JPS6348156A - サイリスタ装置 - 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】 〔発明１７）属する技術分野〕 本発明は、光サイリスタを用いたサイリスタ装置、特に
該装置の寿命を長くする装置構成に関する。

〔従来技術とその問題点〕

制御信号回路とサイリスク主回路との間の電気絶縁が容
易であるとか、ゲート駆動回路が筒部に構成できるなど
の理由で、近時光サイリスタを用いたサイリスタ装置が
直流送電用直流変換装置や無効電力補償装置等の高電田
大容量電力機器に適用され始めている。そうしてこのよ
うな用途では長寿命、高信頼性に対する要求が特に厳し
いので、通常光サイリスタはその直列個数を増やして冗
長化を図るとかゲート駆動回路を二重化するなどの処置
が講じられている。

第２図は上記σ〕ようなゲート駆動回路の二重化を行っ
た従来の光サイリスタ装置の構成図で１図におけるＴＨ
，〜ＴＨｎは直列接続されたｎ個のタＴＨ，〜Ｔ　Ｈｎ
　ＶＣ並列接続された１１’ＬＣスナバ、ｌはサイリス
タＴＨ１〜Ｔ　ＨｎとスナバＳ、〜Ｓｎとを含むサイリ
スタバルブである。２ａ＋　　２ｂはほぼ同じように構
成された、いずれもサイリスクＴＨ，〜ＴＨｎ用のゲー
ト駆動回路で、駆動回路２ａは直流電源４ａと抵抗器５
ａとｎ個の発光素子７ａｌ〜７ａｎとスイッチングトラ
ンジスタ６ａとの直列回路であり、駆動回路２ｂは直流
電源４ｂと抵抗器５ｂとｎ個の発光素子７ｂｌ〜７ｂｎ
とスイッチングトランジスタ６ｂとの直列回路である。

トランジスタｆｉａ、ｆｉｔ）＆ｊ、各ベースが点弧指
令信号発生回路８０出力するパルス状点弧指令信号９ｖ
ｃよって同時に駆動されて、オン状態になるように構成
されている。ゲート駆動回路２ａ、　２ｂはこσ〕よう
に構成されているｆ）で、トランジスタ６ａ、５ｂπ指
令信号９が入力されると。

発光素子７ａｌ　〜７ａｎ、７ｂｌ〜７ｂｎが同時にパ
ルス状に発光する。１０１は発光素子７ａｌと７ｂｌと
から上記のようにして出射される各パルス光を共に光サ
イリスクＴＨ，ｖｃ光ゲート信号１１１として導（よう
にした二分岐光ガイド、　１０ｎは発光素子７ａｎと７
ｂｎとから出射される各パルス光を共に光サイリスタＴ
　Ｈｎ　ＶＣ光ゲート信号ｔｉｎとして導くようにした
二分岐光ガイドで。

このような光ガイドは、サイリスタＴＨ，〜ＴＨｎの各
々に対応するように％　ｔｏｔ、１ｏｎＩ７１各光ガイ
ドを含めてｎ個設けられている。

第２図では各部が上述のように構成されているので１点
弧指令信号発生回路８から点弧指令信号９が出力される
と発光素子７ａｌ〜７ａｎ、７ｂｌ〜７ｂｎが一斉に発
光し、この結果光サイリスタＴＨ，〜Ｔ　Ｈｎがすべて
同時に点弧してサイリスタバルブ１が所定の動作をする
。そうしてこのようなサイリスク装置では、たとえばゲ
ート駆動回路２８における発光素子７ａｌ〜７ａｎのう
ちの少なくとも一個の素子が断線状態になって素子７ａ
Ｌ〜７　ａ　ｎ　＋７）すべてが発光しなくなるような
事故が発生しても、サイリスタＴＨ，−ＴＨｎはゲート
駆動回路２ｂにおける発光素子７ｂｌ〜７ｂｎ（７”３
発光によって点弧されるグ〕で、サイリスタバルブｌは
正常な動作を継続する。すなわちこのようなサイリスタ
装置は、一方のゲート駆動回路が故障しても他方のゲー
ト駆動回路が健全である限りサイリスタバルブｌは正常
動作をするので信頼性が高いという利点があるが、ケー
ト駆動回路２ａｌ　２ｂを共に常時動作させているｆ）
で、このように二個Ｑ〕ゲート駆動回路を使用していな
がら。

