JPS62274234A - 光サイリスタバルブの点弧用発光源の故障診断装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流送電および静止形無動電力補償装置等に使
用される光サイリスタバルブの点弧用発光源の故障診断
装置に係り、特に発光源の駆動電流や温度によって発光
源の光量が変化しても正しく光量診断を行うことのでき
る光サイリスタバルブの点弧用発光源の故［診断装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来の直流送電および静止形無動電力補償装置等に使用
されるバルブのコンパクト化および高信頼度化が図れる
ことから光サイリスタバルブの実用化の検討が行われて
いる。光サイリスタを光エネルギで高信頼度に点弧させ
るには発光源の光の強さができる限り大きいのがよく、
このため大出力のＬＥＤ　（発光ダイオード）が開発さ
れているが、その輝度を上げるために小さな発光部分に
大電流を流す必要があるので寿命が問題となる。このた
めＬＥＤをディレィティングして使用したり、光サイリ
スタの点弧に必要な光のパルス幅をできるだけ小さくす
る等によりＬＥＤの寿命をのばす方法が考えられている
。

このように高信頼度の光サイリスタバルブを実現するた
めには光サイリスタの中枢部にあたる発光源の高信頼度
化を図る必要があり、発光源の故障によっては光サイリ
スタバルブが破壊される事態が発生する。この対策とし
て常時に発光源の光量または光の強さの診断を行い、万
一に発光源が故障に至る場合には事前に健全な素子に交
換して、光サイリスタバルブの破壊を未然に防止する等
の考慮が必要となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記光サイリスタバルブの点弧用発光源のＬＥＤの光量
または光の強さを診断する場合に。

ＬＥＤの光量または光の強さは主に第２図（ａ）。

（ｂ）に示すようにＬＥＤの駆動電流および発光部の温
度等の状態量によって変化する。したがってＬＥＤの光
量または光の強さを診断するさいにＬＥＤの使用状態を
考慮しないと、ＬＥＤが劣化していないのに劣化と判定
したり劣化しているにもかかわらず健全と判定する等の
誤った診断を行う可能性がある。

本発明の目的は上記した問題点を解決し、発光源の駆動
電流や温度等の状態量が変化しても常に正しく発光源の
光量または光の強さの状態を診断できる光サイリスタバ
ルブの点弧用発光源の故障診断装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は１発光源の光量または光の強さおよび駆動電
流や温度等の状態量を検出し、これらの検出値から初期
の劣化前の光量または光の強さと、光量または光の強さ
を除く初期の状態量と現時点の状重量との差との線形結
合等により、現時点の光量または光の強さの基準値を計
算し、この基準値と現時点の光量または光の強さの検出
値とを比較して、発光源の劣化の度合を判定するように
した光サイリスタバルブの点弧用発光源の故障診断装置
により達成される。

〔作用〕

上記手段による装置では、発光源の初期の光量または光
の強さから他の状態量を考慮して現時点の光量または光
の強さの基準値を計算し、その基準値と現時点の光量ま
たは光の強さの検出値とを比較することにより発光源の
劣化の度合を判定しているので、発光源の駆動電流や温
度等の状態量が変化しても常に正しく光量または光の強
さの状態を診断できる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説
明する。

第１図は本発明による光サイリスタバルブの点弧用発光
源の故障診断装置の一実施例を示す概略構成図である。

第１図において、１は光サイリスタバルブの光サイリス
タ素子、２は光サイリスタ点弧用発光源から高圧部に位
置する光サイリスタ素子１に点弧用光信号を伝送するた
めの絶縁の役割も兼ねるファイバ、３は発光源の光量ま
たは光の強さをモニタするための光を故障診断回路へ導
く光モニタ用のモニタファイバ、４は発光源の発光素子
（ＬＥＤ）、５は発光素子駆動用の駆動電源、６は発光
素子電流を制限するための電流制限抵抗、７は発光素子
駆動用の駆動スイッチである。

８は発光素子４の周囲温度を検出する温度センサ。

９は発光素子４の駆動回路の駆動電流を検出する電流変
成器、１０は故障診断回路の光電変換回路（光電変換素
子）、１１，１４．１７は信号絶縁を兼ねた増幅回路、
１２，１５．１８は増幅された信号を後述する劣化判定
回路からの指令でサンプル・ホールドするサンプル・ホ
ールド回路、１３．１６．１９はホールドされた値を劣
化判定回路からの信号で劣化判定回路へ取り込むための
アナログスイッチ回路、２０は取り込ま九た発光源の状
態量から現時点の発光源の劣化判定の基準となる劣化前
の光量または光の強さの基準値を計算し、この基準値と
現時点の光量または光の強さの検出値との比較によって
発光源の発光素子（ＬＥＤ）４の劣化の度合いを判定す
る劣化判定回路（Ｃ：ＰＵ）、２１は判定結果を表示す
る表示回路である。

