JPS583567A - サイリスタ変換装置の過電圧保護方法 - Google Patents

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】 （ａ）　　技術分野の説明 不発明は、直流送゛ｄＩＬ尋に用いられる局−圧のサイ
リスタ変換装置の過電圧保護方法に関−ｆる。

（ｂＪ　　便米技術の戊明 １４１図は直流送電等に用いられる高電圧サイリスタ変
換装置の結線図の例である。■１〜ｖ６は複数のサイリ
スタを直列接続してなるサイリスタバルブで三相全波整
流回路（ブリッジ接続）を構成してふり、各サイリスタ
バルブには夫々過電圧保線用アレスタＡｒｒ１〜Ａｘｒ
６が接続されている。直流出力は直流リアクトルＤＣＬ
を通して［Ｉｔ繍路ＤＣ／ｉｎｅに接続され、ＵＶＷは
交流入力で図示してない変換器用変圧器に接続される０ ８２図は従来のサイリスタバルブの構成例で、複数のサ
イリスタ８　ＣＲ，〜８Ｃ几。を直列接続し、各サイリ
スタには、電圧を均等に分担させるための分圧回路”１
’ｔ〜Ｃｎ−Ｒｎが接続され、さらにサイリスタのスト
レスを緩和するためのアノードリアクトルＡＬが直列に
接続されている。

この場合サイリスタの直列数Ｎは第３図に示すようにア
レスタの保−レベルｖｐとの協調をペースに次の（１）
式にて決定される。

バランスを考慮した係数。

この場合Ｎは、はゾＶによって決まる。■、は様々な条
件におけるサージ電圧に対して、そのエネルギーを充分
に処理できるよう配慮された値に決定される。

第４図はサイリスタの直列＠Ｎを減らすための従来例で
ある。第２図と同じ記号は同じ要素を示す。各サイリス
タに夫々所定の実圧でブレーりｔ−Ａｌ６タイ−に−）
’ＶＯＤ１〜ＶＯＤｎｊｆ／−接続し、その電流をダイ
オードＳＲ，〜ＳＲｎを通して各サイリスタのゲートに
流すようにしている、Ｃｖ１〜Ｃｖ０はゲート電流を安
定にする働きをするコンデンサである。

このようにするとサイリスタバルブに順方向のサージ電
圧が印加された場合その値が各サイリスタのブレークオ
ーバーダイオードの動作レベルに達するとサイリスタの
ゲートに電流が流れて強制的に点弧され、過電圧から保
−される。

従ってこの強制点弧のレベルを第５図−）に示すｖｆの
ように試験電圧ｖｔより低いレベルに選定すれば所要直
列数は低減できる。但しこの場合強制点弧によって保護
できるのは順方向の過電圧のみであり、逆方向の過電圧
に対してはアレスタに依存することになる。従ってサイ
リスタの逆耐−圧が順方向耐電圧より大きい場合にはそ
の分だけ直列数が減らせること番こなる。この場合の大
きな欠点はアバランシェダイオードにアレスタのような
エネルギー処理能力がないことである。従って、常に動
作レベルをアレスタより高いレベルに定めないと逆極性
の過電圧でブレークオーバーダイオード自身が破損する
危検。

欠点がある。

（Ｃ）　　発明の目的 禾発明の目的は各サイリスタにエネルギー処理能力を有
する非直線抵抗を接続しその電圧均等作用を応用すると
ともに、非直線抵抗の電流を検出してその値と時間、極
性により最適な保−を行うことによって合理的に所要サ
イリスタの直列数を低減し、経済的にして信頼度の高い
サイリスタ変換装置の保一方法を提供することである。

（ｄ）　　発明の構成及び作用 本発明の構成を第６図の実施例に基づいて説明する。第
２図と同じ記号は同一要素を示す。

各サイリスタには例えばｚｆｉＯを主体とした高検出す
る。変流器の２次側には、夫々発光ダイオードＬＥＤ、
　〜Ｌｉ！ｉＤｎ、逆並列ダイオード８ＲＮ。

〜８ＲＮｎ１検出レベル決定用抵抗ｒ１〜ｒｎが並列接
続されている。

各サイリスタバルブには図示していない共通制御回路か
らのゲート指令Ｐ）Ｉを受けて各直列サイリスタにゲー
ト信号を送出したりバルブの状履を判断して適切な保躾
をかけたり、共通制御回路に対して保躾依頼信号（ＧＢ
）を送出する機Ｉ１１を備えたパルス発生装置ＰＧを設
けている。

