(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列接続され直流出力電流によって同期機の励磁巻線を励磁する複数の可制御半導体整流装置、
上記励磁巻線に流れる励磁電流が負荷に応じた励磁電流となるように上記複数の可制御半導体整流装置への点弧パルス出力指令を出力する制御装置、
上記複数の可制御半導体整流装置の各々に対応して設けられ、対応する上記可制御半導体整流装置の通電電流を検出する検出器、及び
上記複数の可制御半導体整流装置の各々に対応して設けられ、対応する上記検出器の出力に基づいて、対応する上記可制御半導体整流装置の通電電流を所定の規定値内に制御するように、対応する上記可制御半導体整流装置への点弧パルス出力タイミングを制御する機能を有する点弧パルス出力装置、
を備え、上記点弧パルス出力タイミングが上記複数の可制御半導体整流装置の間で協調制御されることなく個別に制御され過電流が個別に制御される複数の可制御半導体整流装置によって上記負荷に応じた励磁電流を供給することを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項２】
それぞれ複数の可制御半導体素子からなる整流ブリッジで構成され互いに並列接続され直流出力電流によって同期機の励磁巻線を励磁する複数の可制御半導体整流装置、
上記励磁巻線に流れる励磁電流が負荷に応じた励磁電流となるように上記複数の可制御半導体整流装置への点弧パルス出力指令を出力する制御装置、
上記各可制御半導体整流装置の上記各可制御半導体素子の各々に対応して設けられ、対応する上記可制御半導体素子の通電電流を検出する検出器、及び
上記各可制御半導体整流装置の上記各可制御半導体素子の各々に対応して設けられ、対応する上記検出器の出力に基づいて、対応する上記可制御半導体素子の通電電流を所定の規定値内に制御するように、対応する上記可制御半導体素子への点弧パルス出力タイミングを制御する機能を有する点弧パルス出力装置、
を備え、上記点弧パルス出力タイミングが上記複数の可制御半導体整流装置の間で協調制御されることなく個別に制御され過電流が個別に制御される複数の可制御半導体素子で構成される上記複数の可制御半導体整流装置によって上記負荷に応じた励磁電流を供給することを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の同期機の励磁制御装置において、
上記検出器が変流器であり、
上記点弧パルス出力装置が上記検出器の計測信号を入力する入力部を備えている
ことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一に記載の同期機の励磁制御装置において、
上記点弧パルス出力装置が、上記点弧パルス出力タイミングを遅らせる量を演算し、その演算結果により遅れ時間を自動調整する
ことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか一に記載の同期機の励磁制御装置において、
上記点弧パルス出力装置が、点弧パルスの遅れ時間と規定値とを比較し、その比較結果により点弧パルスの遅れ時間の上限以上にならないように抑制する
ことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の同期機の励磁制御装置において、
上記点弧パルス出力装置が、上記遅れ時間を所定の条件でゼロリセットするリセット機能を有している
ことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項７】
請求項４〜請求項６の何れか一に記載の同期機の励磁制御装置において、
上記点弧パルス出力装置が、上記点弧パルスの遅れ時間を、対応する通電電流に従って、小さくする機能を有している
ことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項８】
請求項４〜請求項７の何れか一に記載の同期機の励磁制御装置において、
上記点弧パルス出力装置が、上記点弧パルスの遅れ時間を、上記点弧パルス出力指令値に従って、点弧パルスの遅れ時間を小さくする機能を有している
ことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の同期機の励磁制御装置において、
上記点弧パルス出力装置が、点弧パルスの遅れ時間を小さくする量を、上記点弧パルス出力指令値に従って自動調整する
ことを特徴とする同期機の励磁制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項７の何れか一に記載の同期機の励磁制御装置において、
上記可制御半導体整流装置を構成する複数の可制御半導体素子の各々に対応する点弧パルス出力装置の機能を実行する統合点弧パルス出力装置が設けられている
ことを特徴とする同期機の励磁制御装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、同期発電機等の同期機の励磁装置、特に同期機の励磁巻線を、並列接続された複数台の可制御半導体整流装置によって整流された直流電流によって励磁する同期機の励磁制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力系統に給電する同期発電機は、その出力電圧が系統負荷の変動時にも所定電圧に維持されるように、当該出力電圧をフィードバックして各可制御半導体整流装置の点弧角を制御することで励磁電流が制御される。
【０００３】