第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１図の発光源の駆動
電流および温度に対する光量はたは光の強さの特性を例
示する説明図である。第２図（ａ）において、発光源の
発光素子駆動電流主に対する光量または光の強さＰの測
定結果が１発光源の周囲温度Ｔをパラメータとして光の
パルス１１５０μｓの場合について例示されている。図
示のように駆動電流ｉに対して光量または光の強さＰは
直線的に比例しないし、また同じ駆動電流ｉ−でも周囲
温度Ｔ　ｓ　ｅ　Ｔ　ｘ　＊　Ｔ　ａ　（Ｔ　ｔ　＜　
Ｔ　ｘ　＜　Ｔ　ａ　）によって光量または光の強さｐ
ＨＰｚ、　Ｐδが異なる。

第２図（ｂ）において、第２図（ａ）の発光源の周囲温
度Ｔを横軸にとって発光源の光量または光の強さＰを縦
軸に描いている０図示のように周囲温度Ｔによって光量
または光の強さＰが異ってくる。したがって発光源の劣
化判定の基準となる光量または光の強さを固定化すると
、光量または光の強さが発光源の駆動電流および周囲温
度等の状態量によって異なってくるから誤った判定を行
う結果となる。このため発光源の状態量から現時点の発
光源の劣化判定の基準となる初期の劣化前の光量または
光の強さの基準値を推定して、この基準値をもとに劣化
判定を行わないと正しい判定結果は得られない。

第１図の構成の故障診断装置では１発光源の発光素子（
ＬＥＤ）４の電流変成器９および温度センサ８による駆
動電流ｉおよび周囲温度Ｔの検出値により次式を用いて
現時点の劣化判定の基準となる光量または光の強さの基
準値ＰＬを劣化判定回路（ＣＰＵ）２０において計算し
、この基準値にもとづいてモニタ用ファイバ３を介した
光電変換素子１０による現時点の光量または光の強さの
検出値Ｐを比較し、この比較値により発光素子４の健全
か劣化の度合いを診断する。

ＰＬ＝　ＰＯ＋　Ｋｔ（ｉ　ｎ　−ｉ　ｏ）＋　Ｋｔ（
Ｔｎ　−Ｔｏ）−（１）ここに。

Ｐし　二発光素子の現時点の基準となる光量または光の
強さの基準値、 Ｐｏ　：発光素子の初期の劣化前の光量または光の強さ
の検出値、 ＫＩ　：駆動電流ｉに対する光量または光の強さの変化
割合。

ＫＴ　：周囲温度（発光部の温度）Ｔに対する光量また
は光の強さの変化割合、 ｌ　ｎｇ　Ｔｌｌ　：発光素子の駆動電流ｉ、周囲温度
Ｔの現時点の検出値、 １０１　Ｔ　ｏ　ａ発光素子の駆動電流ｉ、周囲温度Ｔ
の初期検出値、 である、すなわち（１）式においては１発光素子４の現
時点の基準となる初期の劣化の度合い判定前の光量また
は光の強さの計算値Ｐしを発光素子の初期の光量または
光の強さの検出値Ｐｏと、発、光素子の駆動電流の現時
点の検出値１１と初期の検出値ｉｏの差と１発光素子の
周囲温度の現時点の検出値Ｔｎと初期の検出値Ｔｏの差
との線形結合で表わして、現時点の基準となる初期の光
量または光の強さの推定を行う。

第３図は第１図の故障診断回路の劣化判定回路（ＣＰＵ
）２０内部の処理フローチャートである。

第３図において、まず発光源の発光素子（ＬＥＤ）４の
駆動用スイッチ７による発光時のタイミングに同期した
信号で、サンプル・ホールド回路１２゜１５．１８にホ
ールドされた光電変換素子１０゜電流変成器９．温度セ
ンサ８による光量または光の強さＰ、駆動電流ｉ、周囲
温度Ｔの検出値をアナログスイッチ回路１３，１６．１
９を介して内部に取り込む（ステップ３１）、ついで取
り込んだ駆動電流ｉ、周囲温度Ｔと初期に検出された平
均値の駆動電流ｉｏ１周囲温度ＴＯとの差Δ１＝（ｉ−
１ｏ）＊　ΔＴ＝（Ｔ−Ｔｏ）を計算しくステップ３２
．３３）　、この差Δｉ、ΔＴに既知の係数Ｋｔ　−Ｋ
Ｔを掛けて初期に検出された発光素子４の光量または光
の強さＰｏとの和（Ｐｏ＋に、Δｉ＋ＫｔΔＴ）を（１
）式により求め現時点の基準となる光量または光の強さ
の基準値ＰＬを算出する（ステップ３４）、得られた基
準値ＰＬと現時点の光量または光の強さの検出値Ｐとの
差Δｐ＝　（ＰＬ−Ｐａ）を計算しくステップ３５）。

