WO2008044374A1 - Procédé pour détecter la mise hors fonction de thyristor - Google Patents

Procédé pour détecter la mise hors fonction de thyristor Download PDF

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Tomoyuki Shimazu
Jouji Tsunemi
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Aikoh Epoch Corporation
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/12—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only

Definitions

  • the present invention relates to an electric circuit using a thyristor, and relates to a method for detecting a turn-off of a thyristor capable of instantaneously detecting a turn-off of the thyristor and changing the circuit.
  • a power-saving transformer (see Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 8-191542) with an autonomous switching device for raising and lowering same pressure is connected to input terminals R and T in a single-phase three-wire or two-wire single-coil coil transformer Two or more sets of main coils Ll, L2, L5, and L6 are interphased in a single-phase inner iron core (9), and the core (2) is connected between the ends of the main coils L2 and L6 of each circuit.
  • a plurality of excitation coils L3, L7 and L4, L8 connected in series with each other in connection with 9) are connected by a plurality of combination connections, and the voltage value detected by the voltage sensor connected to the input terminal is connected.
  • a plurality of sets of thyristors (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,) that are turned on and off are provided between the end portions and between the exciting coils. , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8).
  • Set a connection or cut, boost the output voltage to the input voltage in the uninterruptible has a structure in which the pressure was freely autonomously switching the circuit steps down.
  • a device in which a thyristor is incorporated for example, a device such as a power saving transformer, has a voltage sensor directly between the coil and the coil, etc., like the power saving transformer with the above-mentioned step-up / step-down autonomous switching device. It is connected to detect the voltage and change the circuit when the input voltage falls outside the set voltage range.
  • a time lag occurs when switching the circuit in which the thyristor is incorporated, and complicated control is necessary to ensure the switching.
  • Patent Document 1 JP-A-8 191542
  • the method for detecting the turn-off of the thyristor according to the present invention is such that when a voltage is detected between the gate power swords by connecting a voltage detection sensor between the gate swords of the thyristor.
  • the object is to provide a method for detecting the turn-off of a thyristor that can change the circuit reliably without turning on the thyristor of another circuit.
  • a method for detecting turn-off of a thyristor is a device that adjusts a supply voltage to a load that cuts off a transformer by using a thyristor and cuts off power supply to the load.
  • At least one control circuit is incorporated in the circuit 1 and circuit 2 connected to B, and at least one voltage detector 101, 201, 301, 401 is connected between the gate swords of each thyristor.
  • the power to the load 60 of the transformer 50 depends on whether the gate signals of the thyristors 10 and 20 of the circuit 1 are turned on or the gate signals of the thyristors 30 and 40 of the circuit 2 are turned on. Load power without interrupting supply
  • the gate signals of the thyristors 10 and 20 are turned OFF, and the voltage detectors 101 and 201
  • the control circuit detects and judges that the thyristor is turned off, and turns on the gate signals of the thyristors 30 and 40.
  • the method for detecting the turn-off of the thyristor according to the present invention includes:
  • FIG. 1 is a circuit diagram relating to a method for detecting turn-off of a thyristor according to the present invention.
  • the method for detecting the turn-off of the thyristor according to the present invention is a basic circuit as shown in FIG. 1, but it can also be applied to a complicated circuit such as an inverter device that supplies current from a DC power source.
  • the circuit shown in Fig. 1 consists of a circuit 1 with two thyristors 10 and 20 connected in antiparallel, and a circuit 2 with two other thyristors 30 and 40 connected in antiparallel.
  • the closed circuit is connected to A and tap B, and further includes a control circuit 70 and a voltage supply source 80 connected thereto.
  • Transformer 50 is a normal transformer, and has tap A and tap B, which are connected to circuit 1 and circuit 2 respectively, and a primary feeder and a secondary feeder connected to the load are installed inside. It has been done.