励磁電流の制御を行う励磁制御装置として、並列接続された複数台の可制御半導体整流装置が採用される場合があり、その場合は励磁電流の制御に加え、各可制御半導体整流装置の通電電流の差がなくなるように、つまり各可制御半導体整流装置の分担電流が同じになるように、分担電流制御も行われる。
【０００４】
分担電流制御については、例えば、並列接続された可制御半導体整流装置が２台の場合、つまり並列数が２の場合、例えば一方の可制御半導体整流装置の通電電流がＩＡと他方の可制御半導体整流装置の通電電流がＩＢの大小関係がＩＡ＞ＩＢであれば、ＩＡ＝ＩＢとなるように、通電電流がＩＡである一方の可制御半導体整流装置の通電期間を短くなるように当該一方の可制御半導体整流装置への点弧パルスの出力タイミングを遅延させるように制御される。（例えば、特開２００５−１３０５５５号公報（特許文献１）、及び特開２００８−９２７９９号公報（特許文献２）を参照）
【０００５】
特許文献１では、上記ＩＡ＞ＩＢであれば、ＩＡ＝ＩＢとなるように、通電電流がＩＡであるサイリスタへの点弧パルスの出力タイミングが制御される。
特許文献２では、並列接続された各サイリスタ同士の電流値を計測し、協調を取りながら各サイリスタへの出力タイミングの夫々を調整することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３０５５５号公報（図１〜５及びその説明）
【特許文献２】特開２００８−９２７９９号公報（図及１びその説明）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の装置では、上記のように構成されているので、サイリスタへ点弧パルスを出力する出力パルス出力装置間で協調制御が必要になるため、そのための信号授受（通信など）が必要である。特に並列数が多くなった場合には複雑な制御となり、また、複雑になれば協調制御機能喪失などの異常も考えられ、その場合、サイリスタ整流器全体の制御、つまり上記分担電流の協調制御のみならず同期発電機の出力電圧制御、が正常に出来なくなる可能性がある。
【０００８】
この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、分担電流の分担機能を単純化することにより励磁制御装置の信頼性を向上することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る同期機の励磁制御装置は、互いに並列接続され直流出力電流によって同期機の励磁巻線を励磁する複数の可制御半導体整流装置、
上記励磁巻線に流れる励磁電流が負荷に応じた励磁電流となるように上記複数の可制御半導体整流装置への点弧パルス出力指令を出力する制御装置、
上記複数の可制御半導体整流装置の各々に対応して設けられ、対応する上記可制御半導体整流装置の通電電流を検出する検出器、及び
上記複数の可制御半導体整流装置の各々に対応して設けられ、対応する上記検出器の出力に基づいて、対応する上記可制御半導体整流装置の通電電流を所定の規定値内に制御するように、対応する上記可制御半導体整流装置への点弧パルス出力タイミングを制御する機能を有する点弧パルス出力装置、
を備え、上記点弧パルス出力タイミングが上記複数の可制御半導体整流装置の間で協調制御されることなく個別に制御され過電流が個別に制御される複数の可制御半導体整流装置によって上記負荷に応じた励磁電流を供給するものである。 
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、互いに並列接続され直流出力電流によって同期機の励磁巻線を励磁する複数の可制御半導体整流装置、上記励磁巻線に流れる励磁電流が負荷に応じた励磁電流となるように上記複数の可制御半導体整流装置への点弧パルス出力指令を出力する制御装置、
上記複数の可制御半導体整流装置の各々に対応して設けられ、対応する上記可制御半導体整流装置の通電電流を検出する検出器、及び上記複数の可制御半導体整流装置の各々に対応して設けられ、対応する上記検出器の出力に基づいて、対応する上記可制御半導体整流装置の通電電流を所定の規定値内に制御するように、対応する上記可制御半導体整流装置への点弧パルス出力タイミングを制御する機能を有する点弧パルス出力装置、を備え、上記点弧パルス出力タイミングが上記複数の可制御半導体整流装置の間で協調制御されることなく個別に制御され過電流が個別に制御される複数の可制御半導体整流装置によって上記負荷に応じた励磁電流を供給するので、従来のような出力パルス出力装置間での協調制御が不要となり、分担電流の分担機能が単純化され、励磁制御装置の信頼性が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】この発明の実施の形態１を示す図で、システム構成の一例を示す図であり、実施の形態３〜８のシステム構成の一例を示す図でもある。
【図１Ｂ】この発明の実施の形態１を示す図で、制御フローの一例を示す図であり、実施の形態２の制御フローの一例を示す図でもある。
【図２Ａ】この発明の実施の形態１を示す図で、電流分担機能の原理を説明する図である。
【図２Ｂ】この発明の実施の形態１を示す図で、従来技術と本発明との原理的な差異を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す図で、システム構成の他の例を示す図であり、実施の形態３〜８のシステム構成の他の例を示す図でもある。
【図４】この発明の実施の形態３を示す図で、制御フローの他の例を示す図である。
【図５Ａ】この発明の実施の形態４を示す図で、制御フローの他の例を示す図であり、実施の形態１の制御フローを含む図である。
