JPH05344746A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JPH05344746A
JPH05344746A JP4173185A JP17318592A JPH05344746A JP H05344746 A JPH05344746 A JP H05344746A JP 4173185 A JP4173185 A JP 4173185A JP 17318592 A JP17318592 A JP 17318592A JP H05344746 A JPH05344746 A JP H05344746A
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thyristor
power
voltage
capacitor
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JP4173185A
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Paul R Johannessen
ポール・アール・ヨハネッセン
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Megapulse Inc
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】変換プロセスにサイリスタの如き素子を利用し
た電力変換装置について、他にダメージを与えずに穏や
かに故障することを可能ならしめるための改良装置を提
供する。 【構成】サイリスタの点弧状態が生じた場合、制御ユニ
ットは、直流電力源を完全に放電させ、スロースタート
特性を回復させるに十分な期間、直流電力源とパルス発
生器とにおけるサイリスタに対するトリガパルスの発生
を中断する。その後、先づ電力供給源へのトリガパルス
が供給され、そして出力直流圧が所望の値に到った時点
でパルス発生器へのトリガパルスが供給される。もしも
パルス発生器のサイリスタがパルス発生器トリガ信号を
受けた際に点弧したままとなるならば、その制御回路は
回路遮断器を取外すことになる。この様式で繰返して点
弧したままとなるならば、それは発生器モジュールにお
ける素子の実質的故障を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力発生及び変換のため
の装置、更に特定するに、周波数変換器、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ、ＤＣ−ＡＣインバータ、基本的電力変換が固
体サイリスタ等の切換装置の助けで達成されるＲＦ発生
器又は送信機を含むコンバータ及びインバータにかかわ
る。更に特定するに本発明は、他に損傷を与えない仕
方、即ち装置全体の遮断を生じないようにして装置を故
障させることのできる電力変換装置にかかわる。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】こうし
た形の電力変換装置システムには、長年にわたって悩ま
されていて解決しなければならない問題が幾つもある。
しかしながら、特にシステムの多くの構成要素に故障が
生じた場合にも確実に他にダメージを与えないようにし
て動作不能にさせるための、後述の如き解決方法はなか
った。かかる不適性さはシステムを人手により監視する
ことを必要とし、システムの完全自動化を抑制してい
た。そうしたものの一例としては、ローラン航法での如
きある種のＲＦ送信機があり、この場合、遠隔ステーシ
ョンが他に損傷を与えずに故障でき、故障したモジュー
ルの自動的な取り替えを行うことができれば最も望まし
い。
【０００３】本発明の好ましい応用及び実施に関連のあ
るものとしては、米国特許第３，８８９，２６３号及び
同第４，００１，５９８号において開示されている型式
の送信機を挙げることができる。しかしながら、後で詳
