JPH0231589B2

JPH0231589B2 - Kodenatsusairisutahenkankinogeetoshingotenkenhoho

Info

Publication number: JPH0231589B2
Application number: JP1949581A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Takahashi; Hidetoshi Ino
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-02-12
Filing date: 1981-02-12
Publication date: 1990-07-13
Anticipated expiration: 2001-02-12
Also published as: JPS57135670A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は直流送電、周波数変換装置などに使用
されゲート信号発生器からのゲート信号が正常か
否かを判定するための高電圧サイリスタ変換器の
ゲート信号点検方法に関する。

この種のサイリスタ変換器の電圧定格は通常、
100^kv〜500^kvと極めて高いためサイリスタを多数
個直列にして実現する。この直列接続サイリスタ
を一斉に点弧する必要があるが、この場合各サイ
リスタはそれぞれ異つた電位にあるので点弧のた
めのゲート信号は各々絶縁されて、しかも立上り
時間の揃つたものでなければいけない。これを実
現するためゲート信号発生器でつくられた信号を
ゲートトランス（パルストランス、貫通CTなど）
で絶縁して各サイリスタに供給している。

最近、オプトエレクトロニクスの進歩により、
前述の電磁形信号伝送手段に代つて、光信号伝送
手段も採用され始めた。ゲート信号発生器は一般
に多数の電子部品（IC、トランジスタ，ダイオ
ード，抵抗およびコンデンサなど）から構成され
ており、従つてゲート信号発生器は所定の故障率
を有している。この値は一般に被制御のサイリス
タ変換器のそれより大きくなる。従つて変換装置
全体の信頼性はゲート信号発生器に右左される。
一方、直流送電、周波数変換などの高電圧サイリ
スタ変換器はその性格上、極めて高い信頼度を必
要とする。このためゲート信号の故障に対しては
適切なモニタリングを行ない、重大な故障に対し
ては速やかに装置を停止し、事故の拡大を防ぐと
共に、短時間に修復できるように考慮が払われて
いる。そこで、従来では、ゲート信号発生器の出
力信号に対し、各種故障モードをモニターしその
内容に応じ適切な保護を行なつている。ところ
で、これら直流送電、周波数変換などの変換装置
は常に運転していなくて、運転待機状態、つまり
変換器に交流入力が与えられているものの全ての
サイリスタがゲートブロツクされ非導通状態で待
機している（以下、これをフローテイングとい
う。）場合もある。特に予備電力の調整を主目的
としている上記装置ではほとんどがフローテイン
グ状態で、運転状態はわずかである。このような
場合にはゲート信号発生器の故障モニターを運転
中のゲート信発生器からの出力信号を用いて実施
している従来の方式、即ち運転中のみしか検出で
きない方式では変換装置の運用上重大な支障をき
たす。この様子を従来の方式の第１図，第２図で
説明する。第１図は高電圧サイリスタ変換器（図
は１アーム分のみを示す）とゲート信号発生器の
系統図であり、光点弧方式の例で示している。第
２図は第１図の動作を示すタイミングチヤートで
ある。第１図で、１１はサイリスタで複数個
（100〜200個）の直列接続で構成されている。抵
抗１３，１４，コンデンサ１５は各サイリスタに
均等の電圧が加わるようにする分圧回路、１２は
アノードリアクトルである。１８は各サイリスタ
のゲートパワを供給する抵抗、２２はゲートパワ
用コンデンサ、１９は整流ダイオード、２０は発
光ダイオード、１６は各サイリスタの電圧を検出
するための発光素子、１７は発光素子１６に逆電
圧がかからないようにするダイオード、２１はパ
ルストランスである。ゲート信号発生器１（以下
PGと略記する）の主回路は、電源２、停電補償
用のコンデンサ３、抵抗４、複数個直列接続して
いる発光素子５およびスイツチング素子、ここで
はトランジスタ６からなつている。抵抗４と発光
素子５およびトランジスタ６は直列接続してい
る。７はトランジスタを駆動する制御回路で、こ
れは図示していない。変換器制御装置からのゲー
ト制御指令（GCS）と、バルブ（またはサイリ
スタ）電圧を検出した電圧信号（VS）とでトラ
ンジスタ６の制御信号（i_B）をつくる。９は、光
−電変換回路である。かかる構成において、トラ
ンジスタ６に信号i_Bが与えられると、抵抗４―発
光素子５―トランジスタ６の回路に電流i_Lが流
れ、i_Lに対応する光ゲート信号がフアイバ１０を
通じて、高圧部の受光素子２０に伝送される。こ
れに伴ないサイリスタゲートにはゲート電流i_Gが
流れ、全サイリスタが一斉にターンオンする。こ
のときの各部の波形を第２図に示す。Toは周期
時間、Tcが変換器アームの導通時間、Tpはゲー
トパルス時間である。一般にTc≫Tpになるよう
な方式、即ち狭幅ゲート方式を採用している。前
述したように、直列サイリスタを制御する場合、
発光素子電流i_Lの故障状態（波高値低下、パルス
幅Tpの極端な減少または増加など）が極めて重
要である。例えばi_Lの波高値が低下した場合、各
サイリスタにターンのバラツキを誘発し、サイリ
スタの電圧ストレスを増大させる。クリテイカル
ケースでは点弧できるサイリスタとそうでないサ
イリスタとに分かれ、点弧できないサイリスタが
過電圧のため破損することがある。パルス幅の極
端な増減もまた同様にサイリスタの破損を誘発す
ることがある。このため一般にi_Lの波形をモニタ
し、波高値および時間幅を常に監視している。も
し波形上に何んかの異常が認められたときには直
ちに保護をかけ運転を停止、事故の拡大を防止し
ている。以上の説明で明らかの如く、変換器運転
中はi_Lをモニタしているので異常を検出できる
が、フローテイング中即ちゲートをブロツクして
いる間はi_Lは流れないのでi_Lを監視することがで
きない。一方、i_Lが異常となる原因を考えると、
電源２，コンデンサ３，抵抗４，トランジスタ
６，制御回路７，光電変換器８，および電圧検出
系統（発光素子１６，ダイオード１７，フアイバ
１０）などの故障である。これらは多数の電子部
品から成つているため、所定の確率で故障が発生
するし、また発生時点もランダムである。即ち故
障は変換器運転中に限らないのである。

