個のサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎとそれぞれ並列に接続されている。

サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々は、電力変換のためのスイッチング素子である。このサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎとしては、例えば光信号（ゲートパルス）により駆動する光トリガサイリスタが用いられるものとする。サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎは、ゲート制御装置２０から出力されるゲートパルスＧＰに応じて駆動（点弧制御）される。サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎが駆動されることにより、交流電力を直流電力に変換することが可能となる。

分圧抵抗ＲＰ１〜ＲＰｎは、サイリスタバルブモジュール１００の極間に加わる直流電圧成分を均一分圧するとともに、電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎに流れる電流を抑制する。

スナバ回路ＳＮ１〜ＳＮｎは、サイリスタバルブモジュール１００の極間に加わる交流電圧成分を均一分圧するとともに、それぞれサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎのターンオン（点弧）及びターンオフ（消弧）時に加わる過渡的な電圧分担の不均一及び過電圧から当該サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎを保護する。また、スナバ回路ＳＮ１〜ＳＮｎは、それぞれサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎに対して電力損失を低減し、安定したスイッチングを実現するために設けられている。スナバ回路ＳＮ１〜ＳＮｎは、抵抗ＲＳとコンデンサＣＳとが直列に接続された構成を有する。

電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎは、上記したようにサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々に対しして設けられており、当該サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎに電圧が印加されたこと（及び電圧が印加されていないこと）を検出する。電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎは、サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎに電圧が印加された場合、当該サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎに電圧が印加されていることを表す信号（以下、電圧信号と表記）をゲート制御装置２０に出力する。

ゲート制御装置２０は、電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎによって出力された電圧信号に基づいてサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々への電圧の印加状態を監視する。

ゲート制御装置２０は、制御盤３０から受信される各種信号及びサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々への電圧の印加状態等に基づいてゲートパルスＧＰを生成（発生）する。ゲート制御装置２０は、生成されたゲートパルスＧＰを所定のタイミングで各サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎに出力することによって、当該各サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの駆動を制御する（点弧制御を実行する）。このゲートパルスＧＰにより、サイリスタバルブ１０（サイリスタバルブモジュール１００）は、電力変換動作を行う。

また、ゲート制御装置２０は、例えばサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々への電圧の印加状態に基づいてサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの故障等を検出することも可能である。

制御盤３０は、サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎを駆動する位相（タイミング）を決定する処理を実行する。制御盤３０は、決定された位相を示す信号（位相制御信号）を、上記したゲート制御装置２０においてゲートパルスＧＰを生成するための信号として、ゲート制御装置２０に送信する。

図４は、図３に示す電圧検出器ＤＶ１の構成を示す。図４に示すように、電圧検出器ＤＶ１は、ツェナーダイオードＤＺＦ及びＤＺＲと、発光素子ＬＦ及びＬＲと、抵抗ＲＤとを備える。なお、電圧検出器ＤＶ１には、サイリスタＴＨ１に電圧が印加された際にスナバ回路ＳＮ１のインピーダンスにより発生する電圧が印加される。

ツェナーダイオードＤＺＦは、分圧抵抗ＲＰ１と直列に接続されている。ツェナーダイオードＤＺＦは、サイリスタＴＨ１に順電圧が印加される際に電圧検出器ＤＶ１に印加される電圧により流れる電流を阻止する方向に取り付けられている。なお、この場合における順電圧は、サイリスタＴＨ１に電流が流れる方向の電圧である。

このようなツェナーダイオードＤＺＦにより、サイリスタＴＨ１に順電圧が印加されると、発光素子ＬＦには、当該発光素子ＬＦを発光させるための電圧が印加される。

なお、ツェナーダイオードＤＺＦは、順電圧による電流が過大になると（過電流が流れると）、この電流を流す方向に導通する。これにより、ツェナーダイオードＤＺＦは、発光素子ＬＦを過大な電流から保護する。

