JPS596798A

JPS596798A - 同期機の界磁過電圧保護装置

Info

Publication number: JPS596798A
Application number: JP57111649A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Saito; 哲夫斉藤; Yuichi Watarai; 渡会　裕一; Toshio Inoue; 俊夫井上; Eisuke Azegami; 畔上　栄輔; Masahiro Sawazato; 沢里　正博
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1982-06-30
Filing date: 1982-06-30
Publication date: 1984-01-13

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】この発明は、同期機の出力電圧、無効電力等に応じて同
期機の界磁電流を制御する半導体励磁装置において、界
磁に発生する異常電圧を抑制し、界磁巻線および励磁装
置を保護する界磁過電圧保護装置に関する。

一般に、同期機の界磁に過電圧が印加される原因として
は、■同期機出力側での謔サージ、遮断器開閉サージ等
が静電的および電磁的に移行して発生する異常電圧と、
■同期機出力側での非対称短絡、地絡および非同期運転
（脱−）時等に誘起される界磁電流が負となった際に半
導体整流器が負の界磁電流を阻止する結果発生する異常
部、圧とがある。

従来、この種の同期機の界磁に印加される過電圧を保護
する装置として、セレン等の非線形抵抗素子が使用され
ていたが、励磁装置の容量が増大するに伴い、励磁装置
の整流素子との過電圧協調が困難となり、また非同期運
転時等に発生する異常電圧が電流源の出力オープンに起
因することから電流容量的にも非線形抵抗素子による保
護は困難となってきた。

このような観点から、近時第１図に示すように、同ルｊ
機１０の界磁巻線１２と並列にサイリスタスイッチ１４
と過電圧抑制抵抗１６とを直列接続し、界磁回路に過電
圧が発生した際にサイリスタスイッチ１４を導通させ、
過電圧抑制抵抗１６に電流を流すことにより、界磁回路
の電圧を制限し励磁装置を保護するよう回路構成した界
磁過電圧保護装置が提案されている。なお、第１図にお
いて、界磁回路は、同期機１０の出力母線１８に励磁用
変圧器２０を介して半導体整流装置２２を接続し、この
半導体整流装置２２の出力端に界磁巻線１２を接続して
構成される。なお、同期機１０の出力母線１８には電圧
検出用変圧器２４を介して自動電圧調整装置２６を接続
し、仁の自動電圧調整装置２６によって前記半導体整流
装置２２の位相制御を行い出力電圧の制御を行うよう構
成する。この自動電圧調整装置２６は、電圧調節器２８
と点弧角位相調節器３０とサイリスタスイッチ電流検出
器３２とを備え、前記サイリスタスイッチ１４を介して
過電圧抑制抵抗１６に流れる電流を電流変成器６４によ
って前記サイリスタスイッチ電流検出器３２で検出し、
この検出信号を点弧角位相調節器６０にフィードバック
するよう構成される。一方、サイリスクスイッチ１４の
点弧制御回路として、抵抗器３６と半導体整流器６Ｂと
ツェナーダイオード（ブレークオーバーダイオード）４
０とが直列接続さｉｚる。なお、第１図に示す回路にお
いて、界磁遮断器、順方向サイリスタスイッチ等は省略
しである。

しかしながら、前述した構成からなる過電圧保護装置に
おいて、サイリスタスイッチ１４が導通した後は、素子
のγノードーカソード間に逆電圧を印加するか、アノー
ド−カソード間を短絡することにより、素子に流れる電
流を保持電流以下に低減させなければこ１１．を非導通
とすることができない。そこで、前記の過電圧保護装置
のサイリスタスイッチを復帰（自己消弧）させる手段と
して、一般にサイリスタスイッチ１４に電流が流れたこ
とを検出し、一定時間後に短時間サイリスタの点弧位相
角を遅らせてインバータ運転を行う方式が採用されてい
るが、この方式はサイリスタスイッチ１４の電流検出回
路３２または点弧角位相調節器６０にインバータ運転を
行うべく指令を与える論理回路等が必要となると共にイ
ンバータ運転がｆｉＪ能な半導体励磁装置（サイリスタ
純ブリツジ回路）にのみ適用し得るため、サイリスター
ダイオードまたはダイオード−ダイオードの励磁装置に
は適用できない難点がある。また、インバータ運転を行
う時点で、過電圧発生原因が解除されているか、これが
不明なため、不必要にインツイータ運転を行ったり、ま
たは必要以上の時間において過電圧保護波［を動作させ
る等の欠点がある。

そこで、本発明者等は、前述した従来の同期機における
界磁過電圧保画装置の問題点を全て克服すべく種々検討
を重ねた結果、励磁装置の界磁回路において、半導体整
流装置の出力端間にそれぞれ過電圧抑制抵抗を直列に接
続した一対の逆方向サイリスタスイッチ管接続し、これ
らサイリスクスイッチの接続点と前記半導体整流装置の
入力交流電圧の一相とを接続することにより、界磁に異
常電圧が発生し各サイリスクスイッチが導通して過電圧
抑制を行った後異常電圧の発生原因が解除されると、前
記サイリスタスイッチを確実に復帰（自己消弧）させる
ことができ、前記問題点を解消し得ることを突き止めた
。