述されるように、本発明による技術及び装置は、他の電
力発生器及び変換システム並びに上述の特許で開示され
ているものと共に用い得るものである。
【０００４】さて前述の問題を検討するに、サイリスタ
又は同種の切換装置（以下、サイリスタで代表する）を
利用している電力変換装置における第１の重要な問題
は、ライン電圧過渡現象、落雷過渡現象及び制御回路に
おける故障に基づくような偽のトリガ動作によりサイリ
スタが点弧したままとなること(latch-up)である。サイ
リスタが点弧したままとなると、そのサイリスタに接続
された直流電力源に蓄えられているすべてのエネルギが
一気に出されて、大きな電流パルスを生じさせる。もし
も適当な保護回路が与えられていないとすると、この電
流パルスはサイリスタを破壊することがある。大抵の電
力変換装置システムにおいて、このサイリスタが点弧し
たままとなることは避けられないのが普通である。従っ
て、システムとしては、サイリスタが点弧したままとな
ることがシステム動作や素子に支障をきたさせないよう
に設計されなければならず、本件出願人の所有に係わる
米国特許第３，８３２，５７３号にはこの問題を解決す
る方法が記載されている。もしも解決手段としてすなわ
ちサイリスタや他の素子を保護するために速動フューズ
のような装置を採用すると、そのヒューズが交換される
までコンバータの動作を中断させる必要があり、この状
態は自動及びそれに近い運転条件の下では受け入れられ
ないことは明らかである。この問題に対する好都合な解
決方法としては、点弧したままのときの電流パルスがサ
イリスタのｉ2ｔ定格内にあり、且つその点弧したまま
のときの電流パルスが回路素子を破損させることなくサ
イリスタを通過できるようにコンバータ回路を設計する
ことにある。
【０００５】本発明によると、この問題は各サイリスタ
インバータ・モジュールに個別に適当な直流電力源を与
え、それによりサイリスタが点弧したままの時に出され
るエネルギを最小にし且つサイリスタｉ2ｔ定格を最低
化することにより解決される。 第２の問題は弱いトリ
ガによるサイリスタの点弧失敗すなわち最終的にdi／dt
が不十分なことによるサイリスタの不適切なターンオン
にある。この問題はトリガ供給電圧が低い場合にはサイ
リスタのトリガを禁止する保護回路を与えることにより
解決できる。またサイリスタトリガ回路は、該サイリス
タトリガ回路へのスプリアス雑音入力があった場合、こ
れに応答して常に正常なトリガパルスを発生するように
すべきである。この種の設計は弱いトリガの発生を回避
させるが、完全な対策ではない。従って本発明において
は、コンバータ・システム全体を運転停止させたり又は
他のインバータ・モジュールにおける故障を誘発しない
ように、該システムがインバータ・モジュールで故障し
たサイリスタに左右されないようにしている。
【０００６】本発明によると、インバータ・モジュール
が動作していないときには、仮にそのインバータ・モジ
ュールが故障しているものである場合でも、そのインバ
ータ・モジュールの出力インピーダンスが高くされる。
かくして、その故障したモジュールは電力コンバータの
出力を短絡させないので、残りのインバータ・モジュー
ルは性能に支障を来すことなく動作し続けることができ
る。この特徴はヒューズや他の機械式遮断装置を用いず
に達成される。しかも、その故障したモジュールは、電
力コンバータを運転停止させることなく、所定の機能モ
ジュールと交換できる。
【０００７】第３の問題は、負荷の位相角に変化が生じ
た場合に発生される高電圧過渡現象によるサイリスタの
故障である。
【０００８】位相角が変動するリアクティブ負荷（同調
型アンテナ、交流電動機等）を駆動する場合、その負荷
に送られるエネルギの量は大きな範囲で変動する。時に
は、エネルギが負荷からインバータ段へと流れ、インバ
ータに高電圧を発生させ、サイリスタや他の回路素子を
破壊したりすることがある。
【０００９】しかしながら、本発明によると負荷の位相
角における変化に基づくサイリスタの故障は２つの方法
