JP2966152B2 - サイリスタ変換器の保護装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流送電設備等に使用
するサイリスタ変換器の保護装置に係り、特に事故電流
通電時のサイリスタ変換器の保護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】サイリスタ変換器においては、特にイン
バ―タ運転の際には通電終了後、僅かな逆電圧期間（余
裕角γと称する）の後、順電圧が印加されるため、余裕
角γとサイリスタのタ―ンオフタイム（Ｔｑと称する）
の間には、以下の関係が常に維持されるようサイリスタ
変換器は運転される。 γ＞Ｔｑ＋Ｔ＝γ0 ここで、Ｔはサイリスタ間のγのバラツキを考慮した時
間

【０００３】サイリスタ変換器の１ア―ムが多数の直列
サイリスタで構成される場合、個々のＴｑにバラツキが
あるため、クリティカルなγでの運転では特定のサイリ
スタのみタ―ンオフする現象が起こりそのサイリスタの
みに全回路電圧が加わり破壊するという不具合が生ず
る。これを避けるため、例えば特公昭５４―３１６６０
号に開示されている図２に示すようなゲ―ト制御回路が
用いられている。

【０００４】サイリスタ変換器の１ア―ムは多数の直列
接続サイリスタとその付属回路より成るが、その内の１
部分を図２に示す。図２において１はサイリスタ、２，
３はサイリスタに並列接続された分圧用抵抗及びコンデ
ンサである。ＬＥＤ４ａ，４ｂは電流制限抵抗５を介し
てサイリスタ１と並列接続されており、各々順電圧信号
（ＦＶ）、逆電圧信号（ＲＶ）を発信し、ライトガイド
６ａ，６ｂを介してゲート制御装置内の光電変換回路７
に伝送され、電気信号に変換される。

【０００５】通常のゲートパルスは以下のようにして発
生する。図示していない変換器制御装置から伝送される
導通期間オン信号ＯＮでフリップフロップはセットされ
オフ信号ＯＦＦでリセットされる。フリップフロップ８
がセットされると、その出力は他のフリップフロップ９
をセットし、信号ＰＨＳ0 が「１」になる。前述したＦ
Ｖ信号と信号ＰＨＳ0 がアンドゲート１０により論理積
がとられ、その出力がモノマルチバイブレータ１１によ
り１パルス化され、増幅器１２により増幅されたあと、
スイッチング用トランジスタ１３のベースを駆動する。

【０００６】直列サイリスタ１と同数のサイリスタ点弧
用ＬＥＤ１４1 〜１４n が電源用コンデンサ１５及び電
流調整インピーダンス１６及び前記トランジスタ１３と
直列に接続されている。従って、トランジスタ１３が駆
動されるとＬＥＤ１４1 〜１４n に電流が流れ光ゲート
パルスとしてライトガイド１７を介してサイリスタ１に
伝送される。ここでサイリスタ１は光直接点弧形を想定
しており、上記光ゲートパルスによりサイリスタ１は点
弧する。

【０００７】一方、逆電圧期間が所定値以下の場合の保
護ゲートパルスは以下のようにして発生される。図３は
インバータ運転時のサイリスタ電圧、ＦＶ信号、ＲＶ信
号、ＰＨＳ0 信号及びゲ―トパルス指令を示す。導通期
間終了後の逆圧期間γが所定値γ0 以上の時はオンディ
レイによってフリップフロップ８がリセットされるた
め、破線で示したようにＰＨＳ0 信号が「０」となり保
護ゲ―トパルスは出力されない。ところが、γがγ0 よ
り小さい時、順電圧が加わると同時に保護ゲ―トパルス
が出力され全てのサイリスタは点弧される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来のサイリス
タ変換器の保護装置には以下のような不具合がある。