発光素子ＬＦは、上記したようにサイリスタＴＨ１に印加された順電圧に応じて発光する。発光素子ＬＦが発光した場合、当該発光素子ＬＦの発光に応じた光信号が順電圧信号（サイリスタＴＨ１に順電圧が印加されていることを示す信号）ＦＶ１としてゲート制御装置２０に対して出力される。なお、発光素子ＬＦとしては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いることができる。

ツェナーダイオードＤＺＲは、ツェナーダイオードＤＺＦと逆向きかつ直列に接続されている。すなわち、ツェナーダイオードＤＺＲは、サイリスタＴＨ１に逆電圧が印加される際に電圧検出器ＤＶ１に印加される電圧により流れる電流を阻止する方向に取り付けられている。なお、この場合における逆電圧は、上記した順電圧の極性と逆の電圧である。

このようなツェナーダイオードＤＺＲにより、サイリスタＴＨ１に逆電圧が印加されると、発光素子ＬＲには、当該発光素子ＬＲを発光させるための電圧が印加される。

なお、ツェナーダイオードＤＺＲは、逆電圧による電流が過大になると（過電流が流れると）、この電流を流す方向に導通する。これにより、ツェナーダイオードＤＺＲは、発光素子ＬＲを過電流から保護する。

発光素子ＬＲは、サイリスタＴＨ１に印加された逆電圧に応じて発光する。発光素子ＬＲが発光した場合、当該発光素子ＬＲの発光に応じた光信号が逆電圧信号（サイリスタＴＨ１に逆電圧が印加されていることを示す信号）ＲＶ１としてゲート制御装置２０に対して出力される。なお、上記した発光素子ＬＦと同様に、発光素子ＬＲとしては、例えば発光ダイオードを用いることができる。

抵抗ＲＤは、発光素子ＬＦ及びＬＲに流れる電流を抑制する。このような抵抗ＲＤにより、発光素子ＬＦ及びＬＲに所定の電流を流すことができる。

上記したように、電圧検出器ＤＶ１は、サイリスタＴＨ１に電圧が印加されている場合には光信号を出力し、当該サイリスタＴＨ１に電圧が印加されていない場合には光信号を出力しないように構成されている。

ここでは電圧検出器ＤＶ１の構成について説明したが、他の電圧検出器ＤＶ２〜ＤＶｎの構成についても同様であるため、その詳しい説明を省略する。

図５は、ゲート制御装置２０の構成を示す。図５に示すように、ゲート制御装置２０は、ゲートパルス出力部２１及び監視部２２を含む。

ゲートパルス出力部２１は、制御盤３０から受信される位相制御信号及び電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎによって出力された電圧信号（サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々への電圧の印加状態）に基づいて、サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎを駆動（点弧制御）するゲートパルスＧＰを発生する。具体的には、ゲートパルス出力部２１は、位相制御信号に基づくサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎを駆動するタイミングであり、かつ、サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎのうちの少なくとも１つのサイリスタに順電圧が印加されている状態であれば、全てのサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎを駆動するゲートパルスＧＰを発生する。

なお、電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎによって出力された電圧信号は、後述する監視部２２を介してゲートパルス出力部２１に入力される。

ここで、本実施形態におけるサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎは、光トリガサイリスタである。このため、ゲートパルス出力部２１には、サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎを駆動するためのレーザダイオード（ＬＤ：LASER Diode）ユニット（以下、ＬＤユニットと表記）２１１が設けられている。

ＬＤユニット２１１は例えば発光ダイオードのような発光素子を有し（収納し）、当該発光素子は、ゲートパルス出力部２１によって発生されたゲートパルスＧＰに従って発光する。これにより、ゲートパルス出力部２１は、ＬＤユニット２１１が有する発光素子の発光に応じた光信号をゲートパルスＧＰとして出力する。