この差ΔＰが規定値以内か否かにより発光素子４の劣化
の度合いを判定しくステップ３６）、判定結果を表示回
路２１に表示する（ステップ３７）。

ここに発光源の発光素子４の光量は光の強度の検出値を
光の出ている期間（パルス幅）で積分することによって
得られた、たとえば第１図の増幅回路１１に積分特性を
もたせることにより簡単に得られる量であり、増幅回路
１１が積分特性でなく比例特性のときには一般に光の強
さが検出される。

なお上記実施例では１発光源の状態量として駆動電流お
よび周囲温度の変化から発光源の基準となる光量または
光の強さの計算値Ｐｔ、を求めたが、駆動条件として電
流一定とか周囲温度一定といった条件が与えられる場合
には（１）式の該当する光量または光の強さの変動項が
零となるので計算処理内容が簡単される。また他の状態
量にたとえば増幅回路のドリフトやゲイン変動等が問題
となる場合には、これらの状態量を考慮して現時点と初
期の値との差から（１）式の電流および温度の変化と同
様にして光量または光の強さの変動項の値を求めて現時
点の基準となる光量または光の強さの基準値ＰＬ　を求
めることができる。なお上記の劣化表示にさしいては、
発光源が何回か連続して劣化と判定されたときに劣化表
示するようにすれば。

検出誤差や計算誤差等による故障診断装置の誤動作を防
止できる。

以上の故障診断装置で発光源の発光素子の光量または光
の強さが規定値たとえば初期値の８０％以下と判定され
たときには、光サイリスタバルブの定期的点検時に新し
い発光源の発光素子と交換される。これは光サイリスタ
バルブのような大容量高圧変換装置では信頼性を高める
ための光サイリスタ素子のみでなく発光源の発光素子も
冗長設計されるのが一般的であり、上記により発光源が
劣化したと判定されても直ちに交換しなくともよいのが
通常であるからである。ただし発光源の劣化が進み余裕
をなくしたものについては、直ちに運転停止して新しい
ものと交換する必要があることは当然である。

〔発明の効果〕

以上の説明のように本発明によれば、光サイリスタバル
ブの点弧用発光源の光量診断を行う場合に、初期光量ま
たは光の強さを現時点の状態量に応じて校正した値と現
時点で検出された光量または光の強さとを比較すること
により発光源の劣化判定を行うので、誤った判定を防止
して常に正しい故障診断が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光サイリスタバルブの点弧用発光
源の故障診断装置の一実施例を示す概略構成図、第２図
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第１図の発光源の駆動電流、
温度に対する光量または光の強さの特性図、第３図は第
１図の劣化判定回路の処理フローチャートである。 １・・・光サイリスタ素子、２・・・ファイバ、３・・
・モ二り用ファイバ、４・・・発光源（発光素子）、５
・・・駆動電源、６・・・電流制限抵抗、７・・・駆動
用スイッチ。 ８・・・温度センサ、９・・・電流変成器、１０・・・
光電変換回路（光電変換素子）、１１，１４．１７・・
・増幅回路、１２，１５．１８・・・サンプル・ホール
ド回路、１３，１６．１９・・・アナログスイッチ回路
。 ２０・・・劣化判定回路、２１・・・表示回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光サイリスタバルブの点弧用発光源の状態量を検出
   する手段と、その検出値から発光源の光量または光の強
   さの基準値を計算し、この基準値と発光源の光量または
   光の強さの検出値とを比較して、発光源の劣化の度合を
   判定する手段とからなる光サイリスタバルブの点弧用発
   光源の故障診断装置。 ２、上記発光源の状態量の検出は発光源の光量または光
   の強さと駆動電流と周囲温度とする特許請求の範囲第１
   項記載の光サイリスタバルブの点弧用発光源の故障診断
   装置。 ３、上記基準値の計算は発光源の初期の光量または光の
   強さの検出値と、光量または光の強さを除く初期の状態
   量の検出値と同じく現時点の状態量の検出値との差とに
   基づいて行う特許請求の範囲第１項記載の光サイリスタ
   バルブの点弧用発光源の故障診断装置。 ４、上記発光源の劣化の度合いの判定のさい、現時点の
   光量または光の強さの検出値が規定値以下と判定された
   場合には光サイリスタバルブの定期点検時に新しい発光
   源に交換すべきものとする特許請求の範囲第１項記載の
   光サイリスタバルブの点弧用発光源の故障診断装置。