JPH09149545A - ２次励磁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２次励磁装置において、１次回路に短絡、地
絡等の事故が発生した際に、２次回路に発生する過電圧
から保護するために短絡用のサイリスタを点弧させた
時、平滑用コンデンサから短絡電流が流れることを防止
する。 【解決手段】 ２次励磁装置において、巻線形誘導機４
の２次巻線に発生する過電圧が第１の過電圧値に達した
ことを第１の過電圧検出回路８で検出してインバータ３
を停止させ、前記第１の過電圧値以上の第２の過電圧値
に達したことを第２の過電圧検出回路９で検出して短絡
用のサイリスタ５を点弧して巻線形誘導機の２次巻線を
短絡用スイッチ５で短絡するため、短絡用サイリスタ５
の点弧以前にインバータ３は停止しているため平滑用コ
ンデンサ２から短絡電流は流れない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三相巻線形誘導機
（誘導発電機、誘導電動機）の２次巻線を過電圧から保
護する機能を備えた２次励磁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２次励磁装置において、誘導発電機や誘
導電動機の１次巻線側で地絡や短絡事故が発生すると、
２次巻線側に過電圧が発生する。この過電圧は非常に高
くなるため、この過電圧から２次巻線側の回路を保護す
ることが必要になる。

【０００３】図９は、従来の２次励磁装置における誘導
発電機の励磁回路（２次巻線側）における過電圧保護装
置を示すものである。同図において、１は商用電源等の
交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する
コンバータである。

【０００４】このコンバータ１の出力側には、コンバー
タ１から供給される直流電力を平滑する平滑用コンデン
サ２を介して直流電力を三相交流電力に変換するインバ
ータ３が接続されており、この三相交流電力は三相巻線
形誘導発電機４の２次巻線に供給される。

【０００５】又、誘導発電機４の２次巻線には、誘導発
電機４の２次巻線に過電圧が発生した場合に２次巻線回
路を短絡するスイッチ５が△結線されている。更に、誘
導発電機４の２次巻線には、２次巻線の過電圧を検出す
る過電圧検出回路６の入力側が接続されている。

【０００６】過電圧検出回路６の出力側には、過電圧検
出回路６の出力により点弧パルスを出力するパルス発生
器７が接続されており、このパルス発生器７の出力側は
各サイリスタ５に接続されている。

【０００７】上記構成において、誘導発電機４の２次回
路に短絡や地絡が発生すると、誘導発電機４の２次回路
に過電圧が発生する。この過電圧が予め設定された値を
越えると、これを過電圧検出回路６が検出し出力信号を
出力する。

【０００８】過電圧検出回路６の出力は信号はパルス発
生器７に出力され、パルス発生器７はこの出力信号に基
づいて各サイリスタ５に点弧パルスを与える。各サイリ
スタ５は点弧パルスにより点弧され、誘導発電機４の２
次回路を短絡して過電圧を抑制する。このようにして、
誘導発電機４の２次回路及びインバータ３は過電圧から
保護される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図９の２次励磁装置に
おいて、誘導発電機４の２次回路に過電圧が発生した場
合、過電圧検出回路６がれを検出し、パルス発生器７を
経由してサイリスタ５が点弧されるが、この時、インバ
ータ３は運転中であるため、サイリスタ５はインバータ
３の出力を短絡することになる。インバ―タ３の出力が
短絡されると平滑用コンデンサ２から非常に速い立上り
で非常に大きな短絡電流が流れる。このためインバータ
３はこの短絡電流に耐えなければならない。この短絡電
流を検出してインバータ３内の半導体素子をオフして遮
断する方法がある。ところが、短絡電流の立上りは非常
に早いため、検出から遮断までの時間で上昇する分が過
大となり半導体素子を多数並列にしなければならない。
電流の立上りを遅くすれば半導体素子の並列数を少なく
できるが、立上りを遅くするためインバータ３の出力に
リアクトルを接続しなければならず、大形のリアクトル
が必要になるうえ出力電圧も低下し出力容量が低下す
る。