  • the control circuit 70 detects the voltage measured by the voltage detectors 101, 201, 301, and 401, and when the detected voltage is 0V, determines that the thyristor is turned off and automatically turns on another gate signal. Circuit. In order to detect the measurement data of voltage detector 101, 201, 301, 401, it is directly connected to the voltage detector.
  • the voltage detectors 101, 201, 301, 401 are connected to the gates G of the respective thyristors 10, 20, 30, 40 and force swords K.
  • the voltage detector measures the voltage between the gates of the thyristor.
  • voltage detectors are connected to the gates and contacts of all thyristors.
  • One voltage detector may be connected to at least one of the thyristors, but preferably all thyristors are connected. It is desirable to connect a voltage detector.
  • the thyristors 10 and 20 of the circuit 1 and the thyristors 30 and 40 of the circuit 2 are controlled on and off by the respective gate signals.
  • a gate signal 1 keeps a current flowing between the gate swords of the thyristor.
  • turn off circuit 1 and shut off the power to the transformer.
  • the power to turn off gate signal 1 and turn on gate signal 2 Even if thyristor 10 or 20 where current has been flowing until gate signal 1 is turned off The current continues to flow until the polarity of the voltage between the gate and anode of the thyristor is reversed. If circuit 2 is ⁇ N (gate signal 2 is ⁇ N) while this current continues to flow, the same power source is connected to taps A and B of transformer 50 at the same time, resulting in a short circuit and a large short circuit. A fault current flows.
  • the control circuit 70 detects the voltage between the gate swords of the thyristors 10 and 20 by the voltage detectors 101 and 201, and confirms that the thyristor is turned off when the voltage becomes 0V. By doing this, the gate signal 2 is turned ON at that moment, and switching can be performed with certainty.
  • control circuit 70 detects the voltage between the gate and power swords of thyristors 30 and 40 by the voltage detectors 301 and 401, and the voltage is 0V. Gate signal 1 is turned ON after detecting a certain thing (thyristor turn-off).
  • Each voltage detector is connected to the gate G of the thyristor and the contact force sword K.
  • a current flows in circuit 2. Due to the characteristics of the thyristor, even if the gate signal is turned OFF, current flows continuously in the thyristor. At this time, a voltage is generated between the gate G force sword K of the sirith through which current flows.
  • the voltage detector detects this voltage, and the voltage detectors 101, 201, 301, 401 detect the corresponding thyristors.
  • control circuit 70 first turns off gate signal 2.
  • the gate signal 1 is sent to the thyristors 10 and 20 of the circuit 1 so that the current flows through the thyristor of the circuit 1. .
  • Conventional power-saving transformers have a voltage detector connected directly to the circuit between the thyristor's gate and the sword. If the circuit is not switched after the operation, the thyristor will be damaged by the inrush current. In other words, when switching the circuit, it was necessary to set the time when the circuit was left and the current disappeared.
  • the conventional power-saving transformer has a voltage detector connected to the coil, so that the current flowing through the entire circuit is completely 0 V, not the current flowing through the thyristor. Otherwise, the circuit could not be switched.
  • the voltage detector since the voltage detector is installed so as to be connected to the gate and circuit of the thyristor, switching is possible when the gate voltage is 0 V, that is, it is detected that no current flows through the thyristor. Therefore, the circuit can be switched instantaneously without having to leave the circuit unattended.
  • the present invention is a method of connecting and controlling a voltage detector to the gate and circuit of a thyristor, and is configured to connect a voltage detector to the gate and circuit of a thyristor.
  • the same effect can be obtained by connecting a voltage detector to any of thyristors 10, 20, 30, and 40.
  • a simple circuit diagram is used in this embodiment, even if the circuit is complicated, it is possible to use the present invention by detecting the voltage between the gate and the sword of the thyristor.
  • FIG. 1 is a circuit diagram related to a method for detecting turn-off of a thyristor according to the present invention.