【図５Ｂ】この発明の実施の形態４を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３の制御フローを含む図である。
【図６Ａ】この発明の実施の形態５を示す図で、制御フローの他の例を示す図であり、実施の形態１の制御フローを含む図である。
【図６Ｂ】この発明の実施の形態５を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３の制御フローを含む図である。
【図６Ｃ】この発明の実施の形態５を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４の制御フローを含む図である。
【図６Ｄ】この発明の実施の形態５を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４の制御フローを含む図である。
【図７Ａ】この発明の実施の形態６を示す図で、制御フローの他の例を示す図であり、実施の形態１の制御フローを含む図である。
【図７Ｂ】この発明の実施の形態６を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３の制御フローを含む図である。
【図７Ｃ】この発明の実施の形態６を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４の制御フローを含む図である。
【図７Ｄ】この発明の実施の形態６を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４の制御フローを含む図である。
【図７Ｅ】この発明の実施の形態６を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【図７Ｆ】この発明の実施の形態６を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【図７Ｇ】この発明の実施の形態６を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【図７Ｈ】この発明の実施の形態６を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【図８Ａ】この発明の実施の形態７を示す図で、制御フローの他の例を示す図であり、実施の形態１の制御フローを含む図である。
【図８Ｂ】この発明の実施の形態７を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３の制御フローを含む図である。
【図８Ｃ】この発明の実施の形態７を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４の制御フローを含む図である。
【図８Ｄ】この発明の実施の形態７を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４の制御フローを含む図である。
【図８Ｅ】この発明の実施の形態７を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【図８Ｆ】この発明の実施の形態７を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【図８Ｇ】この発明の実施の形態７を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【図８Ｈ】この発明の実施の形態７を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【図９Ａ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態６の制御フローを含む図である。
【図９Ｂ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態６の制御フローを含む図である。
【図９Ｃ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４，実施の形態６の制御フローを含む図である。
【図９Ｄ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４，実施の形態６の制御フローを含む図である。
【図９Ｅ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態５，実施の形態６の制御フローを含む図である。
【図９Ｆ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態５，実施の形態６の制御フローを含む図である。
【図９Ｇ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４，実施の形態５，実施の形態６の制御フローを含む図である。
【図９Ｈ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４，実施の形態５，実施の形態６の制御フローを含む図である。
【図９Ｉ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態７の制御フローを含む図である。
【図９Ｊ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態７の制御フローを含む図である。
【図９Ｋ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４，実施の形態７の制御フローを含む図である。
【図９Ｌ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４，実施の形態７の制御フローを含む図である。
