JPS59139891A - サイリスタ逆変換器の制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は改良形ＢＷＲのインターナルポンプの回転数制
御と行うサイリスタ逆変換器の制御装置に係り、特に、
電源の瞬時停止に対して対策を施こしたサイリスタ逆変
換器制御装置に関する。

〔従来技術〕

第１図は改良形ＢＷ几プラントに用いられているインタ
ーナルポンプの従来からの電源系統図を示したものであ
る。プラント通常運転時、発電機１０発生′成力は主変
圧器２にて昇圧され、開閉所３１．送電線４を介して変
電所５に送られ、更にこの変電所５から遮断器６を介し
て送電線７に送られ外部の電力系統へ発生電力を供給す
る。一方、図示されないインターナルポンプに直結され
るインターナルポンプ用電動機（交流電動機）８への電
力供給は、発電機１の電圧を所内変圧器９によシ降圧し
、母線１０、遮断器１１、サイリスタ逆変換器１２を介
して供給される。

このよりな″電力系統に於いて、送′ａＬ線７で短絡又
は地絡事故が発生すると、遮断器６が開となって事故除
去が行われる。しかし、短絡事故から遮断器６が開放さ
れるまでの間、即ち事故を検出して保護継電器が動作す
るまでの時間１．の間は送電線７の電圧がほぼ零となり
、従って、母線１０での電圧も最悪のケースで約定格電
圧の３０％まで低下する。第２図はこの母線電圧の変化
を示したもので、事故時の低下母線電圧Ｖ　ｒｍ　ｌ　
ｍは送電系統及び発電所内電源のインピーダンスで決ま
るが、更に、事故点の距離及び事故事象によってその値
は変化する。父、事故除去までの時間ｔ、は動作保護継
電器の種類及び検出感度によって変化する。

第３図は従来のインターナルポンプのサイリスク逆変換
器の制御装置の一例を示した構成図である。母線１０の
°成力は遮断器１３を介して入力変圧器１４に入り、こ
こで降圧された後、整流器１５で一旦直流に変換される
。この直流はサイリスク逆変換器１６で再度可変周波数
の交流に変換され、この交流は出力変圧器１７により昇
圧されてインターナルポンプ用電動機８に供給される。

この電動機８にはインターナルポンプ１８が直結されて
いる。回転数制御は、周波数設定器１９により設定され
た周波数が、電圧−周波数変換器２０によって電圧に変
換され、この電圧を受けたパルスアンプ２１が所定のパ
ルスをサイリスタ逆変換器１６のゲートに供給すること
により設定周波数の交流を発生して行う。電源電圧低下
によるサイリスタ逆変換器１６の停止は、曲線１０の電
圧を計器用変圧器２２により取り込んでこれを低電圧継
電器２３で検出し、パルスアンプ２４゜２１０パルスシ
フトで実施する。

ここでポンプ１８の回転数指令は周波数設定器１９の設
定周波数ｆ、で与えられる。ポンプ１８の所用動力Ｐｐ
は、ＰＰη（ｆＲ）Ａの関係がある。この時、電動機８
の出力はポンプ１８の入力とバランスする為、設定周波
数ｆＲが一定であれば一定となり、電動機８の入ブ月〕
Ｍは以■に示す関係がある。

ＰＭ＝Ｌ「Ｖｙ　　Ｉッ 但し、’ＶＭは電動機電圧、１Ｍは電動機入力電流を示
す。

従って、電動機入力電流は以１：に示す関係を有するこ
とになる。

上記関係式から、設定周波数ｆＲが一定の場合、電動機
人力ＩＭは電動機端子電圧に逆比例することになる。即
ち、送電線事故に於いて、母線電圧１０が低下すると電
動機入力電流ＩＭは増加する。

第４図はサイリスタ逆変換器１６を構成するサイリスタ
の熱耐量特性を示したものであり、逆変換器１６の定格
電流ｆｏを越えると、サイリスタの熱耐量は、（ＩＩｏ
）”ｔにより制限される。

