JP2718958B2 - 電解用サイリスタ整流装置 - Google Patents
電解用サイリスタ整流装置Info
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- JP2718958B2 JP2718958B2 JP63253111A JP25311188A JP2718958B2 JP 2718958 B2 JP2718958 B2 JP 2718958B2 JP 63253111 A JP63253111 A JP 63253111A JP 25311188 A JP25311188 A JP 25311188A JP 2718958 B2 JP2718958 B2 JP 2718958B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ソーダ電解装置，アルミナ電解装置など
互いに直列接続された複数の電解装置を負荷とする電解
用サイリスタ整流装置、ことにその出力直流電圧の制御
回路に関する。
互いに直列接続された複数の電解装置を負荷とする電解
用サイリスタ整流装置、ことにその出力直流電圧の制御
回路に関する。
電解工業など、数Ｖ程度の低電圧で数万Ａの直流電流
を必要とする電解装置を負荷とする電解用サイリスタ整
流装置においては、電解装置を数台から十台程度直列接
続してサイリスタ整流器に接続した方がサイリスタ素子
の耐電圧性能を有効に活用でき、かつ降圧変圧器の二次
巻線数が少くてすむなどの利点があり広く使用されてい
る。また直流電圧の制御をサイリスタ整流器を位相制御
することによって行う方式が広く知られている。
を必要とする電解装置を負荷とする電解用サイリスタ整
流装置においては、電解装置を数台から十台程度直列接
続してサイリスタ整流器に接続した方がサイリスタ素子
の耐電圧性能を有効に活用でき、かつ降圧変圧器の二次
巻線数が少くてすむなどの利点があり広く使用されてい
る。また直流電圧の制御をサイリスタ整流器を位相制御
することによって行う方式が広く知られている。
位相制御されるサイリスタ整流器の制御角αにおける
直流電圧平均値Edは、制御角α＝０における直流電圧平
均値Edoと制御角αの余弦Cosαとの積に比例するので、
制御角αを制御することにより、出力直流電圧を大幅に
変化させることが可能である。ところが、Cosαは装置
の力率でもあるために、制御角αを大きくして出力直流
電圧Edを低い値に絞り込んだ場合には、装置の力率も著
しく悪くなる。また、装置の力率Cosαの低下は、併せ
て交流電力系統の力率（線路力率）に悪影響を及ぼし、
ひいては電源容量の増大を必要とするので、電力事情の
悪い地域や国々においては、電解用サイリスタ整流装置
の力率Cosαの改善が重要な課題になっている。こと
に、直列電解装置の幾台かを短絡して運転台数を制御す
る方式では、運転台数に対応して直流電圧Edを制御する
必要があるので、位相制御のみでは制御角αが大きくな
り、線路力率に及ぼす悪影響が深刻な問題になる。
直流電圧平均値Edは、制御角α＝０における直流電圧平
均値Edoと制御角αの余弦Cosαとの積に比例するので、
制御角αを制御することにより、出力直流電圧を大幅に
変化させることが可能である。ところが、Cosαは装置
の力率でもあるために、制御角αを大きくして出力直流
電圧Edを低い値に絞り込んだ場合には、装置の力率も著
しく悪くなる。また、装置の力率Cosαの低下は、併せ
て交流電力系統の力率（線路力率）に悪影響を及ぼし、
ひいては電源容量の増大を必要とするので、電力事情の
悪い地域や国々においては、電解用サイリスタ整流装置
の力率Cosαの改善が重要な課題になっている。こと
に、直列電解装置の幾台かを短絡して運転台数を制御す
る方式では、運転台数に対応して直流電圧Edを制御する
必要があるので、位相制御のみでは制御角αが大きくな
り、線路力率に及ぼす悪影響が深刻な問題になる。
この発明の目的は、直流電圧を低い電圧に制御した場
合においても力率Cosαの低下が少く、これにより線路
力率に及ぼす悪影響を抑制することにある。
合においても力率Cosαの低下が少く、これにより線路
力率に及ぼす悪影響を抑制することにある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、降圧
変圧器の二次巻線側に配されたサイリスタ整流器を位相
制御することにより、その負荷側に複数台直列接続され
た電解装置の運転台数に対応して出力電圧および電流を
制御するものにおいて、前記降圧変圧器の一次巻線側に
設けられたタップ切換装置と、前記サイリスタ整流器の