パルス発生装置からのゲート信号はライ・トガイドＬ１
〜Ｌｎにより各サイリスタのゲートに送られる、又非直
線゛抵抗の電流はＬＥＤ、、ＬｇＤ−こより光信号ＩＮ
、〜ＩＮ。とじてライトガイドＬＮ、〜ＬＮｆｌにより
パルス発生装置ＰＧに伝送される。この場合、変流器の
極性により、非直線抵抗Ｎ（−Ｎｎ０（ｎｏ　（ｎ　）
の電流がサイリスタにとって順極性の時にＬ　ｇ　Ｄ、
　％　Ｌ　Ｉ　Ｄｎｏに電流が流れ、Ｎｔｔｏ−１−ｔ
〜Ｎ。

の電流がサイリスタにとって逆極性の時にＬＥＤ。。ヤ
、〜Ｌ８八に電流が流れ光信号ＪＥ：ＰＧに送るように
構成している。

上述の構成に於て非直線抵抗の所定の電流における保−
レベルを並列サイリスタの貯容電圧レベルＶ、より低い
値に設定する。とともに、常時の運転電圧−こ対して非
直線抵抗に流れるｔ流がその寿命上まったく問題ない値
になるよう配慮の上サイリスタの所要直列数が決定され
る。

例えば第５図（ｂ）に示すように保護レベルをＶ。

＝Ｖ、、に定めるとサイリスタの所ｌ！直列数ｎは（２
）式で決定され従来例より低減が可能になる。

この場合問題になるのは非直線抵抗の処理エネルギー限
界と渦発生の劣化対策である。非直線抵抗の処理エネル
ギー限界を越えたエネルギーが注入されると抵抗体が爆
発する場合がある。

これに対処するた。め本発明では各非直線像抗体の′１
ＩＩＣｆＩｔが所定値以上で所定時間以上流れたことを
憤出し、その゛電流の極性がサイリスタにとって順極性
である場合には全直列サイリスタに一斉にゲート信号を
送り点弧させ非直線抵抗の電流をサイリスタ肯に移して
しまう。又電流の極性がサイリスタにとって逆極性の場
合にはブリッジの全サイリスタバルブのゲート電流を停
止する（ゲートブロック）。このようにして非直−抵抗
への過大エネルギ注入を防止することができる。

以下に５１１図を用いて具体的にａ明する。通電中のサ
イリスタバルブＶ、　、　Ｖ、の極間は短絡状態となる
ので過電圧は加わらず、非通電中の他のサイリスタバル
ブに過電圧が加わる。例えばサイリスタバルブｖ４には
Ｕ−Ｖ間の線間電圧が加わりエネルギーの大きな１閉サ
ージ電圧等が図示してない変換器用変圧器の１次側から
サイリスタバルブに移行して来る。このサージ電圧は、
はり変圧器の巻線比で移行するので大きな過・感圧がサ
イリスタバルブＶ、、Ｖ、に加わることになる、この際
例えばサイリスタバルブＶ、の非直−抵抗電流値が逆極
性で所定値を所定時間越えて流れた場合ゲートブロック
することによってサイリスタバルブｖ１〜Ｖ、の通電を
停止させる。

サイリスタバルブｖ４の′感圧はＵ−Ｖ間の巌関電百 圧からＵ相の相電圧に即ちｘ／Ｍｆに低減され非直線抵
抗の電流をはゾ零にすることができる。

同様にしてＤＣ／ｉｎ　からのサージ電圧に対しても通
電中はサイリスタバルブｖ４に全電圧が印加されるが全
サイリスタバルブを通電停止すればｖｌとＶ、のサイリ
スタバルブでサージ電圧を分担することになり過電圧は
半減するので非直線抵抗の電流をはり零にすることがで
きる。

このようにして非直線抵抗を過大エネルギ注入による爆
発から保護することができる。このことは逆に本発明に
よれば比較的エネルギー処理−力の小さな非直線抵抗に
より合理的にサイリスタを保−することができる利点を
有する。

