JPH0421353A

JPH0421353A - サイリスタバルブの保護装置

Info

Publication number: JPH0421353A
Application number: JP2121187A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Takahashi; 忠高橋; Katsuro Ito; 克郎伊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1992-01-24
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: EP0458511B1; DE69112908D1; EP0458511A3; DE69112908T2; US5155673A; JPH0793811B2; EP0458511A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、直列接続又は直並列接続される複数個のサイ
リスタから成るサイリスタバルブが部分転流失敗によっ
て破損されるのを防止したサイリスタバルブの保護方法
に関する。

（従来の技術）直列接続又は直並列接続される複数個のサイリスタから
成るサイリスタバルブにおいて、通電後にサイリスタ内
にキャリアが残留するため、直に順方向の耐圧（順回復
）は回復できず、一定の逆電圧期間（余裕角）後、順電
圧が加わるようにする必要がある。もし、逆電圧期間が
不十分な場合、変換器として転流失敗したり、又はクリ
ティカルなケースでは直列サイリスト中、自己点弧する
素子と自己点弧しない素子が混在するいわゆる部分自己
点弧（又は部分転流失敗）が生じる。この場合、自己点
弧しない素子に全回路電圧が加わり、その結果（１）過電圧にて素子破損（２）電圧上昇に伴なう将棋倒し的自己点弧による素子
破損（ある電圧以上の自己点弧で素子は破損する）等が生じる。このため、なんらかの原因（系統電圧低下
、電圧歪み又は制御不良等）で余裕角γが小さくなった
場合、強制的に点弧信号を与えるいわゆる強制点弧保護
が行なわれる。これによって、部分自己点弧による素子
の過大なストレスを抑制し、素子の破損を未然に防止し
ている。即ち、強制点弧により、サイリスタの過大電圧
又は危険電圧以上で自己点弧を防いでいる。

（発明が解決しようとする課題）一方、通常運転では上記の強制点弧保護で自己点弧を伴
なう素子破損を防止をできるが、通電直後にサイリスタ
変換器に過電圧が侵入した場合には、従来の余裕角不足
による強制点弧では不十分である。

その理由は第３図、第４図で説明する。第３図はサイリ
スタ変換器１アーム即ち、サイリスタバルブを示す。１
１・・・ＩＩ・・・ＩＮはサイリスタ（光サイリスタで
示す）、２１・・・２１・・・２Ｎは分圧回路で、サイ
リスタの電圧の均等化の機能を有する。３はリアクトル
で、サイリスタのｄｖ／ｄｔ。

ｄｉ／ｄｔを抑制する。４１・・・４１・・・４Ｎは図
示していない大地レベルのパルス発生器からのゲート点
弧信号（光信号）を各サイリスタに伝送するライトガイ
ドである。５はアレスタでサイリスタの過電圧を抑制す
るものである。直列数Ｎは変換器の電圧定格によって適
宜決定される。

第４図は第３図のサイリスタ電圧、電流をインバータ運
転時に通電後の例で示す。

ｔ２で逆電圧が印加されるが、この時点ではサイリスタ
内には残留キャリア存在し、順方向の耐圧は回復しない
。この残留キャリアの減衰と共に、サイリスタの回復電
圧Ｅｔｆは徐々に回復する。

（ｔ２０より）ｔ５でアレスタによる保護レベル相当電圧Ｖｐｔ、ｔ６
で素子の順方向耐圧（ＶＤＲＭ）ｌ：：達する。高耐圧
大電流サイリスタに於て、順回復するまでの時間は使用
条件で種々変るが、概路次の通りである。順回復時間Ｔ
ｆｒ−ｔ６−ｔ２→（１，２〜１．５）Ｔｑ　　ここで
Ｔｑはオーンオフタイム。

一方、サイリスタには、主回路から決る回路電圧Ｅｔが
図示のように加わる。図から判るように、通常運転に於
てはｔ２〜ｔ５期間ではＥｔｆ＞Ｅｔである。即ち、サ
イリスタの順方向の回復電圧Ｅｔｆは常に回路電圧Ｅｔ
より高い。従って、サイリスタの自己点弧は起こらない
。しかし、例えばｔ４０で点線で示するような順方向の
過電圧が侵入しかつその電圧がＥｔｆを上回るような電
圧であれば、サイリスタはその電圧が耐えられず自己点
弧する。（ｔ４０直後）この時、ある一定値以上の電圧
（このリミット自己点弧電圧リミ・ソ）Ｖｓ　ｔ　１と
する）ではサイリスタは破損する。

