JPS5923184B2 - サイリスタ変換装置の故障検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイリスタ変換装置に係り、特にこのサイリス
タ変換装置を不健全な状態で運転させないようサイリス
タ変換装置の異常を確実に検出するための故障検出装置
に関する。

サイリスタ変換装置の異常は、サイリスタ変換器、その
制御装置、電源、負荷、それらを接続する開閉器、等の
故障によつて生じる。

上記故障が生じると、サイリスタ変換装置の機能および
性能が損なわれ、そのまま運転を続ければ機器の損傷な
ど安全上も好ましくない。

そこでこの異常を早急に検出し、サイリスタ変換装置が
不健全な運転を続けることを防止しなければならない。
本発明の目的は、サイリスタ変換装置の異常を確実に検
出し、サイリスタ変換装置を不健全な状態で運転させる
ことのない故障検出装置を提供するにある。

本発明の特徴は、サイリスタ変換装置の出力と指令との
それぞれの瞬時値の絶対値を検出し、出力の瞬時値の絶
対値が指令の瞬時値の絶対値より所定値以上大きくなつ
たとき異常と判定してサイリスタ変換装置を停止するよ
うにした故障検出装置にある。

以下に具体的実施例に基づいて詳細に説明する。

以下の説明では、指令としての電流パターンおよび出力
としての電流検出器の信号は、共に瞬時値であり、かつ
絶対値と称する場合は、瞬時値の絶対値を意味するもの
とする。第１図はサイクロコンバータでリニアモータを
駆動するシステムに本発明を適用した一実施例を示す１
相分のプロツク図である。サイリスタ変換装置２は電流
パターン印加端子１に与えられる電流パターンに基づい
てセクシヨン開閉器３３を介してリニアモータコイル３
４に通電する。サイクロコンバータは逆並列接続された
サイリスタ変換器２４および２５よりなり、交流入力電
源側には変圧器２６および交流遮断器２７を有する。そ
して、サイクロコンバータの出力電流制御は、電流パタ
ーンと電流検出器２８の信号の偏差を減算器２１で求め
、電流制御装置２２はこの偏差が小さくなるようにゲー
ト制御装置２３に指令を与え、ゲート制御装置２３が所
定の点弧角でサイリスタ変換器を点弧することにより行
なわれる。ここで、前述の異常は電流検出器２８、電流
制御装置２２およびゲート制御装置２３などの制御装置
の故障、また交流電源や逆並列接続サイリスタ変換器な
どの主回路故障（サイリスタ素子の点弧不良、素子損傷
、停電、短絡など）、またフイーダ３１，３２やリニア
モータコイル３４などサイリスタ変換器出力側主回路の
短絡、接地ならびにセクシヨン開閉器３３の動作不良に
よる主回路オープンなどサイリスタ変換器出力側の故障
により生じる。

これらの異常時には、サイリスタ電力変換器の出力は平
常時と相違したものとなる。

この実施例では電流制御系を構成しているので、出力電
流に着目すれば、平常時には出力電流は電流パターンに
対して過渡的にも大きな差を生じないが、異常時には出
力電流は、定常的には電流パターンと大差がなくとも、
過渡的に独特の差が現われる。以下に、電流パターンが
矩形波の場合を第２図で、また電流パターンが正弦波の
場合を第３図で説明する。電流に限らず、電圧等の制御
系である場合を含め、パターンが矩形波や正弦波、ある
いはそれ以外の波形であつても性質は同じである。第２
図はリニアモータ起動時や極く低速の場合で電流パター
ンが矩形波の時の動作波形である。平常時は電流パター
ン１０の絶対値（絶対値回路４１の出力）４１０に対し
て、出力電流２８０の絶対値（絶対値回路４２の出力）
は図の実線４２０のごとくであり、減算器４３の出力は
実線４３０のごとくとなる。ここで、リニアモータコイ
ルが短絡した場合の出力電流波形の例が第２図の破線２
８１で示すものすなわち絶対値回路４２の出力では破線
４２１であり、短絡により電流制御系が変化するので図
のように出力電流は振動的となる。そして、減算器４３
の偏差信号４３１が設定値ΔＩＰＭ以上となると比較器
４５が動作し（第２図の２の時点（出力波形４５１））
記憶回路４６はシステムの異常を記憶（出力波形４６０
）する。比較器４５の比較レベルを一ΔＩＰＭと負側に
設けて出力電流が電流パターンよりもΔＩＰＭ以上の場
合に動作するようにしたのは、第２図の平常時の４３の
出力４３０に知られるように、逆並列サイリスタ変換器
の正逆切替時などのように平常動作でも偏差信号がΔＩ
ＰＭ以上になる（電流パターンの方が大）場合がある（
第２図で３−４の間）ので、これを識別するためである
。また、遅れ回路４４は矩形波パターンの切替時（第２
図で１の時点）に生じる極く短時間の負の偏差信号を減
衰させて誤動作を防止するために設けた遅れ回路である
。以上のように、第１図の４１〜４６からなるサイリス
タ変換装置の故障検出装置によれば、システムの異常で
出力電流が、正負の方向を問わず（絶対値）電流パター
ンより大きくなりその偏差が設定値以上になると故障検
出される。