で除去できる。まず第１は、インバータ・モジュールが
負荷からの電力を吸収すると同時に、負荷に電力を送れ
るように設計すること、そして第２には、サイリスタを
横切っての電圧を監視し、そしてこの電圧が臨界値に到
ったときに、サイリスタのトリガを禁止して、サイリス
タ電圧におけるそれ以上の増大を防止することである。
【００１０】かくして、本発明の電力変換装置システム
は上述の問題のすべてを好都合に解決し、そして回路素
子の故障に際しても信頼でき且つ中断することのない出
力電力を与えている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】従って本発明の目的は、
変換プロセスにサイリスタの如き切換素子を利用したモ
ジュール型電力変換装置システムなどについて、他にダ
メージを与えずに穏やかに故障することを可能ならしめ
るための新しくて改良された装置を提供するにある。こ
の場合、かかる電力変換技術を採用しているＲＦ発生器
又は送信機をも含む。
【００１２】本発明の更に別な目的は、偽のトリガによ
りサイリスタが点弧したままとなること、弱いトリガに
基づいたサイリスタの動作不良、又は負荷の位相角にお
ける変動にて発生される高電圧過渡現象に基づくサイリ
スタの故障の如き長いこと悩まされていた問題を解消す
る新規な装置を提供するにあり、こうした問題がないか
或いはすべてでない所でも、本発明による解決策の組み
合わせがそうした問題の何れか１つ又はそれ以上を解決
するために使用できることは勿論である。
【００１３】本発明の更に別な目的は、モジュールの故
障とは無関係に自動運転に適用可能な改良されたモジュ
ール型の電力変換装置を提供するにある。
【００１４】本発明の更に別な目的は以下の説明からも
明らかになるであろうが、特に特許請求の範囲には適切
に記述されている。上述したように、サイリスタなどの
切換素子は、偽のトリガ・パルスに応答して点弧したま
まとなることによる故障、トリガが弱いことによる故
障、或いはシステムの負荷の位相角の変動などによる高
電圧過渡現象による故障を受ける。本発明では、このよ
うな切換素子を利用した複数のパルス発生モジュールか
ら成る電力変換装置システムについて、他に損傷を与え
ることなく故障することを可能ならしめるための装置を
扱っている。この装置は、点弧したままとなった場合に
一気に放出されるエネルギを最小にしてサイリスタの定
格を効果的に減少させるべく直流電力を各モジュールに
分離独立して供給し、サイリスタの故障を含めて各モジ
ュールが作動しない場合、そのシステムでの他のモジュ
ールを機能低下させずに動作させ続けるべく、各モジュ
ールに高い出力インピーダンスを与え、そしてモジュー
ルのサイリスタを横切った電圧を監視し、その監視され
た電圧の臨界値に応動してサイリスタのトリガを禁止し
それによりサイリスタ電圧におけるそれ以上の増大を防
止することから成っている。
【００１５】
【実施例】以下、本発明は好ましい実施例である添付図
面を参照して詳細に記述されよう。
【００１６】図１に例示の電力コンバータにおいて、こ
のシステムは制御モジュール、ｎ個のパルス発生器モジ
ュール及び負荷を供給している結合回路網から成る。パ
ルス発生器モジュールの数ｎは各パルス発生器モジュー
ルの出力電力に対する全コンバータ出力電力の比によっ
て決定される。このシステムは、例えば、前述の米国特
許第３，８８９，２６３号及びそこに引用されている特
許において開示されている型式のものと同型式のもので
ある。
【００１７】制御モジュールはパルス発生器モジュール
に対するタイミング及び振幅制御信号を発生する。パル
ス発生器モジュールの出力は結合回路網に通ずる共通母
線に接続されていて、その結合回路網の出力は前述の特
許に記述されている如く負荷に接続されている。大抵の
場合、その結合回路網はパルス発生器の出力で高周波成
分を除去する濾波器である。
【００１８】図２はパルス発生器モジュールのブロック
図を示している。それは、回路遮断器、個別の直流電力