なお、ゲートパルス出力部２１及びサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々は、当該ゲートパルス出力部２１によって出力された光信号（ゲートパルスＧＰ）を伝送するように構成された例えば光ファイバケーブル等の伝送路を介して接続されている。

これにより、ゲートパルス出力部２１から出力された光信号がサイリスタバルブ１０に伝送され、サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎが駆動される。

監視部２２は、電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎによって出力された電圧信号に基づいてサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々への電圧の印加状態を監視する。

ここで、上記したように電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎの各々によって出力される電圧信号は光信号である。このため、電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎの各々及び監視部２２は、電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎによって出力された光信号（電圧信号）を伝送するように構成された例えば光ファイバケーブル等の伝送路を介して接続されている。また、ゲート制御装置２０は、光信号を受光（受信）するための受光素子を備える。この受光素子は、例えばＯ／Ｅコンバータを含む。

これにより、電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎの各々によって出力された光信号（電圧信号）は、上記した伝送路を介してゲート制御装置２０に伝送され、Ｏ／Ｅコンバータを介して電気信号に変換されて監視部２２に入力される。

上記したように監視部２２は入力された電圧信号に基づいてサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々への電圧の印加状態を監視することができるが、当該監視部２２による監視結果（サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々への電圧の印加状態）は、上記したようにゲートパルス出力部２１に出力され、ゲートパルスＧＰの発生に用いられる。

なお、図５に示すように、監視部２２は、故障検出部２２１及び光量低下検出部２２２を含む。

故障検出部２２１は、監視部２２において入力された電圧信号に基づいてサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの故障を検出する。この場合、故障検出部２２１は、例えば正常に動作するサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々に入力電圧が印加されている状態におけるサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々への電圧の印加状態と、実際に電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎによって出力される電圧信号とを比較することによって、故障しているサイリスタ（の有無）を検出する。

ここで、本実施形態においては、ＬＤユニット２１１が有する発光素子（以下、点弧用発光素子と表記）の発光に応じた光信号に基づいてサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎが駆動される。このため、例えば経年劣化等によって点弧用発光素子の光量が低下した場合には、サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎを適切に駆動（点弧制御）することができなくなる場合があり、電力変換装置の運転に悪影響を与える可能性がある。

そこで、本実施形態において、光量低下検出部２２２は、サイリスタＴＨ１〜ＴＨｎを駆動するための光信号を出力するための点弧用発光素子の光量低下を検出する。一般に、電圧検出器ＤＶ１〜ＤＶｎの各々によって出力される電圧信号はサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎの各々への電圧の印加状態（電圧が印加されている状態であるか否か）を監視するために用いられるが、本実施形態においては、この電圧信号を用いて点弧用発光素子の光量低下を検出する。

以下、光量低下検出部２２２による点弧用発光素子の光量低下の検出動作について説明する。

ここで、図６は、点弧用発光素子の光量が低下していない場合における当該点弧用発光素子の光量、サイリスタの電圧（サイリスタに印加されている順電圧）及び電圧検出器の検出結果（電圧信号）の関係性を示す。なお、図６の上段、中段及び下段の図において、横軸は時間ｔを示している。

ここでは、例えばサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎのうちのサイリスタＴＨｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）に印加されている電圧Ｖ_ｔ（Ｖ）がＶ_Ｍであり、当該サイリスタＴＨｉ（を含むサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎ）を駆動するためのゲートパルスＧＰ（光信号）がゲートパルス出力部２１（ＬＤユニット２１１）から出力される場合を想定する。

この場合、ＬＤユニット２１１の点弧用発光素子は、光信号の出力のために発光を開始する。図６の上段の図に示すように、点弧用発光素子の光量Ｐ_Ｌ（Ｗ）は、徐々に上昇し、Ｐ_ＬＭに達する。点弧用発光素子の発光は、サイリスタＴＨｉを駆動するために十分な期間継続した後に終了される。

