JPH10142372A - 制御棒駆動制御装置 - Google Patents

制御棒駆動制御装置

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JPH10142372A
JPH10142372A JP8299035A JP29903596A JPH10142372A JP H10142372 A JPH10142372 A JP H10142372A JP 8299035 A JP8299035 A JP 8299035A JP 29903596 A JP29903596 A JP 29903596A JP H10142372 A JPH10142372 A JP H10142372A
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JP
Japan
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control
drive
control rod
signal
inverter
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Pending
Application number
JP8299035A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Mori
利裕 森
Kazumi Yanagibashi
和美 柳橋
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10142372A publication Critical patent/JPH10142372A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 故障発生率の高い要素の信頼性を確保するこ
とでシステム全体としての信頼性の向上を図ること。 【解決手段】 原子炉10の制御棒12に連結されたモ
ータ20を駆動するためのインバータ回路46のアーム
を構成するトランジスタ50〜72を2重化し、各トラ
ンジスタ50〜72の出力をモータ20に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、制御棒駆動制御装
置に係り、特に、原子炉内に配置された制御棒の挿入・
引抜動作を行なうに好適な制御棒駆動制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】原子力発電プラントにおいては、原子炉
内に配置された複数の制御棒を挿入・引抜駆動すること
により、原子炉の出力を制御することが行なわれてい
る。各制御棒の駆動を制御するための制御系は、制御対
象が炉の出力を制御する制御棒であることから、プラン
ト上極めて重要な系となっている。
【0003】従来、この種の制御系を構成するに際して
は、各制御棒を往復動自在に配置された制御棒駆動機構
に接続し、各制御棒駆動機構をそれぞれ制御棒駆動用モ
ータに連結し、各モータをそれぞれインバータ部を介し
てインバータ制御装置に接続し、各インバータ制御装置
をそれぞれ信号伝送路を介して制御棒制御装置に接続し
たシステムが採用されている。このシステムのうちイン
バータ部は、例えばインバータ回路を備えており、モー
タ駆動に必要な電圧および周波数の信号をモータに供給
し、モータの回転駆動によって制御棒駆動機構を往復駆
動し、制御棒駆動機構の往復駆動により制御棒を挿入・
引抜駆動するようになっている。そしてこのシステム
は、制御棒制御装置と伝送路を含む制御系について2重
化構成を採用してシステムの信頼性を確保するととも
に、インバータ制御装置、インバータ部、モータ、制御
棒駆動機構をそれぞれ制御棒ごとに設けることで、故障
発生時の影響を複数の制御棒に及ぼさない構成となって
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、シ
ステムの構成要素のうち制御棒制御装置と信号伝送路を
含む制御系については2重化構成を採用することで信頼
性を確保しているが、インバータ制御装置やインバータ
部等は2重化構成が採用されていない。このため、故障
発生時には、故障部位の修理、またはユニット単位での
交換作業等のメンテナンスを実施することが必要であ
り、システムの復旧に多大な時間を要する。またインバ
ータ部は他の要素よりも大電流が流れる半導体スイッチ
ング素子を備えているので故障発生率が高く、しかもイ
ンバータ部の故障は制御棒の駆動停止につながることか
ら、インバータ部の故障はシステム全体の信頼性を下げ
る結果となる。
【0005】本発明の目的は、故障発生率が高い要素の
信頼性を確保することでシステム全体の信頼性の向上を
