JPS6032520A - 電動機側サイリスタ変換器の保護方式 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、インバータ装置を介して交流電源から電動機
を駆動する可変速駆動装置において、前記インバータ装
置を構成する電源側ならびに電動機側の各サイリスタ変
換器のうち、電動機側サイリスタ変換器において故障が
発生したとき、それまでの電動機が発電機となって供給
してくる発電電流によって前記電動機側サイリスタ度−
換器における故障が更に拡大するのを防止するための電
動機側サイリスタ変換器の保護方式に関するものである
。

一般に、揚水発電所の発電電動機は、揚水時には同期電
動機として揚水ポンプを駆動し、発電時には揚水を落下
させそのエネルギーを利用して発電する同期発電機とな
る。かかる発電々動機を同期電動機として駆動する場合
には、先ず速度零からスタートして同期速度付近まで電
＃ｉＩ機速度を立ち上げるための始動装置が必要であり
、その後、電動機は電力系統側へ切り換えられ、系統側
より給電されて運転される。

かかる始動装置として、インバータ装置を介して交流電
源から同期電動機を可変速駆動する可変速駆動装置が用
いられる。

また、かかる可変速駆動装置は、上述のような始動装置
としてだけでなく、大形同期電動機そのものの可変速駆
動用などにも用いられることは勿論である。本発明は、
かかる可変速駆動装置における上述のような電動機側サ
イリスタ変換器の保護方式に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

第１図は従来の可変速駆動装置における電動機側サイリ
スタ変換器の保護方式の一例を示す概要図である。同図
において、１は電源（三相交流電源）、■はインバータ
装置、２は電源側サイリスタ変換器（交流を直流に変換
する順変換器）、３は直流リアクトル、４は電動機側サ
イリスタ変換器（インバータ部）、５はヒユーズ、７は
同期電動機である。

第１図において、同期電動機７は電源１からインバータ
装置工を介して可変速駆動されている。

電動機７の速度を、指令値に従って可変速駆動するため
の速度制御系は、本発明と直接の関係がないので図示を
省略しである。

かかる可変速駆動装置において、インバータ装置Ｉにお
けるインバータ部４に障害が発生ずると、同期電動機７
には充分な駆動電流が供給されなくなるため、同期電動
機７は電動機として機能しなくなる。しかし慣性により
回転し続けるため、電動機７は今度は発電機となって発
電々流を電動機側サイリスタ変換器４に供給してくる。

このため変換器４における障害が更に拡大することにな
る。

これを阻止するため、第１図の例では、電動機側サイリ
スタ変換器４をサイリスタヒユーズ５を介して同期電動
機７に接続したものであり、この外サイリスタ変換器４
における各アームに図示せざるヒユーズを備えることも
行なわれるが、ががる保護方式は中小容量の可変速駆動
装置に多用される０すなわち、かかる保護方式において
は、電動機側サイリスタ変換器４の故障によって、同期
電動機７が発電機に転じることＫより供給される発電々
流（短絡電流）をサイリスタヒユーズ５でしゃ断するこ
とにより、変換器４における故障の拡大を型止している
０ かかる保護方式においては、発電機の回転速度が零から
同機電動機の定格回転速度に至るまでの広範囲にわたる
範囲の中で何れの速度をも採り得ること、また発電機端
子電圧も電動機の用途によっては非常に高い場合があり
得ること、などと関連して性能的に充分なヒユーズが得
られないことがあり、サイリスタ変換器４の充分な保護
に欠けるという欠点があった。

第１Ａ図は、従来の保護方式の他の例を示す概要図であ
る。同図において、６は交流リアクトルである。

第１Ａ図に示した例は、揚水式発電電動機の場合のよう
に、大容量の可変速駆動装置を対象とし、変換器４とし
て高電圧サイリスク変換器が用いられているような場合
の保護方式例であるが、この場合、電動機側サイリスタ
変換器４は交流リアクトル６を介して同期電動機７に接
続されている０これは電動機側サイリスタ変換器４の故
障時には、交流リアクトル６によって同期電動機７が発
電機となって供給する短絡電流を抑制する方式であり、
また同期電動機７の内部インビーダンスを比較的大きな
値としておき、これにより短絡電流を抑制する方式のも
のもある。

この場合、電動機側サイリスタ変換器４に生じた例えば
１アームの破壊で、電動機７が発電機になることによっ
て供給される短絡電流は、他の健全な１アームを通って
流れる。この短絡電流は残った健全なアームのサイリス
クにゲート電流の供給を停止することにより、今短絡電
流を流している健全なアームより、他の健全なアームへ
の転流は起らず、この電流は電流の零点において自然に
消滅する。

このような保護方式において、各アームのサイリスクは
短絡電流を流した後もサイリスタとじての機能を失なう
ことのないように、この過電流（短絡電流）に耐える必
要があるため、短絡電流をそのような値に制限するに足
る容■の交流リアクトル６を選定することになる。

しかし、この過電流（短絡電流）の許容値は、通電時間
が長いほど低下するため、電動機周波数が小さな領域を
も考慮した場合、大きな容量の交流リアクトルが必要で
あった。このように交流リアクトルや、同期電動機の内
部インピーダンスを大きくすると、可変速駆動装置全体
の利用率が低下するという欠点があった０ 〔発明の目的〕 本発明は、上述の如き従来技術の欠点を解決するために
なされたものであり、従って本発明の目的は、電動機側
サイリスタ変換器の充分な保護を可能とし、しかも装置
全体の利用率低下を招かないですむような電ＴＩＪＪ機
可変速駆動装置における電動機側サイリスタ変換器の保
護方式を提供することにある。