サイリスク装置Ｑ）寿命はｍ個ｑ）ゲート駆動回路を用
いた場合の寿命と大差ないという問題がある。

〔発明σ〕目的〕 本発明は、上述したような従来装置における問題を解消
して、寿命の長いサイリスタ装置を提供することを目的
とする。

〔発明の要点〕

本発明は、サイリスクバルブを構成するサイリスタを電
気ゲート付き光サイリスタとし、さらにこの光サイリス
タに異常に高い電圧が印加されたら光信号としての過電
圧検出信号を出力すると共に電気ゲート信号をも出力し
て光サイリスクを点弧させて印加電圧の異常上昇を防止
する過電圧保掻回路と、信号切換回路を介して点弧指令
信号が入力されると光ゲート信号を出力する複数個のゲ
ート駆動回路と、ゲート駆動回路ごとに光ゲート信号を
並列的に全党サイリスクに導いてこれらの光サイリスタ
を点弧させるようにした導光手段とを設け、そのうえ信
号切換回路は過電圧検出信号−にもとづいて出力切り換
えを行つ工人力される点弧指令信号をゲート駆動回路の
ひとつに入力するようにして、サイリスタ装置を構成し
たものである。そうして、ゲート駆動回路が故障して光
ゲート信号が出力されなくなった場合に生じる光サイリ
スタへの印加電圧の異常上昇を過電圧保護回路によって
検出し、この時過電圧保護回路から出力される過電圧検
出信号によって信号切換回路を駆動して健全なゲート駆
動回路から光信号を出力させるようにし、もって寿命の
長いサイリスタ装置が得られるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成図で１図において１２
は第２図のサイリスタバルブ１に対応ず−　６〜 るサイリスタバルブである。サイリスタバルブ１２はｎ
個σ〕直列接続された電気ゲート付き光サイリスタＴＨ
Ｇ、〜ＴＨＧｎと、これらサイリスタの各々に並列接続
されたＲＣスナバＳ１〜Ｓｎと、これらサイリスタの各
アノードと各電気ゲートと’）間［並列接ａすｆｌりＨ
ＯＤ　（ＢＲＥＡＫ　０ＶＥＲＪ）ＩＯＤＥ）　　１３
１〜１３ｎと、コレら−１（１：ｌ’）各電気ゲートと
各カソードとの間に並列接続された発光素子１４１−１
４１とを備えており、ＢＯＤ１３１〜１３ｎはそれぞれ
印加電圧が所定電圧以上になると導通状態となって印加
電圧が低′市圧になる特性を有している。この特性は再
現性のある特性である。第１図においても、サイリスタ
ＴＨＧ　、　〜Ｔ　ＨＧ　ｎは二分岐光ガイド１０１−
１０ｎＫよって導かれる光ゲート信号ｉｌｌ〜ｔｔｎに
よって光点弧されるようになっているが、何かの原因に
よって、たとえばサイリスタＴＨＧ、のみ光点弧が成功
せず他σ〕すべてのサイリスタＴＨＧ、〜Ｔ　ＨＧ　ｎ
が光点弧した場合、サイリスタＴＨＧ、１７）アノード
、カソード間にはサイリスタバルブ１２’７）端子１２
１．１２ｂ間に印加されろ電圧にもとづく高電圧が印加
されることにたつ１゜Ｔ　ＨＧ　、が破壊される恐れｈ
″−ある。しかしながら。

