JPH0132527B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、リアクトルまたは高インピーダン
ス変圧器に流れる電流を制御することによつて発
生する無効電力を連続的に制御してフリツカの補
償や位相調整を行う装置に組込まれるサイリスタ
変換回路が、過電圧保護等のために自己点弧機能
を有する場合、この自己点弧機能が発揮される際
直流成分によつて生じるリアクトルや変圧器の直
流偏磁を阻止することが可能なサイリスタ変換装
置に関する。

〔従来の技術〕

リアクトルまたは変圧器が直流成分によつて磁
化し、これに基因して偏磁現象が惹起すると、例
えば変圧器の一次電流が増大し、あるいは騒音が
増す等の悪影響がでてくる。これらの不都合を解
消するには、一般的には過電流継電器でそれを検
出し、回路遮断を行うより方法がなかつた。この
従来方法では、装置全体の運転の継続性、あるい
は中断された運転の再開を行う点に鑑み余り好ま
しいことではない、例えば、第１図に本発明が適
用される装置の主回路を例示する。この回路は、
変圧器とリアクトルと逆並列接続されたサイリス
タとから基本的に構成されており、このサイリス
タにはそれぞれ順方向過電圧で動作してゲート電
流を流し点弧させて該サイリスタを保護する自己
点弧回路を備えている。この回路例では、サイリ
スタの点弧、消弧を図ることによつて前記リアク
トルを制御し無効電力を連続的に制御することが
でき、第２図にその制御状態におけるサイリスタ
の電圧−電流波形を示す。すなわち、点弧制御角
αを以つてサイリスタが通流している時、サイリ
スタ電圧は零となり、リアクトルに交流電圧の白
抜き部分が印加されサイリスタが消弧されて通流
が遮断状態にあるとき、ハツチング部分の電圧波
形がサイリスタにあらわれ、前記リアクトルの電
圧は零となる。電流波形は、負荷が一般には抵抗
分が無視できてリアクトルのみで力率が零に近い
ので、正弦波のうちの頂部だけを切り出した波形
となり、通流角は2π−2αとなる。この種の回路
は、例示した第１図のようにリアクトルを制御す
る場合に限定的に適用されるものではなく、例え
ば、前記リアクトルの前段にある変圧器を高イン
ピーダンスとして、そのリアクタンスによつてリ
アクトルの機能を果たさせる場合にも応用でき
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、前記に示したサイリスタ装置を多数
直列接続して比較的高電圧下で使用することが大
容量装置において行われているが、例えば、電圧
の異常分担等に基因して特定のサイリスタに特に
高い電圧が印加され、あるいは外部サージによる
過電圧が印加されると、係るサイリスタの破壊等
が惹起し、ひいては装置全体の運転停止の如き不
都合を招来する。この不都合を回避するために、
前記のサージ電圧のような異常電圧を検出し、そ
の電圧が印加されたサイリスタに強制的にゲート
パルス信号を与えてこのサイリスタを点弧し、当
該サイリスタを保護する方法が広範に採用されて
いる。この方法をサイリスタの自己点弧方式と指
称しており、第１図に示すように四層ダイオード
Ｄの如き負性抵坑素子やあるいは出力電圧を一定
に保つ定電圧ダイオードを用いて、サイリスタ
THのアノード・ゲート間電圧、アノード・カソ
ード間電圧を検出して自己点弧を行つているのが
通常的である。

そこで、このような誘導性負荷が接続されたサ
イリスタ装置では、自己点弧回路が動作すると、
その点弧位相角で決定される電流が流れることに
なるが、この電流位相が制御しようとする制御角
αより速い場合、その制御しようとしていた値よ
り大きな電流を通すことになる。その好適例を第
３図に示す。ここで、90゜^elより小さいα₁の位相で
サイリスタが自己点弧した場合、当該サイリスタ
への通流は、180゜^elを超える値となるのが諒解さ
れよう。このため、負方向通電幅は、180゜^elより
小さくなり、結局、正負両方向の電流の積分値は
零となることなく、正方向に直流分が残る結果を
招来するに到る。また、係る状態は、位相角α₁が
90゜^elより大なる場合でも、位相角α₁が制御角αよ
り大きければ、結果的には、前記と同様に直流分
が残置することになる。斯用な直流分は、その値
如何によつては、リアクトルあるいは変圧器の直
流磁化による偏磁現象を惹起し、変圧器の一次電
流の増大、騒音増加のような不都合を招来し、場
合によつては、過電流に基因して装置全体の停止
を余儀なくせざるを得なくなる。

