JPH0697251B2 - サイリスタの劣化診断方法 - Google Patents

サイリスタの劣化診断方法

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JPH0697251B2
JPH0697251B2 JP60220919A JP22091985A JPH0697251B2 JP H0697251 B2 JPH0697251 B2 JP H0697251B2 JP 60220919 A JP60220919 A JP 60220919A JP 22091985 A JP22091985 A JP 22091985A JP H0697251 B2 JPH0697251 B2 JP H0697251B2
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邦夫 田部井
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電力変換装置等に使用するサイリスタの劣
化を診断するサイリスタの劣化診断方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に、サイリスタは、シリコンウェハの圧接力低下に
よる接触熱増加,ヒートサイクルによる許容ジャンクシ
ョン温度上昇等の原因により、銅,シリコン等の熱膨脹
の違いからシリコンに曲げ応力がかかり、これによって
シリコンにクラックが発生し、漏れ電流が増加して絶縁
劣化を生じる。
このようなサイリスタの絶縁劣化を診断するための従来
のサイリスタの劣化診断方法としては、第2図に示すよ
うな所謂カーブトレーサを使用した診断方法がある。
この診断方法は、電力装置等に組み込まれたサイリスタ
11を外部に取り外し、そのカソード及びアノード間に可
変直流電源12を接続して直流電圧を印加し、その直流電
圧のレベルを第3図に示すように順次定格ピーク繰返し
オフ電圧まで上げていくと共に、そのときのサイリスタ
に流れる漏れ電流iを抵抗13を介して測定し、印加電圧
/漏れ電流の演算値を絶縁抵抗値として検出するもので
ある。この場合、劣化診断を行うには、サイリスタの定
格ピーク繰返しオフ電圧(例えば2500V)印加時の漏れ
電流の実測値が所定管理値(一般に10〜50mA)以内であ
るときには正常状態と、所定管理値を越えているときに
は劣化が生じているものと判定する方法や印加電圧の値
に対する漏れ電流の増加パターンによって正常状態であ
るか否かを判定する方法などがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来のサイリスタの劣化診断方法に
あっては、サイリスタを一々それが組み込まれている電
力変換装置等から取り外す必要があり、そのために手間
がかかると共に、取り外し、取り付けに伴い誤接続によ
るトラブルが発生し易く、しかも、サイリスタの取り外
し時にサイリスタを破損したり、取り付け時に締めつけ
不良による過熱等のトラブルが発生し易い等の問題点が
あると共に、サイリスタの漏れ電流の許容値が定格ピー
ク繰返しオフ電圧印加時の最大電流値で規定されてお
り、サイリスタの劣化診断を行うための最大印加電圧を
常用最大電圧より3倍以上高いピーク繰返しオフ電圧ま
で上げてそのときの漏れ電流を実測する必要があり、電
力変換装置等にサイリスタを組み込んだままでは他の回
路に悪影響を与えるという問題点もあった。
そこで、この発明は、サイリスタを、それが組み込まれ
ている電力変換装置等から取り外すことなく、その劣化
診断を常用最大電圧程度の低印加電圧で容易,確実に行
うことが可能なサイリスタの劣化診断方法を提供するこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、この発明は、回路内に接続
されたサイリスタを、その接続状態を保ち且つ当該サイ
リスタに供給される主回路電源及び制御電源を全て開放
した状態とし、当該サイリスタのアノード及びカソード
間に常用最大電圧以下の単相交流電圧を変化させながら
印加すると共に、該単相交流電圧の変化によって生じる
漏れ電流を変流器によって非接触状態で検出し、該検出
電流に基づき前記サイリスタの劣化を診断するようにし
たことを特徴とするサイリスタの劣化診断方法を特定発
明とし、回路内に接続されたサイリスタ及び保護回路の
並列回路を、その接続状態を保ち且つ当該並列回路に供
給される主回路電源及び前記サイリスタのゲートに供給
される制御電源を全て開放した状態とし、前記並列回路
の両端子間に常用最大電圧以下の単相交流電圧を変化さ
せながら印加すると共に、該単相交流電圧の変化によっ
て生じる漏れ電流を変流器によって非接触状態で検出
し、該検出電流に基づき前記サイリスタの劣化を診断す
るようにしたことを特徴とするサイリスタの劣化診断方
