JPS6280567A - 電力変換素子の劣化診断方法 - Google Patents
電力変換素子の劣化診断方法Info
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- JPS6280567A JPS6280567A JP22091985A JP22091985A JPS6280567A JP S6280567 A JPS6280567 A JP S6280567A JP 22091985 A JP22091985 A JP 22091985A JP 22091985 A JP22091985 A JP 22091985A JP S6280567 A JPS6280567 A JP S6280567A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、電力変換装置等に使用する電力変換素子の
劣化を診断する電力変換素子の劣化診断方法に関する。
劣化を診断する電力変換素子の劣化診断方法に関する。
〔従来の技術］
一般に、電力変換素子は、例えばサイリスクを例にとる
と、シリコンウェハの圧接力低下による接触熱増加、ヒ
ートサイクルによる許容ジャンクション温度上昇等の原
因により、銅、シリコン等の熱膨張の違いからシリコン
に曲げ応力がかかり、これによってシリコンにクラック
が発生し、漏れ電流が増加して絶縁劣化を生じる。
と、シリコンウェハの圧接力低下による接触熱増加、ヒ
ートサイクルによる許容ジャンクション温度上昇等の原
因により、銅、シリコン等の熱膨張の違いからシリコン
に曲げ応力がかかり、これによってシリコンにクラック
が発生し、漏れ電流が増加して絶縁劣化を生じる。
このような電力変換素子の絶縁劣化を診断するための従
来の電力変換素子の劣化診断方法とじては、第２図に示
すような所謂カーブトレーサを使用した診断方法がある
。
来の電力変換素子の劣化診断方法とじては、第２図に示
すような所謂カーブトレーサを使用した診断方法がある
。
この診断方法は、電力装置等に組み込まれたサイリスク
等の電力変換素子１）を外部に取り外し、そのカソード
及びアノード間に可変直流電源１２を接続して直流電圧
を印加し、その直流電圧のレベルを順次上げていくと共
に、そのときの電力変換素子に流れる漏れ電流ｉを抵抗
１３を介して測定し、印加電圧／漏れ電流の演算値を絶
ｓ！低抗値として検出するものである。この場合、劣化
診断を行うには、電力変換素子の定格電圧印加時の漏れ
電流の値が所定管理値（一般に１〜５０ｍＡ）以内であ
るときには正常状態と、所定管理値を越えているときに
は劣化が生じているものと判定する方法や印加電圧の値
に対する漏れ電流の増加パターンによって正常状態であ
るか否かを判定する方法などがある。
等の電力変換素子１）を外部に取り外し、そのカソード
及びアノード間に可変直流電源１２を接続して直流電圧
を印加し、その直流電圧のレベルを順次上げていくと共
に、そのときの電力変換素子に流れる漏れ電流ｉを抵抗
１３を介して測定し、印加電圧／漏れ電流の演算値を絶
ｓ！低抗値として検出するものである。この場合、劣化
診断を行うには、電力変換素子の定格電圧印加時の漏れ
電流の値が所定管理値（一般に１〜５０ｍＡ）以内であ
るときには正常状態と、所定管理値を越えているときに
は劣化が生じているものと判定する方法や印加電圧の値
に対する漏れ電流の増加パターンによって正常状態であ
るか否かを判定する方法などがある。
しかしながら、上記従来の電力変換素子の劣化診断方法
にあっては、電力変換素子を一々それが組み込まれてい
る電力変換装置等から取り外す必要があり、そのために
手間がかかると共に、取り外し、取り付けに伴い誤接続
によるトラブルが発生し易く、しかも、電力変換素子の
取り外し時に電力変換素子を破損したり、取り付は時に
締めつけ不良による過熱等のトラブルが発生し易い等の
問題点があった。
にあっては、電力変換素子を一々それが組み込まれてい
る電力変換装置等から取り外す必要があり、そのために
手間がかかると共に、取り外し、取り付けに伴い誤接続
によるトラブルが発生し易く、しかも、電力変換素子の
取り外し時に電力変換素子を破損したり、取り付は時に
締めつけ不良による過熱等のトラブルが発生し易い等の
問題点があった。
そこで、この発明は、電力変換素子を、それが組み込ま
れている電力変換装置等から取り外すことなく、その劣
化診断を容易、 （＋Ｉ！実に行うことが可能な電力変
換素子の劣化診断方法を提供することを目的とする。
れている電力変換装置等から取り外すことなく、その劣
化診断を容易、 （＋Ｉ！実に行うことが可能な電力変
換素子の劣化診断方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明は、回路内に接続
された電力変換素子を、その接続状態を保ち且つ非導通
状態とし、当該電力変換素子の両端子間に単相電圧を印
加すると共に、該単相電圧により生じる漏れ電流を変流
器によって非接触状態で検出し、該検出電流に基づき前