次に偶発的にある非直−抵抗が短絡状態になった場合に
ついて考える。この場合電流が構出され保ｌ１Ｉ１１ｂ
作が行われ変換装置が停止するが１ケの偶発故障により
装置全体を停止させるのは運用上好葦しくない。

これを防止する本発明の１実施例を第７図に示す。ｌｓ
６図と同一記号は同一４！票を示す。各非ＩＩＩＩｍ抵
抗Ｎ、、Ｎｎに直列にフユーズＦ、〜Ｆｎを挿入し、フ
ユーズと並列に表示ランプＬＰ、〜ＬＰｎと制限抵抗Ｌ
Ｐ＾〜ＬＰｆＬｎの直列回路を接続する。

非直線抵抗Ｎ１〜Ｎｎ０（ｎｏ（ｎ　）の電流を順方向
電流検出信号ＩＮ、〜−０とじてパルス発生装置ＰＧに
伝送し、非直線抵抗凡、、〜Ｎ、の電流を逆方向検出信
号■Ｎｌｌｌ０＋Ｉ〜ＩＮｎとしてパルス発生装置ＰＧ
に伝送する。

パルス発生装置ＰＧの実施例をｍｓ図に示す。

順方向電流検出信号ＩＮ、〜ｌＮｎ０をＯＲ回路ＧＡに
入れ、その出力を非直線抵抗Ｎ、〜洩。に流れる電流が
所定時間以内かどうかを判別するための時間設定回路ｆ
ｄムを通して単安定マルチバイブレータ８８Ａに入力し
所定時間幅のワンショットパルスを発生させる。このワ
ンショットパルスと各順方向電流検出信号Ｉ凡〜■Ｎｎ
ｏとを夫々ＡＮＤ回路０１〜へ。に入力する。これらの
出力信号は“１″のとき夫々非直線抵抗Ｎ、〜Ｎｎ０に
所定値の順方向電流が所定時間以上流れたことを示を道
号となる。これらの信号を判定回路ｕＥＴＡに入力し“
ｌ”の信号が所定の数より多い時に強、・制点弧指令Ｆ
ＦＣを出力し、ゲートパルス発圭器ＰＧＣを躯動し、ラ
イトガイドＬ、〜■、。

を通してゲート信号を伝送し、全直列サイリスタＳＣ孔
、〜５Ｃａｎを点弧させる。また、各逆方向恭 電流検出信号ＩＮｎｏ−＋１〜ＩＮＪｌをＯ凡回路に入
れその出力を時間設定回ｙＩＴｄＢを通して単安定マル
チバイブレータＳＳＢに入力し、ワンショットパ／Ｌ’
　スｆ発生させる。このワンショットパルスと各逆方向
ｖＬｔＩＬ検出１６号ＩＮｎ、ヤ、〜ＩＮ、とを夫。

Ａ　Ｎ　Ｄ　１ｇｌ路Ｇ。Ｏ＋１〜へに人力する。これ
らの出力信号は“１″のとき夫々非直巌抵抗Ｎｎｏ＋Ｉ
〜凡に所定値の逆方向電流が所定時間以上流れたことを
示す信号になる。これらのイざ号を判定回路υＥＴＩＳ
に入力し“ｌ”の信号が所定の数よりチい時にゲートブ
ロック指令ＧＪ３Ｃを共通制御１ｇｌ路ＣＴＲに送出し
全サイリスタバルブのゲート信号を停止させる。

この様な構成とすると、列えば非直線抵抗Ｎ１のみが故
障により短絡して・その電流検出信号ＩＮ、を送出し続
けても判定回路Ｉ）ｇＴＡは所定の数取下なので動作せ
ず何等保罐動作は行われない。その後直列ヒユーズＦ、
が溶断じて表示ランプＬＰ１が点灯し異常が表示される
がサイリスク変換装置はそのま＼運転を継続することが
可能である。また、願方向家たは逆方向の大きな過電圧
が印加され大部分の非直線抵抗に所定値の電流が所定時
間以上流れた時には判定回路ＤＦｉ’ｌ’ＡまたはＤｇ
ＴＢは所定の数を越えその出方が“ｌ”となり強制点弧
指令ＦＦＣまたは、ゲートブロック指令ＧＢＣの信号を
出して前述の過電圧保−励作が行われる。