この為、一般的には、電源電圧が低下すると逆変換器は
過負荷となる為停止させなければならない。

以上の如く、母線１０の電圧低下により電動機入力ＩＭ
が増加すると、サイリスタ逆変換器１６の過負荷による
破壊を防止する為、サイリスタ逆変換器１６を停止しな
ければならない。しかし、母線１０の電圧低下とともに
サイリスク逆変換器１６を停止させると、原子炉スクラ
ムより早くインターナルポンプ１８のトリップが起きる
ことになり、従って、原子炉燃料の熱的裕度が厳しくな
る欠点がある。この欠点を解消する為、送電線７の瞬時
停電で直ちに原子炉スクラムするとプラントの稼動率が
低下するという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の欠点を解消し、瞬時の電源電圧
低下時にインターナルポンプトリップを起こさせずポン
プの運転全継続し得るサイリスタ逆変換器の制御装置を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、サイリスタ逆変換器から出力される交流の周
波数を変化させて、交流電動機の回転数を制御する制御
装置に於いて、周波数一定運転時にサイリスタ逆変換器
に電力を供給する電源電圧が低下すると、サイリスタ逆
変換器の電流は増加するが、この時の過電流に対しサイ
リスタの熱耐量以内ではサイリスタ逆変換器を過負荷運
転し、耐量制限時間内に前記周波数を下げて、サイリス
タの許容電流以下の電流を交流電動機に供給して運転を
継続し、この交流電動機に直結されているインターナル
ポンプのトリップを防止することにより、上記目的を達
成する。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を従来例と同部品は同符号を用い
て図面に従って説明する。第５図は本発明のサイリスタ
逆変換器の制御装置の一実施例を示した構成図である。

母線１０の交流電流は遮断器１３、入力変圧器１４を経
て整流器１５に達し、ここで直流電流に変換されてサイ
リスタ逆変換器１６に入力される。サイリスタ逆変換器
１６で所定の周波数を有する交流電流に変換された電力
は出力変圧器１７により昇圧されて電動機８に供給され
る。電動機８は入力電流の周波数に応じた回転数により
これに直結されたインターナルポンプ１８を駆動する。

一方、定格電源電圧時の電！！ｊｌＩ磯８の回転数制御
は、周波数設定器１９で速度指令を与えるが、この速度
指令信号は切替器２５を経て電圧−周波数変換器２０に
入り、ここで周波数に応じた電圧に変換され、この電圧
をパルスアンプ２１が取り込み、サイリスタ逆変換器１
６のゲートに逆変換器の出力′電流の周波数が設定周波
数になるようなパルス出力を与えることにより行なわれ
る。母線１０の電圧が低下した場合は、整流器１５の出
力側に設置された電流検出器２６によりサイリスタ逆変
換器１６の入力電流を検出し、この電流を電流−周波数
設定器２７に入力して電流に応じた周波数を前記切替器
２５に出力する。

また、電流検出器２６の′１１！流は、電流一時間設定
器２８に入力され、この電流一時間設定器２８は過負荷
運転許容時間指令を切替器２５に与える。

なお、この過負荷運転許容時間指令が出されると、電流
−周波数設定器２７の周波数指令値を切替器２５は優先
的に通過させるように切替わり、電流−周波数設定器２
７により過負荷電流に応じた設定周波数が電圧−周波数
変換器２０に辱えられることになる。

次に上記実施例の動作について説明する。電動機８が一
定周波数運転をしている時に、母線１０の電圧が低下す
るとサイリスタ逆変換器１６の電流が増加する。この時
の電流増加を電流検出器２６により検出しこの電流を電
流−周波数設定器２７と電流一時間設定器２８に与える
。すると、電流−周波数設定器２７は過電流に応じた通
常の周波数よりも低い設定周波数を切替器２５に出力す
る。また、電流一時間設定器２８は電流に応じた過負荷
運転許容時間指令を切替器２５に出力する。切替器２５
では過負荷運転許容指令が入力されると、電流−周波数
設定器２７の設定周波数を電圧−周波数変換器２０に送
る。このため、パルスアンプ２１は′電圧−周波数設定
器２７により設定された周波数の交流出力をサイリスタ
逆変換器１６が出すように逆変換器１６のゲートにパル
スを送出する。すると、電動機８０回転数は下がり逆変
換器１６を流れる電流は逆変換器１６を構成するサイリ
スタの熱耐量以下（許容電流値以下）となり、インター
ナルポンプ１８をトリップしないで運転を継続させるこ
とができる。

第６図は上記電流一時間設定器２７の回路構成例を示し
たものである。電流検出器２６は低抵抗Ｒで構成され、
抵抗比の電圧降下分Ｅが２個のダイオード２９とバイア
ス３０で構成された高値ゲートに入力されている。なお
、バイアス３０は前記逆変換器１６を構成するサイリス
タの定格電流を■ｏとすると、Ｅｎ　＝ＲＩ（１を満足
するバイアス電圧ＥＢを有する。高値ゲートの出力側に
は可（９） 変抵抗器３１を介してコンデンサ３２が接続されている
。このコンデンサ３２の正極側はダブルベースダイオー
ド３３０ベースに接続され、このダブルベースダイオー
ド３３のエミッタ１則はバイアス３４を介してコンデン
サ３２の負極側に接続されている。