【図９Ｍ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態５，実施の形態７の制御フローを含む図である。
【図９Ｎ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態５，実施の形態７の制御フローを含む図である。
【図９Ｏ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４，実施の形態５，実施の形態７の制御フローを含む図である。
【図９Ｐ】この発明の実施の形態８を示す図で、制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４，実施の形態５，実施の形態７の制御フローを含む図である。
【図１０】この発明の実施の形態９を示す図で、点弧パルス出力装置の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、及び図２Ｂにより説明する。図１Ａはシステム構成の一例を示す図であり、後述の実施の形態３〜８のシステム構成の一例を示す図でもある。図１Ｂは制御フローの一例を示す図であり、後述の実施の形態２の制御フローの一例を示す図でもある。図２Ａは電流分担機能の原理を説明する図である。図２Ｂは従来技術と本発明との原理的な差異を説明する図である。
【００１３】
図１Ａは電力系統に給電する同期発電機（以下、「同期機」と記す）Ｇおよびその周辺機器の接続図であり、自動電圧調整器（ＡＶＲ）等の制御装置１、励磁用トランスＴｒ１、同期トランスＴｒ２、制御装置１の出力である点弧パルス出力指令２、第１の点弧パルス出力装置３ａ、第２の点弧パルス出力装置３ｂ、第１の点弧パルス出力装置３ａおよび第２の点弧パルス出力装置３ｂの各出力である点弧パルス信号４、計測信号５、サイリスタ整流装置等の第１の可制御半導体整流装置６ａ、サイリスタ整流装置等の第２の可制御半導体整流装置６ｂ、第１の可制御半導体整流装置６ａの通電電流を検出する検出器であるシャント等の第１の電流センサ７ａ、第２の可制御半導体整流装置６ｂの通電電流を検出する検出器であるシャント等の第１の電流センサ７ｂが図示されている。
なお、制御装置１が自動電圧調整器（ＡＶＲ）である場合には、第１の点弧パルス出力装置３ａ、第２の点弧パルス出力装置３ｂ、および同期トランスＴｒ２を制御装置１内に設けてもよい。
【００１４】
また、図１Ａに例示してあるように、第１の点弧パルス出力装置３ａおよび第２の点弧パルス出力装置３ｂは、何れも入力部３１、演算部３２、入力部３３、出力部３４を備えている。
【００１５】
第１の点弧パルス出力装置３ａおよび第２の点弧パルス出力装置３ｂの各入力部３１には、制御装置１の出力である点弧パルス出力指令２、および励磁用トランスＴｒ１の２次側に１次側が接続された同期トランスＴｒ２の２次側出力が供給される。
【００１６】
第１の可制御半導体整流装置６ａの通電電流ＩＡは第１の電流センサ７ａにより検出され、第１の電流センサ７ａの出力である計測信号５が第１の点弧パルス出力装置３ａの入力部３３に供給される。
【００１７】
第２の可制御半導体整流装置６ｂの通電電流ＩＢは第２の電流センサ７ｂにより検出され、第２の電流センサ７ｂの出力である計測信号５が第２の点弧パルス出力装置３ｂの入力部３３に供給される。
【００１８】
第１の可制御半導体整流装置６ａは、その制御極に、第１の点弧パルス出力装置３ａの出力部３４の出力である点弧パルス信号４が供給される。
【００１９】
第２の可制御半導体整流装置６ｂは、その制御極に、第２の点弧パルス出力装置３ｂの出力部３４の出力である点弧パルス信号４が供給される。
【００２０】
また、第１の可制御半導体整流装置６ａおよび第２の可制御半導体整流装置６ｂは、図示のように互いに並列接続されており、何れも、サイリスタ等の可制御半導体整流素子を各アームに有する整流ブリッジで構成されている。
【００２１】
第１および第２の点弧パルス出力装置３ａ，３ｂは、制御装置１からのサイリスタ点弧パルス出力指令信号２により、対応する第１および第２の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂを点弧するための点弧パルス信号４を出力する。第１および第２の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂが点弧されると、第１および第２の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂにオン電流（通電電流）が流れ、これら通電電流が第１および第２の電流センサ７ａ，７ｂにより計測され、第１および第２の電流センサ７ａ，７ｂの各出力である計測信号５が、対応する第１および第２の点弧パルス出力装置３ａ，３ｂにフィードバックされる。
【００２２】
次に動作について図１Ｂに基づいて説明する。
同期機Ｇの出力電圧に対応した所定の励磁電流が流れるように、制御装置１から点弧パルス出力指令２が、第１および第２の点弧パルス出力装置３ａ，３ｂに入力部３１を介して入力される（ステップＳＴ１１）と、各パルス出力装置３ａ，３ｂは、入力部３１を介して得た同期トランスＴｒ２の２次電圧に同期したパルス出力タイミングｔを演算部３２で演算（ステップＳＴ１２）する（なお、パルス出力指令２がタイミングｔでオンする信号であってもよい）。