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Description

明 細 書
サイリスタのターンオフを検出する方法
技術分野
[0001] 本発明は、サイリスタを使用する電気回路に関し、サイリスタのターンオフを瞬時に 検出し、回路を変更することができるサイリスタのターンオフを検出する方法に関する 背景技術
[0002] 出願人は省電力変圧器に関する特許を取得している。例えば、昇降同圧自律切替 装置付き省電力変圧器 (特開平 8— 191542号公報参照）は、単相三線式又は二線 式の単卷コイル型変圧器において、入力端子 R、 Tと接続した複数組の主コイル Ll、 L2及び L5、 L6を単相内鉄形コア（9)に 2回路相卷きし、これらの各回路の主コイル L2と L6との端部間に、前記コア（9)に卷いて相互に直列に接続された複数組の励 磁コイル L3、 L7及び L4、 L8を、複数の組み合わせ結線によって接続すると共に、 前記入力端子に接続された電圧センサーの検知した電圧値によって、オン、オフと なる複数組のサイリスタ（1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、）を前記端部間及び各励磁コイル 間に設け、これらの各組のサイリスタ（1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8)のオン、オフによって、 前記端部間及び各励磁コイル間の一組又は複数組を接続あるいはカットし、入力電 圧に対する出力電圧を無停電で昇圧、同圧、降圧する回路に自律的に切替自在と した構成を有している。
[0003] ところで、サイリスタが組み込まれる装置、例えば省電力変圧器等の装置は、上述 した昇降同圧自律切替装置付き省電力変圧器のようにサイリスタに直接コイルとコィ ル間等に電圧センサーを接続して、電圧の検出を行い、入力電圧が設定電圧範囲 外になつたときに、回路を変更させる構造となっている。しかし、この構造では、サイリ スタが組み込まれている回路を切り替える際にタイムラグが生じてしまレ、、切替を確実 にするには複雑な制御が必要であった。
そこで、サイリスタが組み込まれた回路において、サイリスタがターンオフになった瞬 間を簡単且つ確実にとらえることができる検出方法の開発が待たれていた。 [0004] 特許文献 1 :特開 8 191542号
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 上記問題を解決するため、本発明に係るサイリスタのターンオフを検出する方法は 、サイリスタのゲート一力ソード間に電圧検出センサーを接続することにより、ゲート 力ソード間に電圧がある時は別の回路のサイリスタを ONにしないことで確実に回路 の変更を可能とするサイリスタのターンオフを検出する方法を提供する事を目的とし ている。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明に係るサイリスタのターンオフを検出する方法は、変圧器のタップ切り替えを サイリスタを用いて行い、負荷への電力供給を断つことなぐ負荷への供給電圧を調 整する装置において、 2つのサイリスタ 10、 20が逆並列に接続されている回路 1を変 圧器 50のタップ Aに接続し、別の 2つのサイリスタ 30、 40が逆並列に接続されている 回路 2を変圧器 50のタップ Bに接続し、それら回路 1及び回路 2には少なくとも一つ の制御回路が組み込まれており、各サイリスタのゲート一力ソード間に電圧検出器 10 1、 201、 301、 401を少なくとも一つ接続した回路で、回路 1のサイリスタ 10、 20のゲ ート信号を ONにするカ または、回路 2のサイリスタ 30、 40のゲート信号を ONにす るかにより、変圧器 50の負荷 60への電力供給を断つことなく負荷の電圧調整をおこ なレ、、回路 1を ON状態から OFF状態にして、回路 2を OFF状態から ON状態に切替 える際に、サイリスタ 10、 20のゲート信号を OFFとし、電圧検出器 101、 201の検出 電圧が 0Vとなったときに、前記制御回路がサイリスタのターンオフとして検出 ·判断し て、サイリスタ 30、 40のゲート信号を ONにする構成である。