そして、逆並列接続サイリスタ変換器の正逆切替時など
平常運転時で電流パターンより出力電流が小さくなる場
合については絶対値回路４１，４２および片側比較器４
５の作用により誤動作しない構成になつている。第３図
は第１図の構成で電流パターンが正弦波の場合の動作波
形例である。

平常時の動作波形４２０に対して、先と同様に負荷側で
短絡事故が生じると波形４２１となる。故障検出動作は
矩形波電流パターンの場合と同様で出力電流が電流パタ
ーンより大きくかつその偏差が設定値以上の場合にのみ
なされる。以上で、本装置によれば、一電流パターンの
大小の如何にか＼わらず出力電流との偏差で故障検出を
行なつているので、前述のごときシステムの異常が発生
すれば速やかに故障検出が可能である。

すなわち、従来用いられている過電流継電器（第１図の
４７）が動作しない電流域でも電流パターンとの偏差が
大きくなればシステム異常として故障検出を行なうこと
ができる。前述したような任意のシステム異常が発生し
た場合、指令と出力とを突合せてその偏差に応じてサイ
リスタ変換装置を制御しているものにおいては、過渡的
に変動しても、いずれは上記帰還制御系の作用で、指令
と出力は一致してしまう場合が多い。しかし、これをそ
のま＼放置して異常のまま運転を継続すると重大事故を
誘発する危険が大きい。しかし、この実施例によれば、
前述した異常の発生を、指令と出力間の瞬時値の差とし
てとらえるようにしたので、異常の発生を確実に検出し
てサイリスタ変換装置を停止させ、重大事故を誘発する
危険を抑えることができる。なお、故障検出がなされる
と、ゲート制御装置２３へサイリスタ点弧パルスの停止
指令ならびに電源遮断器２７へ遮断指令を出しサイリス
タ変換装置を停止して原因を調べることになる。第４図
は本発明の他の実施例を示す図である。

この図において、第１図と同一符号は同一物を意味する
ので、その説明は省略する。一方新たに追加されたもの
は、比較器６１．遅れ要素の抵抗６２とコンデンサ６３
および排他的論理和ゲート６４からなり電流パターンの
極性切替時にパルスを発生する回路とそのパルスで動作
するモノステーブルマルチバイブレータのごとき遅延要
素６６などからなり、電流パターン切替時に出力電流が
オーバーシユートし比較器４５が動作してもサイ』ノス
タ変換装置を停止させないようゲート信号を発する遅延
回路６、ならびに比較器４５および遅延回路旦の出力信
号などの論理積をとるゲート７１および記憶回路７２か
らなる故障判別回路７、および、電流パターンの極性切
替時の他のサイリスタ変換装置の起動・停止時の誤動作
を防止するため、起動・停止信号を印加点８１に与え、
遅れ要素の抵抗８２とコンデンサ８３および排他的論理
和ゲート８４からなる回路で起動および停止時に論理和
ゲート６５にパルスを与えて遅延回路６を動作せしめる
と共に、故障判別回路７の論理積ゲート７１にも起動・
停止信号を与えてサイリスタ変換装置が起動中に限つて
故障判別回路７が動作しうるようにした回路である。上
記構成における動作を第５図を用いて説明する。

絶対値回路４２の出力が波形４２０のように、正常な場
合、比較器４５は動作せず、当然故障検出は行なわない
。絶対値回路４２の出力が波形４２１のように、リニア
モータコイルが短絡した場合、比較器４５は動作し、波
形４５１のごとき出力をする。一方このとき遅延回路６
の出力は波形６６０に示すように、電流パターン極性切
替時点から所定時間Ｔｄの間零となるので、その間論理
積ゲート７１は出力を出さない。時間Ｔｄを経過すると
遅延回路６は出力が１となるので、論理積ゲート７１は
、波形７１０に示すように、出力を出す。記憶回路７２
はこの出力を記憶（波形７２０）し、停止指令を発する
。このように異常な場合、遅延回路６は、異常検出動作
に致命的な影響を与えず、異常検出を確実に行なうこと
ができる。次にこの実施例の特徴である、電流パターン
極性切替時の出力電流オーバーシユートによる誤動作防
止について説明する。

絶対値回路４２の出力が波形４２２に示すように、オー
バーシユートすると、比較器４５は動作し、波形４５２
に示すように出力をする。しかしながらこの出力は、遅
延回路６の出力（波形６６０）が１に戻つたときには消
滅しているので、故障判別回路７は動作せず停止指令も
出さない。このように電流パターン極性切替時に出力電
流がオーバーシユートした場合は故障と判断せず、誤動
作が防止できる。ところで、第１図、第４図に示す例の
ようノこサイリスタ変換装置でセクシヨン開閉器を介し
た複数のリニアモータコイルに通電する、どのセクシヨ
ンに通電中に故障が発生したか判かると便利である。

