JPS60255054A - 電力変換器の印加電圧検出装置 - Google Patents

電力変換器の印加電圧検出装置

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JPS60255054A
JPS60255054A JP59108116A JP10811684A JPS60255054A JP S60255054 A JPS60255054 A JP S60255054A JP 59108116 A JP59108116 A JP 59108116A JP 10811684 A JP10811684 A JP 10811684A JP S60255054 A JPS60255054 A JP S60255054A
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JP
Japan
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voltage
circuit
reverse
signal
detection
Prior art date
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JP59108116A
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English (en)
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Hiroshi Kashiwazaki
柏崎 博
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H02M1/092Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices the control signals being transmitted optically

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

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、電力変換器、特に複数のサイリスタ等の半導
体電力制御整流素子を直列に接続して構成される高電圧
サイリスク変換器の印加電圧を検出する装置に関する。
〔発明の背景〕
一般に、高電圧回路に使用されるサイリスタ変換器は、
素子当勺の分担電圧を低くして耐圧をかせぐために複数
のサイリスタを直列に使用して構成されることが多い。
しかしながら、実際のサイリスタの特性はすべて均一な
ものではなく、例えば、ターンオン時間やターンオフ時
間が各素子においてバラツキがあるのが普通である。し
たがって、ターンオンからターンオフに転流した場合、
ターンオフ時間の短いサイリスタに過電圧が加わシ、著
しい場合には破壊に到ることがあり、また。
ターンオフからターンオンに転流する場合にもターンオ
フ特性の悪い素子に過電圧が加わって同様に破壊するお
それがある。
このような素子の特性のバラツキにより生ずるサイリス
タの破壊を防止するために、個々の直列サイリスタに印
加される順方向電圧および逆方向電圧を検出して点弧制
御の点弧タイミングの調整に印加電圧検出装置が用いら
れている。
ここで、従来の印加電圧検出装置の回路例を第3図に示
し、その動作波形を第4図に示す。第3図においては、
説明を簡巣にするためにサイリスタ1個分についての回
路を示しである。なお、この印加電圧検出装置は必要に
応じて全サイリスタ・に付加したシ、あるいは特定のサ
イリスタを代表として付加される場合がある。
第3図において、サイリスタ1に順方向電圧VFが印加
されると、定電圧ダイオード8によって制限される電流
まで、抵抗器6→発光ダイオード7→定電圧ダイオード
5→制限抵抗器2を介して電流が流れ1発光ダイオード
7には順方向電圧期間中定電圧ダイオード8と抵抗器6
によって決められる電流(ib)が流れる。この電流に
ニジ発光ダイオード7が発光し、その光信号は光伝送回
路であるライトガイド10を介して電気的に絶縁された
状態で光/電気変換器であるフォトダイオード12に送
られる。この光信号は電気信号に変換され、増幅器16
にニジ増幅され(Va勺、基準電圧VFOとする比較器
等で構成される波形成形回路18にニジ論理制御回路レ
ベル(TTLレベル)の電圧信号V、に変換され、順方