発明の効果
[0007] 以上詳述した通り、本発明に係るサイリスタのターンオフを検出する方法は、
1.任意のサイリスタのゲート一力ソード間の電圧を電圧検出器により検出し、 0Vであ る際に回路の切替を行うことにより、簡単な検出方法で確実に回路を変更できる方法 を提供すること力 Sできる。 発明を実施するための最良の形態
[0008] 以下に、本発明に係るサイリスタのターンオフを検出する方法を図面に示す実施例 により説明する。図 1は本件発明のサイリスタのターンオフを検出する方法に関する 回路図である。
本発明に係るサイリスタのターンオフを検出する方法は図 1に示すような基本的な 回路であるが、直流電源により電流を供給するインバータ装置のような、複雑な回路 にも採用することができる。
図 1の回路は、 2つのサイリスタ 10、 20が逆並列に接続されている回路 1と、別の 2 つのサイリスタ 30、 40が逆並列に接続されている回路 2がそれぞれ変圧器 50のタツ プ Aとタップ Bに接続され、さらに制御回路 70が組み込まれて、電圧供給源 80が接 続されている閉回路である。
変圧器 50は通常の変圧器で、タップ Aとタップ Bがあり、それぞれ回路 1および回 路 2と接続しており、内部には一次卷線と、負荷が接続された 2次卷線が設置されて いる。
制御回路 70は、電圧検出器 101、 201、 301、 401が測定した電圧を検出して、検 出した電圧が 0Vの時にサイリスタのターンオフと判断して自動的に別のゲート信号を ONにする回路である。電圧検出器 101、 201、 301、 401の測定データを検出する ために、電圧検出器と直接接続している。
[0009] 電圧検出器 101、 201、 301、 401は、それぞれのサイリスタ 10、 20、 30、 40のゲ ート Gと力ソード K接続される。電圧検出器では、サイリスタのゲート一力ソード間電圧 を測定する。
図 1では、全てのサイリスタのゲートと接点に電圧検出器が接続されている構成であ り、少なくともいずれかのサイリスタに一つの電圧検出器を接続すればよいが、好まし くは全てのサイリスタに電圧検出器を接続することが望ましい。
回路 1のサイリスタ 10、 20および回路 2のサイリスタ 30、 40はそれぞれのゲート信 号により、 ON— OFFの制御がなされる。
[0010] まず、回路 1を通して変圧器に電源を供給するには、ゲート信号 1によりサイリスタの ゲート'力ソード間に電流を流し続ける。次に、回路 1を OFFし変圧器への電力を遮 断することなく回路 2を ONするには、ゲート信号 1を OFFし、ゲート信号 2を、 ONす る力 今まで電流が流れていたサイリスタ 10または、 20は、ゲート信号 1を OFFしても 、サイリスタのゲート'アノード間の電圧の極性が反転するまで電流が流れ続ける。 この電流が流れ続けている間に、回路 2を〇N (ゲート信号 2を〇N)すると、変圧器 50のタップ A, Bに同時に同じ電源が接続されることになるので、短絡となり大きな短 絡電流が流れてしまう。
そこで、ゲート信号 1を OFFした後、サイリスタ 10，20のゲート'力ソード間電圧を制 御回路 70が電圧検出器 101、 201により検出し、電圧が 0Vとなるサイリスタのターン オフ状態を検出確認することにより、その瞬間にゲート信号 2を ONとし、切り替えを確 実に行える。
また、同様に、回路 2の ONから、回路 1の〇Nに切り替えるときは、サイリスタ 30,40 のゲート'力ソード間電圧を制御回路 70が電圧検出器 301、 401により検出し電圧が 0Vである事（サイリスタのターンオフ）を検出してからゲート信号 1を ONする。