供給源、パルス発生器及び制御ユニットという４つのユ
ニットから構成されている。回路遮断器は交流主電力を
直流電力供給ユニットに接続する。パルス発生器モジュ
ールに故障が発生すると、回路遮断器の引外し線輪が励
磁され、それにより交流主電力をパルス発生器モジュー
ルから切離す。その回路遮断器は、直流電力供給ユニッ
トへの交流電流が定格値を超える場合にも引外し作動す
るように設計されている。
【００１９】直流電力供給ユニットはパルス発生器ユニ
ット及び制御ユニットを作動させるに要するすべての直
流電圧を発生する。図２に示されている如く、例えば前
記最後に述べた特許の送信器機応用にとって必要とする
標準電圧はパルス発生器ユニットに対しては 300Ｖ、そ
して制御ユニットに対しては24Ｖ及び５Ｖである。ある
応用においては、別な電圧を必要とする場合もある。直
流電力供給ユニットは、初期ターンオン中における突入
電流を制限するためにスロースタート即ち始動緩慢形で
なければならない。
【００２０】パルス発生器ユニットは、前述の最後に引
用した特許に説明してある如く、所望の出力波形を形成
するべく、図１のすべての他のパルス発生器モジュール
の出力と組み合される高電力パルスを発生する。この出
力パルスは単極性で図３及び図４に示されているような
電圧及び電流波形を有しているかもしくは双極性で図５
及び図６に示されているような波形を有している。多く
の別な波形も発生し得ることは勿論である。直流電力供
給源からの電圧（300Ｖとして例示されている）とそし
て制御ユニットからのサイリスタのトリガ信号である
“ＳＣＲトリガ”とがパルス発生器ユニットへの入力と
なる。出力パルス振幅とタイミング、フィードバック信
号を制御するために、“出力電流検知”と指定した信号
がパルス発生器ユニットから制御ユニットへと供給され
ている。本発明によると、この信号は故障検出のために
も使用される。パルス発生器ユニットにおけるサイリス
タを過電圧から保護するために、“ＳＣＲ電圧検知”信
号が制御ユニットへと送り戻されている。
【００２１】制御ユニットは次の如く機能する。それは
電力供給源とパルス発生器ユニットとに対するＳＣＲト
リガ・パルスを発生し、故障防止と点弧したままとなる
ことに対する防止とを与え、電力供給源の主直流出力電
圧を制御し、パルス発生器出力パルスの振幅及びタイミ
ングを制御し、そして回路遮断器への引外し信号を発生
する。制御ユニットへの出力はタイミング及び振幅制御
信号、パルス発生器ユニットへの主直流電力のための電
圧検知信号、点弧したままの状態の検知信号、出力電流
検知及びＳＣＲ電圧検知信号、そして直流電圧供給源か
らの24Ｖ及び５Ｖ直流電圧として示されている。
【００２２】電圧検知信号はフィードバック信号を制御
ユニットに与えて、電力供給源の出力直流電圧を周知の
仕方で交流電圧の変動に対して調整する。もしも直流電
力供給源に故障が発生して、そこに発生される電圧が許
容範囲外になる場合、その制御ユニットは回路遮断器を
引外す。
【００２３】前にも説明した如く、サイリスタが点弧し
たままとなることは２つの状態即ち１つはサイリスタの
故障、残る１つはサイリスタに対する偽のトリガ信号に
よるが、これら２つの状態を明確に区別することは極め
て重要である。サイリスタに対する偽のトリガ信号は本
来的に過渡的なものであり、例えばラインの過渡変動と
落雷によるインパルスによるものである。かかる信号
は、本来、偽信号が素子を破壊しない限り、回路遮断器
を引外してはならないものである。従って、点弧したま
まの状態が生じた場合、その制御ユニットは、直流電力
源を完全に放電させそしてスロースタート特性を回復さ
せるに十分な期間、直流電力供給源とパルス発生器とに
おけるサイリスタに対するトリガパルスの発生を中断す
る。その後、先ず電力供給源へのトリガパルスが供給さ
れ、そして出力直流電圧が所望の値に到った時点でパル
ス発生器へのトリガパルスが供給される。動作が正常に
戻れば、それ以上の作用は停止される。しかしながら、