出力電流検出信号とその設定信号とを突き合わせその偏
差を積分した電圧信号を制御角指令信号として出力する
比例積分形電流調節器と、前記制御角指令信号が所定の
しきい値範囲を超えたとき前記タップ切換装置にタップ
切換を指令する交流側電圧制御部と、前記降圧変圧器の
端子電圧検出信号を同期信号として前記制御角指令信号
レベルに比例した制御角を有する制御信号を前記サイリ
スタ整流器のゲート回路に向けて出力する位相制御部と
を備えるものとする。
変圧器の二次巻線側に配されたサイリスタ整流器を位相
制御することにより、その負荷側に複数台直列接続され
た電解装置の運転台数に対応して出力電圧および電流を
制御するものにおいて、前記降圧変圧器の一次巻線側に
設けられたタップ切換装置と、前記サイリスタ整流器の
出力電流検出信号とその設定信号とを突き合わせその偏
差を積分した電圧信号を制御角指令信号として出力する
比例積分形電流調節器と、前記制御角指令信号が所定の
しきい値範囲を超えたとき前記タップ切換装置にタップ
切換を指令する交流側電圧制御部と、前記降圧変圧器の
端子電圧検出信号を同期信号として前記制御角指令信号
レベルに比例した制御角を有する制御信号を前記サイリ
スタ整流器のゲート回路に向けて出力する位相制御部と
を備えるものとする。
上記手段において、比例積分形電流調節器が発する制
御角指令信号が所定レベル範囲を超えたとき、降圧変圧
器のタップ切換装置に向けて駆動信号を発する交流側電
圧制御部を設けたことにより、直列電解装置の運転台数
の変化は直流電流の増大，制御角指令信号の増大を介し
て交流側電圧制御部がタップ切換装置を降圧タップ側ま
たは昇圧タップ側に切換えることにより電圧が粗調整さ
れる。また、交流電圧の制御にともなう直流電流の変化
は再び電流調節器の出力制御角指令信号レベルの変化と
して位相角制御部により検知され、制御信号の制御遅れ
角αが交流側電圧制御部がない場合に比べて小さくなる
ので、力率Cosαは従来装置に比べて著しく改善され、
これに伴なって系統力率も改善される。
御角指令信号が所定レベル範囲を超えたとき、降圧変圧
器のタップ切換装置に向けて駆動信号を発する交流側電
圧制御部を設けたことにより、直列電解装置の運転台数
の変化は直流電流の増大，制御角指令信号の増大を介し
て交流側電圧制御部がタップ切換装置を降圧タップ側ま
たは昇圧タップ側に切換えることにより電圧が粗調整さ
れる。また、交流電圧の制御にともなう直流電流の変化
は再び電流調節器の出力制御角指令信号レベルの変化と
して位相角制御部により検知され、制御信号の制御遅れ
角αが交流側電圧制御部がない場合に比べて小さくなる
ので、力率Cosαは従来装置に比べて著しく改善され、
これに伴なって系統力率も改善される。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。
第１図はこの発明の実施例装置を示す回路構成図であ
り、三相ブリッジ結線されたサイリスタ整流器を用いた
場合を例に示したものである。図において、１は降圧変
圧器であり、その一次巻線２側にはタップ切換器15A
と、これによって切換制御されるタップ選択器15Bとか
らなる負荷時タップ切換装置15（無電圧タップ切換装置
であってもよい）を持ち、二次巻線３の出力側はサイリ
スタ素子５を例えば三相ブリッジ結線されたサイリスタ
整流器（他の多相整流器であってもよい）４に接続され
る。７は整流器４の出力側に接続され，複数台直列接続
された電解装置であり、例えば短絡スイッチ８によりそ
の運転台数が制御される。11は出力直流電流Idの検出
器、12はその設定器であり、検出信号11iと設定信号12i
は比例積分形電流調節器13に電流突き合わせ方式で入力
される。比例積分形電流調節器13は比例抵抗を介して定
電流充電される積分コンデンサを持ち、設定信号12iに
対する検出信号11iの偏差信号電流とほぼ等しく逆極性
の電流が積分コンデンサに流れることにより、積分コン
デンサにあらかじめ充電されていた電荷が放電し、第２
図にその出力電圧信号を制御角αを縦軸に対応させて示
すように制御角指令信号13αとして出力される。
り、三相ブリッジ結線されたサイリスタ整流器を用いた
場合を例に示したものである。図において、１は降圧変
圧器であり、その一次巻線２側にはタップ切換器15A
と、これによって切換制御されるタップ選択器15Bとか
らなる負荷時タップ切換装置15（無電圧タップ切換装置
であってもよい）を持ち、二次巻線３の出力側はサイリ
スタ素子５を例えば三相ブリッジ結線されたサイリスタ
整流器（他の多相整流器であってもよい）４に接続され