この実施例の回路を説明すると、それぞれの電圧検出器は、サイリスタのゲート Gと 接点力ソード Kに接続されている構成である。電圧供給源 80から電流を流すと、回路 1若しくは回路 2に電流が流れる構成である力 この実施例では回路 2に電流が流れ ていると仮定する。サイリスタの特性から、ゲート信号を OFFしても、に電流が流れて レ、るサイリスタは、電流が流れ続ける。この時は、電流が流れているサイリスのゲート G力ソード K間に電圧が発生している状態である。この電圧を電圧検出器は検出して おり、それぞれのサイリスタに対応して、電圧検出器 101、 201、 301、 401が検出を 行っている。これは、サイリスタのアノード、力ソード間に電流が流れている時（ターン オン時）には、サイリスタのゲート、力ソード間に半導体の P— N接合による電圧降下（ 通常約 0. 5V程度）が必ず発生することに着目している。この実施例では、電圧検出 器 301と電圧検出器 401は、回路 2のサイリスタ 30、 40のゲート Gと力ソード K間に接 続し常に電圧検出を行っている。回路 2に電流が流れている間にタップ切り替え指令 力 ると、制御回路 70は、まず、ゲート信号 2を、 OFFする。続いて、電圧検出器 301 、 401の、検出値が 0になるのを待ってから、回路 1のサイリスタ 10、 20へ、ゲート信 号 1を送出し回路 1のサイリスタに電流が流れるようにする。 [0012] 従来の省電力変圧器は、電圧検出器をサイリスタのゲート一力ソード間ではなぐ 回路内に直接接続してレ、たため、完全に電流が流れてレ、ないと思われる時間を経過 させてから回路を切替えないと突入電流によりサイリスタが破損してしまう問題があつ た。つまり、回路を切替える際に回路を放置して電流がなくなる時間を設定しなけれ ばならなかった。完全に電流が流れていないことを確認するのに、従来の省電力変 圧器は、コイルに電圧検出器を接続しているため、サイリスタを流れる電流ではなく 回路全体を流れる電流が完全に 0Vにならないと、回路の切替えができなかった。し かし、本件発明では、サイリスタのゲートと回路に接続するように電圧検出器を設置 するため、ゲート電圧が 0Vのとき、すなわちサイリスタに電流が流れていないことを検 出してから切替えが可能となっているため、回路を放置させる必要がなぐ瞬時に回 路を切替えることが可能となる。
[0013] 本件発明は、図 1に示すようにサイリスタのゲートと回路に電圧検出器を接続し、制 御する方法であり、サイリスタのゲートと回路に電圧検出器を接続する構成であるた め、サイリスタ 10、 20、 30、 40のいずれかのサイリスタに電圧検出器を接続しても、 同じ効果が得られる。また、この実施例では簡単な回路図を用いたが、複雑な回路 であっても、サイリスタのゲート一力ソード間電圧を検出することにより、本発明を利用 すること力 Sできる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明のサイリスタのターンオフを検出する方法に関連する回路図
符号の説明
[0015] 1、 2 ゲート信号
10、 20、 30、 40 サイリスタ
101、 201、 301、 401 電圧検出器
50 変圧器
60 負荷
70 制御回路
80 電圧供給源

Claims

請求の範囲
変圧器のタップ切り替えをサイリスタを用いて行レ、、負荷への電力供給を断つことな ぐ負荷への供給電圧を調整する装置において、 2つのサイリスタ 10、 20が逆並列に 接続されている回路 1を変圧器 50のタップ Aに接続し、別の 2つのサイリスタ 30、 40 が逆並列に接続されている回路 2を変圧器 50のタップ Bに接続し、それら回路 1及び 回路 2には少なくとも一つの制御回路が組み込まれており、各サイリスタのゲート G_ 力ソード K間に電圧検出器 101、 201、 301、 401を少なくとも一つ接続した回路で、 回路 1のサイリスタ 10、 20のゲート信号を ONにする力、または、回路 2のサイリスタ 3 0、 40のゲート信号を ONにするかにより、変圧器 50の負荷 60への電力供給を断つ ことなく負荷の電圧調整をおこない、回路 1を ON状態から OFF状態にして、回路 2を OFF状態から ON状態に切替える際に、サイリスタ 10、 20のゲート信号を OFFとし、 電圧検出器 101、 201の検出電圧が 0Vとなったときに、前記制御回路がサイリスタ のターンオフとして検出.判断して、サイリスタ 30、 40のゲート信号を ONにすることを 特徴とするサイリスタのターンオフを検出する方法
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