図ることができる制御棒駆動制御装置と駆動制御装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、炉内に複数配置された制御棒の制御に関
する情報に従った制御指令を出力する制御指令出力手段
と、制御指令出力手段の制御指令に従って各制御棒に関
する制御信号を出力する複数の制御信号出力手段と、各
制御信号出力手段からの制御信号に応答して電力変換制
御を行いこの電力変換制御に従った駆動信号を生成する
複数の駆動信号生成手段と、各駆動信号生成手段の生成
による駆動信号に従って各制御棒をそれぞれ往復駆動す
る複数の制御棒駆動手段とを備え、前記各駆動信号生成
手段を多重化してなる制御棒駆動制御装置を構成したも
のである。
【0007】前記制御棒駆動制御装置を構成するに際し
ては、以下の要素を付加することができる。
【0008】(1)各駆動信号生成手段の構成要素のう
ち特定の構成要素のみを多重化してなる。
【0009】(2)各駆動信号生成手段は、制御信号に
応答して直流電力を交流電力に変換するインバータ回路
を有し、各インバータ回路を構成する構成要素のうち半
導体スイッチング素子のみを多重化してなる。
【0010】(3)各インバータ回路のアームを構成す
る各半導体スイッチング素子は単一でも負荷を駆動する
に必要な容量を有するもので構成されてなる。
【0011】また、本発明は、制御指令に従って制御信
号を出力する制御信号出力手段と、制御信号出力手段か
らの制御信号に応答して電力変換制御を行って駆動信号
を生成する駆動信号生成手段と、駆動信号生成手段の生
成による駆動信号に従って負荷を駆動する駆動手段とを
備え、前記駆動信号生成手段を多重化してなる駆動制御
装置を構成したものである。
【0012】前記駆動制御装置を構成するに際しては、
以下の要素を付加することができる。 (1)駆動信号
生成手段は、制御信号に応答して直流電力を交流電力に
変換するインバータ回路を有し、インバータ回路を構成
する構成要素のうち半導体スイッチング素子のみを多重
化してなる。
【0013】(2)インバータ回路のアームを構成する
各半導体スイッチング素子は単一でも負荷を駆動するに
必要な容量を有するもので構成されてなる。
【0014】前記した手段によれば、故障発生率の高い
要素を多重化したため、コストアップを最小限に抑え、
且つ故障発生率の高い要素の信頼性を確保することがで
き、システム全体としての信頼性の向上を図ることがで
きる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
【0016】図1は、本発明に係る制御棒駆動制御装置
が採用された原子力発電プラントの要部構成図である。
図1において、原子力発電プラントに設置された原子炉
10内には、複数本、例えば200本の制御棒12が往
復動自在に設置されている。各制御棒12は独立して制
御棒駆動機構14に接続されており、制御棒駆動機構1
4の駆動によって制御棒12が挿入動作されることで炉
の出力が低下し、引抜動作されることで炉の出力が高め
られるようになっている。制御棒駆動機構14は制御棒
挿入機構16に接続されているとともにシンクロ発信器
18、制御棒駆動用モータ20を内蔵した制御棒駆動部
22に接続されている。そして各制御棒駆動機構14は
ロッド24、26を備えており、ロッド24の端部が制
御棒12に連結され、ロッド26の端部がモータ20の
回転軸に連結されている。さらに流体流路を形成するケ
ース28が制御棒挿入機構16に接続されている。ロッ
ド24は、制御棒挿入機構16内に設けられた水圧駆動
源からの水圧動力を制御棒12の往復運動に変換して各
制御棒12に伝達する水圧動力伝達部の1要素を構成す
るようになっており、ロッド24、26は、モータ20
の回転力を制御棒12の往復運動に変換して制御棒12
に伝達するモータ電力伝達部の1要素として構成されて
いる。そして制御棒挿入機構16が制御指令に応答して
水圧駆動源からの水圧動力を制御棒駆動機構14に出力
すると、各制御棒12が一斉に挿入駆動されて炉の出力
が急激に低下するスクラム作動が行なわれる。
【0017】制御棒駆動部22は制御棒12に対応して
複数個設けられており、各制御棒駆動部22は制御棒駆
動制御部30に接続されている。モータ20は制御棒駆
動制御部30からの駆動信号に応答して回転し、この回
転力はロッド26に伝達するようになっている。そして
モータ20が正転または逆転駆動することでロッド24
が往復運動し、制御棒12の挿入動作または引抜動作が
行なわれるようになっている。すなわち制御棒駆動機構
14と制御棒駆動部22は制御棒駆動手段として構成さ
れている。さらにモータ20の回転位置すなわち制御棒
12の位置はシンクロ発信器18によって検出され、位
置検知信号がシンクロ発信器18から制御棒駆動制御部
30に出力されている。
【0018】制御棒駆動制御部30は、制御棒12の数
に対応して、複数のインバータ部32、複数のインバー