（ｅ）　　発明の効果 以上に説明の様に本発明によれば直列サイリスクの夫々
に非Ｉｉ［ＩｉＩ抵抗を接続し、過渡的な電圧・分担を
均等にすることができ、さらに非直線抵抗の電流を検出
してゲート信号を制御することにより非直−抵抗に対す
る過大なエネルギー注入を防止することができる。従っ
てサイリスタの所要直列数を低減して尚且つ信頼度の高
いサイリスタ変換装置の過電圧保繰方法を提供すること
ができる。

（ｆ）　　変形例 前述第７図の実施例では非直線抵抗の電流検出信号を順
逆夫々を異ったサイリスクから検出しているが、他の実
施例として例えば第９図に示す！に変流器ＣＴ、〜ＣＴ
、の２次巻線に抵抗ｒ。

〜ｒｎを接続すると共に単相ブリッジ回路Ｓ　ＲＮ、〜
Ｓ几Ｎｎの交流入力に接続し、その直流出方に発光ダイ
オードＩＪＤ、〜ＩＪＤ！１を接続しその光信号をライ
トガイドＬＮ、〜ＬＮｎによりパルス発生装置ＰＧに伝
送する。この信号は順逆いずれの方向に電流が流れても
検出動作が行なわれる。一方サイリスタと並列に発光ダ
イオードＬ　ｇＤＦ、〜ＬＥＤＦｎとダイオード８几Ｆ
、〜８几Ｆｆｌの逆並列回路に制限抵抗凡に、〜凡Ｆｎ
の直列接続した回路を接続し、発光ダイオードＬＥＤＦ
１〜ＩＪＤＦｎの光信号はライトガイドＬＰｌ〜ＬＦｎ
によりパルス発生装置に伝送される。この信号はサイリ
スクに順方向電圧が印加されていることを示す信号とな
る。

この信号と前記発光ダイオードＬＨＤ１〜ＩＪＤ、の信
号を用いて非直線抵抗に流れる電流の極性を判別し、第
８図のパルス発生装置と同等の保−動作を行うことは容
易に類推することができる。

【図面の簡単な説明】

縞１１ｇ１はサイリスタ変換装置の結線図、第２図は従
来のサイリスクバルブの構成図、第３図はそのアレスタ
との保護協１１１説明図、籐４図は従来の強制点弧保護
回路、第５１１９はその保鏝協−（Ｊｌ）と不発−によ
る保ｌＩＩ協−（ｂ）の説明図、講６図は本発明の実施
例を示すサイリスタバルブ構成図、第７図は本発明の他
の実施’：ｉｉｏサイリスタバルブ構成図、謳８図は本
発明の保−動作を説明するための制御ブロック図、ＪＩ
！９図は本＠明の変形例を示すサイリスタバルブ構成図
である。 Ｖ、〜Ｖ、・・・サイリスクバルブ１．Ａｘｒ、〜Ａｒ
ｔ、・・・アレスタ、ＤＣＬ・・・直流リアクトル、Ｕ
、　Ｖ、Ｗ・・・交流入力、ＤＣｊｉｎｅ・・・直流ｍ
路、　　ＳＣ鳩、８０Ｒ，・・・サイリスタ、ＣＩ　＋
鳩、　”ｚ　、Ｂｔ・・・分圧回路、ムＬ・・・アノー
ドリアクトル、ＶＯＤ、〜ｖＯＤｎ・・・ブレークオー
バーダイオード、ＳＲ，〜８Ｒｎ・・・ダイオード、Ｃ
ｖｌ−Ｃｖｎ・・・コンデンサ、Ｎ、〜Ｎｎ・・・非直
纏近抗、ＣＴｉ、　ＣＴｏ・・・変流器、ｒ、−−ｒ、
・・・抵抗、ＩＪＤ、・・・ＬＥＤｏ・・・発光ダイオ
ード、８　ＲＮ、〜Ｓ　ＲＮｎ、、・ダイオード、ＬＮ
、〜ＬＮ、・・・ライトガイド、ＩＮｌ〜ＩＮユ・・・
１流検出１ε号、ＰＧ・・・パルス発生装置、　ＰＨ・
・・ゲート指令、ＧＢ・・・ゲートブロック依頼信号、 ■−１〜Ｆｎ・・・フユーズ、ＬＰｌ−ＬＰｎ・・・ラ
ンプ、Ｌ　Ｐ　ｋＬ、〜ＬＰへ・・・抵抗、Ｇム、ＱＢ
、・・ＯＲ回路、０１〜Ｇｎ、、、　ＡＮＤ回路、　Ｔ
ｄＡ、ＴｄＢ・・・時間設定１１２１４、Ｓ８Ａ、　Ｓ
ＳＢ・・、４安定マルチバイブレータ、ｉ）Ｅ′ｒ入、
１）ｇＴＢ・・・判定回路、ＦＦＣ・・・強制点弧指令
、ＰＧＣ・・・ケートパルス発生器、ＧＢＣ・・・ゲー
トブロック指令、ＣＴル・・・共通制御回路、■べ〜■
Ｎｎｏ・・・ｌ一方向電流噴出信号、ＩＮｎ、、、〜Ｉ
Ｎｎ・・・逆方向電流検出信号、ルＦ、〜ｆ４Ｆｎ・・
・抵抗、ＬｇＤＦ、〜Ｌｊ！１ｉｔ）１ｉ’ｎ・・・発
光ダイオード、Ｓ凡Ｆ１〜ＳルＦ、・、、ダイオード、
ｉ、ｉ；’１〜ＬＦｎ・・・ライトガイド、８　ｋｌ、
Ｎ、、　８　ＲＮ、・・・単相ブリッジダイオード、Ｖ
　・・・アレスタの保護レベル、 Ｖ　・・・サイリスタノ（ルブの賦−・感圧、ｖｆ・・
・従来の強制点弧レベル、 ｖ、ｆ・・・本発明の強制点弧レベル、■　・・・本発
明の場合の試験電圧。 ｎ （７３１７）代理人　升虐士　　則近憲佑（１より）１
名）顛 第１図 第２ス 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 釧 第９１ Ｐ６へ 手　続　補　正　書（自発） １、事件の表示 特願昭５６−９８１９５号 ２、発明の名称 ナイリスタ変換装置の過電圧保護方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 （３０７）　東京芝浦電気株式会社 ４、代理人 〒１００ 東京都千代田区内幸町１−１−６ 東京芝浦電気株式会社東京事務所内 図　　面 ６、補正の内容