以下の説明においては、ゲートパルスＧＰが出力された時間（以下、ＧＰ出力時間と表記）をｔ１とする。なお、図６においては、便宜的に点弧用発光素子が発光を開始した時間（時点）をＧＰ出力時間としているが、点弧用発光素子の光量が所定の値（例えば、０．１Ｐ_ＬＭ）に達した時間をＧＰ出力時間としても構わない。

なお、図６の中段の図に示すように、ＧＰ出力時間ｔ１では、サイリスタＴＨｉの電圧Ｖ_ｔは上記したＶ_Ｍである。ここで、上記したように点弧用発光素子の発光によって光信号であるゲートパルスＧＰがゲートパルス出力部２１から出力されると、サイリスタＴＨｉの電圧Ｖ_ｔは、サイリスタＴＨｉ内部のインピーダンス等の影響を受けて低下する。サイリスタＴＨｉの電圧Ｖ_ｔが低下し続けて０になると、当該サイリスタＴＨｉは導通状態となる（ターンオンする）。

また、上記したようにサイリスタＴＨｉの電圧Ｖ_ｔがＶ_Ｍである場合には、当該サイリスタＴＨｉに対して設けられている電圧検出器ＤＶｉは、サイリスタＴＨｉに電圧が印加されていることを表す電圧信号を出力する。

なお、図６の下段の図において、「１」は、電圧検出器ＤＶｉが電圧信号を出力している（つまり、サイリスタＴＨｉに電圧が印加されていることを検出している）状態を示している。一方、「０」は、電圧検出器ＤＶｉが電圧信号を出力していない（つまり、サイリスタＴＨｉに電圧が印加されていないことを検出している）状態を示している。

ここで、電圧検出器ＤＶｉは、例えばサイリスタＴＨｉの電圧Ｖ_ｔが所定の値（以下、閾値電圧Ｖ_ｔｈと表記）以上である場合には電圧信号を出力し、当該サイリスタＴＨｉの電圧Ｖ_ｔが閾値電圧Ｖ_ｔｈ未満である場合には電圧信号を出力しないように構成されているものとする。なお、閾値電圧Ｖ_ｔｈとしては、例えば０．９Ｖ_Ｍ等を設定することができる。

すなわち、本実施形態においては図６の上段の図に示す点弧用発光素子の光量Ｐ_Ｌ及び図６の中段の図に示すサイリスタＴＨｉの電圧Ｖ_ｔを計測していないが、光量低下検出部２２２は、上記した電圧検出器ＤＶｉにおける電圧信号が出力されている状態から電圧信号が出力されていない状態への遷移を監視することによって、ゲートパルスＧＰに基づくサイリスタＴＨｉの点弧に応じた当該サイリスタＴＨｉの電圧（波形）の立ち下がり（Ｖ_ＭからＶ_ｔｈへの低下）を検出することができる。

以下の説明において、点弧用発光素子の光量が低下していない場合においてサイリスタＴＨｉの電圧波形の立ち下がりが検出された時間（以下、立ち下がり検出時間と表記）をｔ２とする。なお、立ち下がり検出時間ｔ２は、電圧検出器ＤＶｉによってサイリスタＴＨｉに電圧が印加されていないことが検出された時間（時点）に相当する。また、図６に示すように、ＧＰ出力時間ｔ１から立ち下がり検出時間ｔ２までの時間をｔ３とする。

次に、図７は、点弧用発光素子の光量が低下している場合における当該点弧用発光素子の光量、サイリスタＴＨｉの電圧（サイリスタＴＨｉに印加されている順電圧）及び電圧検出器ＤＶｉの検出結果（電圧信号）の関係性を示す。図７においては図６と同様の部分には同一参照符号を付しており、図６と異なる部分について主に説明する。

上記した点弧用発光素子の光量が低下していない場合においては、点弧用発光素子の発光が開始された後、当該点弧用発光素子の光量はＰ_ＬＭに達する。しかしながら、点弧用発光素子の光量が低下している場合には、図７の上段の図に示すように、当該点弧用発光素子の光量はＰ_ＬＭよりも低いＰ_ＬＭ´にまでしか達しない。