すなわち、セクシヨン開閉器やリニアモータコイルなど
サイリスタ変換器の負荷側の故障の場合、そのセクシヨ
ンを別途捜し出すことはかなり苦労する。そこで故障検
出装置が作動したときに通電セクシヨンを記録しておけ
ば原因究明が早くできる。第６図はこのような目的に適
応する実施例である。

比較器４６、又は故障判別回路７が作動したときワンシ
ヨツト回路９４の出力パルスでラツチ回路９２を作動さ
せ、セクシヨン番号指示器９１が指示するセクシヨン番
号を故障セクシヨン読取器９３で読取るものである。本
構成によれば、別の目的として、比較的小さい電流パタ
ーンでサイリスタ変換装置を運転し、セクシヨン開閉器
を順番に投入していくことによりリニアモータコイルの
状態チエツクが可能である。上述の説明はサイリスタ変
換器として逆並列接続サイリスタ変換器をサイクロコン
バータとして用いた場合について行なつたが、サイリス
タ変換装置としては、靜止レオナードでもまたインバー
タでも同様に本発明が適用できることは言うまでもない
。

例えば、第１図や第４図に例示したサイクロコンバータ
の１相分を構成する逆並列接続サイリスタ変換器は、直
流電動機を負荷とすればそのまま静止レオナードとなり
、また、良く知られているように、このままでもインバ
ータ動作も可能である。いずれの場合であつても、電流
あるいは電圧制御系が構成され、それらのパターンと実
際値との関係は、前述の実施例と同種の性質をもつてお
り、容易に適用が可能である。本発明によれば、サイリ
スタ変換装置の異常を確実に検出し、サイリスタ変換装
置を不健全な状態で運転させることのない故障検出装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すプロツク図、第２図お
よび第３図は第１図の実施例の動作例を示す動作波形図
、第４図は本発明の別の実施例を示すプロツク図、第５
図は第４図の動作例を示す動作波形図、第６図は本発明
を適用した別の実施例を示すプロツク図である。 １・・・・・・電流パターン、２・・・・・・サイリス
タ変換装置、２８・・・・・・電流検出器、４１，４２
・・・・・・絶対値回路、４３・・・・・・減算器、４
５・・・・・・比較器、４６・・・・・・記憶回路、６
・・・・・・遅延回路、７・・・・・・故障判別回路、
７１・・・・・・論理積ゲート、７２・・・・・・記憶
回路、９１・・・・・・セクシヨン番号指示器、９２・
・・・・・ラツチ回路、９３・・・・・・故障セクシヨ
ン読取器、Δ１ＰＭ・・・・・・比較器の設定値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電源と、この電源に接続されたサイリスタ変換器と
   、このサイリスタ変換器に接続された負荷と、指令と前
   記サイリスタ変換器の出力との偏差に応じて前記サイリ
   スタ変換器を制御する制御装置とを備えるサイリスタ変
   換装置において、前記指令とサイリスタ変換器の出力の
   それぞれの瞬時値の絶対値を検出する第１手段と、前記
   サイリスタ変換器の出力の瞬時値の絶対値が前記指令の
   瞬時値の絶対値より所定値以上大きくなつたとき動作す
   る第２手段と、この第２手段が動作したとき前記サイリ
   スタ変換装置に停止指令を与える第３手段とを設けたこ
   とを特徴とするサイリスタ変換装置の故障検出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記第３手段は、
   前記指令の極性切替時に所定時間動作する遅延回路を有
   し、この遅延回路が動作している間は前記第２手段が動
   作しているにもかかわらず前記制御装置へは停止指令を
   与えないものであることを特徴とするサイリスタ変換装
   置の故障検出装置。 ３ 電源と、この電源に接続されたサイリスタ変換器と
   、このサイリスタ変換器に開閉器を介して選択的に接続
   される複数の負荷と、指令と前記サイリスタ変換器の出
   力との偏差に応じて前記サイリスタ変換器を制御する制
   御装置とを備えるサイリスタ変換装置において、前記指
   令とサイリスタ変換器の出力のそれぞれの瞬時値の絶対
   値を検出する第１手段と、前記サイリスタ変換器の出力
   の瞬時値の絶対値が前記指令の瞬時値の絶対値より所定
   値以上大きくなつたとき動作する第２手段と、この第２
   手段が動作したとき前記サイリスタ変換装置に停止指令
   を与える第３手段と、この第３手段が停止指令を発した
   とき前記サイリスタ変換器に接続されていた負荷を記憶
   する第４手段とを設けたことを特徴とするサイリスタ変
   換装置の故障検出装置。