【００１０】以上のように、従来の２次励磁装置ではイ
ンバータ３の半導体素子を多数並列にしたり、大形のリ
アクトルを設置しなければならず、装置が大形化し非常
に高価であった。本発明の目的は、装置を大容量化する
ことなく、又、大形のリアクトルを必要としないで過電
圧から保護できる２次励磁装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る発明は、三相巻線形誘導機の２次巻線
に交流電流を供給するインバータと、交流電源から供給
される交流電力を直流電力に変換し前記インバータに直
流電力を供給するコンバータと、該コンバータと前記イ
ンバータを接続する直流回路に設けられる平滑用コンデ
ンサと、前記２次巻線線間を短絡するスイッチで構成さ
れる２次励磁装置において、前記２次巻線の端子間或い
は前記平滑コンデンサの端子間の少くともいずれか一方
に設けられ、該端子間電圧が第１の設定値以上に達した
ことを検出して第１の過電圧検出信号を発生し、前記第
１の設定値より高い第２の設定値以上に達したことを検
出して第２の過電圧検出信号を発生する電圧検出回路を
設け、前記第１の過電圧検出信号で前記インバータを停
止させ、前記第２の過電圧検出信号で前記スイッチを投
入することを特徴とする。

【００１２】又、請求項２に係る発明は、三相巻線形誘
導機の２次巻線に交流電流を供給するインバータと、交
流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し前記
インバータに直流電力を供給するコンバータと、該コン
バータと前記インバータを接続する直流回路に設けられ
る平滑用コンデンサと、前記２次巻線線間を短絡するス
イッチで構成される２次励磁装置において、前記２次巻
線の端子間或いは前記平滑コンデンサの端子間の少くと
もいずれか一方に設けられ、該端子間電圧が第１の設定
値以上に達したことを検出して第１の過電圧検出信号を
発生する電圧検出回路と、前記第１の過電圧検出信号が
印加され、時間遅れを持った信号を出力する遅延回路を
設け、前記第１の過電圧検出信号で前記インバータを停
止させ、前記時間遅れを持った信号で前記スイッチを投
入することを特徴とする。

【００１３】更に又、請求項３に係る発明は、三相巻線
形誘導機の２次巻線に交流電流を供給するインバータ
と、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換
し前記インバータに直流電力を供給するコンバータと、
該コンバータと前記インバータを接続する直流回路に設
けられる平滑用コンデンサと、前記２次巻線線間を短絡
するスイッチで構成される２次励磁装置において、前記
２次巻線の端子間或いは前記平滑コンデンサの端子間の
少くともいずれか一方に設けられ、該端子間電圧が第１
の設定値以上に達したことを検出して第１の過電圧検出
信号を出力する電圧検出回路と、前記インバータが停止
したことでインバータ停止信号を出力する回路を設け、
前記第１の過電圧検出信号で前記インバータを停止さ
せ、前記インバータ停止信号で前記スイッチを投入する
ことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して請求項１に
係る発明を説明する。図１は、請求項１に係る発明の第
１の実施例を示す構成図であり、図９と同一機能の要素
には同一符号を付している。図中、８は三相巻線形誘導
発電機或いは三相巻線形誘導電動機等の三相巻線形誘導
機（以後単に誘導発電機４と記す）の２次巻線の端子間
電圧を検出し、該端子間電圧が第１の設定値以上に達し
たことを検出して第１の過電圧検出信号を発生する第１
の過電圧検出回路、９は三相巻線形誘導機４の２次巻線
の端子間電圧を検出し、該端子間電圧が前記第１の設定
値より高い第２の設定値以上に達したことを検出して第
２の過電圧検出信号を発生する第２の過電圧検出回路で
ある。これら第１の過電圧検出回路８及び第２の過電圧
検出回路９を総称して電圧検出回路とする。又、電圧検
出回路は、第１の過電圧検出回路８と、第２の過電圧検
出回路９とがそれぞれ独立に設ける必要はなく１つの電
圧検出回路が、それぞれ第１の過電圧検出信号及び第２
の過電圧検出信号を出力するものであっても良い。