向検出信号として使用される。
逆に、サイリスタ1に逆方向電圧v1が印加されると、
発光ダイオード4で電流(i、)が流れ、ライトガイド
9を介して光信号がフォトダイオード11に伝えられ、
フォトダイオード11で変換された電気信号は増幅器1
5によシ増幅され(Va)、基準電圧Vroとする波形
成形回路17にニジ論理制御回路レベル電圧信号(V、
)に変換される。この電圧信号(Vt)は順方向検出信
号(■、)のようにそのまま用いられるのではなく、サ
イリスタの破壊防止のためにタイマ19を介して遅延処
理される。
すなわち、先にも述べた工うに、直列サイリスタ構成の
場合に各サイリスタの特性のバラツキによp部分転流失
敗が生じてサイリスタが破壊する場合があるため、サイ
リスタが完全にターンオフしてから順方向電圧を印加す
る必要がある。そこで完全にターンオフする時間に対応
する時間Tをタイマ19にセットしておき、この時間T
経過後に逆方向電圧検出信号(V5)を出力して点弧パ
ルスを発生する↓うにしたものである。
さて、以上のように順方向と逆方向の二種類の電圧を検
出するため、従来の検出装置は順方向電圧Vtお工び逆
方向電圧V!のそれぞれについて専用の回路を構成して
おシ、シかもタイマの有無を除けば両回路は全く同じで
ある。
このような構成は無駄が多く、シかも検出装置を複数の
サイリスタのそれぞれに設けた場合に、その部品点数が
多く、かつ構成も大型化せざるを得ないという欠点を有
している。
なお、各モジュールごとに順電圧、逆電圧を検出する装
置が、「東芝レビュー、昭和58年、第38巻、第5号
、第419〜423頁」に記載されてお9、故障診断に
用いるものとして特開昭57−17.7271号公報に
おいて公知である。
〔発明の目的〕
本発明は、サイリスタ変換器の印加電圧検出装置を簡素
化することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明による印加電圧検出
装置は順方向検知電圧と逆方向検知電圧とを相対的に電
位差をもたせて単一の光伝送回路を共用して取用し、再
び電気信号に変換したのち。
上記電位差に基づいて順方向検知電圧か逆方向検知電圧
かを判別するようにして構成の簡素化を図った点に特徴
を有する。
〔発明の実施例〕
次に、本発明による印加電圧検出装置の実施例を図面に
基づいて説明する。
第1図に本発明による印加電圧検出装置の回路を示し、
第2図に各部の動作波形を示す。
印加電圧検出装置は、大別してサイリスタ1の印加電圧
を直接的に検知する検知回路100と、その検出信号を
光信号に変換して伝送する光伝送回路200と、伝送さ
れた光信号を処理して順方向電圧検出信号および逆方向
電圧検出信号を出力する出力処理回路300とによって
構成される。゛検出回路100は、サイリスタ1のアノ
ード・カソード間の両端電圧を交流入力とし、かつ発光
ダイオード4を負荷とする余波整流ブリッジ回路で構成
される。すなわち、順方向電圧がサイリスタ1に印加さ
れた場合に、ダイオード24→抵抗6(並列に定電圧ダ
イオード8)→発光ダイオード4→ダイオード23→抵
抗2の電流路(第1の電流路)に電流(ib)が流れる
。一方、逆方向電圧がサイリスタ1に印加された場合に
は、抵抗2→ダイオード22→抵抗3(並列に定電圧ダ
イオード5)→発光ダイオード4→ダイオード25の電
流路(第2の電流路)に電流(i、)が流れる。この場
合、サイリスタ1に印加される電圧が順方向であろうと
逆方向であろうと、発光ダイオード4には必ず電流(i
bまたはt’s)が流れ。
したがってりずれかの電圧が印加されていることは検知
することができる。しかし、このままでは順方向電圧か
逆方向電圧かの区別ができない。そこで、本実施例では
各電流路に介挿されている直列の抵抗器3と6の抵抗値
を違えてやることにニジ各電圧への対応付けをしたもの
である。例えば。
抵抗器6の値を抵抗器3の値よシも相対的に小さくすれ
ば工い(以下、低抵抗6.高抵抗3という)。
この場合、順方向電圧に対しては発光ダイオード4に高
い電圧が加わシ、逆方向電圧については低い電圧が加わ
ることとなる。このように、同一の発光源に対して異な
る電位の検知信号を印加することができるので、後述す
る光伝送路200を従来のように二重化する必要がなく
なシ、一本の光伝送路で済むことになる。。
光電送路200は光ファイバ等のライトガイド9を用い
、その伝送端を後述する出力処理回路300のフォトダ
イオード11の受光面に指向させる。