る。７は整流器４の出力側に接続され，複数台直列接続
された電解装置であり、例えば短絡スイッチ８によりそ
の運転台数が制御される。11は出力直流電流Idの検出
器、12はその設定器であり、検出信号11iと設定信号12i
は比例積分形電流調節器13に電流突き合わせ方式で入力
される。比例積分形電流調節器13は比例抵抗を介して定
電流充電される積分コンデンサを持ち、設定信号12iに
対する検出信号11iの偏差信号電流とほぼ等しく逆極性
の電流が積分コンデンサに流れることにより、積分コン
デンサにあらかじめ充電されていた電荷が放電し、第２
図にその出力電圧信号を制御角αを縦軸に対応させて示
すように制御角指令信号13αとして出力される。
この制御角指令信号13αは上限，下限二つのしきい値
14A,14Bを有するコンパレータからなる交流側電圧制御
部14に入力され、指令信号13αの電圧レベルが正側の上
限しきい値レベルを超えたとき、タップ切換器15Aに降
圧タップへの切換を指示する制御信号を発し、負側の下
限しきい値レベルを下廻った場合に昇圧タップへの切換
を指示する制御信号を発する。
14A,14Bを有するコンパレータからなる交流側電圧制御
部14に入力され、指令信号13αの電圧レベルが正側の上
限しきい値レベルを超えたとき、タップ切換器15Aに降
圧タップへの切換を指示する制御信号を発し、負側の下
限しきい値レベルを下廻った場合に昇圧タップへの切換
を指示する制御信号を発する。
一方、指令信号13αは位相制御部20の制御信号発生器
17に電圧検出器16の検出電圧信号16Vとともに入力さ
れ、検出電圧信号16Vを同期信号としてサイリスタ素子
５の位相制御に必要な制御信号17pが発生する。すなわ
ち、制御信号発生器の動作をタイムチャート第３図に示
すように、検出電圧信号16Vはこれに同期した矩形波信
号17Aに変換され、さらに鋸歯状波信号17Bに変換された
後、第２図に示す制御角指令信号13αとの切合いが行わ
れ、両者の交点で制御信号としての矩形波パルス17pが
発生し、増幅回路18でパワー増幅された後、パルス伝送
器19を介してサイリスタ整流器４の各サイリスタ素子５
のゲートに供給される。なお、制御信号17pは図ではｕ
相の上下一対のサイリスタアームu,xに供給される一対
の制御信号17u,17xのみを示したが、これが各相電気角1
20°の位相差をもって発生することにより、相互に電気
角60°位相がずれた６個の制御信号（ゲートパルス）に
より各サイリスタ素子が制御されることはいうまでもな
いことであり、制御角指令信号13αの電圧レベルが増大
すると制御角αが大きくなり、電圧レベルが低下すると
制御角αが小さくなる位相制御が行われる。
17に電圧検出器16の検出電圧信号16Vとともに入力さ
れ、検出電圧信号16Vを同期信号としてサイリスタ素子
５の位相制御に必要な制御信号17pが発生する。すなわ
ち、制御信号発生器の動作をタイムチャート第３図に示
すように、検出電圧信号16Vはこれに同期した矩形波信
号17Aに変換され、さらに鋸歯状波信号17Bに変換された
後、第２図に示す制御角指令信号13αとの切合いが行わ
れ、両者の交点で制御信号としての矩形波パルス17pが
発生し、増幅回路18でパワー増幅された後、パルス伝送
器19を介してサイリスタ整流器４の各サイリスタ素子５
のゲートに供給される。なお、制御信号17pは図ではｕ
相の上下一対のサイリスタアームu,xに供給される一対
の制御信号17u,17xのみを示したが、これが各相電気角1
20°の位相差をもって発生することにより、相互に電気
角60°位相がずれた６個の制御信号（ゲートパルス）に
より各サイリスタ素子が制御されることはいうまでもな
いことであり、制御角指令信号13αの電圧レベルが増大
すると制御角αが大きくなり、電圧レベルが低下すると
制御角αが小さくなる位相制御が行われる。
上述のように構成された実施例装置において、直流電
解装置７の１台が短絡スイッチ８によって短絡されて運
転を中止すると、電流Idの増加は電流検出器11で検知さ
れ、電流調節器がこの電流増加を設定値に戻すための電
圧レベルの高い制御角指令信号13αを出力する。13αの
電圧レベルが交流電圧制御部14の上限しきい値14Aを超
えると、タップ切換器15Aを降圧タップに切換える信号
が出され、これに基づいてタップ選択器15が動作して二
次巻線３の出力電圧が低下し、まず直流出力電圧Edの粗
調整が行われる。粗調整による直流電圧Edの低下は負荷
電流Idの減少として電流検出器11を介して電流調節器13
に伝えられ、指令信号13αの電圧レベルが低下するの