もしもパルス発生器のサイリスタがパルス発生器トリガ
信号を受けた際に点弧したままとなるならば、その制御
回路は回路遮断器を引外すことになる。この様式で繰返
して点弧したままとなるならば、それはパルス発生器モ
ジュールにおける素子の実質的故障を示している。
【００２４】パルス発生器ユニットにおけるサイリスタ
過電圧は負荷の位相角における変動かもしくは出力パル
スの不適当なタイミングによる。両条件共、本来的に過
渡的なものであり、初期の始動中かもしくはパルス発生
器モジュールのサイリスタが点弧したままの状態から回
復するときに生じる。こうした過渡条件に対して、回路
遮断器は引外されてはならず、従って過渡的過電圧に対
する適当な保護手段がパルス発生器ユニットにおけるサ
イリスタのために設けられなければならない。しかし、
もしも過電圧状態がある程度長引くようであれば、故障
状態を表示しそして回路遮断器を引外すようにする。こ
の動作は、上述の他の故障状態同様に、所望ならば、継
電器Ｒ（図２）を介して代替の予備モジュールに切換え
ることができる。当然のことに、この長引く期間に対し
ても、サイリスタの過電圧に対しては適当な保護手段が
必要である。
【００２５】こうした運転条件を達成するに必要な回路
について検討しよう。図７にはパルス発生器＃１に対す
る好ましい回路が示されている。この回路はサイリスタ
ＳＣＲ１に直列に接続された一次巻線ＰとサイリスタＳ
ＣＲ３に直列に接続された二次巻線Ｓとを伴う複捲イン
ダクタＬ１を備えている。サイリスタＳＣＲ１のカソー
ドは分路コンデンサＣ１とインダクタＬ２との接続点に
接続されている。インダクタＬ２は、更に、サイリスタ
ＳＣＲ２と直列に接続されている。サイリスタＳＣＲ３
のアノードは接地されている。コンデンサＣ１の両端に
は、ダイオードＣＲ１、コンデンサＣ２、抵抗器Ｒ１及
び個別の直流電力供給源から成るクランプ回路網が接続
されている。
【００２６】ここでは図８及び図９に示されている電圧
及び電流波形を参照して上述の回路動作を説明する。初
めに、コンデンサＣ１上の電圧は負でそしてＥc10 の大
きさを持っている。サイリスタＳＣＲ１は時刻ｔ0 でタ
ーンオンされそしてコンデンサＣ１はｔ0 〜ｔ1 なる充
電期間中に値ＥC11 にまで共振的に充電される。充電電
流ｉ1 は図８に示されている如く正弦波の半分である。
Ｃ１電圧（ｅC1） の振幅調整はインダクタＬ１上での
二次巻線ＳとサイリスタＳＣＲ３とによって得られる。
充電期間ｔ0 〜ｔ1 の後半において、インダクタＬ１の
二次巻線Ｓを横切っての電圧は負であってそして直流電
力供給源電圧よりも大きい。かくして、サイリスタＳＣ
Ｒ３を横切っての電圧は正である。時刻ｔ1 においてサ
イリスタＳＣＲ３をターンオンすることにより、サイリ
スタＳＣＲ１を横切っての電圧は負に向けられる。この
作用はサイリスタＳＣＲ１をオフさせ、サイリスタＳＣ
Ｒ１を通る電流は図９に示されている如くサイリスタＳ
ＣＲ３へと移され、そしてＬ１に蓄積されていたエネル
ギは電源へと戻される。この様にして、瞬間的電圧調整
が達成される。時刻ｔ1 からしばらくして、サイリスタ
ＳＣＲ２が時刻ｔ2でターンオンされる。そこで、コン
デンサＣ１におけるエネルギは正弦波状電流パルスｉ2
の形で負荷へと移送される。ｔ1 からｔ2 までの時間間
隔は、サイリスタＳＣＲ１が回復するに十分な長さであ
ることが必要である。
【００２７】コンデンサＣ１が負荷に放電していると
き、Ｃ１上の電圧は極性反転する。この電圧反転の大き
さは負荷の特性に依存する。もしも負荷が抵抗性であれ
ば、コンデンサＣ１上におけるエネルギの大半は負荷に
流れ込み、そして反転の負電圧は低くなる。純リアクテ
ィブ負荷の場合、反転の負電圧は正の電圧に等しい。高
いＱ同調形回路や回転機械のようなエネルギ蓄積負荷に
対しては、コンデンサＣ１が放電された場合、その負荷
電圧は負となる。この場合、エネルギは負荷から吸収さ
れ、そしてコンデンサＣ１上における逆電圧は正の電圧