こび】場合、’Ｉ’ＨＧ、のアノード、カソード間印加
電圧が所定値ｖｒｉで上昇するとＢＯＤ１３１が導通状
態となってＴＨＧｌ［ゲート電流を流し、この結果ＴＨ
Ｇ、が点弧することによってこのサイリスタが破壊され
ることのないように構成されている。発光素子１４１は
上述のように接続されてイルグ）テＢＯＤ　１３１が導
通するとパルス状に発光する。１ｆｉｌはこケ）発光を
過電圧検出信号１７１として後述する信号切換回路１８
＆ｆ導くようＫした光ガイドである。ＢＯＤ１３１と発
光素子１４１とは上述のように動作するので、この両者
によって、光サイリスタＴＨＧ、の印加電圧が過電圧に
なるとこの過電圧を検出して光信号としての過電圧検出
信号１７１を出力すると共に電気ゲート信号をも出力し
て光サイリスタＴＨＧ、を点弧させ、こσ〕点弧によっ
て前記印加電圧の上昇を防止するよう圧した過電圧保護
回路１５１が構成され℃いることになる。第１図におい
ては、サイリスタＴ　ＨＧ　ｔ〜ＴＨＧｎｎそれぞれに
も保護回路１５１と同様な機能を有する過電圧保護回路
１５２〜１５ｎが設けられており、これら０保護回路１
５２−１５　ｎは前述したＢＯＤ１３２−ｔ３ｎと発光
素子１４２〜１４ｎとで構成されている。１６２〜ｔｔ
’ｉｎは、信号１７１と同様１１１発光素子１４２〜１
４ｎがそれぞれ出射する過電圧検出信号１７２〜１７ｎ
を信号切換回路１８ｖｃ導く光ガイドである。

１９は光ガイドｔ６ｔ〜１６ｎｌｃよって導かれてきた
過電圧検出信号１７１〜１７ｎをすべて受光し、と１ら
ｆ）信号を受光するごとにＨレベルとなるパルス信号Ｌ
９ａを出力するようにした受光回路、２０は信号１９ａ
が入力されると故障表示を行う表示回路、２１は共ｖｃ
Ｈレベルである信号１９ａと点弧指令信号９とが入力さ
れると出力信号ＺｔａがＬレベルからＨレベルに変化す
る故障検出回路である。出力信号２１ａは７リソブ７０
ツブ回路２２に入力され、こｆ〕回路２２は、入力され
る信号２１ａがＬレベルである時はＨレベルの第１出力
信号２２ａとＬレベルの第２出力信号２２ｂとを出力し
、入力される信号２１ａがＨレベルになると信号２２ａ
をＨレベルと１５信号２２ｂをＬレベルとするように構
成されている。２３は１点弧指冷信号９と第１出力信号
２２ａとが入力され１両信号が共にＨレベルであるとＩ
（レベルとなる出力信号２３ａを出力してゲート駆動回
路のトランジスタ６ａをオン状態にするアンド回路、２
４は、信号９と第２出力信号２２ｂとが入力され、両信
号が共ｃＨレベルであるとＨレベルとなる出力信号２４
ａを出力してゲート駆動回路のトランジスタ６ｂをオン
状態にするアンド回路で、信号切換回路１８は、上述し
た受光回路１９と表示回路２０と故障検出回路２Ｉとｉ
　ＩＪツブフロップ回路２２とアンド回路２３および２
４とで構成されている。

第１図においては各部が上述グ）ようπ構成されている
σ〕で、これら各部が正常に動作する当初においてＦエ
サイリスタバルブ■２は第２図に示したサイリスタバル
ブｌと同様に動作する。すなわち。

この場合、点弧指令信号９が発生回路８から出力された
待受光回路１９σ〕出力信号レベルはＬレベルを継続し
ていて、こφ〕ため故障検出回路の出力信号２１ａはＬ
レベルとなっている。したがつ王こＩ７）時は信号２２
ａがＨレベル、信号２２ｂが１゜レベルであるから、ア
ンド回路２３ｖｃ点弧指→信号９が入力されることによ
ってトランジスタ６ａがオンになつ１発光素子７ａｌ〜
７ａｎが一斉に光ゲート信号１１１〜ｔｉｎを出射する
。そうしてこれらグ】光ゲート信号１１１〜ｔｔｎが光
ガイド１０１〜１０ｎｌＣよってすべてＱ）サイリスタ
ＴＨＧ、〜ＴＨＧｎに導かれて、これらのサイリスタが
一斉に点弧する。こ０）ようにし℃サイリスクＴＨＧ、
−ＴＨＧｎが一斉π点弧する時ｈｓ、ＢＯＤ１３１〜１
３ｎに高電圧が印加されることはないから１発光素子１
４１〜１．４　ｎから過電圧検出信号１７１−１７　ｎ
が出力されることはない。したが′）’（以後発生回路
８から点弧指令信号９が出力されるごとにサイリスクバ
ルブ１２はゲート駆動回路２ａｒｒｈみによって駆動さ
れて動作する。