で、この信号を受けてサイリスタ素子を位相制御する位
相制御部20は、粗調整で電圧を下げ足りない分を微調整
するだけですむことになり、当然のことながら制御角α
は小さくなり、力率Cosαを高いレベルに保持できると
ともに、線路力率に及ぼす悪影響おも排除することがで
きる。
解装置７の１台が短絡スイッチ８によって短絡されて運
転を中止すると、電流Idの増加は電流検出器11で検知さ
れ、電流調節器がこの電流増加を設定値に戻すための電
圧レベルの高い制御角指令信号13αを出力する。13αの
電圧レベルが交流電圧制御部14の上限しきい値14Aを超
えると、タップ切換器15Aを降圧タップに切換える信号
が出され、これに基づいてタップ選択器15が動作して二
次巻線３の出力電圧が低下し、まず直流出力電圧Edの粗
調整が行われる。粗調整による直流電圧Edの低下は負荷
電流Idの減少として電流検出器11を介して電流調節器13
に伝えられ、指令信号13αの電圧レベルが低下するの
で、この信号を受けてサイリスタ素子を位相制御する位
相制御部20は、粗調整で電圧を下げ足りない分を微調整
するだけですむことになり、当然のことながら制御角α
は小さくなり、力率Cosαを高いレベルに保持できると
ともに、線路力率に及ぼす悪影響おも排除することがで
きる。
なお降圧変圧器一次巻線２のタップ間隔は電解装置７
の台数に対応して決めることが好ましいことはいうまで
もないことであり、負荷時タップ切換装置を用いれば、
電解装置全体の運転を持続した状態で電圧制御を自動的
に行うことができる。
の台数に対応して決めることが好ましいことはいうまで
もないことであり、負荷時タップ切換装置を用いれば、
電解装置全体の運転を持続した状態で電圧制御を自動的
に行うことができる。
この発明は前述のように、複数台直列接続された電解
装置の運転台数の変化に対応する電圧制御を、比例積分
形電流調節器の出力制御角指令信号を交流制御部でしき
い値と比較して行う降圧変圧器の出力電圧制御と、制御
角指令信号を位相制御部で受けて行う位相制御とを併用
して行うよう構成した。その結果、運転台数の変化によ
って生ずる各電解装置の電圧変化の大部分を交流制御部
で粗調整でき、粗調整で足りない電圧の微調整を位相制
御部によって行うことができるので、制御角を小さな範
囲に限定することが可能になり、従来技術で問題となっ
た制御角が大きくなることによる力率Cosαの低下およ
び線路力率に及ぼす悪影響が排除され、したがって電力
事情の悪い地域や国々において電源設備容量に支障を来
たすことなく、直列電解装置の運転台数の変化に対応し
て電圧制御を行うことのできる電解用サイリスタ整流装
置を提供することができる。
装置の運転台数の変化に対応する電圧制御を、比例積分
形電流調節器の出力制御角指令信号を交流制御部でしき
い値と比較して行う降圧変圧器の出力電圧制御と、制御
角指令信号を位相制御部で受けて行う位相制御とを併用
して行うよう構成した。その結果、運転台数の変化によ
って生ずる各電解装置の電圧変化の大部分を交流制御部
で粗調整でき、粗調整で足りない電圧の微調整を位相制
御部によって行うことができるので、制御角を小さな範
囲に限定することが可能になり、従来技術で問題となっ
た制御角が大きくなることによる力率Cosαの低下およ
び線路力率に及ぼす悪影響が排除され、したがって電力
事情の悪い地域や国々において電源設備容量に支障を来
たすことなく、直列電解装置の運転台数の変化に対応し
て電圧制御を行うことのできる電解用サイリスタ整流装
置を提供することができる。
第１図はこの発明の実施例装置を示す概略回路構成図、
第２図は実施例装置における比例積分形電流調節器の出
力信号対制御角特性線図、第３図は実施例装置における
制御信号発生器の各部信号タイムチャートである。 １……降圧変圧器、２……一次巻線、３……二次巻線、
４……サイリスタ整流器、５……サイリスタ素子、７…
…電解装置、11……電流検出器、13……比例積分形電流
調節器、14……交流電圧制御部、15……タップ切換装
置、17……制御信号発生器、17p,17u,17x……制御信
号、13α……制御角指令信号。
第２図は実施例装置における比例積分形電流調節器の出
力信号対制御角特性線図、第３図は実施例装置における
制御信号発生器の各部信号タイムチャートである。 １……降圧変圧器、２……一次巻線、３……二次巻線、
４……サイリスタ整流器、５……サイリスタ素子、７…
…電解装置、11……電流検出器、13……比例積分形電流
調節器、14……交流電圧制御部、15……タップ切換装
置、17……制御信号発生器、17p,17u,17x……制御信