従って、本発明の目的は、励磁装置を構成する半導体整
流装置の種別に関係なく適用するととができ、しかも過
電圧抑制用のサイリスタスイッチを復帰させるための電
流検出回路や論理回路を省略することができる界磁過電
、圧保循装置を提供するにある。

前記の目的を達成するため、本発明においては、同期機
の界磁巻線と並列にサイリスクスイッチと過電圧抑制抵
抗との直列回路を接続し界磁にｊＭ電圧が発生した際前
記サイリスクスイッチを導通させて界磁巻線および半導
体整流装置を過電圧から保護するよう構成した界磁過電
圧保護装置において、一対のサイリスタスイッチと過電
圧抑制抵抗との直列接続回路を設け、これらサイリスタ
スイッチの中間接続点と半導体整流装置の入力交流電圧
を形成する一相とを接続することを特徴とする。

前記の界磁過電圧保護装置において、牛導体整流Ｖ装置
は、サイリスタ純ブリツジ回路またはサイリスターダイ
オード混合ブリッジ回路で構成することができる。

また、サイリスタスイッチには、抵抗器と半導体整流器
とツェナーダイオードとを１α列接続した点弧回路を接
続すれば好適である。

次に、本発明に係る同期機の界磁過電圧保護装置の実施
例につき、添付図面を参照し２ながら以下詳細に説明す
る。

第２図は、本発明装置の一実施例を示す回路図である。

なお、励磁装置の基本構成は、第１図に示す回路構成と
同じであり、同一の構成部分については同一の参照符号
を付してその詳細な説明は省略する。すなわち、第２図
において、界磁回路を構成する半導体整流装置は、サイ
リスタ純ブリツジ回路で構成したものであり、界磁巻線
１２と並列に、順方向サイリスクスイッチ４２と過電圧
抑制抵抗４４とを直列接続したものと、一対の逆方向サ
イリスタスイッチ４６゜４８をそれぞれ過電圧抑制抵抗
５０．５２と共に直列接続したものとを接続する。なお
、各サイリスタスイッチ４２，４６．４８に対してそれ
ぞれ第１図に示すと同様の回路構成（３６，３８゜４０
）からなるサイリスタスイッチ点弧回路５４．５６．５
８が接続される。さらに、このように接続配置した逆方
向サイリスクスイッチ４６．４８の中間接続点と、半導
体整流装置２２の入力交流電圧の一相とを接続する。こ
の結果、逆方向サイリスタスイッチ４６．４８は、半導
体整流装置２２を構成するＶ相およびＹ相のサイリスタ
とそれぞれ並列に接続した状態となる。

なお、第２図において、界磁遮断器等は省略して示し°
Ｃある。

次に、このような構成からなる本実施例回路の動作につ
き説明する。

まず、順方向サイリスタスイッチ４２の動作および復帰
に関する理論は公知であるた〆、これに関する説明は省
略する。従って、以下逆方向サイリスタ４６．４８の動
作につき説明する。

今、同期機１０の出力回路に非対称短絡、地絡もしくは
非同期運転（脱調）等の事故が発生した場合、同期機１
０の運転条件により定まる界磁誘起電流が発生する。こ
の誘起電流が「釦になると半導体整流装置２２は逆電流
を流せないため、電流源が出力オープンとなり界磁回路
に過大な逆電圧が発生する。

この発生電圧が、サイリスタスイッチ点弧回路５６．５
８により設定された値以上となると、逆方向サイリスタ
スイッチ４６．４８に点弧指令が与えられ、先にサイリ
スタスイッチ４６が導通し、その後サイリスタスイッチ
４８が導通して、界磁電圧は誘起電流値と過電圧抑制抵
抗５０．５２の抵抗値による値に制限される。また、サ
イリスタスイッチ４６．４８が導通した後は、再び半導
体整流装置２２も導通し、過電圧抑制抵抗５０．５２に
電流を流す。

次いで、同期機１０の出力回路の事故が解除され、もし
くは非同期運転時にあってはスリツー　グ周波数に応じ
て「負」の誘起［流が無くなった（「正」の誘起電流と
なる）場合、過電圧抑制抵抗５０．５２には半導体整流
装置２２による電流のみが流れようとする。

そこで、前記サイリスタスイッチ４６に印加される電圧
波形を示せば、第６図に示す通りである。すなわち、第
６図において、（１）　　ｔ、はＶ相すイリスタが導通している期間（
２）　　ｔ２はＷ相すイリスタが導通している期間（３
）　　ｔ、＋ｔ４はＵ相すイリスタが導通している期間をそね、ぞれ示すものである。しかるに、サイリスタス
イッチ４６は、期間ｔ、において短絡され、また期間ｔ
４において逆電圧が印加される。