よりもはるかに大きくなる。サイリスタＳＣＲ１を横切
っての順方向電圧はＣ１の逆電圧と直流電力供給源電圧
との和であるので、Ｃ１における大きな逆電圧はサイリ
スタＳＣＲ１の順方向電圧定格を越えてしまう。Ｃ１で
の逆電圧を減少させる１つの方法としては、図７に示さ
れているように、Ｃ１の両端に前述のクランプ回路網
（ダイオードＣＲ１、コンデンサＣ２、抵抗器Ｒ１及び
直流電力供給源で構成）を接続することである。直流電
力供給源は、抵抗器Ｒ１を介して、コンデンサＣ２を許
容し得る最大の逆方向Ｃ１電圧まで充電する。かくし
て、Ｃ１の逆方向電圧がＣ２電圧を超えようとすると、
ダイオードＣＲ１が導通し、Ｃ１電圧をＣ２電圧にクラ
ンプする。効果的なクランプ機能を得るにはＣ２の静電
容量をＣ１よりもはるかに大きくすることが必要であ
る。仮に、負の出力電圧が長い時間にわたるとすると、
Ｃ２電圧が形成され、図２でのＳＣＲ電圧検知回路が制
御ユニットに警報を出し、そこでその制御ユニットはサ
イリスタＳＣＲ１へのトリガ禁止信号を発生する。この
ようにして、Ｃ１における逆電圧が最大許容値を超えな
いようにする。
【００２８】前にも述べた如く、パルス発生器の出力イ
ンピーダンスは、サイリスタが故障した時でさえも高い
状態におかれる。この特色は、パルス発生器モジュール
が故障しても、そのモジュールをコンバータの全システ
ム動作に影響しない状態に置くことになる。図７のパル
ス発生回路はかかる性能を持つように設計されている。
サイリスタＳＣＲ２が故障すると、それは短絡回路とな
り、回路の出力インピーダンスはＬ２とＣ１の直列接続
として示される。インバータは並列接続された非常に多
くのパルス発生器モジュール（図１）から成っているの
で、次式、即ち；
【００２９】
【数１】
【００３０】にて与えられる各モジュールにおける出力
インピーダンスの大きさは、負荷インピーダンスに比べ
て十分に高い。
【００３１】図１０には別な型式の適当なパルス発生回
路が示されている。この回路は図１１に示されているよ
うな負及び正の正弦波状電流パルスの両方を発生する。
この回路は、コンデンサＣ１及びＣ２、直列インダクタ
ンスＬ１及びＬ２、直列サイリスタＳＣＲ１及びＳＣＲ
２、そしてダイオードＣＲ１、ＣＲ２と変圧器Ｔ１とか
ら成るクランプ回路から構成されている。この回路の動
作は以下の通りである。まず、第６(b)図の時刻ｔ0 に
おいて、コンデンサＣ１は正に、そしてコンデンサＣ２
は負にそれぞれ充電される。サイリスタＳＣＲ１は時刻
ｔ0 でターンオンされ、そして正の正弦波状半波電流
（ｉ1）が発生されてそしてｔ0 〜ｔ1 なる期間におい
て負荷へと流れる。時刻ｔ1 において、Ｃ１及びＣ２上
における電圧は共に反転され、Ｃ２の電圧は正（ｅc2）
となり、そしてＣ１の電圧は負（ｅc1） となる。次の
ｔ1 〜ｔ2期間はサイリスタＳＣＲ１が完全に回復する
に十分なだけ長いことが必要である。時刻ｔ2 において
は、サイリスタＳＣＲ２がターンオンされ、負の正弦波
半波電流（ｉ2）が発生され、そしてｔ2〜ｔ3なる期間
中に負荷へと送られる。コンデンサＣ１及びＣ２の電圧
は時刻ｔ3 において反転され、時刻ｔ0 における初めの
電圧極性へと戻る。期間ｔ3 〜ｔ4 においてはサイリス
タＳＣＲ２が回復し、そして時刻ｔ4 においては新しい
運転サイクルが開始される。
【００３２】順方向及び逆方向コンデンサ電圧間におけ
る関係は負荷特性に依存する。抵抗性負荷の場合、エネ
ルギは負荷へと入る。かくしてこの場合、逆方向コンデ
ンサの電圧は順方向よりも小さく、そしてコンデンサ電
圧におけるこの差は負荷に流れ込むエネルギを反射す
る。他方、エネルギが負荷からパルス発生器へと流れる
ようなエネルギ蓄積形の負荷の場合、逆方向コンデンサ
電圧は順方向電圧よりも大きい。この最後の場合には、
サイリスタの最大電圧定格を超えるような危険な高電圧
がパルス発生器回路に発生されることがある。変圧器Ｔ
１及びダイオードＣＲ１、ＣＲ２を含むクランプ回路は
そうした高い電圧を除去し、それにより、回生負荷すな