記電力変換素子の劣化を診断するようにしたことを特徴
とする電力変換素子の劣化診断方法を特定発明とし、回
路内に接続された電力変換素子及びこれに並列に接続さ
れた保護回路を、その接続状態を保ち且つ非導通状態と
し、当該電力変換素子及びその保護回路の並列回路の両
端子間に単相電圧を印加すると共に、該単相電圧により
生じる前記電力変換素子及び保護回路の漏れ電流を夫々
別個に検出し、両検出値に基づき電力変換素子及び保護
回路の劣化を診断するようにしたことを特徴とする電力
変換素子の劣化診断方法を併合発明とするものである。
された電力変換素子を、その接続状態を保ち且つ非導通
状態とし、当該電力変換素子の両端子間に単相電圧を印
加すると共に、該単相電圧により生じる漏れ電流を変流
器によって非接触状態で検出し、該検出電流に基づき前
記電力変換素子の劣化を診断するようにしたことを特徴
とする電力変換素子の劣化診断方法を特定発明とし、回
路内に接続された電力変換素子及びこれに並列に接続さ
れた保護回路を、その接続状態を保ち且つ非導通状態と
し、当該電力変換素子及びその保護回路の並列回路の両
端子間に単相電圧を印加すると共に、該単相電圧により
生じる前記電力変換素子及び保護回路の漏れ電流を夫々
別個に検出し、両検出値に基づき電力変換素子及び保護
回路の劣化を診断するようにしたことを特徴とする電力
変換素子の劣化診断方法を併合発明とするものである。
この発明においては、電力変換素子を、電力変換装置等
の回路に接続したままで、非導通状態とし、その両端子
（サイリスクの場合アノード及びカソード）間に単相電
圧を印加することにより、この単相電圧によって電力変
換素子にその絶縁抵抗に応じて流れる漏れ電流を変流器
で非接触状態で検出し、その漏れ電流値に基づいてこれ
が所定管理値以内であるか否か判定したり、又は単相電
圧の増加による漏れ電流増加パターンによって劣化診断
を行うことができる。
の回路に接続したままで、非導通状態とし、その両端子
（サイリスクの場合アノード及びカソード）間に単相電
圧を印加することにより、この単相電圧によって電力変
換素子にその絶縁抵抗に応じて流れる漏れ電流を変流器
で非接触状態で検出し、その漏れ電流値に基づいてこれ
が所定管理値以内であるか否か判定したり、又は単相電
圧の増加による漏れ電流増加パターンによって劣化診断
を行うことができる。
また、電力変換素子と並列に保護回路が接続されている
場合には、電力変換素子と保護回路との漏れ電流を非接
触の変流器で別個に検出し、それらの検出値によって電
力変換素子及び保護回路の劣化状態を診断することがで
きる。
場合には、電力変換素子と保護回路との漏れ電流を非接
触の変流器で別個に検出し、それらの検出値によって電
力変換素子及び保護回路の劣化状態を診断することがで
きる。
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す回路図である。
図中、１は三相交流電源を直流電源に変換する電力変換
装置であって、２つの電力変換素子としてのサイリスク
２ａ、２ｂを直列に接続した直列回路が３組並列に接続
されて整流回路が構成され、各サイリスタ２ａ、２ｂの
接続点に三相交流電源ライン３ａ、３ｂ及び３ｃが夫々
接続され、且つ各サイリスタ２ａのカソード側及び各サ
イリスタ２ｂのアノード側間に直流負荷４が接続されて
いる。
装置であって、２つの電力変換素子としてのサイリスク
２ａ、２ｂを直列に接続した直列回路が３組並列に接続
されて整流回路が構成され、各サイリスタ２ａ、２ｂの
接続点に三相交流電源ライン３ａ、３ｂ及び３ｃが夫々
接続され、且つ各サイリスタ２ａのカソード側及び各サ
イリスタ２ｂのアノード側間に直流負荷４が接続されて
いる。
また、各サイリスク２ａ、２ｂには、そのアノード及び
カソード間に抵抗５及びコンデンサ６の直列回路でなる
サージを吸収する保護回路７が並列に接続されている。
カソード間に抵抗５及びコンデンサ６の直列回路でなる
サージを吸収する保護回路７が並列に接続されている。
そして、各サイリスタ２ａ、２ｂの絶縁劣化状態を診断
するには、まず、各サイリスタ２ａ、２ｂのゲートに供
給される制御電源及び三相交流電源ライン３ａ〜３Ｃに
供給される主回路電源を全て開放して、各サイリスタ２
ａ、２ｂを非導通状態とする。
するには、まず、各サイリスタ２ａ、２ｂのゲートに供
給される制御電源及び三相交流電源ライン３ａ〜３Ｃに
供給される主回路電源を全て開放して、各サイリスタ２
ａ、２ｂを非導通状態とする。
次いで、主回路の交流電源の１相と、直流回路の一方の
極（図示の例ではプラス側Ｐ）との間に、単相可変電圧
源８を接続する。一方、測定対象であるサイリスタ２ａ
のアノードＡ（又はカソードＫ）のリード線に、分割型
変流器構成を有する把持式電流測定器（クランプ・テス
ター）の検出コイルＬ１を非接触状態でセットする。
極（図示の例ではプラス側Ｐ）との間に、単相可変電圧
源８を接続する。一方、測定対象であるサイリスタ２ａ