【０００９】即ち、ア―ム短絡や直流短絡等のような、
サイリスタ変換器に過大な電流が流れるような事故が発
生した時、一般にゲ―トブロックによりサイリスタ変換
器を保護する方式がとられている。通常は故障電流が流
れた後１．５〜２ｍｓの時間逆電圧が印加された後、順
電圧が加わるので全てのサイリスタはタ―ンオフするこ
とかできゲ―トブロックが可能である。ところが、調相
設備の開閉が重畳する等の理由で系統電圧が歪んだ場合
には、逆電圧期間が通常より短かくなることがある。こ
うした場合、前述したように部分的にタ―オフするサイ
リスタがでることがあるので、これを防止するためγが
所定値より小さい時順電圧が印加された時点で保護ゲ―
トパルスを出力しサイリスタを保護する必要がある。

【００１０】サイリスタは故障電流を流すことにより、
その接合部温度が通常運転時より高くなる。タ―ンオフ
タイム（Ｔｑ）は温度依存性が顕著であり、温度が高く
なると大きくなる。このため通常運転時の逆電圧期間の
設定のままでは、部分的にタ―オフするサイリスタとタ
―ンオフしないサイリスタが存在するケ―スを完全に防
止できずに、十分な保護が行えなかった。

【００１１】従って、本発明はかかる従来のサイリスタ
変換器の保護装置の不具合を解消するためになされたも
のであって、ア―ム短絡等の事故時にも確実に部分的な
タ―ンオフに対する保護ができるサイリスタ変換器の保
護装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、サイリスタ変換器を構成するアームが少く
とも複数個の直列接続のサイリスタで構成され、該アー
ムの導通期間終了後の逆電圧印加期間が所定値以下の
時、導通期間終了後該アームに順電圧が印加さる毎に保
護ゲ―トパルスを発生する保護手段を備えたサイリスタ
変換器の保護装置において、前記サイリスタ変換器に過
大電流が流れる事故が発生した際に、該アームの導通期
間終了後の逆電圧印加期間が前記所定値より大きい所望
の値以下の時、導通期間終了後該アームに順電圧が印加
されたことで保護ゲ―トパルスを発生する第１の保護パ
ルス発生手段と、この第１の保護パルス発生手段が動作
した際には、前記サイリスタ変換器の交流側遮断器がト
リップするまで該アームに順電圧が印加される毎に保護
ゲ―トパルスを発生する第２の保護パルス発生手段を具
備したことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明によれば、事故電流通流後、逆電圧期間
が不十分な場合、部分的なタ―ンオフの発生を確実に防
止するため第１の保護パルス発生手段によって保護ゲ―
トパルスを出し、この保護ゲ―トパルスが出た場合には
続いて印加される順電圧が加わった時点で更に第２の保
護パルス発生手段によって保護パルスを出すことにより
順電圧による劣化からサイリスタを保護する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図２と同一分に同
一符号を付して示す図１を参照して説明する。

【００１５】図１のものは、図２の従来のものに２つ保
護パルスを発生する第１の保護パルス発生手段及び第２
の保護パルス発生手段を付加したものである。第１の保
護パルス発生手段は、フリップフロップ１８、反転ゲ―
ト１９、オアゲ―ト２０、アンドゲ―ト２１及びモノマ
ルチバイブレ―タ２２で構成されている。

【００１６】そして、フリップフロップ１８はフリップ
フロップ８がセットされると同時にセットされ、余裕角
γ1 及びア―ム短絡検出信号の反転ゲ―ト１９からの出
力がオアゲ―ト２０の入力となり、その出力によりリセ
ットされる。フリップフロップ１８の出力はアンドゲ―
ト２１によりＦＶ信号と論理積をとられその出力はモノ
マルチバイブレ―タ２２でワンショット化されて、オア
ゲ―ト２３の入力となる。一方、第２の保護パルス発生
手段は、フリップフロップ２４、アンドゲ―ト２５、モ
ノマルチバイブレ―タ２６で構成されている。

【００１７】そして、フリップフロップ２４はアンドゲ
―ト２１の出力によりセットされ、しゃ断器のトリップ
信号（ＣＢ ＴＲＩＰ）によりリセットされる。フリッ
プフロップ２４の出力はアンドゲ―ト２５によりＦＶ信
号と論理積がとられ、その出力はモノマルチバイブレ―
タ２６によりワンショット化されオアゲ―ト２３の入力
となる。