わちエネルギが蓄えられる負荷の場合における安全運転
を確保する。
【００３３】負荷が抵抗性の場合、この共通点における
電圧は、図１２でのｅ1 で示されている如く、頭の平坦
な対称波形となる。この電圧の振幅は負荷がリアクティ
ブ又は回生的になると増大する。電圧ｅ1 の大きさは、
抵抗性負荷に対してさえ、直流供給電圧ＥDCよりも大き
い。二次巻線Ｓが変圧器Ｔ１に加えられているのは、ｅ
1 電圧を所望の値にクランプするためである。一次巻線
Ｐと二次巻線Ｓとの間の巻線比は、ｅ1 が所望のクラン
プ電圧に等しい場合、二次巻線電圧が直流供給源電圧
（ＥDC） の半分に等しくなるように選ばれる。もし
も、ｅ1 がこの値を越えて増大すると、電圧の極性に依
存してダイオードＣＲ１かもしくはＣＲ２のいずれかが
導通して、エネルギを電源へと戻すことになる。かくし
て、電圧ｅ1はクランプ電圧レベルを超すことはない。
【００３４】この回路は、サイリスタが故障した場合に
おいても、高い出力インピーダンスを有している。この
出力インピーダンスはＬとＣとの直列接続として表さ
れ、この場合には、Ｌ１とＣ１又はＬ２とＣ２の直列接
続として表される。
【００３５】図１１から見られる如く、図１０のパルス
発生器回路の出力は双極性で、半正弦波電流パルスであ
る。この回路は誘導加熱装置及びＲＦ送信機のような高
周波電力発生装置において使用するのに極めて理想的で
ある。
【００３６】図１３に示されている如く、変圧器Ｔ２に
連結されそして適当な出力フィルタ（Ｌ５、Ｃ３）を伴
ったダウン・コンバータ（サイリスタＳＣＲ３〜ＳＣＲ
６）を加えることによって、図１０のパルス発生器回路
は、60Hz及び400Hz のような低周波交流電力を発生する
のに使用することができる。
【００３７】かくして、モジュール様式に構成されたサ
イリスタ回路を使用している電力変換及びＲＦ発生器シ
ステムを伴った本発明の装置は以下に列記するような特
徴を与えることがわかろう。
【００３８】1) このシステムは、物理的破壊や誤動作
なくして、各種の過渡的な電気的妨害に耐えることがで
きる。
【００３９】2) いずれかのモジュール成分が故障した
場合、それが別なモジュールの動作やシステムの性能に
は影響することなく、単にその故障モジュールの機能喪
失のみにとどめることができる。
【００４０】3) 故障したモジュールは、システム動作
を中断させることなく、交換及び動作回復可能である。
この操作は、図２の継電器制御されたスイッチＲを用
い、故障モジュールに対応した信号表示に応動して、予
備モジュールを代替として挿入することにより自動的に
行うことができる。
【００４１】以上、本発明が幾つかの好ましい実施例に
基づいて記述されてはいるが、当業者においては、本発
明の精神及びその範囲から逸脱することなく幾多の変更
及び修正が可能であろうことは明白である。
【００４２】
【発明の効果】本発明の電力変換装置においては、上述
の如く構成したので、複数のパルス発生器モジュールの
何れかが故障しても、他のパルス発生器モジュールの動
作を停止させることなく動作させることができ、また高
電圧過渡現象時にもサイリスタを破損することなく、故
障したパルス発生器モジュールの自動交換もできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が応用される好ましい電力変換装置の
基本的ブロック図である。
【図２】 図１におけるパルス発生器モジュールのより
詳細なブロック図である。
【図３】 図２の回路に示された部分における波形図で
ある。
【図４】 図２の回路に示された部分における波形図で
ある。
【図５】 図２の回路に示された部分における波形図で
ある。
【図６】 図２の回路に示された部分における波形図で
ある。
【図７】 図２に対するパルス発生器回路の好ましい例
の回路図である。
【図８】 図７の回路の電圧及び電流波形図である。
【図９】 図７の回路の電圧及び電流波形図である。
【図１０】 図１及び図２のシステムに使用できる本発