法を併合発明とするものである。
〔作用〕
特定発明においては、サイリスタを電力変換装置等の回
路に接続したままで、このサイリスタに供給される主回
路電源及び制御電源を全て開放した状態とし、そのアノ
ード及びカソード間に最大常用電圧以下の単相交流電圧
を印加することにより、この単相交流電圧によってサイ
リスタにその絶縁抵抗に応じて流れる漏れ電流を変流器
で非接触状態で検出し、その漏れ電流値に基づいてこれ
が所定管理値以内であるか否かを判定したり、又は単相
交流電圧の増加による漏れ電流増加パターンによって劣
化診断を行う。
また、併合発明においては、サイリスタと保護回路とが
並列に接続されている場合には、これら並列回路を回路
に接続したままで、この並列回路に供給される主回路電
源及びサイリスタのゲートに供給される制御源源を全て
開放した状態で、並列回路の両端子間に常用最大電圧以
下の単相交流電圧を印加することにより、この単相交流
電圧によってサイリスタ及び保護回路にその絶縁抵抗に
応じて流れる漏れ電流を変流器で非接触状態で検出し、
その漏れ電流値に基づいて保護回路を含めたサイリスタ
の劣化診断を行う。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図である。
図中、1は三相交流電源を直流電源に変換する電力変換
装置であって、2つのサイリスタとしてのサイリスタ2
a,2bを直列に接続した直列回路が3組並列に接続されて
整流回路が構成され、各サイリスタ2a,2bの接続点に三
相交流電源ライン3a,3b及び3cが夫々接続され、且つ各
サイリスタ2aのカソード側及び各サイリスタ2bのアノー
ド側間に直流負荷4が接続されている。
また、各サイリスタ2a,2bには、そのアノード及びカソ
ード間に抵抗5及びコンデンサ6の直列回路でなるサー
ジを吸収する保護回路7が並列に接続されている。
そして、各サイリスタ2a,2bの絶縁劣化状態を診断する
には、まず、各サイリスタ2a,2bのゲートに供給される
制御電源及び三相交流電源ライン3a〜3cに供給される主
回路電源を全て開放して、各サイリスタ2a,2bを非導通
状態とする。
次いで、主回路の交流電源の1相と、直流回路の一方の
極(図示の例ではプラス側P)との間に、単相可変電圧
源8を接続する。一方、測定対象であるサイリスタ2aの
アノードA(又はカソードK)のリード線に、分割型変
流器構成を有する把持式電流測定器(クランプ・テスタ
ー)の検出コイルL1を非接触状態でセットする。
次いで、単相交流可変電圧源8の単相交流電圧を徐々に
増加させ、このときの単相交流電圧値E及び電流測定器
で測定される漏れ電流値IR1を記録していく。なお、印
加電圧Eの最大値は、常用最大電圧(=▲√▼E)×
安全率までとする。ここで、常用最大電圧は、通常、外
部からのサージ電圧を考慮してサイリスタの定格ピーク
繰返しオフ電圧(例えば2500V程度)より低いピーク動
作オフ電圧の1/2〜1/3程度の低電圧に設定され、したが
って定格ピーク繰返しオフ電圧の1/3以下の値(例えば5
00V)となる。
そして、電流測定器で測定された漏れ電流検出値IR1
基づいてサイリスタの絶縁劣化診断を行う。
この場合の絶縁劣化診断は、最大漏れ電流値が所定設定
値(通常の定格ピーク繰返しオフ電圧印加時の設定値に
比べて小さい値の例えば1mA)を越えているときには、
サイリスタに劣化が生じているものと判定し、また単相
印加電圧Eの上昇と共に、漏れ電流検出値IR1も増加す
る場合にもサイリスタに絶縁劣化が生じているものと判
定し、さらにヒステリシスによっても絶縁劣化状態を判
定することができる。このように、印加電圧Eを常用最
大電圧以下とすることにより、電力変換装置1に接続さ
れた直流負荷4等に例えば定格ピーク繰返しオフ電圧
(例えば2500V程度)のような高電圧が印加されないの
で、高電圧による悪影響を除去することができる。
以上のようにして1つのサイリスタ2aについて劣化診断
が終了すると、次に、単相交流可変電圧源8の直流回路
側の端子をプラス側Pからマイナス側Nに継ぎかえて、
戻り側のサイリスタ2bについて前記と同様の操作を繰り
返して、サイリスタ2bの劣化状態を診断する。
その後、単相交流可変電圧源8の交流電源側の端子を交
流電源ライン3bに継ぎかえることにより、2番目の直列
回路のサイリスタ2bについて同様の診断を行い、以下同
様の操作を行って、全ての直列回路のサイリスタ2a,2b
の劣化診断を行う。
また、以上のサイリスタの劣化診断を行う際に、その保
護回路7にも電流測定器の検出コイルL2を非接触状態で
セットすることにより、その保護回路7における漏れ電
流を同時に検出して、劣化診断を行うことができる。
この保護回路7の劣化診断は、例えば回路定数から算出
される下記(1)式で表される回路電流iに対する検出