ところが、アンド回路２３を介して点弧指令信号９がゲ
ート駆動回路２ａ［入力された時［、たとえば、トラン
ジスタ６ａがオンになっても発光素子７ａｌ１７）みが
発光しないとか１発光素子７ａｌ〜７ａｎはすべて発光
するがこの光が光ガイド１０１に入射され′ｊＣいとい
うような故障が発生した場合、サイリスタＴＨＧ、〜Ｔ
ＨＧｎはすベニ点弧するがサイリスタＴ　ＨＧ　、だけ
点弧しプｆいという状態になり、この結果ＴＨＧ、　ｖ
ｃ印加される電圧が過大となって過電圧保護回路１５１
が過電圧検出動作をする。そうしてサイリスタＴＨＧ。

が点弧させられ過電圧検出信号１７１が出力される。検
出信号１７１が出力されると、受光回路１９からパルス
状出力信号１９ａが出力されて表示回路２０が故障発生
を表示する。信号１９ａが出力された時点弧指令信号９
はなおＩ（レベルを維持して（・るように該信号９り）
波形が構成されているり〕で、信号Ｌ９ａが受光回路１
９から出力されると故障検出回路の出力信号２１ａが■
（レベルになる。

すると７リツプ７０ツブ回路の出力信号２２ａがＬレベ
ルになり出力信号２２ｂはＨレベルになるので、この状
態で点弧指令信号発生回路８から信号９が出力されると
、今度はゲート駆動回路２ｂのトランジスタ６ｂがオン
状態になる。したがってサイリスクＴＨＧ、−ＴＨＧｎ
は駆動回路２ｂによって駆動されることになる。第１図
においては光ゲート信号１１１〜ｔｔｎが発光素子７ａ
ｌ〜７ａｎまたは発光素子７ｂｌ〜７　ｂ　ｎ　１７）
いずれの群から出射された信号であっても、これらの信
号は光ガイドｌ　ＯＩ〜１Ｑｎｌｃよって光サイリスタ
ＴＩＴＯ，〜ＴＨＧｎのすべてに並列的に導かれる。し
たがって光ガイド１０１〜ＬＯｎ＆！、ゲート駆動回路
２ａ＋　２ｂごとに設けられて、光ゲート信号１１１〜
ｌｌｎを光サイリスクＴ　Ｉ（Ｇ　、〜Ｔ　ＨＧ　ｎ　
ｒｒｙすべ″ｃｖｃ並列的に導（導光手段２５を構成し
ていることになる。

一ヒ述した所から明らかなようＩｃ、信号切換回路１８
では過電圧検出信号１７１〜１７ｎのうちの少なくとも
ｍ個Ｑ）信号が入力されると、そわまでは点弧指令信号
９をアンド回路２３を介し７てゲート駆動回路２ａＶＣ
入力していたσ〕に、今度は信号９がアンド回路２４を
介しエゲート駆動回路２ｂに入力される。したがってこ
０ような信号切換回路１８は、点弧指令信号９と過電圧
検出信号１７１〜１７ｎとｂ−入力され、信号１７１−
１７１［もとづき回路切り換えを行つ工点弧指令信号９
をゲート駆動回路２ａ、２ｂｎいずれかに入力する回路
であるということになる。第１図のサイリスク装置では
、ゲート駆動回路２ａｌ　２ｂが信号切換回路ｔＳＣよ
って選択されニー個づつ動作させられるので、二個のゲ
ート駆動回路２ａ＋　２ｂを共に常時動作させていた第
２図のサイリスタ装置匠おげろよりも寿命が長（なるこ
とが明らかである。