また、各点弧パルス出力装置３ａ，３ｂは、対応する第１および第２の電流センサ７ａ，７ｂから電流計測信号５を入力部３３を介して読み込み、電流読み込み値と予め設定された所定の規定値１とをその演算部３２で比較する（ステップＳＴ１４）。規定値１はサイリスタに流すことが可能な設計電流値としてあり、ステップＳＴ１４での比較の結果、規定値１以上に電流が流れている場合は、演算部３２はステップＳＴ１２で演算した点弧パルスタイミングｔに△ｔを加えたｔ＝ｔ＋△ｔを演算して求め、このｔ＝ｔ＋△ｔを、出力部３４を介して、対応する第１および第２の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂを供給して、制御装置１からの点弧パルス出力指令２に基づくステップＳＴ１２での演算結果であるパルス出力タイミングｔより△ｔだけ点弧パルスタイミングを遅らせる。
なお、△ｔは規定のタイミング遅れ幅Ａを加えた、△ｔ＝△ｔ＋Ａに更新される（ステップＳＴ１５）ため、電流値が規定値１より小さくなるまで、繰り返しにより△ｔを徐々に大きくしていく。これにより演算された点弧パルスタイミングｔにより、サイリスタ点弧パルス４が出力され（ステップＳＴ１６）、対応する第１および第２の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂが制御される。
【００２３】
この実施の形態１によれば、互いに並列接続され直流出力電流によって同期機Ｇの励磁巻線を励磁する複数の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂと、上記励磁巻線に流れる励磁電
流が負荷に応じた励磁電流となるように上記複数の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂへ点弧パルス出力指令を出力する制御装置１と、上記複数の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの各々に対応して設けられ、対応する上記可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの通電電流を検出する検出器７ａ，７ｂと、上記複数の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの各々に対応して設けられ、対応する上記検出器７ａ，７ｂの出力に基づいて、対応する上記可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの通電電流を所定の規定値内に制御するように、対応する上記可制御半導体整流装置６ａ，６ｂへの点弧パルス出力タイミングｔを制御する機能を有する点弧パルス出力装置３ａ，３ｂとを備え、上記個別に点弧パルス出力タイミングが制御される複数の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂによって上記負荷に応じた励磁電流を供給するようにしたので、つまり、互いに並列接続され直流出力電流によって同期機Ｇの励磁巻線を励磁する複数の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの各々に対し点弧パルス出力指令が制御装置１から出力された場合、可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの各々に個別に対応して設けられた点弧パルス出力装置３ａ，３ｂが、対応する可制御半導体整流装置６ａ，６ｂに個別に点弧パルス出力を供給し、対応する可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの過電流を個別に防止しつつ各可制御半導体整流装置６ａ，６ｂが励磁電流を分担することができるので、従来のような並列可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの協調制御をすることなく、比較的容易に並列接続の複数の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの励磁電流分担制御を実現できるというメリットがある。
【００２４】
ここで、並列接続の複数の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの電流分担機能の原理を図２Ａにより説明する。
【００２５】
図２Ａ（ａ）において、第１の可制御半導体整流装置６ａをサイリスタＴＨＹ−Ａと、第２の可制御半導体整流装置６ｂをサイリスタＴＨＹ−Ｂと表記してある。
２個のサイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂが並列で接続されており、サイリスタＴＨＹ−Ａに流れる電流をＩＡ，サイリスタＴＨＹ−Ｂに流れる電流をＩＢとする。
【００２６】
２個のサイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂは、夫々の立ち上がりの特性は、同一ではなく、個体差により異なる。従って、図２Ａ（ｂ）に例示のように、サイリスタを同時に点弧する場合、例えばサイリスタＴＨＹ−Ａの立ち上がりが、サイリスタＴＨＹ−Ｂの立ち上がりより早い場合は、ＩＡ＞ＩＢとなり、サイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの分担電流、即ちサイリスタＴＨＹ−Ａの通電電流ＩＡとサイリスタＴＨＹ−Ｂの通電電流ＩＢ、はアンバランスとなる。
【００２７】
このサイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの分担電流のアンバランスは、図２Ａ（ｃ）に例示のように、立ち上がりの早いサイリスタＴＨＹ−Ａのサイリスタ点弧タイミングが、立ち上がりの遅いサイリスタＴＨＹ−Ｂのサイリスタ点弧タイミングより遅くなるように、サイリスタＴＨＹ−Ａのサイリスタ点弧タイミングとサイリスタＴＨＹ−Ｂのサイリスタ点弧タイミングとをずらすことにより、ＩＡ＝ＩＢとすることができる。