電流IR2の比、両者の偏差の変化率、ヒステリシス等に
より判定する。
ここで、Eは印加電圧,Rは抵抗5のインピーダンス,1/
ωCはコンデンサ6の容量リアクタンスである。
なお、各電流測定器の検出コイルL1,L2は、コイル芯を
流れる電流によつて磁束Φが形成され、これが交番的に
変化することによってファラデーの法則により発生する
起電力の値から電流を間接的に測定するものである。す
なわち、磁束ΦをΦ=K1・IR(但し、K1は比例定数,IR
は漏れ電流である。)とすると、起電力E0はE0=K2(d
Φ/dt)=K1・K2(dIR/dt)(但し、K2は比例定数であ
る。)で表され、漏れ電流IRの変化率に比例した値とな
る。
また、上記実施例において、サイリスタの構造上の問題
から検出コイルL1,L2による漏れ電流の検出が困難であ
る場合には、第1図で鎖線図示の如く、電源ライン3a
と、サイリスタ2a及び保護回路7の接続点との間に検出
コイルL3を配置して、これにより、サイリスタと保護回
路との合成漏れ電流を測定して絶縁劣化を診断するよう
にしてもよい。
さらに、上記実施例においては、電力変換装置の整流器
として使用されているサイリスタの劣化診断を行う場合
について説明したが、これに限らず、直流モータのサイ
リスタ・レオナード制御装置のサイリスタ・ユニット、
交流モータの制御盤に使用されているサイリスタの劣化
診断を行うことができること勿論である。
〔発明の効果〕 以上説明したように、特定発明によれば、回路内に接続
されたサイリスタを、その接続状態を保ち且つ当該サイ
リスタに供給される主回路電源及び制御電源を全て開放
した状態とし、当該サイリスタのアノード及びカソード
間に常用最大電圧以下の単相交流電圧を劣化させながら
印加すると共に、該単相交流電圧の変化によって生じる
漏れ電流を変流器によって非接触状態で検出し、該検出
電流に基づき前記サイリスタの劣化を診断するようにし
たので、サイリスタの劣化診断を、サイリスタをこれを
組み込んだ回路から取り外すことなく容易に行うことが
でき、サイリスタの取り外し,取り付けのための作業時
間を必要としないため、全体の作業時間を大幅(従来方
法の1/10程度)に短縮することができると共に、サイリ
スタの損傷,誤接続,取り付け不良等を防止することが
でき、しかも、測定用電源として最大常用電圧以下の単
相交流電圧を使用しているので、漏れ電流を測定する際
に従来の直流電圧を使用する場合のように、被測定回路
に直列に検出器を挿入する必要がなく、且つ高電圧の交
流電源を必要とせず低電圧の交流電源で済むと共に、サ
イリスタが組み込まれた回路に接続された他の回路に高
電圧による悪影響を与えることがない等の効果が得られ
る。
また、併合発明によれば、サイリスタと並列に保護回路
が接続されている場合でも、この並列回路に供給される
主回路電源及びサイリスタのゲートに供給される制御源
電を全て開放した状態で、その並列回路に単相交流電圧
を印加することにより、保護回路を含めたサイリスタの
劣化診断を行うことができ、電力変換装置等の回路全体
の劣化診断を容易に行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は従来例を示すブロック図、第3図は従来の漏れ電流測
定結果を示す特性線図である。 図中、1は電力変換装置、2a,2bはサイリスタ、7は保
護回路、8は単相電圧源、L1,L2は電流測定器の検出コ
イルである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回路内に接続されたサイリスタを、その接
    続状態を保ち且つ当該サイリスタに供給される主回路電
    源及び制御電源を全て開放した状態とし、当該サイリス
    タのアノード及びカソード間に常用最大電圧以下の単相
    変流電圧を変化させながら印加すると共に、該単相交流
    電圧の変化によって生じる漏れ電流を変流器によって非
    接触状態で検出し、該検出電流に基づき前記サイリスタ
    の劣化を診断するようにしたことを特徴とするサイリス
    タの劣化診断方法。
  2. 【請求項2】回路内に接続されたサイリスタ及び保護回
    路の並列回路を、その接続状態を保ち且つ当該並列回路
    に供給される主回路電源及び前記サイリスタのゲートに
    供給される制御電源を全て開放した状態とし、前記並列
    回路の両端子間に常用最大電圧以下の単相交流電圧を変
    化させながら印加すると共に、該単相交流電圧の変化に
    よって生じる漏れ電流を変流器によって非接触状態で検
    出し、該検出電流に基づき前記サイリスタの劣化を診断
    するようにしたことを特徴とするサイリスタの劣化診断
    方法。
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