この場合、図７の中段の図に示すように、点弧用発光素子の光量が低下していない場合と比較して、サイリスタＴＨｉが導通状態となる（つまり、ターンオンする）までの時間は長くなる。これに伴い、サイリスタＴＨｉの電圧Ｖ_ｔがＶ_ＭからＶ_ｔｈに低下する時間、すなわち、電圧検出器ＤＶｉによってサイリスタＴＨｉに電圧が印加されていないことが検出される時間（つまり、立ち下がり検出時間）ｔ２´も図６において説明した立ち下がり検出時間ｔ２よりも遅くなる。

このため、図７に示す点弧用発光素子の光量が低下している場合におけるＧＰ出力時間ｔ１から立ち下がり検出時間ｔ２´までの時間ｔ３´は、上記した点弧用発光素子の光量が低下していない場合における時間ｔ３よりも長い。

本実施形態において、光量低下検出部２２２は、上記した点弧用発光素子の光量低下と電圧検出器ＤＶｉによる検出結果（立ち下がり検出時間）との関係に基づいて、当該点弧用発光素子の光量低下を検出する。

具体的には、ゲートパルス出力部２１によってゲートパルスＧＰが発生される場合、光量低下検出部２２２は、サイリスタＴＨｉを駆動する（つまり、光信号を出力する）ためにＬＤユニット２１１において点弧用発光素子が発光を開始した時間（ＧＰ出力時間ｔ１）を内部に保持する。

ここで、上記したようにＧＰ出力時間ｔ１の時点では電圧検出器ＤＶｉによって光信号が出力されているが、当該電圧検出器ＤＶｉにおいては、点弧用発光素子が発光を開始した後にサイリスタＴＨｉの電圧が低下することによって当該光信号の出力（つまり、電圧検出器ＤＶｉにおける発光素子の発光）が停止され、当該サイリスタＴＨｉの電圧波形の立ち下がりが検出される。

この場合、光量低下検出部２２２は、サイリスタＴＨｉの電圧波形の立ち下がりが検出された時間（立ち下がり検出時間）ｔ２´を取得する。

次に、光量低下検出部２２２は、内部に保持されていたＧＰ出力時間ｔ１及び取得された立ち下がり検出時間ｔ２´に基づいて時間ｔ３´（つまり、ゲートパルスＧＰが出力された後、電圧波形の立ち下がりが検出されるまでの時間）を算出する。

光量低下検出部２２２は、このように算出された時間ｔ３´に基づいて点弧用発光素子の光量低下を検出する。具体的には、光量低下検出部２２２は、時間ｔ３´が予め定められた値（以下、閾値と表記）以上である場合に、点弧用発光素子の光量低下を検出する。この場合における閾値としては、上記した点弧用発光素子の光量が低下していない場合における時間ｔ３よりも大きい値であり、例えば電力変換装置１の運転に影響を与える程度の光量低下を検出可能な値が定められているものとする。

なお、点弧用発光素子の光量低下は、時間ｔ３´と点弧用発光素子の光量が低下していない場合における時間ｔ３との差分等に基づいて検出されても構わない。

上記したように光量低下検出部２２２によって点弧用発光素子の光量低下が検出された場合、当該点弧用発光素子の光量低下は、例えばゲート制御装置２０に接続された表示装置（モニタ）等に表示（つまり、管理者等に通知）されてもよい。

上記したように本実施形態においては、ゲートパルス出力部２１（ＬＤユニット２１１）によって出力されたゲートパルスＧＰに基づくサイリスタＴＨｉの点弧に応じた当該サイリスタＴＨｉに印加されている電圧（波形）の立ち下がりを検出し、当該検出結果に基づいて点弧用発光素子の光量低下を検出する。