この期間ｔ４の時間および電圧値は、半導体整流装置２
２を構成するサイリスタの点弧角（第３図においてはα
＝４５）により決定される。

なお、他方のサイリスタスイッチ４８にも、前記と同様
の電圧波形が印加されることは勿論である。

従って、第３図からも明らかなように、期間ｔ４の時点
で逆電圧が発生し首た期間ｔ１の時点で短絡（実際には
約１ボルト程度の順電圧降下が生じる）されるので、導
通していたサイリスタスイッチ４６．４８は復帰（非導
通）する。

第４図は、本発明装置の別の実施例を示す回路図である
。本実施例は、半導体整流装置２２をサイリスターダイ
オードからなる三相混合ブリッジ回路として構成した場
合を示す。すなわち、前記半導体整流装置２２には、転
流ダイオード６０が接続配置され暮。本実施例において
も、前記実施例と同様に逆方向サイリスタスイッチ４６
．４８と過電圧抑制抵抗５．０　、５２の直列接続回路
を適用することができる。従って、前記第２図に示す実
施例回路と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付してその詳細な説明は省略する。なお、第４図にお
いて、界磁遮断器および順方向サイリスタスイッチは省
略して示しである。

本実施例回路において、サイリスタスイッチ４６．４８
の動作および復帰は、第２図に示す実施例と同じである
。しかし、サイリスタスイッチ４８に印加される電圧波
形は、第５図に示すように、逆電圧は印加されず、Ｙ相
ダイオードが導通している期間’１Ｍの時点でサイリス
タスイッチ４８が復帰する。なお、第５図において、Ｔ
１．は２相ダイオードが導通している期間。

Ｔ、２はＸ相ダイオードが導通している期間をそれぞれ
示す。

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
一対の逆方向サイリスタスイッチをそれぞれ過電圧抑制
抵抗と共に直列に接続し、これらサイリスタスイッチの
接続点と、半導体整流装置の入力交流電圧を形成する一
相とを接続することにより、界磁に異常電圧が発生しサ
イリスタスイッチが導通した後に、異常電圧の発生原因
が解除されると直ちにサイリスタスイッチを復帰させる
ことができる。従って、本発明の界磁過電圧保護装置は
、必要な時間のみ動作させることができると共に、従来
のようにサイリスタスイッチを復帰させるための電流検
出回路や論理回路等が不要となる利点が得られる。

また、本発明の界磁過電圧保護装置は、同期機に限らず
、交流電力を半導体整流装置を使用して直流電力に変換
し、得られた直流電力を使用して運転する直流電動機等
の機器および前記半導体整流装置の過電圧検膜装置とし
て好適に応用することができる。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更を
なし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の同期機における界磁過電圧保護装置を示
す回路図、第２図は本発明に係る同期機の界磁過電圧保
護装置の一実施例を示す回路図、第３図は第２図に示す
サイリスタスイッチの動作を示す電圧波形図、第４図は
本発明に係る同期機の界磁過電圧保護装置の別の実施例
を示す回路図、第５図は第４図に示すサイリスタスイッ
チの動作を示す電圧波形図である。１０・・・同　期　機　１２・・・界磁巻線１４・・・
サイリスタスイッチ１６・・・過電圧抑制抵抗　　１８・・・出　力　母　
線２０・・・励磁用変圧器　　２２・・・半導体整流装
置２４・・・電圧検出用変圧器　２６・・・自動電圧訓
整装置２８・・・電圧調節封診３０・・・電流検出器３
２・・・点弧角位相調節器　３４・・・電流変成器６６
・・・抵　抗　器　　３８・・・半導体整流器４０・・
・ツェナーダイオード４２・・・順方向サイリスタスイッチ４４・・・過電圧抑制抵抗４６．４８・・・逆方向サイリスタスイッチ５０．５２
・・・過電圧抑制抵抗５４　、５６　、５８・・・　サイリスタスイッチ点弧
回路６０・・・転流ダイオード特許出願人　富士電機製造株式会社ＦＩＧ、１６ノＦＩＧ、２ＦＩＧ　３ □時間ＦＩＧ　５ −＋一時間

Claims

【特許請求の範囲】（１）同期機の界磁巻線と並列にサイリスクスイッチと
過電圧抑制抵抗との直列回路を接続し界磁に過電圧が発
生した際前記サイリスタスイッチを導通させて界磁巻線
および半導体整流装置を過電圧から保護するよう構成し
た界磁過電圧保護装置において、一対のサイリスクスイ
ッチと過電圧抑制抵抗との直列接続回路を設け、これら
サイリスタスイッチの中間接続点と半導体整流装置の入
力交流電圧を形成する一相とを接続することを特徴とす
る同期機の界磁過電圧保護装置。Ｑ）　特許請求の範囲第１項記載の界磁過電圧保護装置
において、半導体整流装置はサイリスタ純ブリツジ回路
からなる同期機の界磁過電圧保護装置。（３）特許請求の範囲第１項記載の界磁過電圧保護装置
′において、半導体整流装置はサイリスターダイオード
混合ブリッジ回路からなる同期機の界磁過電圧保護装置
。（４）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
載の界磁過電圧保護装置において、サイリスタスイッチ
に抵抗器と半導体整流器とツェナーダイオードとからな
る点弧回路を接続してなる同期機の界磁過電圧保護装置
。