従つて、本発明の目的は、リアクトルまたは変
圧器に逆並列接続されたサイリスタのうち一方の
サイリスタが自己点弧した際、その点弧角を検出
して他方のサイリスタを点弧して逆方向の電流を
通流せしめ、これによつてサイリスタの自己点弧
に基因した直流成分を相殺して取り除き、前記直
流成分により生起される偏磁の発生を阻止するこ
とが可能なサイリスタ変換装置を提供するにあ
る。

この目的を達成するため、本発明においては、
リアクトルまたは高インピーダンス変圧器に対し
逆並列接続された少なくとも一対のサイリスタ
と、前記サイリスタを強制的に点弧する自己点弧
回路と、前記サイリスタの自己点弧位相角検出器
と、サイリスタ制御角の基準信号を発生する同期
回路と、ゲートパルス発生器と、サイリスタの電
圧検出器とを備え、前記サイリスタのいずれか一
方が自己点弧した際、その自己点弧位相角信号を
自己点弧位相角検出器で検出すると共にこの自己
点弧位相角信号と前記サイリスタ制御角の基準と
なる同期回路の信号とから導出された制御角信号
との第１の論理積信号および前記自己点弧位相角
信号と前記電圧検出器の出力信号との第２の論理
積信号を発生させ、これら第１および第２の論理
積信号の論理和信号に基づき前記ゲートパルス発
生器を付勢して前記他方のサイリスタを強制点弧
するよう構成することを特徴とする。

〔作用〕

本発明に係るサイリスタ変換装置によれば、一
方向のサイリスタが自己点弧した際、そのゲート
電流に依存する信号を取り出してパルス化し、こ
のパルス信号とサイリスタ制御角の基準信号を発
生する同期回路から導出された信号とを比較して
前記サイリスタの自己点弧発生位相を検出し、さ
らにこの検出信号に応じて前記サイリスタと逆方
向に並列接続されたサイリスタを点弧すれば、自
己点弧したサイリスタに係る直流電流成分を容易
に減少することが可能となり、前述した従来装置
の問題点を一挙に解決することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係るサイリスタ変換装置の好適
な実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳
細に説明する。

第４図において、参照符号１０，１２は、図示
しないリアクトルに直列に多数接続されたサイリ
スタの一部を示し、サイリスタ１０並びにサイリ
スタ１２は、それぞれ逆方向に並列に接続され、
且つこれらのサイリスタ１０，１２に並列に自己
点弧位相角検出機能を有する電圧検出器１４が接
続される。なお、説明を簡明にするため、過電圧
が加わつた時に順方向であつたサイリスタをサイ
リスタ１０と仮定し、他方のサイリスタ１２の自
己点弧回路を省略して図示してある。サイリスタ
１０のゲートは、自己点弧回路１６に接続され、
また、この自己点弧回路１６の出力側は、ライト
ガイド１８を介して自己点弧検出器２０に接続し
ている。前記自己点弧検出器２０の出力側は、自
己点弧より電気角180゜^elの時点で信号を発生する
タイマ２２と、このタイマ２２に並列接続された
位相検出器２４の一方の入力端子とに接続し、こ
れらのタイマ２２と位相検出器２４の一方の出力
側は、論理積回路２６に接続している。一方、変
圧器２８に接続された同期回路３０の一つの出力
ラインは、前記位相検出器２４の他方の入力端子
に接続し、またこの位相検出器２４の他方の出力
端子は、論理積回路３２の一方の入力端子に接続
し、論理積回路２６と論理積回路３２の出力端子
は論理和回路３４に接続する。前記論理和回路３
４の出力側は、点弧指令器３６の一方の入力端子
に接続し、点弧指令器３６の他方の入力端子に
は、前記同期回路３０の、他の二つの出力ライン
のうちの一方が接続する。なお、同期回路３０の
残余の出力端子は、点弧指令器３８の入力端子に
接続しておき、点弧指令器３６，３８の出力側
は、それぞれライン（ライトガイド）４０，４２
を介してゲートパルス発生器４４，４６に接続す
る。それぞれのゲートパルス発生器４４，４６か
らは、各々出力ラインが３本導出されており、ゲ
ートパルス発生器４４の一つの出力ラインは、サ
イリスタ１２の入力側、サイリスタ１０の出力側
を経て電圧検出器１４の一方の入力端子に接続
し、また、他の二つの出力ラインのうちの一方
は、サイリスタ１２のゲート端子に接続し、さら
に残余の出力ラインは、電圧検出器１４の他方の
入力端子に接続している。ゲートパルス発生器４
６の一つの出力端子は、前記と同様にサイリスタ
１２の入力側、サイリスタ１０の出力側を経て電
圧検出器１４の一方の入力端子に接続し、また、
他の二つの出力端子のうちの一つは、サイリスタ
１０のゲート端子に接続すると共に残余の出力端
子は、前記電圧検出器１４の他方の入力端子に接
続する。なお、この電圧検出器１４の出力端子
は、ライトガイド４８を介して電圧検出器５０に
接続し、さらに、電圧検出器５０の出力端子は、
前記論理積回路３２の他方の入力端子に接続され
る。