先に触れた緊急に電力融通を行うことを主目的
とした設備用変換器ではフローテイング時は全時
間の90％にも達することさえある。このような場
合には、運転のみならず、フローテイング時にも
適当な手段により、PG内のゲート信号発生機能
を点検し、i_Lが正常に出し得るか否かを判別する
必要がある。

従つて、本発明の目的はこれを実現する、極め
て簡単でかつ確実にゲート信号を点検できる高電
圧サイリスタ変換器のゲート信号点検方法を提供
するものである。

以下本発明を第３図の一実施例を参照して説明
する。第３図は本発明を実施したゲート信号発生
器（PG）を示し、第１図と同一符号の部分は同
一の機能を示す。第１図と異つている部分のみ説
明すると、３１は電流検出用の変流器（CT）で、
その出力は故障判定回路３２に入力する。故障判
定回路３２は前述の電流検出信号とゲート制御指
令GCSおよびゲート信号点検指令GCS′とで故障
判別する。３０は半導体スイツチ（例えばサイリ
スタ，GTO，トランジスタ）で、直列発光素子
５と並列に接続している。半導体スイツチ３０は
点検制御回路３３で制御される。点検制御回路３
３は点検制御指令GCS′で制御される。点検制御
指令GCS′は手動または自動で設定される。点検
制御指令GCS′には運転中でないという条件（又
はフローテイング中であるという条件）が加味さ
れている。かかる構成において、フローテイング
中に点検をかける場合、点検指令信号GCS′によ
り半導体スイツチ３０を瞬時に閉にし、PGを運
転状態に入れる。即ちPGとしては発光素子５を
閉路した状態で、正規運転し、PGの動作状態を
等価ゲート出力電流i_L′をCTを介して検出して判
定回路で波形の異常を判別する。異常であれば故
障信号FSを出し、しかるべき保護処置を行う。
この点検期間中、発光素子は短絡されているの
で、各サイリスタにはゲート光信号は伝達され
ず、変換器が動作することは絶対にない。ここで
注意を要するのは一般にゲート点検指令は任意の
時間に発生し得るので、ゲート制御指令と上手に
同期をとつて行う必要がある。（同期信号ILSで
行う）即ち同期がとれなくて、GCS′よりGCSが
早く出ると変換器は運転してしまうからである。
第４図のタイミングチヤートでGCSとGCS′との
同期のとり方を説明する。第４図の期間Ｉは変換
器の通常運転区間、期間は変換器のフローテイ
ング期間を示す。期間ではゲート点検信号
GCS′を確実にロツクするので発光素子電流i_Lは
正常シーケンスで流れ、サイリスタを点弧させ
る。期間ではゲート信号がブロツクされている
から、i_Lは流れない。ｔ＝t₁でゲート制御指令が
入つた場合にGCSが、本来の導通期間が開始
（例えば始動位相）される時点（ｔ＝t₂）まで待
つて点検をスタートするようにする。これによつ
てｔ＝t₂で、半導体スイツチ３０は閉路され、ト
ランジスタを動作させると等価ゲート出力電流
i_L′が流れ、点検ができるのである。（この場合半
導体スイツチをｔ＝t₁またはｔ＝t₂のいずれでス
イツチオンさせてもよい。）故障判定は短時間で
行え得るので、点検時間は１〜２サイリスタで十
分である。なおGCSとGCS′との同期のとり方の
他の例として、GCS′でGCSを強制的に発生させ
る方法がある。この場合、GCS′の発生と同時に