タ制御装置34を備えて構成されており、各インバータ
部32がモータ20に接続され、各インバータ制御装置
34がシンクロ発信器18に接続されているとともに、
信号伝送路36を介して制御棒制御装置38に接続され
ている。制御棒制御装置38は、制御棒12の制御に関
する情報にしたがった制御指令を信号伝送路36を介し
て各インバータ制御装置34に出力する制御指令出力手
段として構成されている。制御指令としては、例えば、
複数本の制御棒12のうちいずれの制御棒12を選択す
るかの情報を示す制御選択信号と、制御棒駆動モードを
示す制御棒駆動モード信号と、制御棒12を挿入方向に
駆動するための制御棒挿入指令信号と、制御棒12を引
抜方向に駆動するための制御棒引抜指令信号と、制御棒
12の駆動ストロークとして制御棒12をどの位置まで
駆動するのかを示す制御棒駆動目標位置信号が設定され
ている。ここで、制御棒駆動モードとは、制御棒12を
任意の位置まで連続的に駆動する連続モード、制御棒1
2をあらかじめ設定された駆動距離(例えば、10m
m)だけステップ的に駆動するステップモード、連続モ
ードとステップモードとの中間に位置し、ステップモー
ドの数ステップ分(例えば、50mm)を駆動するノッ
チモード等を示している。
【0019】各インバータ制御装置34は、制御棒制御
装置38からの制御指令とシンクロ発信器18の検出に
よる位置検知信号に基づいて各制御棒12を独立に制御
するための制御信号を生成して出力する制御信号出力手
段として構成されている。例えばインバータ制御装置3
4のうち制御棒選択信号を入力したインバータ制御装置
34のみが制御棒駆動モード信号、制御棒挿入指令信号
または制御棒引抜指令信号、制御棒駆動目標位置信号、
シンクロ発信器18からの位置検知信号にしたがった制
御信号をインバータ部32に出力するようになってい
る。各インバータ部32は、制御信号に応答して電力変
換制御を行ない、電力変換制御により、モータ20を駆
動するに必要な電圧および周波数の駆動信号を生成する
駆動信号生成手段として構成されている。そして各イン
バータ部32の主回路は、図2に示すように、コンバー
タ回路40、リアクトル42、コンデンサ44、インバ
ータ回路46を備えて構成されている。
【0020】コンバータ回路40は、例えばサイリスタ
を備えており、位相制御方式(PAM制御)にしたがっ
てサイリスタの転流位相角を制御して3相の交流電力を
指定の電圧に変換して出力する電力変換器として構成さ
れている。そしてコンバータ40の出力はリアクトル4
2、コンデンサ44によって平滑化されて直流電力とし
てインバータ回路46に入力される。インバータ回路4
6は、直流電力を3相の交流電力に変換する電力変換器
として構成されている。そしてインバータ回路46によ
ってモータ20を駆動するに際して、モータ20の可変
速範囲でトルク特性を一定にするためには、モータ20
の磁束を一定にする必要がある。すなわち、電圧/周波
数比を一定にするために、インバータ回路46で出力周
波数を制御し、コンバータ回路40で出力電圧を制御す
る制御方式を採用している。そしてインバータ回路46
は、他の回路素子よりも故障発生率が高いとことから、
図3に示すように、インバータ回路46のアームが多重
化(2重化)されている。
【0021】インバータ回路46の各アームを構成する
スイッチング素子は、複数のトランジスタ50〜72を
備えて構成されている。トランジスタ50と52、トラ
ンジスタ54、56、トランジスタ58と60、トラン
ジスタ62と64、トランジスタ66と68、トランジ
スタ70と72はそれぞれインバータ回路46のアーム
を構成するととともに互いに並列接続されている。各ア
ームのトランジスタは単一のものでもモータ20を駆動
するに必要な容量を有するもので構成されている。すな
わち、各アームのトランジスタには、正常時には各トラ
ンジスタに半分の電流が流れるようになっている。そし
て各アームを構成するトランジスタの一方が故障したと
きには、正常なトランジスタに2倍の電流が流れるよう
になっており、一方のトランジスタの故障によってもシ
ステムを停止することなく、モータ20を連続して運転
できるようになっている。
【0022】このように、制御棒駆動制御部30のうち
インバータ回路46のアームを構成するトランジスタの
みを2重化すると、コストアップを最小限に抑え、且つ
故障発生率の高い要素の信頼性を確保することができ、
システム全体としての信頼性の向上を図ることができ
る。さらに単一のトランジスタの故障発生時に、故障し
たトランジスタから正常なトランジスタへの切替をする
必要がないので、トランジスタ故障時の切替回路や故障
検出回路といった周辺回路が不要となる。さらに、原子
力プラント全体としてのコスト低減を図るために、装置
の共用化を図るに際しても、システムの信頼性が向上す
るので共用化に対応することができる。
【0023】なお、前記実施形態においては、各アーム