このように接続構成されたサイリスタ装置の作
用並びに効果を第６図Ａ，Ｂに示す本実施例にお
ける要部の信号のタイムチヤートに基づいて説明
する。

自己点弧回路１６が付勢されてサイリスタ１０
が自己点弧を行うと、そのゲート電流は分流され
て、前記自己点弧回路１６に付設された発光ダイ
オードにより光のパルス信号１８Ｅに変換され、
このパルス信号１８Ｅは、ライトガイド１８を介
して自己点弧検出器２０に送給される。自己点弧
検出器２０は、光パルス信号を電気パルス信号に
変換する所謂整形回路からなり、従つて、この整
形回路によつて変換された電気パルス信号２０Ｅ
は、位相検出器２４に導入されるに到る。一方、
位相検出器２４には、同期回路３０からの位相信
号３０Ｅも併せて導入されているため、前記電気
パルス信号２０Ｅと位相信号３０Ｅとは、この位
相検出器２４により比較され、これによつてサイ
リスタ１０が点弧した際の位相が検出確認される
ことになる。その際、点弧位相角α₁が90゜^elより大
なる場合に、位相検出器２４は論理積回路２６
に、例えば正論理信号２４E₁が導出されるよう
設定し、また、点弧位相角α₁が90゜^elより小なる場
合には、論理積回路３２に、例えば、正論理信号
２４E₂が導出されるよう設定する。一方、タイ
マ２２は、点弧位相角α₁が90゜^elより大きい場合
に、サイリスタ１０が自己点弧した時点より電気
角で180゜^elの時点で正論理信号２２Ｅを発生する
ようにしておく。従つて、この正論理信号２２Ｅ
が発生すると、位相検出器２４から導出された正
論理信号２４E₁と併せて論理積回路２６に導入
され、前記論理積回路２６から導出される信号２
６E₁は論理和回路３４を介して信号３４Ｅが点
弧指令器３６に導かれ、この点弧指令器３６の点
弧指令信号３６E₁が再び光パルス信号３６Ｅに
変換されたライトガイド４０を介してゲートパル
ス発生器４４に至り、サイリスタ１２が点弧され
るに至る。なお、前記のように点弧位相角α₁が
90゜^elより小なる場合には、論理積回路３２に正論
理信号２４E₂が導出されるが、この場合におい
て、サイリスタ１０の電圧は電圧検出器１４によ
つて検出される。すなわち、前記サイリスタ１０
が自己点弧して電流が流れた場合、この電流値が
零となつた時点の電圧を前記電圧検出器１４によ
つて検出し、この検出信号は、発光ダイオードに
よつて光パルスに変換されてライトガイド４８を
介して電圧検出器５０に伝送される。電圧検出器
５０は、光パルス信号を電気パルス信号に変換す
る機能を有する。従つて、前記電圧検出に係る光
パルス信号１４Ｅは、電圧検出器５０によつて再
び電気パルス信号５０Ｅに変換されて、この信号
５０Ｅは、論理積回路３２に導入される。論理積
回路３２には、位相検出器２４からの信号２４
E₂と、電圧検出器５０からの信号５０Ｅとが論
理信号として導入される。論理積回路３２の出力
信号３２Ｅは論理和回路３４に入力され、前記の
通り、点弧指令器３６を介してゲートパルス発生
器４４が付勢されてサイリスタ１２が点弧される
ことになる。