【００１８】前記のように構成することにより、ア―ム
短絡が発生した場合、ア―ム短絡検出信号が送信されて
くるので、反転ゲ―ト１９の出力は「０」となる。この
時逆電圧期間がγ1 以上あればフリップフロップ１８は
リセットされるので、保護パルスは出ないが逆電圧期間
がγ1 以下であるとフリップフロップ１８がリセットさ
れず、その出力は「１」のままとなる。従って、再びサ
イリスタに順電圧が加わりＦＶ信号がくるとアンドゲ―
ト２１の入力は共に「１」となるので、その出力は
「１」となり、モノマルチバイブレ―タ２２が動作して
保護パルスが出される。更にアンドゲ―ト２１の出力は
フリップフロップ２４のセット信号となる。フリップフ
ロップ２４の出力はＦＶ信号とのＡＮＤになっているの
で、ア―ム短絡後に１回保護ゲ―トパルスが出た後は、
ＦＶ信号がくれば必ず保護ゲ―トパルスが出るという状
況がサイリスタ変換器の交流側遮断器がトリップするま
で、即ち、ＣＢ ＴＲＩＰによりフリップフロップ２４
がリセットされるまで続く。

【００１９】以上説明のように、ア―ム短絡が発生し、
１波の事故電流を流したあと逆電圧期間がγ1 より短い
場合、本発明によれば保護ゲ―トパルスが出る。γ1 の
値は事故電流を流した後のサイリスタの接合部温度が高
い状態に合せて選択されているので、通常運転時のγ0
より大きくなっており保護ゲ―トパルスが必要な状況で
は必ず保護することができる。

【００２０】更に、ア―ム短絡が発生し、かつ保護ゲ―
トパルスが発生した後はしゃ断器がトリップするまで順
電圧がかかれば必ずゲ―トパルスを出すため、順電圧に
よりサイリスタが劣化することはない。

【００２１】以上はア―ム短絡について説明したが直流
短絡でも同様である。又、図１ではサイリスタは代表と
して１個しか示していないが、複数個のサイリスタに対
して複数個のＦＶ、ＲＶ信号が出された場合は、それら
をオア合成してその出力をここで説明したＦＶ又はＲＶ
信号として使用すればよい。尚、第１及び第２の保護パ
ルス発生手段は図１の論理回路に限定するものではな
く、種々設計変更して実施できるものである。

【００２２】

【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、ア―
ム短絡等の発生時に、余裕角が不足した場合でも確実に
サイリスタを保護できるサイリスタ変換器の保護装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図。

【図２】従来装置の構成図。

【図３】サイリスタ変換器の保護動作を説明するための
波形図。

【符号の説明】

１…サイリスタ ４…順電圧，逆
電圧用ＬＥＤ ６…ライトガイド 8,9,18,24 …フリップフ
ロップ 20,23 …オアゲ―ト 10,21,25…アンド
ゲ―ト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02M 7/42 - 7/98 H02M 1/00 - 1/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サイリスタ変換器を構成するアーム
   が少くとも複数個の直列接続のサイリスタで構成され、
   該アームの導通期間終了後の逆電圧印加期間が所定値以
   下の時、導通期間終了後該アームに順電圧が印加さる毎
   に保護ゲ―トパルスを発生する保護手段を備えたサイリ
   スタ変換器の保護装置において、 前記サイリスタ変換器に過大電流が流れる事故が発生し
   た際に、該アームの導通期間終了後の逆電圧印加期間が
   前記所定値より大きい所望の値以下の時、導通期間終了
   後該アームに順電圧が印加されたことで保護ゲ―トパル
   スを発生する第１の保護パルス発生手段と、 この第１の保護パルス発生手段が動作した際には、前記
   サイリスタ変換器の交流側遮断器がトリップするまで該
   アームに順電圧が印加される毎に保護ゲ―トパルスを発
   生する第２の保護パルス発生手段を具備したことを特徴
   とするサイリスタ変換器の保護装置。