JP2825382B2 - セルビウス装置 - Google Patents

セルビウス装置

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JP2825382B2 JP3328806A JP32880691A JP2825382B2 JP 2825382 B2 JP2825382 B2 JP 2825382B2 JP 3328806 A JP3328806 A JP 3328806A JP 32880691 A JP32880691 A JP 32880691A JP 2825382 B2 JP2825382 B2 JP 2825382B2
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寛和 金子
良二 菅原
孝義 佐野
一雄 蜂屋
廣 内野
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、巻線形誘導機の二次電
流をインバ―タで制御して可変速制御を行うセルビウス
装置において、巻線形誘導機の一次側で三相短絡事故が
発生した時の事故電流を、交流遮断器で遮断できるセル
ビウス装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来のセルビウス装置の構成図
である。図において、1は巻線形誘導機、2は巻線形誘
導機1の二次電流を制御するインバ―タ、3はインバ―
タ2に直流電圧を供給する直流電源で、この直流電源
は、直流側端子がインバ―タの直流側端子と共通接続さ
れ、交流側端子が交流電源系統5或いは他の電源系統に
接続される電力変換器で構成される。4は巻線形誘導機
1の一次側を開閉する遮断器、5は前述の交流電源系統
である。インバ―タ2は例えばブリッジ接続されたダイ
オ―ド6〜11及びこれに逆並列接続されるGTO12
〜17と、コンデンサ18で構成される。又、電力変換
器3は、例えばブリッジ接続されたダイオ―ド19〜2
4と、これに逆並列接続されるGTO25〜30と、変
圧器33で構成される。電力変換器3には、放電抵抗器
31、サイリスタ32が含まれ、直流電圧が定格値を越
えて所定値に達したとき、サイリスタ32をオンして放
電抵抗器31に電流を流し、直流電圧が過大にならない
ように保護する。
【0003】図4は、図3の従来のセルビウス装置の作
用を説明するための運転波形図である。図において、i1
は巻線形誘導機1のU相一次電流、i2はV相一次電流、
i3はW相一次電流である。i4は巻線形誘導機1のu相二
次電流、i5はv相二次電流、i6はw相二次電流である。
v7はインバータ2の直流電圧である。i8はインバータ2
の直流電流で、図3に示すように、ダイオ―ド6〜11
とGTO12〜17で構成されるブリッジと、コンデン
サ18の間の電流である。i9は放電抵抗器31に流れる
電流である。
【0004】時刻t1 より以前は、巻線形誘導機1の一
次側には、電源系統5の周波数の一次電流i1,i2,i3が流
れ、一方、二次側には、インバ―タ2で制御されるすべ
り周波数の二次電流i4,i5,i6が流れる。時刻t1 におい
て、図3に示す“A”点で三相短絡事故が発生すると、
図示しない電源系統側の交流遮断器は解放されるが、巻
線形誘導機1の一次側には、短絡時の内部誘起電圧ベク
トルの方向で決る直流成分を含んだ短絡電流i1,i2,i3が
流れる。この電流は図に示すように直流となり、巻線形
誘導機1の一次時定数で減衰する。一次電流i1,i2,i3の
直流成分により、巻線形誘導機1の二次側には、回転子
の回転速度に相当した周波数の誘起電圧が発生し、二次
電流i4,i5,i6が流れる。短絡事故の発生を検出してイン
バ―タ2のGTO12〜17をオフすれば、二次電流i
4,i5,i6は、ダイオ―ド6〜11で整流され、i8に示す
波形の電流が直流回路に流れ込む。この電流によりコン
デンサ18が充電され、直流電圧v7が上昇する。時刻t
2 において、直流電圧が予め設定した保護レベルに達し
たとき、サイリスタ32をオンして放電電流i9を流し、
直流電圧v7の上昇を抑制する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上説明のように、従
来のセルビウス装置においては、三相短絡事故により発
生する巻線形誘導機1の一次側の事故電流は、i1,i2,i3
で示すような直流になる。一般に、高圧大電流用の交流
遮断器は直流を遮断する能力がなく、交流電流が零をク
ロスする点で電流の遮断を行っている。
【0006】従って、交流遮断器では、i1,i2,i3で示す
ような直流電流を遮断することは出来ない。このような
電流を遮断するするには、大電流の消弧能力を備えた大
形で高価な直流遮断器を適用する必要があり、経済性を
著しく損なうことになる。従って本発明の目的は、小形
で安価な交流遮断器で事故電流を遮断できるセルビウス