【００１５】１０はゲート信号発生器であり、インバー
タ３を制御するためのゲート信号を発生するものであ
り、更に第１の過電圧検出回路８の出力信号が与えられ
るとインバータ３に与えるゲート信号を停止する。

【００１６】誘導発電機４の１次回路に短絡や地絡が発
生すると、誘導発電機４の２次回路に過電圧が発生す
る。誘導発電機４の２次巻線の電圧が第１の設定値に達
すると第１の過電圧検出回路８はこれを検出して第１の
過電圧検出信号を出力し、その信号はゲート信号発生器
１０に送られる。ゲート信号発生器１０は第１の過電圧
検出信号が印加されると、インバータ３に与えるゲート
信号は停止されるためインバータ３は停止する。更に、
誘導発電機４の２次巻線の電圧が上昇し第２の設定値に
達すると、第２の過電圧検出回路９はこれを検出して第
２の過電圧検出信号を出力し、その信号はパルス発生器
７に送られ、サイリスタ５に点弧パルスが与えられる。
これによりサイリスタ５は点弧し誘導発電機４の２次巻
線を短絡し過電圧は抑制される。

【００１７】このように、本実施例によれば、サイリス
タ５が点弧する時点では既にインバータ３は停止してい
るため、サイリスタ５により２次巻線端子間が短絡され
てもインバータ３の半導体素子を通して平滑用コンデン
サ２から短絡電流は流れることはない。従って、インバ
ータ３は短絡電流を遮断する責務は無く、必要以上に容
量増大を図って大形化する必要はなく、高価になること
もない。

【００１８】図２は、請求項１に係る発明の第２の実施
例を示す構成図であり、図１と同一機能の要素には同一
符号を付している。図において、１１は入力端子が平滑
用コンデンサ２の端子間に接続され、出力信号をパルス
発生器７に印加する第２の過電圧検出回路である。

【００１９】この第２の過電圧検出回路は前述と同様に
誘導発電機４の２次巻線の端子間電圧が第１の設定値よ
り高い第２の設定値以上に達したことを検出して第２の
過電圧検出信号を発生する。

【００２０】誘導発電機４の１次回路に短絡や地絡が発
生すると、誘導発電機４の２次回路に過電圧が発生す
る。誘導発電機４の２次巻線の電圧が第１の設定値に達
すると第１の過電圧検出回路８はこれを検出して第１の
過電圧検出信号を出力し、その信号はゲート信号発生器
１０に送られ、インバータ３に与えるゲート信号は停止
されるためインバータ３は停止する。更に、誘導発電機
４の２次巻線の電圧が上昇すると、インバータ３の図示
しない帰還ダイオードを介して平滑用コンデンサ２は充
電されるため平滑用コンデンサ２の端子電圧も上昇し、
誘導発電機４の２次巻線の電圧が第２の設定値に達する
と、第２の過電圧検出回路９はこれを検出して第２の過
電圧検出信号を出力し、その信号はパルス発生器７に送
られ、サイリスタ５に点弧パルスが与えられる。これに
よりサイリスタ５は点弧し誘導発電機４の２次巻線を短
絡し過電圧は抑制される。

【００２１】このように、本実施例によれば、前述と同
様にサイリスタ５が点弧する時点では既にインバータ３
は停止しているため、サイリスタ５により２次巻線端子
間が短絡されてもインバータ３の半導体素子を通して平
滑用コンデンサ２から短絡電流は流れることはない。従
って、インバータ３は短絡電流を遮断する責務は無く、
必要以上に容量増大を図って大形化する必要はなく、高
価になることもない。

【００２２】図３は、請求項１に係る発明の第３の実施
例を示す構成図であり、図１と同一機能の要素には同一
符号を付している。図において、１２は入力端子が平滑
用コンデンサ２の端子間に接続され、出力信号をゲート
信号発生器１０に印加する第１の過電圧検出回路であ
る。