前記した逆変換器１６の電流が増加すると抵抗Ｒによる
電圧降下分が増大し、所定の電圧以上となると高値ゲー
トを通過してコンデンサ３２を充電する。可変抵抗器３
１はコンデンサ３２との組合わせでコンデンサ３２の充
電時間ｋ　？Ａ整して過負荷許容時間を決めている。ダ
ブルベースダイオード３３はエミッタ電圧、即ちコンデ
ンサ３２の電圧がバイアス３４のバイアス電圧Ｅｃを越
えると通電し、コレクタ、エミッタ間にパルス状の出力
信号である過負荷運転許容時間指令を発生する。

なおコンデンサ３２に並列に接続されたダイオード３５
は放電回路を構成している。

第７図は電流検出器２６の出力電圧Ｅが、Ｅｌ＞Ｅｌ　
＞Ｅａ　＞Ｅ４の関係でステップ状１′（発生しく１０
） た場合のコンデンサ３２の充電時間と電圧の関係を示し
たものであり、これを再プロットすると第８図のエミッ
タ′電圧一時間特性となる。即ち、電圧Ｅが高い、即ち
サイリスタ逆変換器１６への電流増大が著しい場合は、
充電時間は短かくなっており、従ってダブルベースダイ
オード３３の出力である過負荷運転許容時間指令が短時
間で出力されることになシ、第４図に示したサイリスタ
過電流耐量特性を得ることができる。

本実施例によれば、母線１０の電圧が低下してサイリス
タ逆変換器１６の電流の増加を電流検出器２６が検出す
ると、電流一時間設定器２８が過負荷運転許容時間指令
を切替器２５に与え、電流−周波数設定器２７の通常周
波数よシも低い設定周波数指令をパルスアンプ２１に与
えて、逆変換器１６の出力交流電流の周波数を低くする
ことにより、逆変換器１６を構成するサイリスタの許容
値以下に電流を制限することにより、母線１０の電圧の
低下と共に、インターナルポンプ１８の運転を直ちに停
止することなく運転の継続を可能と（１１） する効果がある。このため、原子炉スクラムより早くポ
ンプ）　ＩＪツブが起きることがないため、燃料の熱的
余裕度を十分にとることができ、より安全なプラントの
運行を行なうことができると共に、プラント稼動率の低
下を防止することができる。

また、サイリスタ逆変換器１６を流れる電流を制限して
過負荷運転時間に対する保獲が可能となるため、逆変換
器１６を構成するサイリスタの容肘な低減させることが
可能であり、より経済的なサイリスタ逆変換器の制御装
置を構成する効果もある。

〔発明の効果〕

以上記述した如く本発明のサイリスタ逆変換器の制御装
置によれば、逆変換器の電源電圧が低下した時に、逆変
換器の交流出力周波数を低下させて逆変換器に流れる電
流を抑制することにより、瞬時の電源電圧低下時にイン
ターナルポンプトリップを起こさせずにその運転を継続
することができる。

【図面の簡単な説明】

（１２） 第１図はインターナルポンプの電源系統図、第２図は母
線電圧変化曲線図、第３図は従来のサイリスタ逆変換器
の制御装置の一例を示した構成図、第４図はサイリスタ
の熱耐量特性線図、第５図は本発明のサイリスタ逆変換
器の制御装置の一実施例を示した構成図、第６図は本実
施例で用いた電流一時間設定器の詳細構成例を示す回路
図、第７図はコンデンサ充電時間−電圧特性曲線図、第
８図はエミッタ電圧一時間特性線図である。 ８・・・電動機、１６・・・逆変換器、１８・・・イン
ターナルポンプ、１９・・・周波数設定器、２１・・・
パルスアンプ、２６・・・電流検出器、２７・・・電流
−周波数設定器、２８・・・電流一時間設定器。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 （１３） 茅２目 −，ＩＰ！ｉＩｔｌ 第３０ １０ 茅５０ １θ １ｏ　　　　　ｅ歳 茅７図 狩１ｉ１Ｔ 茅Ｉｉ目 Ｅ、　Ｅ４Ｅ、Ｅ２Ｅ。 電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交流電動機を接続したサイリスタ逆変換器の出力交
   流周波数を変化させて、交流電動機の回転数を制御する
   サイリスタ逆変換器の制御装置において、サイリスタ逆
   変換器を流れる電流が所定値以上に増大した際に、増大
   した電流の大きさに対応した期間後に信号を発生する手
   段と、前記信号が発生されると前記電流の大きさに対応
   した設定周波数指令をサイリスタ逆変換器に与えて出力
   交流周波数を低下させる手段とを具備したことを特徴と
   するサイリスタ逆変換器の制御装置。