過電圧の発生はランダムであり、従って仕意の時点で侵
入し得るので保護すべき期間はｔ２〜ｔ５の間である（
’ｔ５以降は充分に順電圧が回復するため）このうちｔ
２〜ｔ３（γ期間）は従来のγ不足による強制点弧保護
ができるがｔ３〜ｔ５は何等かの追加保護を′行なわな
いと保護が不可能である。

尚、前述のＶｓｔｌ）は素子の定格又は使用条件で種々
変り得るが、高耐圧大電流素子で最大仕様条件では概略
Ｖｓ　ｔｌ→（１／３〜１／２）ＶＤＲＭである。

本発明は通電直後に順方向の過電圧が加わったとき、自
己点弧による素子破損を防止するために、過電圧が加わ
ったことを予知し得る信号で過電圧を検出し、全てのサ
イリスタに強制的に点弧信号を与えてサイリスタバルブ
を保護するサイリスタバルブの保護方法を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は前述の目的を達成するために、直列接続又は直
並列接続される複数個のサイリスタから成るサイリスタ
バルブにおいて、通電期間終了後の所定期間内に各サイ
リスタの順電圧信号のいずれかが無くなったことを検出
する手段或いは、通電期間終了後の所定の所定期間内に
サイリスタバルブに印加される順電圧が所定値を越えた
ことを検出する手段と、該手段に応答して全てのサイリ
スタに強制的に点弧信号を与える手段を設けたことを特
徴とするものである。

（作　用）前記の手段を設けることにより、通電期間終了後の所定
の所定期間内に過電圧が侵入すれば、全てのサイリスタ
に強制的に点弧信号が与えられるため、過電圧によって
サイリスタが破損することを防止出来る。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を示すブロック図で、第３図
と同一符号は同一機能を有するもので、その説明は省略
する。

順電圧検出回路６１・・・６Ｉ・・・６Ｎは分圧回路２
１・・・２Ｉ・・・２Ｎの一部（直流分圧抵抗）に直列
に接続した順電圧検出回路で、サイリスタの順電圧を検
出する。（検出レベルは略１００ｖ程度とする）。この
順電圧検出回路６１・・・６Ｉ・・・６Ｎで検出された
信号（光信号）は大地レベルの受光回路９Ａヘライトガ
イド４１・・・４！・・・４Ｎで伝送される。ここで電
気信号Ｃ１・・・ＣＩ・・・ＣＮに変換される。過電圧
検出抵抗７と過電圧検出回路８とでサイリスタバルブの
順方向の過電圧（トータル素子電圧）を検出する。ここ
で検出された信号（光信号）は順電圧信号と同様に大地
の受光回路９Ｂに伝送され、電気信号の過電圧信号ｄに
変換される。過電圧検出レベルは第３図に示したサイリ
スタのＶｓｆｌのＮ倍より若干低めに設定する。

（Ｎ−Ｖｏｖ　ｔ＜Ｎ−Ｖｓ　ｆ　１）順電圧信号処理
回路１０は各順電圧信号毎に一旦検出された後、順電圧
信号が再び零になるか否かを判別し、もし零になったら
出力信号Ｃ１０・・・ＣＩＯ・・・ＣＮＯを発生させる
。ＯＲ回路１１ＡによりＣＯ出力され更にＣＯとｄ信号
とをＯＲ回路１１Ｂに入力しＯＲ出力ｆをつくる。保護
期間決定回路１２は順回復保護を行なうべき期間を決定
する回路で、図示していない変換器制御装置からの導通
期間信号ａ（通常１２０度）及びゲートパル発生器１４
を介して検出される逆電圧信号すとにより保護期間信号
ｅを作る。信号ｆとｅはＡＮＤ回路１３にてＡＮＤ構成
により、保護点弧信号ｇをつくり、ゲートパルス発生回
路１４に入力する。ゲートパルス発生回路１４は導通期
間信号ａ、順電圧信号Ｃ１・・・ＣＩ・・・ＣＮ及び逆
、電圧信号す等により、通常の点弧信号を作ると共に、
前記の順回復保護の保護期間信号作る機能を有する。ゲ
ートパルス発生回路１４の出力（光信号）はライトガイ
ド４１・・４Ｉ・・・４Ｎを通じて、全てのサイリスタ
１１・・・ＩＩ・・・ＩＮに供給される。なお、前述の
保護期間決定回路の最大値は〜ｔ５までとするか、又は
（ｔ５＋α、α：マージン）までとする。