【００２３】この第１の過電圧検出回路１２は前述と同
様に誘導発電機４の２次巻線の端子間電圧が第１の設定
値に達した時の平滑用コンデンサ２の端子電圧に応答し
て第１の過電圧検出信号を発生する。

【００２４】誘導発電機４の１次回路に短絡や地絡が発
生すると、誘導発電機４の２次回路に過電圧が発生す
る。誘導発電機４の２次巻線の電圧が第１の設定値に達
すると第１の過電圧検出回路１２はこれを検出して第１
の過電圧検出信号を出力し、その信号はゲート信号発生
器１０に送られ、インバータ３に与えるゲート信号は停
止されるためインバータ３は停止する。更に、誘導発電
機４の２次巻線の電圧が上昇し、第２の設定値に達する
と、第２の過電圧検出回路９はこれを検出して第２の過
電圧検出信号を出力し、その信号はパルス発生器７に送
られ、サイリスタ５に点弧パルスが与えられる。これに
よりサイリスタ５は点弧し誘導発電機４の２次巻線を短
絡し過電圧は抑制される。

【００２５】このように、本実施例においても、前述と
同様にサイリスタ５が点弧する時点では既にインバータ
３は停止しているため、サイリスタ５により２次巻線端
子間が短絡されてもインバータ３の半導体素子を通して
平滑用コンデンサ２から短絡電流は流れることはない。
従って、インバータ３は短絡電流を遮断する責務は無
く、必要以上に容量増大を図って大形化する必要はな
く、高価になることもない。

【００２６】図４は、請求項１に係る発明の第４の実施
例を示す構成図であり、図２、図３と同一機能の要素に
は同一符号を付している。図４の実施例は、第１の過電
圧検出回路１２及び第２の過電圧検出回路１１を共に直
流回路に設け、平滑用コンデンサ２の端子電圧を検出す
るようにしたものである。

【００２７】誘導発電機４の１次回路に短絡や地絡が発
生すると、誘導発電機４の２次回路に過電圧が発生す
る。誘導発電機４の２次巻線の電圧が第１の設定値に達
すると第１の過電圧検出回路１２はこれを検出して第１
の過電圧検出信号を出力し、その信号はゲート信号発生
器１０に送られ、インバータ３に与えるゲート信号は停
止されるためインバータ３は停止する。更に、誘導発電
機４の２次巻線の電圧が上昇し、第２の設定値に達する
と、第２の過電圧検出回路１１はこれを検出して第２の
過電圧検出信号を出力し、その信号はパルス発生器７に
送られ、サイリスタ５に点弧パルスが与えられる。これ
によりサイリスタ５は点弧し誘導発電機４の２次巻線を
短絡し過電圧は抑制される。

【００２８】このように、本実施例によっても、前述と
同様にサイリスタ５が点弧する時点では既にインバータ
３は停止しているため、サイリスタ５により２次巻線端
子間が短絡されてもインバータ３の半導体素子を通して
平滑用コンデンサ２から短絡電流は流れることはない。
従って、インバータ３は短絡電流を遮断する責務は無
く、必要以上に容量増大を図って大形化する必要はな
く、高価になることもない。

【００２９】次に、図１と同一機能を奏する要素には同
一符号を付して示す図５を参照して請求項２に係る発明
の第１の実施例を説明する。図において、１３は第１の
過電圧検出回路８の検出信号が印加され、時間遅れを持
った信号を出力する遅延回路である。

【００３０】誘導発電機４の１次回路に短絡や地絡が発
生すると、誘導発電機４の２次回路に過電圧が発生す
る。誘導発電機４の２次巻線の電圧が第１の設定値に達
すると第１の過電圧検出回路８はこれを検出して第１の
過電圧検出信号を出力し、その信号はゲート信号発生器
１０に送られ、インバータ３に与えるゲート信号は停止
されるためインバータ３は停止する。