装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、一次巻線が遮断器を介して交流電源系統に
接続され、二次巻線がインバ―タの交流側端子に接続さ
れる巻線形誘導機と、前記インバ―タの直流側端子間に
接続されるコンデンサと、直流側端子が前記インバ―タ
の直流側端子と共通接続され、交流側端子が前記交流電
源系統或いは他の電源系統に接続される電力変換器から
成るセルビウス装置において、前記巻線形誘導機一次側
の三相短絡事故を検出する短絡事故検出器と、この短絡
事故検出器の動作後前記インバータを構成するスイッチ
ング素子を一旦オフさせる手段と、前記インバータを構
成するスイッチング素子が一旦オフした後、前記インバ
ータを構成するスイッチング素子の内いずれかの正側の
スイッチング素子と、この素子と直列関係にない任意の
負側のスイッチング素子をオンさせる手段を具備したこ
とを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明は前述のように構成することによって、
三相短絡事故が発生した時は、インバータ2を構成する
GTOを一旦オフして、その後インバータを構成するス
イッチング素子の内いずれかの正側のスイッチング素子
と、この素子と直列関係にない任意の負側のスイッチン
グ素子をオンさせることにより、インバータの直流回路
のコンデンサの電荷を巻線形誘導機の二次巻線の任意の
二相に放電させ、巻線形誘導機の二次電流に直流成分を
重畳させることにより、巻線形誘導機の一次電流が零点
をクロスするようになるため、一次電流は交流遮断器で
遮断することができる。
【0009】
【実施例】以下本発明の一実施例を図1を参照して説明
する。
【0010】図1において、1〜33は、図3で述べた
従来装置と同一のものであり、その説明は省略する。3
4は巻線形誘導機1の一次側で三相短絡事故が発生した
時の、電圧の急速な降下を検出して、短絡事故を瞬時に
検出する短絡事故検出器である。35は短絡事故発生か
ら一定時間後に信号を発生するタイマである。36は制
御回路、37はインバータの直流電圧を検出する電圧検
出器である。制御回路36は、短絡事故検出器34とタ
イマ35の信号、及び電圧検出器37の信号に応答し、
インバータ2を構成するGTO12〜17をオフさせる
手段、サイリスタ32をオンさせる手段及びインバータ
2を構成するGTOの内、特定のGTO例えば、GTO
12とGTO17をオンさせる手段を具備しているが、
これらの手段は周知のものであるため、その手段の詳細
は省略する。
【0011】図2は本発明の作用を説明するための波形
図である。図において、i1〜i6,v7,i8,i9 は、図4の、
従来の実施例による運転波形図のi1〜i6,v7,i8,i9 と同
一箇所の波形である。以下、図1と図2を参照しなが
ら、本発明の作用を詳細に説明する。
【0012】時刻t1 において、図1“A”点で三相短
絡事故が発生すると、巻線形誘導機1の一次側には、短
絡時の内部誘起電圧ベクルの方向で決る直流成分を含ん
だ、短絡電流i1,i2,i3が流れる。この電流は、図に示す
ように、巻線形誘導機1の一次回路の時定数で減衰す
る。一次電流i1,i2,i3の直流成分により、巻線形誘導機
1の二次側には、回転子の回転速度に相当した周波数の
誘起電圧が発生し、二次電流i4,i5,i6が流れる。三相短
絡事故が発生すると、巻線形誘導機1の一次側の電圧は
急速に零になるから、この電圧の急速な降下を短絡事故
検出器34で検出して、制御回路36によりインバータ
2のGTO12〜17を総てオフする。二次電流i4,i5,
i6は、ダイオード6〜11で整流され、i8に示す波形の
電流が直流回路に流れ込む。この電流により、コンデン
サ18が充電され、直流電圧v7が上昇する。直流電圧v7
を電圧検出器37で検出し、時刻t2 において、直流電
圧が予め設定した保護レベルに達したとき、制御回路3
6の信号によりサイリスタ32をオンする。サイリスタ
32がオンすると、放電抵抗器31の抵抗値で決る値の
放電電流i9が流れ、直流電圧v7の上昇が抑制される。
【0013】次に、時刻t1 において、三相短絡事故が
発生してから一定時間後、タイマ35が信号を発生し、
時刻t3 において、制御回路36によりインバータ2の
u相正側GTO12とw相負側GTO17をオンする。
これにより、コンデンサ18の電荷は、GTO12〜巻
線形誘導機1のu相二次巻線〜w相二次巻線〜GTO1
7を経由して放電される。このため、“B”に示すよう
に、u相二次電流i4には正方向の直流分が重畳し、
“C”に示すように、w相二次電流i6には負方向の直流
分が重畳する。この直流分により巻線形誘導機1の一次
電流i1,i2,i3には、図に示すように交流分が重畳する。
時刻t4 において、直流電圧v7が零になると、直流電流
i8も零になる。時刻t5 において、u相二次電流i4が負
になると、u相二次電流i4はダイオード6を経由して再