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　サイリスタと並列に、少なくともコンデンサ
   と抵抗の直列回路、及び非０１Ｍ抵抗を夫々接続したユ
   ニタットを複数個直列接続して成るサイリスタバルブと
   、このサイリスタバルブをブリツ外ｌＩ！続し゛て構成
   するサイリスタ変換装置に於て１前記非直−抵抗に流れ
   るｖｔ流を検出し、この電流値及び遣′ｔ＃間が所定値
   を越えた時、この電流の方向が所定の方向のときは前記
   非直線抵抗をざむ＃起すイリスタバルブの全直列サイリ
   スタに点弧信号を与えて点弧させ、また、前記非Ｉ＆繍
   抵抗に流れる電流の方向が前記所定の方向に対し逆方向
   のときは、前記ブリッジを構成する全サイリスタバルブ
   の点弧信号を停止すること８特徴とするサイリスタ変換
   装置の過電圧保護方法。
2. （２）　サイリスタと並列に、少なくともコンデンサと
   抵抗の直列回路、及び非ｌＩｋ線抵抗と７１−ズの直列
   回路を接続したユニットをｖｉ故個直列接続して成るサ
   イリスタバルブと、このサイリスタバルブをブリッジ接
   続して構成するサイリスク変換装置に於て、前記非直線
   抵抗に流ｉしる４流８慄出し、所定の数の繭紀非直線抵
   抗に流れる電流値及び通電時間が所に値を越えたことを
   判定し、ｍａｒ２非Ｆｉｉ−抵抗に流れる電流の方向が
   所定の方向のときは罰紀非ｔＩｉ１−抵仇をざむ萌６己
   サイリスタバルブの全直列サイリスタに点弧１ｄ−ｇｊ
   を与えて点弧させ、前記非ｃｍ献抵抗に流れる磁流の方
   向がｒａｉｌδｅＦ！Ｉｉ足の方向に対し逆方向のとき
   は前記ブリッジ８構成°ｆる全サイリスタバルブの点弧
   信号を停止することを特徴とするす・イリスタ変換諌１
   の過−圧保線方法。