すなわち、点弧位相角α₁が90゜^elより大なる場
合、第５図に示すように、一方のサイリスタの自
己点弧時点から180゜^elずれた時点で他方のサイリ
スタを点弧させることにより、正負両方向の電流
が等しくなることが諒解されよう。

また、第７図に点弧位相角α₁が90゜^elより小なる
場合の電圧−電流波形を示す。自己点弧が発生
し、その後電流が零になつた時点で速やかに他方
のサイリスタを点弧させることにより、第３図に
比べて正負両方向の電流差が小さくなる。

このように、前記回路によれば、一方のサイリ
スタ１０の自己点弧があつた際には、その点弧位
相角の大きさに拘わらず、他方のサイリスタ１２
が可及的小さい制御角で点弧され、サイリスタ１
０の直流電流成分を相殺する逆方向電流を負荷に
供給して誘導性負荷の偏磁等を減少させることが
できる。

〔発明の効果〕

前述したように、本発明によれば、リアクトル
または高インピーダンス変圧器に対し逆並列接続
された一対のサイリスタのうちのいずれか一方の
サイリスタが自己点弧し、これに基因して生起さ
れる直流電流成分を、他方のサイリスタを強制的
に点弧することによつて減少させるために、前記
直流成分に基因する変圧器等の偏磁が解消でき、
この偏磁による種々の不都合の惹起、例えば装置
全体の運転中止、騒音発生等が効果的に阻止され
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用し得るサイリスタ変換装
置の回路図、第２図は第１図に示すサイリスタが
制御状態にある場合の当該サイリスタの電圧−電
流波形図、第３図は第１図に示すサイリスタに過
電圧が印加された際、点弧位相角α₁が90゜^elより小
なる位相で自己点弧した場合のサイリスタの電圧
−電流波形図、第４図は本発明に係るサイリスタ
変換装置のブロツク回路図、第５図は第４図に示
すサイリスタ変換装置における点弧位相角α₁が
90゜^elより大なる位相で自己点弧した場合のサイリ
スタの電圧−電流波形図、第６図Ａ，Ｂは第４図
に示す回路の要部の信号のタイムチヤート図であ
り、第６図Ａは点弧位相角α₁が90゜^elより大なる場
合のタイムチヤート図、第６図Ｂは点弧位相角α₁
が90゜^elより小なる場合のタイムチヤート図、第７
図は第４図に示すサイリスタ変換装置における点
弧位相角α₁が90゜^elより小なる位相で自己点弧した
場合のサイリスタの電圧−電流波形図である。 １０……サイリスタ（正方向）、１２……サイ
リスタ（負方向）、１４……電圧検出器、１６…
…自己点弧回路、１８……ライトガイド、２０…
…自己点弧検出器、２２……タイマ、２４……位
相検出器、２６……論理積回路、２８……変圧
器、３０……同期回路、３２……論理積回路、３
４……論理和回路、３６……点弧指令器、３８…
…点弧指令器、４０……ライン、４２……ライ
ン、４４……ゲートパルス発生器、４６……ゲー
トパルス発生器、４８……ライトガイド、５０…
…電圧検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リアクトルまたは高インピーダンス変圧器に
   対し逆並列接続された少なくとも一対のサイリス
   タと、前記サイリスタを強制的に点弧する自己点
   弧回路と、前記サイリスタの自己点弧位相角検出
   器と、サイリスタ制御角の基準信号を発生する同
   期回路と、ゲートパルス発生器と、サイリスタの
   電圧検出器とを備え、前記サイリスタのいずれか
   一方が自己点弧した際、その自己点弧位相角信号
   を自己点弧位相角検出器で検出すると共にこの自
   己点弧位相角信号と前記サイリスタ制御角の基準
   となる同期回路の信号とから導出された制御角信
   号との第１の論理積信号および前記自己点弧位相
   角信号と前記電圧検出器の出力信号との第２の論
   理積信号を発生させ、これら第１および第２の論
   理積信号の論理和信号に基づき前記ゲートパルス
   発生器を付勢して前記他方のサイリスタを強制点
   弧するよう構成することを特徴とするサイリスタ
   変換装置。