のアノードＡ（又はカソードＫ）のリード線に、分割型
変流器構成を有する把持式電流測定器（クランプ・テス
ター）の検出コイルＬ１を非接触状態でセットする。
次いで、単相可変電圧源８の単相電圧を徐々に増加させ
、このときの単相電圧値Ｅ及び電流測定器で測定される
漏れ電流値ＩＲＩを記録していく。
、このときの単相電圧値Ｅ及び電流測定器で測定される
漏れ電流値ＩＲＩを記録していく。
なお、印加電圧Ｅの最大値は、常用最大電圧（＝／２Ｅ
）Ｘ安全率までとする。
）Ｘ安全率までとする。
そして、電流測定器で測定された漏れ電流検出値■□に
基づいてサイリスクの絶縁劣化診断を行う。
基づいてサイリスクの絶縁劣化診断を行う。
この場合の絶縁劣化診断は、最大漏れ電流値が所定設定
値（例えば１ｍＡ）を越えているときには、サイリスク
に劣化が生じているものと判定し、また単相印加電圧Ｅ
の上昇と共に、漏れ電流検出値ＩＩＩも増加する場合に
もサイリスクに絶縁劣化が生じているものと判定し、さ
らにヒステリシスによっても絶縁劣化状態を判定するこ
とができる。
値（例えば１ｍＡ）を越えているときには、サイリスク
に劣化が生じているものと判定し、また単相印加電圧Ｅ
の上昇と共に、漏れ電流検出値ＩＩＩも増加する場合に
もサイリスクに絶縁劣化が生じているものと判定し、さ
らにヒステリシスによっても絶縁劣化状態を判定するこ
とができる。
以上のようにして１つのサイリスタ２ａについて劣化診
断が終了すると、次に、単相電圧源８の直流回路側の端
子をプラス側Ｐからマイナス側Ｎに継ぎかえて、戻り側
のサイリスタ２ｂについて前記と同様の操作を繰り返し
て、サイリスタ２ｂの劣化状態を診断する。
断が終了すると、次に、単相電圧源８の直流回路側の端
子をプラス側Ｐからマイナス側Ｎに継ぎかえて、戻り側
のサイリスタ２ｂについて前記と同様の操作を繰り返し
て、サイリスタ２ｂの劣化状態を診断する。
その後、単相電圧源８の交流電源側の端子を交流電源ラ
イン３ｂに継ぎかえることにより、２番目の直列回路の
サイリスタ２ｂについて同様の診断を行い、以下同様の
操作を行って、全ての直列回路のサイリスタ２ａ、２ｂ
の劣化診断を行う。
イン３ｂに継ぎかえることにより、２番目の直列回路の
サイリスタ２ｂについて同様の診断を行い、以下同様の
操作を行って、全ての直列回路のサイリスタ２ａ、２ｂ
の劣化診断を行う。
また、以上のサイリスタの劣化診断を行う際に、その保
護回路７にも電流測定器の検出コイルＬ２を非接触状態
でセットすることにより、その保護回路７における漏れ
電流を同時に検出して、劣化診断を行うことができる。
護回路７にも電流測定器の検出コイルＬ２を非接触状態
でセットすることにより、その保護回路７における漏れ
電流を同時に検出して、劣化診断を行うことができる。
この保護回路７の劣化診断は、例えば回路定数から算出
される下記（１）式で表される回路電流ｉに対する検出
電流ＩＲ２の比、両者の偏差の変化率、ヒステリシス等
により判定する。
される下記（１）式で表される回路電流ｉに対する検出
電流ＩＲ２の比、両者の偏差の変化率、ヒステリシス等
により判定する。
１＝ＥＺｆｉ丁丁石７７Ｕ了・・・・・・（１）ここで
、Ｅは印加電圧、Ｒは抵抗５のインピーダンス、１／ω
Ｃはコンデンサ６の容量リアクタンスである。
、Ｅは印加電圧、Ｒは抵抗５のインピーダンス、１／ω
Ｃはコンデンサ６の容量リアクタンスである。
なお、各電流測定器の検出コイルＬ１．Ｌ２は、コイル
芯を流れる電流によって磁束Φが形成され、これが交番
的に変化することによってファラデーの法則により発生
する起電力の値から電流を間接的に測定するものである
。すなわち、磁束ΦをΦ＝に、 ・ＩＲ（但し、Ｋ、
は比例定数、ＩＲは漏れ電流である。）とすると、起電
力Ｅ０はＥ０＝ＫＺ （ａΦ／ｄｔ）＝に＋ ・Ｋ
２（ｄＩＲ／ｄｔ）（但し、Ｋ２は比例定数である。）
で表され、漏れ電流ＩＲの変化率に比例した値となる。
芯を流れる電流によって磁束Φが形成され、これが交番
的に変化することによってファラデーの法則により発生
する起電力の値から電流を間接的に測定するものである
。すなわち、磁束ΦをΦ＝に、 ・ＩＲ（但し、Ｋ、
は比例定数、ＩＲは漏れ電流である。）とすると、起電
力Ｅ０はＥ０＝ＫＺ （ａΦ／ｄｔ）＝に＋ ・Ｋ
２（ｄＩＲ／ｄｔ）（但し、Ｋ２は比例定数である。）
で表され、漏れ電流ＩＲの変化率に比例した値となる。
また、上記実施例において、サイリスクの構造上の問題
から検出コイルＬ１．Ｌ２による漏れ電流の検出が困難
である場合には、第１図で鎖線図示の如く、電源ライン
３ａと、サイリスタ２ａ及び保護回路７の接続点との間
に検出コイルＬ３を配置して、これにより、サイリスタ
と保護回路との合成漏れ電流を測定して絶縁劣化を診断
するようにしてもよい。
から検出コイルＬ１．Ｌ２による漏れ電流の検出が困難
である場合には、第１図で鎖線図示の如く、電源ライン
３ａと、サイリスタ２ａ及び保護回路７の接続点との間
に検出コイルＬ３を配置して、これにより、サイリスタ
と保護回路との合成漏れ電流を測定して絶縁劣化を診断