びコンデンサ18を充電する。また、w相二次電流i6が
正になると、w相二次電流i6はダイオード11を経由し
てコンデンサ18を充電する。このようにして、直流電
圧v7は再び上昇し、時刻t6 において、直流電流 i8 が
負になると、コンデンサ18の電荷は、再びGTO12
〜巻線形誘導機1のu相二次巻線〜w相二次巻線〜GT
O17を経由して放電され、u相二次電流i4には更に正
方向の直流分が重畳し、w相二次電流i6は更に負方向の
直流分が重畳する。時刻t7 において、直流電圧v7が零
になると、直流電流i8も零になる。このようにして、巻
線形誘導機1の一次電流i1,i2,i3の交流分が増大して、
時刻t8 において、一次電流i1,i2,i3の総てが零点をク
ロスするようになる。従って、時刻t8 以降では、交流
遮断器により一次電流i1,i2,i3を遮断できる。
【0014】以上の説明では、インバータを構成するス
イッチング素子としてGTOを使用する場合について説
明したが、トランジスタや他の自己消弧形スイッチング
素子あるいは、強制転流回路を有するサイリスタ回路な
ど、他のスイッチング手段を用いてインバータを構成し
てもよい。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、セル
ビウス装置を構成する巻線形誘導機の一次側で三相短絡
事故が発生した時に、インバータを構成するスイッチン
グ素子を利用して、巻線形誘導機の二次電流に直流成分
を重畳させることによって、巻線形誘導機の一次側に流
れる事故電流に零クロス点をつくり、一次側の交流遮断
器でこの電流を遮断することができるため、遮断器が大
形になり高価になるのを防ぐことができる。このように
本発明によれば、小形で安価なセルビウス装置を提供で
きるから、その経済的効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すセルビウス装置の構成
図。
【図2】本発明の作用を説明するための波形図。
【図3】従来のセルビウス装置の構成図。
【図4】従来のセルビウス装置の作用を説明するための
波形図。
【符号の説明】
1…巻線形誘導機、2…インバータ、3…直流電源、4
…遮断器、5…電源系統 6〜11…ダイオード、12〜17…GTO、18…コ
ンデンサ、19〜24…ダイオード、25〜30…GT
O、31…放電抵抗器、32…サイリスタ、33…変圧
器、34…短絡事故検出器、35…タイマ、36…制御
回路、37…電圧検出器。
フロントページの続き (72)発明者 阿部 充幸 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 金子 寛和 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 菅原 良二 東京都中央区銀座六丁目15番1号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 佐野 孝義 東京都中央区銀座六丁目15番1号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 蜂屋 一雄 東京都中央区銀座六丁目15番1号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 内野 廣 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (56)参考文献 特開 平4−207996(JP,A) 実開 昭57−108697(JP,U) 実開 昭52−51026(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 7/635 H02H 7/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次巻線が遮断器を介して交流電源系統
    に接続され、二次巻線がインバ―タの交流側端子に接続
    される巻線形誘導機と、前記インバ―タの直流側端子間
    に接続されるコンデンサと、直流側端子が前記インバ―
    タの直流側端子と共通接続され、交流側端子が前記交流
    電源系統或いは他の電源系統に接続される電力変換器か
    ら成るセルビウス装置において、 前記巻線形誘導機一次側の三相短絡事故を検出する短絡
    事故検出器と、 この短絡事故検出器の動作後前記インバータを構成する
    スイッチング素子を一旦オフさせる手段と、 前記インバータを構成するスイッチング素子が一旦オフ
    した後、前記インバータを構成するスイッチング素子の
    内いずれかの正側のスイッチング素子と、 この素子と直列関係にない任意の負側のスイッチング素
    子をオンさせる手段と、を具備したセルビウス装置。
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