次に第２図を参照して本発明の詳細な説明する。第２図
において、順回復電圧Ｅｔｆを２本の線で示しているが
、これはサイリスタ間のバラツキを示す。

第２図（ａ）は過電圧侵入無しの定常運転、第２図（ｂ
）は過電圧侵入有りの異常運転を示す。

第２図（ａ）において、ｔ３で順電圧検出信号Ｃ１・・
・ＣＩ・・・ＣＮが検出され、過電圧の侵入が無いので
自己点弧は発生せずこの信号「１」を継続する。従って
、保護期間（ｔ３〜ｔ５）における保護点弧信号ｇは「
０」のままである。

一方、第２図（ｂ）の場合、ｔ３Ａで検出した順電圧信
号Ｃ１・・・ＣＩ・・・ＣＮはｔ３Ｂ−ｔ３Ｄの時点で
各サイリスタのＥｔｆ特性との関係で若干時間がずれな
がらｒｌＪ＝ｒＯＪに変化する。即ち自己点弧する。こ
の場合、最も速く自己点弧した素子のＣＯ倍信号第２図
の例ではＣＩＯ（ｔ−ｔ３Ｂ）で保護点弧信号ｇを発生
させ、全てのサイリスタに一斉に強制点弧信号ｇを供給
する。

第２図（１））の場合、過電圧検出レベルＶＱｖｔ（サ
イリスタバルブ換算値、実際の検出値では（第１図）−
Ｎ−ＶＯｖｔ）に過電圧が達する前に自己点弧するため
、この場合過電圧検出信号ｄは発生しない。

しかし例えば第２図（ｂ）のｔ４〜ｔ５の間に、電圧が
比較的小さくかっｄｖ／ｄｔの小さな過電圧が侵入し重
畳したときには、自己点弧は発生しニ＜＜、この結果過
電圧が検出レベル以上になった時点で検出され、過電圧
信号ｄ及びそれに伴なう保護点弧信号ｇが発生する。

尚、本発明は以上説明した実施例に限定するものではな
しく１）本発明では、過電圧検出回路をサイリスタバルブ
に一括して設けた例を説明したが、例えば代表素子１個
（又は２個より検出してもよい。）この場合電圧が低く
なる分過電圧検出回路か簡単となる。

（２）保護期間信号を第２図では、ｔ３〜ｔ５としたが
、ｔ２〜ｔ５として従来のγ不足に伴なう強制点弧保護
回路を省略することが出来る。

（３）変換器の制御保護の動作としてゲートシフト（Ｇ
Ｓ）を行なうケースがあるが、これにより自己点弧検出
信号ＣＯ１過電圧検出信号ｄが不要動作する懸念のある
ときはＧＳ信号にて、−時的にＣＯ，ｄ信号をロックし
てもよい。

又、前記説明はインバータ運転の例であるが、整流器運
転の場合でも同様な保護が必要であることは言うまでも
ない。

［発明の効果コ以上説明のように、本発明によれば、通電終了後の過電
圧を確実に保護し得る。本発明によれば従来装置が通常
備えている各素子の順電圧検出回路の出力をそのまま過
電圧予知信号として使用して保護を行なうため、過電圧
検出を個々のサイリスタに設ける必要はなく、バルブ全
体に１個の過電圧検出回路を設けるのみでよい。又順電
圧検出回路は略１００Ｖ程度に設定することにより、電
圧検出レベルの低い領域での保護が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の詳細な説明するためのタイムチャートであり、
第２図（ａ）はサイリスタ変換器の通常運転時の動作タ
イムチャートで、第２図（ｂ）はサイリスタ変換器に過
電圧が侵入した時の動作タイムチャート、第３図はサイ
リスタバルブの構成図、第４図はサイリスタバルブの通
電後の順回復特性と過電圧の関係を説明するための図で
ある。１１・・・ＩＩ・・・ＩＮ＝サイリスタ、２１・・・２
Ｉ・・・２Ｎ：分圧回路、４１・・・４■・・・４Ｎ　
　４１０・・４１０・・・４ＮＯニライトガイド、５：
アレスタ、６１・・・６Ｉ・・・６Ｎ；順電圧検出回路
、７過電圧ＯＲ回路、１２：保護期間決定回路、１３　：　ＡＮＤ
回路、１４：ゲートパルス発生回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直列接続又は直並列接続される複数個のサイリス
タから成るサイリスタバルブにおいて、通電期間終了後
の所定期間内に各サイリスタの順電圧信号のいずれかが
無くなったことを条件に全てのサイリスタに強制的に点
弧信号を与えることを特徴とするサイリスタバルブの保
護方法。
（２）直列接続又は直並列接続される複数個のサイリス
タから成るサイリスタバルブにおいて、通電期間終了後
の所定期間内にサイリスタバルブに印加される順電圧が
所定値を越えたことを条件に全てのサイリスタに強制的
に点弧信号を与えることを特徴とするサイリスタバルブ
の保護方法。