するようにしてもよい。
さらに、上記実施例においては、電力変換素子がサイリ
スタ２ａ、２ｂである場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、他のパワートランジスタ等の
電力変換素子についてもこの発明を適用し得るものであ
る。
スタ２ａ、２ｂである場合について説明したが、これに
限定されるものではなく、他のパワートランジスタ等の
電力変換素子についてもこの発明を適用し得るものであ
る。
またさらに、上記実施例においては、電力変換装置の整
流器として使用されているサイリスクの劣化診断を行う
場合について説明したが、これに限らず、直流モータの
サイリスク・レオナード制御装置のサイリスク・ユニッ
ト、交流モータの制御盤に使用されている半導体素子１
等の劣化診断を行うことができること勿論である。
流器として使用されているサイリスクの劣化診断を行う
場合について説明したが、これに限らず、直流モータの
サイリスク・レオナード制御装置のサイリスク・ユニッ
ト、交流モータの制御盤に使用されている半導体素子１
等の劣化診断を行うことができること勿論である。
以上説明したように、特定発明によれば、回路内に接続
された電力変換素子を、その接続状態を保ち且つ非導通
状態とし、当該電力変換素子の両端子間に単相電圧を印
加すると共に、該単相電圧により生じる漏れ電流を変流
器によって非接触状態で検出し、該検出電流に基づき前
記電力変換素子の劣化を診断するようにしたので、電力
変換素子の劣化診断を、電力変換素子をこれを組み込ん
だ回路から取り外すことなく容易に行うことができ、電
力変換素子の取り外し、取り付けのための作業時間を必
要としないため、全体の作業時間を大幅（従来方法のｌ
／１０程度）に短縮することができると共に、電力変換
素子の損傷２誤接続。
された電力変換素子を、その接続状態を保ち且つ非導通
状態とし、当該電力変換素子の両端子間に単相電圧を印
加すると共に、該単相電圧により生じる漏れ電流を変流
器によって非接触状態で検出し、該検出電流に基づき前
記電力変換素子の劣化を診断するようにしたので、電力
変換素子の劣化診断を、電力変換素子をこれを組み込ん
だ回路から取り外すことなく容易に行うことができ、電
力変換素子の取り外し、取り付けのための作業時間を必
要としないため、全体の作業時間を大幅（従来方法のｌ
／１０程度）に短縮することができると共に、電力変換
素子の損傷２誤接続。
取り付は不良等を防止することができ、しかも、測定用
電源として単相電圧を使用しているので、漏れ電流を測
定する際に従来の直流電圧を使用する場合のように、被
測定回路に直列に検出器を挿入する必要がない等の効果
が得られる。
電源として単相電圧を使用しているので、漏れ電流を測
定する際に従来の直流電圧を使用する場合のように、被
測定回路に直列に検出器を挿入する必要がない等の効果
が得られる。
また、併合発明によれば、電力変換素子と並列に接続さ
れた保護回路の劣化診断も電力変換素子の劣化診断と同
時に行うことができ、電力変換装置全体の劣化診断を容
易に行うことができる効果がある。
れた保護回路の劣化診断も電力変換素子の劣化診断と同
時に行うことができ、電力変換装置全体の劣化診断を容
易に行うことができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は従来例を示すブロック図である。 図中、１は電力変換装置、２ａ、２ｂはサイリスク、７
は保護回路、８は単相電圧源、Ｌｌ、Ｌ２は電流測定器
の検出コイルである。
は従来例を示すブロック図である。 図中、１は電力変換装置、２ａ、２ｂはサイリスク、７
は保護回路、８は単相電圧源、Ｌｌ、Ｌ２は電流測定器
の検出コイルである。
Claims (3)
- （１）回路内に接続された電力変換素子を、その接続状
態を保ち且つ非導通状態とし、当該電力変換素子の両端
子間に単相電圧を印加すると共に、該単相電圧により生
じる漏れ電流を変流器によって非接触状態で検出し、該
検出電流に基づき前記電力変換素子の劣化を診断するよ
うにしたことを特徴とする電力変換素子の劣化診断方法
。 - （２）電力変化素子の両端子間に印加する単相電圧を変
化させ、その変化に伴う漏れ電流の変化を分析して電力
変換素子の劣化を診断するようにした特許請求の範囲第
１項記載の電力変換素子の劣化診断方法。 - （３）回路内に接続された電力変換素子及びこれに並列
に接続された保護回路を、その接続状態を保ち且つ非導
通状態とし、当該電力変換素子及びその保護回路の並列
回路の両端子間に単相電圧を印加すると共に、該単相電
圧により生じる前記電力変換素子及び保護回路の漏れ電
流を夫々別個に検出し、両検出値に基づき電力変換素子
及び保護回路の劣化を診断するようにしたことを特徴と