具体的には、ゲートパルスＧＰが出力された後、サイリスタＴＨｉに印加されている電圧の立ち下がりが検出されるまでの時間ｔ３´が閾値（予め定められた値）以上である場合に、点弧用発光素子の光量低下が検出される。

本実施形態においては、このような構成により、電力変換装置１（サイリスタバルブ１０）の運転を停止して点弧用発光素子の光量を測定（確認）することなく、電力変換装置１の運転中に常時、当該点弧用発光素子の光量低下を監視することができるため、効率的に当該点弧用発光素子の光量低下を検出することが可能となる。

なお、本実施形態において、電圧検出器ＤＶｉは、サイリスタＴＨｉに閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上の電圧が印加されている場合には光信号（電圧信号）を出力し、当該閾値電圧Ｖ_ｔｈ未満の電圧が印加されている場合には光信号を出力しないように構成されている。本実施形態においては、このような電圧検出器ＤＶｉにおける光信号を出力している状態から当該光信号を出力しない状態への遷移に着目することによって、ゲートパルスＧＰが出力された後にサイリスタＴＨｉに閾値電圧Ｖ_ｔｈ以上の電圧が印加されていないことが検出された場合にサイリスタＴＨｉの電圧の立ち下がりを検出することができる。

なお、本実施形態においては図１に示す構成を有する電力変換装置１について説明したが、本実施形態は、点弧用発光素子の発光に応じたゲートパルスＧＰ（光信号）によって駆動（点弧制御）される光トリガサイリスタを用いるものであれば、例えば無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator）等に適用することも可能である。

また、本実施形態においてはＬＤユニット２１１がゲート制御装置２０（ゲートパルス出力部２１）内に設けられるものとして説明したが、ＬＤユニット２１１は、ゲート制御装置２０の外部に設けられる構成であっても構わない。この場合であっても、ＬＤユニット２１１は、ゲート制御装置２０（ゲートパルス出力部２１）によって発生されたゲートパルスＧＰに従って発光することによって、光信号をサイリスタＴＨ１〜ＴＨｎに出力（伝送）するように構成されていればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…電力変換装置、１０…サイリスタバルブ、２０…ゲート制御装置、２１…ゲートパルス出力部、２２…監視部、３０…制御盤、１００…サイリスタバルブモジュール、２１１…ＬＤユニット（点弧用発光素子）、２２１…故障検出部、２２２…光量低下検出部（第２の検出手段）、ＡＰ…３相交流電源、ＤＰ…直流回路、ＤＶ１〜ＤＶｎ…電圧検出器（第１の検出手段）、ＳＮ１〜ＳＮｎ…スナバ回路、ＴＨ１〜ＴＨｎ…サイリスタ、ＬＦ，ＬＲ…発光素子。

Claims (4)

1. 電力変換のためのサイリスタと、
   点弧用発光素子を有し、前記サイリスタの点弧を制御するために当該点弧用発光素子の発光に応じたゲートパルスを出力する出力手段と、
   前記出力されたゲートパルスに基づく前記サイリスタの点弧に応じた当該サイリスタに印加されている電圧の立ち下がりを検出する第１の検出手段と、
   前記第１の検出手段による検出結果に基づいて前記点弧用発光素子の光量低下を検出する第２の検出手段と
   を具備することを特徴とする電力変換装置。
2. 前記第１の検出手段は、
   前記サイリスタに予め定められた値以上の電圧が印加されているか否かを検出するように構成され、
   前記ゲートパルスが出力された後に前記サイリスタに前記予め定められた値以上の電圧が印加されていないことが検出された場合に前記立ち下がりを検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 前記第２の検出手段は、前記ゲートパルスが出力された後、前記第１の検出手段によって前記立ち下がりが検出されるまでの時間に基づいて、前記点弧用発光素子の光量低下を検出する
   ことを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
4. 前記第２の検出手段は、前記時間が予め定められた値以上である場合に前記点弧用発光素子の光量低下を検出することを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。

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