第１図ではゲート駆動回路２ａｖｃかかわる故障表示が
表示回路２０におい１行われるので、こσン表示にもと
づきサイリスク装置ｒ】点検ならびに故障修理が行われ
る。

上記の笑施例におい壬はゲート駆動回路が２ａ＋２ｂの
二個であるとしたが１本発明においてはゲ−ト駆動回路
は３個以上設けられてい王もよ（、その場合信号切換回
路１８は、過電圧検出信号１７１−１７　ｎが入力され
るごとにゲート駆動回路を順次−個選択してこの選択し
た駆動回路に点弧指令信号９を入力するように構成され
ることになる。そうして表示回路２０は、検出信号１７
１〜１７ｎの入力状態またはゲート駆動回路の選択状態
を表示するようｃ構成さねる。なお本発明では、第１図
に示した発光素子７ａｌ〜７ａｎまたは発光素子７ｂｌ
〜７ｂｎの少なくとも一方を一個の発光素子［まとめて
もよく、その場合導光手段２５が発光素子σ〕このよう
な形態に対応した構成にされることは勿論である。

〔発明の効果〕

上述したよ５ｖｒ％本発明においては、サイリスタバル
ブを構成するサイリスタを電気ゲート付き光サイリスタ
とし、さらにこの光力イリスタに異常に高い電圧が印加
されたら光信号としての過電圧検出信号、を出力すると
共に電気ゲート信号をも出力して光サイリスタを点弧さ
せて印加電工σ〕異常上昇を防止する過電圧保護回路と
、信号切換回路を介して点弧指令信号が入力されると光
ゲート信号を出力する複数個の〕ゲート駆動回路と、ゲ
ート駆動回路ごとに光ゲート信号を並列的に全党サイリ
スタに導いてこれらの光サイリスクを点弧させるように
した導光手段とを設け、そのうえ信号切換回路は過電圧
検出信号にもとづいて出力切り換えを行って入力される
点弧指令信号をゲート駆動回路のひとつに入力するよう
にして、サイリスタ装置を構成した。このため、このよ
うなサイリスタ装置では、ゲート駆動回路が故障し℃光
ゲート信号が出力されたくなるとこの状態が過電圧保護
回路で検出され、この結果信号切換回路πよって光サイ
リスタを実際に駆動するゲート駆動回路が健全なゲート
駆動回路に切り換えられるので、サイリスタ装置の寿命
が長くなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は従来のサ
イリスタ装置の構成図である。 ２ａ＊　２ｂ・・・・・・ゲート駆動回路、９・・・・
・・点弧指令信号、ｔｉｔ〜１１０・・・・・・光ゲー
ト信号、１５１〜１５ｎ・・・・・・過電圧保護回路、
１７１〜１．７　ｎ・・・・・・過電圧検出信号。 １８・・・・・・信号切換回路、２５・・・・・・導光
手段、ＴＨＧ。 〜ＴＨＧｎ・・・・・・電気ゲート付き光サイリスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個の直列接続された電気ゲート付き光サイリスタと
   、前記光サイリスタの印加電圧を検出し前記印加電圧が
   過電圧になると光信号としての過電圧検出信号を出力す
   ると共に電気ゲート信号をも出力して前記光サイリスタ
   を点弧させこの点弧によつて前記印加電圧の上昇を防止
   する過電圧保護回路と、前記光サイリスタを点弧させる
   ための光ゲート信号を出力する２個以上のゲート駆動回
   路と、前記ゲート駆動回路ごとに前記光ゲート信号を前
   記光サイリスタのすべてに並列的に導く導光手段と、点
   弧指令信号と前記過電圧検出信号とが入力され前記過電
   圧検出信号にもとづき回路切り換えを行つて前記点弧指
   令信号を前記ゲート駆動回路のひとつに入力する信号切
   換回路とを備え、前記ゲート駆動回路は前記点弧指令信
   号が入力されると前記光ゲート信号を出力することを特
   徴とするサイリスタ装置。