出力処理回路30jO,−は、受光した光信号を電気信
号に変換するフォトダイオード11を備え、変換された
電気信号は増幅器15にニジ増幅される。増幅された信
号(V4)は第2図に示すように低レベルの逆方向電圧
検出信号Vx’と高レベルの順方向電圧検出信号V F
 ’を同一極性で含んでいる。同一極性となるのは、発
光ダイオード4に流れる電流1b、Is共に同一方向だ
からである。このように低レベルの逆方向電圧検出信号
Vx’と高レベルの順方向の電圧検出信号VF’とが混
在する信号(Va)は、そのままでは、最終的な検出信
号、として用いることができない。何らかの手段にニジ
両者を判別してやる必要がある。本実施例においては、
それぞれの電圧レベルに対応した基準電圧において動作
する二つの比較回路17.18にニジ判別回路を構成し
ている。
第1の比較回路17は逆方向電圧検知信号Vw’を判別
し、第2の比較回路18は順方向電圧検知信号Vy’を
判別するだめのものである。第1の比較回路17には第
2図に示すように低レベルの基準電圧源Vbが接続され
、第2の比較回路18には高レベルの基準回路vHが接
続されている。したがって、信号(Va )が逆方向電
圧検知信号Vt’を含んでいるタイミング(第2図参照
)では第1の比較回路17に工9判別されるとともに波
形成形され、信号(V、)に変換される。この信号(V
τ)は論理レベルで@ 1r)であり、AND回路21
の一方の入力端子に入力される。AND回路21の他方
の入力端子にはインバータ20の出力、信号が与えられ
る。逆方向電圧検知信号V !’の期間では第2の比較
回路18の出力は論理レベル1°θ′″であシ、よって
インバータ20の出力信号は論理レベル″1”であシ、
その結果、AND回路21の入力論理条件が満足される
ので、AND回路21の出力信号(Vh)は論理レベル
″1#である。
ところで、信号(Vs )にはスリット部分(V、)が
生じるが、これはサイリスタ1の逆電圧Vlの立上多部
分が斜めになシ、そのまま増幅されて信号(Va )が
形成されるので、信号(Vd)において逆方向電圧検知
信号Vx’と順方向電圧検知信号VF’との隣接部分に
凹部が生じる。ところが、第1の比較回路17の基準電
圧源VLが第2図(Va )に示すレベルに設定される
ため、第1の比較回路17は逆方向電圧検知信号Vl’
と順方向電圧検知信号Vp’の双方に対して比較動作を
行うことになる。すなわち、2度比較動作を行うことに
なるから最初の比較と次の比較との間に論理レベル″0
#の部分、つまシスリット部分(■、)が比較出力(V
s)に生じることとなるのである。
このスリット部分(V、)を伴った信号(Vr)は、前
述のように次いでAND回路21においてインバータ2
0の出力との論理積がとられるが、増幅器15の出力(
Va)が第2比較回路18の基準電圧レベルVHのレベ
ルに達した時点ではインバータ20の出力が論理レベル
″′0#となるため、AND回路21の出力Vhも論理
レベル00”となシ、その結果、第2図(vh >の工
うな短い幅のパルスを伴った波形となる。このようなパ
ルスが出力されるのは、誤動作の原因となるから除去す
べきである。しかし、本実施例においてはAND回路2
1の後段に第3図の例と同様な部分転流失敗防止のだめ
のタイマ19が設けられているので、スリット部分(v
l)の時間幅がタイマ19の遅延時間T以下となるよう
に基準電圧レベルVL、Vlを選定することによシ、タ
イマ19の出力(Vl)にスリット部分(■、)の影響
が生じることはない。
一方、第2の比較回路18は、第2図(V−)に示すよ
うに、基準電圧源Vaと信号(Vd)を比較して、信号
(Vd)が基準電圧源VHのレベルを越えたとき論理レ
ベル″1”の信号(Vh )を出力し、この信号(Vh
)はそのまま順方向電圧検出信号として用いられる。
次に、以上の検出装置の作用を説明する。サイリスタ1
の印加電圧が逆方向である期間では、サイリスタ1のカ
ソード側から抵抗2、ダイオード22、高抵抗3、並列
に定電圧ダイオード5、発光ダイオード4、ダイオード
25、サイリスタ1のアノード側へと電流i、が流れる
。この電流i、に対応する光信号がライトガイド9を介
してフォトダイオード11に伝送され、電圧信号に変換
された後、増幅器15により増幅され、増幅出力(Va
 )を得る。このときの増幅出力Vaは低いレベルであ
シ、第1の比較回路17において基準電圧源VLのレベ
ルと比較され、比較出力(Vりを得る。次いで、比較出
力(V、)とインバータ20の出力とがAND回路21