する電力変換素子の劣化診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60220919A JPH0697251B2 (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | サイリスタの劣化診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60220919A JPH0697251B2 (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | サイリスタの劣化診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6280567A true JPS6280567A (ja) | 1987-04-14 |
| JPH0697251B2 JPH0697251B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=16758596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60220919A Expired - Fee Related JPH0697251B2 (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | サイリスタの劣化診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697251B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4770363A (en) * | 1986-07-21 | 1988-09-13 | Ryobi Ltd. | Bearing mechanism for a spinning reel for fishing |
| JP2009162501A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Nhv Corporation | 高電圧整流器スタックの健全性試験法 |
| JP2014035301A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Toyota Motor Corp | 半導体モジュール |
| CN103616573A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-03-05 | 国家电网公司 | 一种晶闸管反向恢复电荷测量系统及其测量方法 |
| CN114002564A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-01 | 西安交通大学 | 模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统 |
-
1985
- 1985-10-03 JP JP60220919A patent/JPH0697251B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4770363A (en) * | 1986-07-21 | 1988-09-13 | Ryobi Ltd. | Bearing mechanism for a spinning reel for fishing |
| JP2009162501A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Nhv Corporation | 高電圧整流器スタックの健全性試験法 |
| JP2014035301A (ja) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Toyota Motor Corp | 半導体モジュール |
| CN103616573A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-03-05 | 国家电网公司 | 一种晶闸管反向恢复电荷测量系统及其测量方法 |
| CN103616573B (zh) * | 2013-12-12 | 2016-08-17 | 国家电网公司 | 一种晶闸管反向恢复电荷测量系统及其测量方法 |
| CN114002564A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-01 | 西安交通大学 | 模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统 |
| CN114002564B (zh) * | 2021-10-29 | 2023-04-07 | 西安交通大学 | 模拟换流阀长期运行工况的晶闸管电热联合老化实验系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0697251B2 (ja) | 1994-11-30 |
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