従って、例えば、特許文献２では、並列接続された各サイリスタ同士の電流値を計測し、協調を取りながら各サイリスタへの出力タイミングの夫々を調整することが行われる。この場合、サイリスタへ点弧パルスを出力する点弧パルス出力装置間で協調制御が必要になるため、そのための信号授受（通信など）が必要である。特にサイリスタの並列数が多くなった場合には複雑な制御となり、また、複雑になれば協調制御機能喪失などの異常も考えられ、その場合、サイリスタ整流器全体の制御、つまり上記分担電流の協調制御のみならず同期発電機の出力電圧制御、が正常に出来なくなる可能性がある。
【００２８】
ここで、特許文献２の従来技術と本発明との原理的な差異を図２Ｂによって説明する。
【００２９】
サイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの個体差によるアンバランス比が８：２、サイリス
タＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの一つの容量（本実施の形態１では、予め設定された所定の規定値に相当する）が２０００Ａの場合について、特許文献２の従来技術と本発明との原理的な差異を図２Ｂに例示してある。
【００３０】
特許文献２の従来技術の場合、サイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの分担電流が均一になるように上記協調制御により常時点弧パルスを制御しているので、サイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの各々の通電電流ＩＡ，ＩＢは、制御装置１（図１Ａ参照）により励磁電流１０００Ａが求められている時は、ＩＡ＝５００Ａ，ＩＢ＝５００Ａとなり、同様に、励磁電流２０００Ａの時はＩＡ＝１０００Ａ，ＩＢ＝１０００Ａ、励磁電流３０００Ａの時はＩＡ＝１５００Ａ，ＩＢ＝１５００Ａ、励磁電流４０００Ａの時はＩＡ＝２０００Ａ，ＩＢ＝２０００Ａとなり、サイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの分担電流の比は常に一定であり、各サイリスタの分担電流値は同じであるが、並列する全てのサイリスタの通電電流を常時読み込み且つ比較して上記協調制御をすることになるので、サイリスタの並列数が増加するほど制御が複雑となり、また、複雑になれば協調制御機能喪失などの異常も考えられ、その場合、サイリスタ整流器全体の制御、つまり上記分担電流の協調制御のみならず同期発電機の出力電圧制御、が正常に出来なくなる可能性がある。
【００３１】
特許文献２の従来技術に対し、上述の本発明の実施の形態１の場合は、サイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの各々の通電電流ＩＡ，ＩＢは、制御装置１（図１Ａ参照）により励磁電流１０００Ａが求められている時は、サイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの個体差によるアンバランス比が８：２により、ＩＡ＝８００Ａ，ＩＢ＝２００Ａとなり、同様に、励磁電流２０００Ａの時はＩＡ＝１６００Ａ，ＩＢ＝４００Ａ、励磁電流３０００Ａの時はＩＡ＝２０００Ａ，ＩＢ＝１０００Ａとなる。励磁電流３０００Ａの時は、サイリスタＴＨＹ−Ａの通電電流は、対応する点弧パルス出力装置３ａ（図１Ａ参照）の上述の動作により、予め設定された所定の規定値２０００Ａに制限されるので、サイリスタＴＨＹ−Ｂの通電電流は１０００Ａとなる。同様に、励磁電流４０００Ａの時はＩＡ＝２０００Ａ，ＩＢ＝２０００Ａとなる。
つまり、この発明に係る可制御半導体整流装置の電流分担制御は、並列接続された可制御半導体整流装置の分担電流が必ずしも均等に分担されている必要は無く、所定値以上の電流が流れた場合にサイリスタの点弧パルスを遅延させ、並列のサイリスタに電流を分担させればよい、という考え方に基づいている。
【００３２】
本発明の実施の形態１によれば、サイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂに対応する点弧パルス出力装置３ａ，３ｂは、対応するサイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの通電電流値のみを読み込み、対応するサイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの通電電流値が予め設定された所定の規定値（図２Ｂの例では２０００Ａ）を超えないように対応するサイリスタＴＨＹ−Ａ，ＴＨＹ−Ｂの点弧タイミングを制御すればよいので、サイリスタの並列数が増加してもサイリスタ毎に個別に制御すればよく特許文献２の従来技術のようにが制御が複雑になることはなく、各サイリスタの分担電流の分担機能が単純化され、励磁制御装置の信頼性が向上する。
【００３３】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図３に基づいて説明する。
実施の形態１において検出器７ａ，７ｂとしてシャントを用いた場合は、点弧パルス出力装置３ａ，３ｂを主回路（例えば可制御半導体整流装置６ａ，６ｂ）から絶縁するため、高耐圧変換器などを有する高耐圧の入力回路により絶縁する必要がある。
【００３４】