明の実施例のパルス発生器の回路図である。
【図１１】 図１０の回路の電流波形図である。
【図１２】 図１０の回路の電圧波形図である。
【図１３】 図１０のパルス発生器を低周波用とした場
合の回路図である。
【符号の説明】
ＳＣＲ１〜６ サイリスタ Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５ インダクタ Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ ＣＲ１，ＣＲ２ ダイオード Ｒ１ 抵抗器 Ｔ１，Ｔ２ 変圧器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 並列接続され互いに共通の負荷に接続さ
    れる複数のパルス発生器モジュールを備えた電力変換装
    置において、前記パルス発生器モジュールに、直流電力
    をパルス電力に変換するサイリスタ並びに該サイリスタ
    の前段に縦続接続されたコンデンサ及びインダクタから
    成る高出力インピーダンス回路から成る出力回路を一対
    前記コンデンサの接地端側を共通に接続し、該接続点と
    前記サイリスタとの間に前記負荷を接続するように構成
    したパルス発生器と、該パルス発生器に個別に直流電力
    を供給する直流電力供給源と、前記コンデンサの接続点
    の電位を所定値の範囲に抑制する電圧抑制手段とを備え
    たことを特徴とする電力変換装置。
  2. 【請求項２】 前記パルス発生器モジュールは、前記直
    流電力供給源への交流電力の供給を遮断する回路遮断器
    を有する請求項１記載の電力変換装置。
  3. 【請求項３】 並列接続され互いに共通の負荷に接続さ
    れる複数のパルス発生器モジュールを備えた電力変換装
    置において、前記パルス発生器モジュールに、直流電力
    をパルス電力に変換するサイリスタ並びに該サイリスタ
    の前段に縦続接続されたコンデンサ及びインダクタから
    成る高出力インピーダンス回路から成る出力回路を一対
    前記コンデンサの接地端側を共通に接続し、該接続点と
    前記サイリスタとの間に前記負荷を接続するように構成
    したパルス発生器と、該パルス発生器に個別に直流電力
    を供給する直流電力供給源と、前記コンデンサの接続点
    の電位を所定値の範囲に抑制する電圧抑制手段とを設け
    るとともに、前記パルス発生器モジュールにタイミング
    及び振幅制御信号を供給する共通の制御モジュールを設
    けたことを特徴とする電力変換装置。
  4. 【請求項４】 並列接続され互いに共通の負荷に接続さ
    れる複数のパルス発生器モジュールを備えた電力変換装
    置において、前記パルス発生器モジュールに、直流電力
    をパルス電力に変換するサイリスタ並びに該サイリスタ
    の前段に縦続接続されたコンデンサ及びインダクタから
    成る高出力インピーダンス回路から成る出力回路を一対
    前記コンデンサの接地端側を共通に接続し、該接続点と
    前記サイリスタとの間に前記負荷を接続するように構成
    したパルス発生器と、該パルス発生器に個別に直流電力
    を供給する直流電力供給源と、前記コンデンサの接続点
    の電位を所定値の範囲に抑制する電圧抑制手段とを設け
    るとともに、前記複数のパルス発生器モジュールの他に
    該パルス発生器モジュールの中の１個又は複数個が故障
    した場合に該パルス発生器モジュールに代替して動作す
    る予備のパルス発生器モジュールを設けたことを特徴と
    する電力変換装置。
  5. 【請求項５】 前記予備のパルス発生器モジュールと故
    障したパルス発生器モジュールとを自動的に切換える接
    続切換手段を設けた請求項４記載の電力変換装置。
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