〔発明の要点〕

この発明は、電動機側サイリスタ変換器と同期電動機の
間に、該サイリスタ変換器における障害発生を検出しそ
れにより動作する高速度短絡器を設け、電動機の端子を
三相短絡可能な構成としたことで、電動機側サイリスタ
変換器に生じた故障で電動機が発電機となって過大な短
絡電流を供給する場合、前記短絡器を閉路し発電機（電
動機）を三相短絡状態とすることによりサイリスタ変換
器における故障電流を消滅しようとするものである０ 〔発明の実施例〕 第２図はこの発明の一実施例を示す概要図である。同図
において、電動機側サイリスタ変換器４は電源側サイリ
スタ変換器２と直流リアクトル３を介して接続されると
共に、電源側サイリスタ欽換器２は電源ＩＶｃ接続され
る。そして電動機側サイリスク変換器４の出力は高速度
短絡器８を介して同期電動機７に接続される。

この構成とすることにより、全電動機側サイリスタ変換
器４の１アームにて破壊を生じ、同期電動機７が発電機
となってこれから短絡電流が供給される場合、この短絡
電流を図示せざる手段にて検出して高速度短絡器８を閉
路し、発電機（電動機）７の端子を三相短絡状態にする
。これによって電動機側サイリスタ変換器４の内を流れ
る短絡電流は、高速度短絡器８を流れることになり、電
動機側サイリスタ変換器４における故障電流は消滅する
。

第３図は本発明の別な実施例を示す概要図である。同図
に示す実施例は、高速度短絡器８を交流リアクトル６を
介して同期電＃機７に接続する構成としたもので、高速
度短絡器８が閉路した場合の短絡電流を交流リアクトル
６により限流できるという利点がある。

第４図は本発明の更に別な実施例を示す概要図である。

同図に示す実施例は、高速度短絡器８を交流しゃ断器９
を介して同期電動ｍ７に接続する構成としたもので、発
電機（電動機）周波数が低閉路する。また、発電機（−
動機）周波数が定格値に近い場合には、そのことを図示
せざる手段により検出し、変換器４の故障発生時に短絡
器８は閉路し、交流しゃ断器９を囲路するようにし、発
電４ｆｆｉ（電動機）周波数により、短絡器８としゃ断
器９の動作を使い分ける機能を備え、発電機（電動機）
７の三相短絡状態が長時間継続するのを防止し、発電機
（電動機）７の責務を軽減できるという利点がある。

〔発明の効果〕

この発明によれば、電動機側サイリスク変換器と同期電
動機の間に高速度短絡器を設ける構成としたことで、電
動機側サイリスク変換器の故障により、電動機が発電機
となって供給する短絡電流を発電機（電動機）周波数と
関係なく高速度短絡器によってバイパスできる。これに
よって、サイリスタ変換器の故障電流は速やかに消滅し
、サイリスタ変換器の健全なサイリスタアームに障害を
波及させることなく保護できる。

また、高速度短絡器を交流リアクトルを介して電動機に
接続する構成にすれば、例えば、揚水式発電電動機に対
するサイリスタ式始動装置の場合のように、ｆｉ３動装
置容源に比較して発電々動機の８公が数倍するような場
合において、短絡電流は交流リアクトルにより限流され
るため、サイリスタ始動装置容量に見合った足絡器が適
用でき装置の小形化が計かれる。

一方、高速度短！＠器と同期電動機の間に交流しゃ断器
を設け、発電機Ｃ電動機）周波数が低い場合には短絡器
のみ閉路する。また、発電機（電動＠）周波数が定格に
近い値の場合、短絡器と交流しゃ断器を動作させ、サイ
リスク変換器の短絡電流を短絡器にバイパスすると同時
に、交流しゃ断器により短絡電流を消滅する構成にする
ことで、電動機に加わる機械的、熱的ストレスを最小限
にできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可変速駆動装置における電動機側サイリ
スタ変換器の保護方式の一例を示す概要図、第１Ａ図は
同じく他の例を示す概要図、第２図乃至第４図はそれぞ
れ本発明の一実施例を示す概要図、である。 符号説明 １・・・・・・電源、２・・・・・・電源側サイリスク
変換器（順変換器）、３・・・・・・直流リアクトル、
４・・・・・・電動機側サイリスタ変換器（インバータ
部）、５・・・・・・ヒユーズ、６・・・・・・交流リ
アクトル、７・・・・・・同期電動機、８・−・・・・
短絡器、９・・・・・・交流しゃ断器、■・・・・−・
インバータ装置 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　清 第１図　１ 第１Ａ図 第２１Ｚ　■ Ｍ３図 ■ パ ノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インバータ装置を介して電源から電動機を駆動する
   可変速駆動装置において、前記インバータ装置を構成す
   る電源側ならびに電動機側の各サイリスタ変換器のうち
   、電動機側サイリスタ変換器と前記電動機との間に電流
   短絡手段を設け、該サイリスタ変換器に障害が発生した
   とき、それまでの電動機が発電機に転じて供給してくる
   発電々流を前記鎧結手段によって短絡することにより、
   前記サイリスタ変換器におけるそれ以上の障害の波及を
   防止するようにしたことを特徴とする電動機可変速駆動
   装置における電動機側サイリスク変換器の保護方式。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の保護方式において、
   前記電流短絡手段と電動機との間に更にリアクｌ−ルを
   設けたことを特徴とする保護方式。 ３）特許請求の範囲第１項に記載の保護方式において、
   前記電流短絡手段と電動機との間に更にしゃ断器を設け
   たことを特徴とする保護方式０