実施の形態２はこの問題を解決するもので、シャントの代わりに、可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの通電電流を検出する検出器として変流器８ａ，８ｂを用いることを特徴とする。可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの通電電流を検出する検出器として変流器８ａ、
８ｂを用いることにより点弧パルス出力装置３ａ，３ｂが主回路と絶縁され、高耐圧の入力回路が不要となる。
【００３５】
この実施の形態２によれば、実施の形態１と同等のメリットを、高耐圧変換器などの機器を必要とすることなく、低故障率、低コストで実現できるというメリットがある。
【００３６】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図４に基づいて説明する。
実施の形態１、２の制御ロジックでは、演算部３２における比較機能（ステップＳＴ１５）でのパルス出力タイミング遅れの増加幅Ａは固定であったため、例えば、比較的早く１つの可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の可制御半導体素子）に電流が集中した場合に、他の可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の可制御半導体素子）へ分流させるためのタイミング遅延制御が遅くなるという問題が内在する。
【００３７】
実施の形態３は、この問題を解決するもので、可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の可制御半導体素子）の通電電流値と規定値１の差に従って、タイミング遅れの増加幅Ａを自動的に調整するロジック（ステップＳＴ１７）を有することを特徴とする。
例えば、ステップＳＴ１７に例示してあるように、可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の可制御半導体素子）の通電電流値が規定値１を大きく超過した場合は、タイミング遅れの増加幅Ａを大きい値にし、遅延時間△ｔの変化率を増加させる。
【００３８】
この実施の形態３によれば、各可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の各可制御半導体素子）の通電電流に大きな電流不平衡が発生した場合にも、速やかに電流分担することができるというメリットがある。
【００３９】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図５Ａおよび図５Ｂに基づいて説明する。
図５Ａは制御フローの他の例を示す図であり、実施の形態１の制御フローを含む図である。図５Ｂは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３の制御フローを含む図である。
【００４０】
実施の形態１〜３では、可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の可制御半導体素子）の点弧パルスタイミングを徐々に遅らせる制御を実施しているため、当該点弧パルスが、他の可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の可制御半導体素子）の点弧パルスに比べ非常に大きな遅れとなり、点弧パルスの出力時間よりも遅れが大きくなった場合、並列接続の他の可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の可制御半導体素子）と同時に点弧されない可能性があるという問題が内在する。
【００４１】
実施の形態４は、この問題を解決するもので、図５Ａおよび図５Ｂに図示のように、点弧パルス出力タイミング△ｔを規定値（△ｔｍａｘ＝通常は点弧パルス出力時間）以上に大きくなることを防止するロジック（ステップＳＴ１８およびステップＳＴ１９）を設けたものである。
【００４２】
この実施の形態４によれば、可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の可制御半導体素子）との協調制御をすることなく、上記の並列接続の他の可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の可制御半導体素子）
と同時に点弧されないという問題を回避することが出来るというメリットがある。
【００４３】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図６Ａ〜図６Ｄに基づいて説明する。
図６Ａは制御フローの他の例を示す図であり、実施の形態１の制御フローを含む図である。図６Ｂは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３の制御フローを含む図である。図６Ｃは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４の制御フローを含む図である。図６Ｄは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４の制御フローを含む図である。
【００４４】
実施の形態１〜４では、可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の制御半導体素子）の点弧パルスタイミングを遅らせる制御のみを実施しているため、運転を継続していくことで、△ｔが無限に大きくなり（あるいは△ｔｍａｘに固定され）、電流分担制御が出来なくなる可能性があるという問題が内在する。
【００４５】