のトランジスタを2重化するものについて述べたが、各
アームのトランジスタを3重化等多重化することも可能
である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のよれば、
故障発生率の高い要素を多重化したため、故障発生率の
高い要素の信頼性を確保することでシステム全体として
の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す原子力発電プラント
の要部構成図である。
【図2】図1に示すインバータ部の主回路の構成図であ
る。
【図3】インバータ回路の回路構成図である。
【符号の説明】
10 原子炉 12 制御棒 14 制御棒駆動機構 16 制御棒挿入機構 18 シンクロ発信器 20 制御棒駆動用モータ 22 制御棒駆動部 32 インバータ部 34 インバータ制御装置 38 制御棒制御装置 50〜72 トランジスタ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉内に複数配置された制御棒の制御に関
    する情報に従った制御指令を出力する制御指令出力手段
    と、制御指令出力手段の制御指令に従って各制御棒に関
    する制御信号を出力する複数の制御信号出力手段と、各
    制御信号出力手段からの制御信号に応答して電力変換制
    御を行いこの電力変換制御に従った駆動信号を生成する
    複数の駆動信号生成手段と、各駆動信号生成手段の生成
    による駆動信号に従って各制御棒をそれぞれ往復駆動す
    る複数の制御棒駆動手段とを備え、前記各駆動信号生成
    手段を多重化してなる制御棒駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 各駆動信号生成手段の構成要素のうち特
    定の構成要素のみを多重化してなる請求項1記載の制御
    棒駆動制御装置。
  3. 【請求項3】 各駆動信号生成手段は、制御信号に応答
    して直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有
    し、各インバータ回路を構成する構成要素のうち半導体
    スイッチング素子のみを多重化してなる請求項1記載の
    制御棒駆動制御装置。
  4. 【請求項4】 各インバータ回路のアームを構成する各
    半導体スイッチング素子は単一でも負荷を駆動するに必
    要な容量を有するもので構成されてなる請求項3記載の
    制御棒駆動制御装置。
  5. 【請求項5】 制御指令に従って制御信号を出力する制
    御信号出力手段と、制御信号出力手段からの制御信号に
    応答して電力変換制御を行って駆動信号を生成する駆動
    信号生成手段と、駆動信号生成手段の生成による駆動信
    号に従って負荷を駆動する駆動手段とを備え、前記駆動
    信号生成手段を多重化してなる駆動制御装置。
  6. 【請求項6】 駆動信号生成手段は、制御信号に応答し
    て直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有
    し、インバータ回路を構成する構成要素のうち半導体ス
    イッチング素子のみを多重化してなる請求項5記載の駆
    動制御装置。
  7. 【請求項7】 インバータ回路のアームを構成する各半
    導体スイッチング素子は単一でも負荷を駆動するに必要
    な容量を有するもので構成されてなる請求項6記載の駆
    動制御装置。
JP8299035A 1996-11-11 1996-11-11 制御棒駆動制御装置 Pending JPH10142372A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011089656A1 (ja) 2010-01-25 2011-07-28 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動システム、モータ駆動システムの制御方法、及び走行装置
JP2014143895A (ja) * 2012-12-28 2014-08-07 Ihi Corp モータ装置

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US8575885B2 (en) 2010-01-25 2013-11-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor drive system, control method of motor drive system, and traveling device
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