点検をかけることができ、従つて瞬時に故障判定
が可能となる。いずれの方法においても、点検が
かつた時点で信号i_Bより信号SCSを若干（数μs〜
数＋μsオーダ）早くする工夫が必要である。ゲー
ト点検中は緊急起動指令を受けつけないようにす
る必要があるが、点検が１サイクル（50^HZベース
で20^ms）以内に完了できるのでほとんど実害はな
いと考えてよい。以上の説明で明らかのように本
発明によれば、変換器のフローテイング中に、簡
単でかつ短時間で、しかも確実に点検することが
できる。本発明を光点弧方式の例で説明してきた
がゲートトランス方式（パルストランス方式、貫
通CT方式など）にも採用できることは勿論であ
り、その場合、発光素子を閉路する代りに、ゲー
トトランスの１次端子を閉路すればよい（第５図
の変形例）。また、PGの各部のモニターリングと
本発明を併用すればゲート出力電流の異常が判定
した時点で直ちに、その原因となつた個所の判定
も容易にできる。このように本発明を実施するこ
とにより、変換器の運転状態に無関係に異常を確
実に検出でき、これにより直ちに修復することが
でき、変換器の信頼性を一段と向上させることが
できる。更に保守性を大幅に改善させ、また拡大
事故も未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のゲート信号発生器の動作を説明
するための構成図、第２図は第１図の信号タイミ
ングチヤート、第３図は本発明の一実施例を示す
ゲート信号発生器の構成図、第４図は第３図の動
作を説明するための信号のタイミングチヤート、
第５図は本発明の他の実施例の構成図である。１；ゲート信号発生器、２；電源、３；コンデ
ンサ、４；抵抗、５，１６；発光素子、６；トラ
ンジスタ、７，３３；制御回路、８；光―電変換
回路、９，２０；受光素子、１０；光フアバ、１
１；サイリスタ、１２；アノードリアクトル、１
３，１４，１５；分圧回路、１７；ダイオード、
１８，１９，２２；電源回路、２１，３３；パル
ストランス、３１；変流器、３２；故障判定回
路、i_L，i_L′，i_G，i_B，SCS，ILS，VS；信号。

Claims

【特許請求の範囲】

１サイリスタの直列接続または直並列接続で構
成された高電圧変換器を駆動するゲート信号発生
器の回路部品および上記サイリスタの電圧を検出
する電圧検出系統の故障監視のため上記ゲート信
号発生器の出力を点検するゲート信号点検方法に
おいて、変換器にゲート信号を伝送するための発
光素子またはゲートトランスの１次巻線と第１の
スイツチング素子とを直列に接続し、前記発光素
子またはゲートトランスの１次巻線に並列に第２
のスイツチング素子を接続し、通常運転中は前記
第２のスイツチング素子を開路状態にして前記第
１のスイツチング素子を開閉して、この第１のス
イツチング素子を介して流れる電流波形を監視し
て前記ゲート信号発生器の出力が正常か異常かを
判定し、前記変換器のサイリスタがゲートブロツ
クされた非導通待機状態には、前記第２のスイツ
チング素子を閉路状態にして、前記第１のスイツ
チング素子を開閉して前記第２のスイツチング素
子を介して流れる電流波形を監視することにより
前記ゲート信号発生器の出力が正常か異常かを判
定することを特徴とする高電圧サイリスタ変換器
のゲート信号点検方法。