で演算され、出力(Vh)を得る。次いで、タイマ19
により時間だけ遅延された逆方向電圧検出信号V、を得
る。
サイリスタ1の印加電圧が順方向である期間では、サイ
リスタ1のアノード側からダイオード24、低抵抗6、
並列に定電圧ダイオード8、発光ダイオード4、ダイオ
ード23、サイリスタ1のカソード側へと電We、 t
 aが流れる。電流i、に対応する光信号が発光ダイオ
ード4からライトガイド9を介してフォトダイオード1
1に伝えられて電圧信号に変換される。この電圧信号は
増幅器15にニジ増幅され、増幅出力v4が得られる。
このときの増幅出力V4は逆電圧印加期間に比べて相対
的に高い。増幅出力(Va)は信号(Vh )の短いパ
ルスの時間幅に対応するタイミングのずれをもって、ま
ず第1の比較回路17、次いで第2の比較回路18にお
いて比較され、その結果生じるスリット部分V、の処理
については先に述べたとおシである。比較出力(V、)
はそのまま順方向電圧検出信号として出力される。
なお、以上の実施例では半導体電力制御整流素子として
サイリスタを用いたが、GTOやパワートランジスタに
ついても適用できることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上の通シ、本発明によれば、検知回路はサイリスタ変
換器に順方向電圧が印加されたときの検知電圧と逆方向
電圧が印加されたときの検知電圧とを相対的に電位差を
もたせた状態で光信号に変換して出力し、これらの光信
号を単一の光伝送回路を介して伝送し、次いで光信号を
電気信号に変換して判別回路にニジ順友向検知電圧か逆
方向検知電圧かを判別するようにしたので、従来のよう
に順、逆の検知信号を取り出すために回路を二重化する
必要がなく、単一であるから構成の簡素化、部分点数の
削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による印加電圧検知装置の実施例を示す
回路図、第2図は第1図の回路の各部動作波形を示すタ
イムチャート、第3図は従来の印加電圧検出装置の回路
例を示す回路図、第4図は第3図の回路の各部動作波形
を示すタイムチャートである。 100・・・検知回路、200・・・光伝送回路、30
0・・・出力処理回路、1・・・サイリスタ、3・・・
高抵抗、4・・・発光ダイオード、6・・・低抵抗、9
・・・ライトガイド、11・・・フォトダイオード、1
7・・・第1の比較回路、18・・・第2の比較回路。 代理人 弁理士 鵜沼辰之 千3図 W ■工 ■ e ■ ■う =

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体電力制御整流素子から彦る電力変換器に印加
    される順方向電圧および逆方向電圧を小レベル信号に変
    換して検出出力する電力変換器の印加電圧検出装置にお
    いて、前記電力変換器に順方向電圧が印加されたときの
    検知電圧と逆方向電圧が印加されたときの検知電圧とを
    相対的に電位差をもたせて出力する検知回路と、前記両
    検知電圧を光信号に変換して取出す単一の光伝送回路と
    、伝達された光信号を電気信号に変換してこの電気信号
    が順方向検出電圧か逆方向検出電圧かを当該電気信号の
    電位差により判別する判別回路と、全備えたことを特徴
    とする電圧変換器の印加電圧検出装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の検出装置において、前
    記検知回路は、を力変換器に順方向電圧が印加されたと
    き前記光伝送回路の電気/光変換器を通じて電流が流れ
    る第1の電流路と、前記電力変換器に逆方向電圧が印加
    されたとき前記電気/晃変換器を通じて電流が流れる第
    2の電流路とを備え、前記第1と第2の電流路のそれぞ
    れに相対的に抵抗値の異なる抵抗器を直列に挿入するこ
    とにニジ検出電圧に差をもたせたことを特徴とする電力
    変換器の印加電圧検出装置。 3、特許請求の範囲第1項または第2項記載の検出装置
    において、判別回路は、高電位基準電圧にニジ動作する
    第1の比較回路と、低電位基準電圧にLシ動作する第2
    の比較器とにjjl)構成されていることを特徴とする
    電力変換器の印加電圧検出装置。
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