【００３１】第１の過電圧検出回路８の出力信号は、ゲ
ート信号発生器１０と遅延回路１３に同時に与えられる
ため、遅延回路１３はインバータ３が停止するのに十分
な時間遅延した後パルス発生器７に信号を出力し、これ
によりパルス発生器７はサイリスタ５に点弧パルスを与
えサイリスタ５を点弧する。

【００３２】本実施例によれば、前述と同様にサイリス
タ５が点弧する時点では既にインバ―タ３は停止してい
るため、サイリスタ５により２次巻線端子間が短絡され
てもインバータ３の半導体素子を通して平滑用コンデン
サ２から短絡電流は流れることはない。従って、インバ
ータ３は短絡電流を遮断する責務は無く、必要以上に容
量増大を図って大形化する必要はなく、高価になること
もない。

【００３３】図６は、請求項２に係る発明の第２の実施
例を示す構成図であり、図５と同一機能の要素には同一
符号を付している。図６の実施例は、図５に示す誘導発
電機４の２次巻線に発生する過電圧を検出する第１の過
電圧検出回路８を、直流回路の平滑用コンデンサ２側に
設けたもので、図５の実施例と同様な効果が得られる。

【００３４】図５と同一部に同一符号を付して示す図７
は請求項２に係る発明の第３の実施例を示す構成図であ
る。図において、１４は第１の過電圧検出回路８からの
第１の過電圧検出信号と、ゲート信号発生器１０からの
インバ―タ停止信号が印加されるアンド回路である。イ
ンバータ停止信号は図示していないが、運転状態にある
インバ―タ３が停止したことを適宜の手段で検出する回
路から出力される。

【００３５】誘導発電機４の１次回路に短絡や地絡が発
生すると、誘導発電機４の２次回路に過電圧が発生し、
過電圧レベルが第１の設定値に達すると第１の過電圧検
出回路８はこれを検出して検出信号を、ゲート信号発生
器１０及びアンド回路１４に印加する。これによってイ
ンバータ３に与えるゲート信号は停止されるためインバ
ータ３は停止する。

【００３６】インバータ３の停止が確認されると、イン
バータ停止信号が発生し、アンド回路１４はパルス発生
器７に信号を出力し、これによりパルス発生器７はサイ
リスタ５に点弧パルスを与えサイリスタ５を点弧する。

【００３７】本実施例においても、サイリスタ５が点弧
する以前にインバータ３が停止するので前述と同様な効
果を得ることができる。図６、図７と同と一部に同一符
号を付して示す図８は請求項２に係る発明の第４の実施
例を示す構成図である。

【００３８】図８の実施例は、図７に示す誘導発電機４
の２次巻線に発生する過電圧を検出する第１の過電圧検
出回路８を、直流回路の平滑用コンデンサ２側に設けた
もので、図７の実施例と同様な効果を得ることができ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明のように請求項１乃至請求項３
に係る発明によれば、三相巻線形誘導機の２次巻線に交
流電流を供給するインバータと、交流電源から供給され
る交流電力を直流電力に変換し前記インバータに直流電
力を供給するコンバ―タと、該コンバータと前記インバ
ータを接続する直流回路に設けられる平滑用コンデンサ
と、前記２次巻線線間を短絡するスイッチで構成される
２次励磁装置において、誘導発電機の１次回路に短絡や
地絡が発生した際に、誘導発電機の２次回路に発生する
過電圧から誘導発電機の２次回路側の機器を保護するめ
たに、２次巻線線間を短絡するスイッチを投入しても、
平滑用コンデンサから短絡電流が流れることがないた
め、インバータは短絡電流を遮断する責務は無く、必要
以上に容量増大を図って大形化する必要はなく、高価に
なることもない２次励磁装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に係る発明の第１の実施例を示す２次
励磁装置の構成図。