号、13α……制御角指令信号。
Claims (1)
- 【請求項１】降圧変圧器の二次巻線側に配されたサイリ
スタ整流器を位相制御することにより、その負荷側に複
数台直列接続された電解装置の運転台数に対応して出力
電圧および電流を制御するものにおいて、前記降圧変圧
器の一次巻線側に設けられたタップ切換装置と、前記サ
イリスタ整流器の出力電流検出信号とその設定信号とを
突き合わせその偏差を積分した電圧信号を制御角指令信
号として出力する比例積分形電流調節器と、前記制御角
指令信号が所定のしきい値範囲を超えたとき前記タップ
切換装置にタップ切換を指令する交流側電圧制御部と、
前記降圧変圧器の端子電圧検出信号を同期信号として前
記制御角指令信号レベルに比例した制御角を有する制御
信号を前記サイリスタ整流器のゲート回路に向けて出力
する位相制御部とを備えたことを特徴とする電解用サイ
リスタ整流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253111A JP2718958B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 電解用サイリスタ整流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253111A JP2718958B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 電解用サイリスタ整流装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02101967A JPH02101967A (ja) | 1990-04-13 |
| JP2718958B2 true JP2718958B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=17246652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63253111A Expired - Lifetime JP2718958B2 (ja) | 1988-10-07 | 1988-10-07 | 電解用サイリスタ整流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2718958B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2605036T3 (es) * | 2011-01-24 | 2017-03-10 | Aeg Power Solutions Gmbh | Disposición de suministro de corriente para rectificación |
| AT526361B1 (de) * | 2022-12-21 | 2024-02-15 | Andritz Ag Maschf | Regelbare Gleichrichteranordnung für die Wasserstoff-Elektrolyse |
| DE102023118387B3 (de) | 2023-07-12 | 2024-09-26 | Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh | Vorrichtung zum erzeugen einer geregelten gleichspannung, vorrichtung zum erzeugen einer geregelten wechselspannung sowie verfahren zur betätigung der beiden vorrichtungen |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53135447A (en) * | 1977-04-28 | 1978-11-27 | Tokuyama Soda Kk | Method of controlling voltage in electric dialysing device |
-
1988
- 1988-10-07 JP JP63253111A patent/JP2718958B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02101967A (ja) | 1990-04-13 |
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