【図２】請求項１に係る発明の第２の実施例を示す２次
励磁装置の構成図。

【図３】請求項１に係る発明の第３の実施例を示す２次
励磁装置の構成図。

【図４】請求項１に係る発明の第４の実施例を示す２次
励磁装置の構成図。

【図５】請求項２に係る発明の第１の実施例を示す２次
励磁装置の構成図。

【図６】請求項２に係る発明の第２の実施例を示す２次
励磁装置の構成図。

【図７】請求項２に係る発明の第３の実施例を示す２次
励磁装置の構成図。

【図８】請求項２に係る発明の第４の実施例を示す２次
励磁装置の構成図。

【図９】従来の２次励磁装置の構成図。

【符号の説明】

１ …コンバータ ２ …平
滑用コンデンサ ３ …インバータ ４ …三
相巻線形誘導機 ５ …サイリスタスイッチ ６ …過
電圧検出回路 ７ …パルス発生器 ８ …第
１の過電圧検出回路 ９ …第２の過電圧検出回路 １０ …ゲ
ート信号発生器 １１ …第２の過電圧検出回路 １２ …第
１の過電圧検出回路 １３ …遅延回路 １４ …ア
ンド回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 三相巻線形誘導機の２次巻線に交
   流電流を供給するインバータと、交流電源から供給され
   る交流電力を直流電力に変換し前記インバータに直流電
   力を供給するコンバータと、該コンバータと前記インバ
   ータを接続する直流回路に設けられる平滑用コンデンサ
   と、前記２次巻線線間を短絡するスイッチで構成される
   ２次励磁装置において、 前記２次巻線の端子間或いは前記平滑コンデンサの端子
   間の少くともいずれか一方に設けられ、該端子間電圧が
   第１の設定値以上に達したことを検出して第１の過電圧
   検出信号を発生し、前記第１の設定値より高い第２の設
   定値以上に達したことを検出して第２の過電圧検出信号
   を発生する電圧検出回路を設け、 前記第１の過電圧検出信号で前記インバータを停止さ
   せ、前記第２の過電圧検出信号で前記スイッチを投入す
   ることを特徴とした２次励磁装置。
2. 【請求項２】 三相巻線形誘導機の２次巻線に交
   流電流を供給するインバータと、交流電源から供給され
   る交流電力を直流電力に変換し前記インバータに直流電
   力を供給するコンバータと、該コンバータと前記インバ
   ータを接続する直流回路に設けられる平滑用コンデンサ
   と、前記２次巻線線間を短絡するスイッチで構成される
   ２次励磁装置において、 前記２次巻線の端子間或いは前記平滑コンデンサの端子
   間の少くともいずれか一方に設けられ、該端子間電圧が
   第１の設定値以上に達したことを検出して第１の過電圧
   検出信号を発生する電圧検出回路と、前記第１の過電圧
   検出信号が印加され、時間遅れを持った信号を出力する
   遅延回路を設け、前記第１の過電圧検出信号で前記イン
   バータを停止させ、前記時間遅れを持った信号で前記ス
   イッチを投入することを特徴とした２次励磁装置。
3. 【請求項３】 三相巻線形誘導機の２次巻線に交
   流電流を供給するインバータと、交流電源から供給され
   る交流電力を直流電力に変換し前記インバータに直流電
   力を供給するコンバータと、該コンバータと前記インバ
   ータを接続する直流回路に設けられる平滑用コンデンサ
   と、前記２次巻線線間を短絡するスイッチで構成される
   ２次励磁装置において、 前記２次巻線の端子間或いは前記平滑コンデンサの端子
   間の少くともいずれか一方に設けられ、該端子間電圧が
   第１の設定値以上に達したことを検出して第１の過電圧
   検出信号を出力する電圧検出回路と、前記インバータが
   停止したことでインバータ停止信号を出力する回路を設
   け、前記第１の過電圧検出信号で前記インバータを停止
   させ、前記インバータ停止信号で前記スイッチを投入す
   ることを特徴とした２次励磁装置。