実施の形態５は、この問題を解決するもので、図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃ，および図６Ｄに図示のように、点弧パルスの遅れ時間△ｔをある特定の条件でゼロリセット（△ｔ＝０）とするロジック（ステップＳＴ２０およびステップＳＴ２１）を有することを特徴とする。なお、リセット条件としては、運転が停止した、電流が小さくなった、指令値が小さくなった若しくは無くなった場合などが考えられる。
【００４６】
この実施の形態５によれば、運転を継続することで△ｔが無限に大きくなり（あるいは△ｔｍａｘに固定され）、電流分担制御が出来なくなるという問題の解決が期待できるというメリットがある。
【００４７】
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６を図７Ａ〜図７Ｈに基づいて説明する。
図７Ａは制御フローの他の例を示す図であり、実施の形態１の制御フローを含む図である。図７Ｂは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３の制御フローを含む図である。図７Ｃは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４の制御フローを含む図である。図７Ｄは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４の制御フローを含む図である。図７Ｅは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態５の制御フローを含む図である。図７Ｆは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態５の制御フローを含む図である。図７Ｇは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４，実施の形態５の制御フローを含む図である。図７Ｈは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【００４８】
実施の形態５では、運転継続していてもある条件化では△ｔがゼロリセット（△ｔ＝０）されるため、電流分担制御が出来なくなる問題が解決できるが、当該条件が成立せずに、運転を継続しなければならない場合に、同様の問題を解決できないという問題が内在する。
【００４９】
実施の形態６はこの問題を解決するもので、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃ，図７Ｄ，図７Ｅ，図７Ｆ，図７Ｇ，および図７Ｈに図示のように、電流値が規定値２（規定値１よりも小さい値）よりも小さい場合に遅れ時間△ｔを小さくするロジック（ステップＳＴ２２およびステップＳＴ２３）を追加したことを特徴とする。
【００５０】
この実施の形態６によれば、可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の制御半導体素子）の通電電流が小さくなったときに△ｔを小さくする（△ｔ
＝△ｔ−Ｃ：ただし△ｔ≧０）ことで並列接続の他の可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の制御半導体素子）の通電電流を分担するため、特定の点弧パルス出力装置の△ｔだけが大きくなり、電流分担制御ができなくなる、という問題を解決することが出来るというメリットがある。
【００５１】
実施の形態７．
以下、この発明の実施の形態７を図８Ａ〜図８Ｈに基づいて説明する。
図８Ａは制御フローの他の例を示す図であり、実施の形態１の制御フローを含む図である。図８Ｂは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３の制御フローを含む図である。図８Ｃは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４の制御フローを含む図である。図８Ｄは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４の制御フローを含む図である。図８Ｅは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態５の制御フローを含む図である。図８Ｆは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態５の制御フローを含む図である。図８Ｇは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態１，実施の形態４，実施の形態５の制御フローを含む図である。図８Ｈは制御フローの他の変形例を示す図であり、実施の形態３，実施の形態４，実施の形態５の制御フローを含む図である。
【００５２】
実施の形態６は可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の制御半導体素子）の通電電流が小さくなった場合に、△ｔを小さくすることとしていたが、図８Ａ，図８Ｂ，図８Ｃ，図８Ｄ，図８Ｅ，図８Ｆ，図８Ｇ，および図８Ｈに図示のように、可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の制御半導体素子）の点弧パルスタイミングｔが遅く（つまり可制御半導体整流装置（後述の実施の形態１０ではサイリスタ素子等の制御半導体素子）の通電電流の出力指令値が小さく）なったことを判別して（ステップＳＴ２４における「ｔ＞規定値３」の処理）、△ｔを小さくしてもよい。
【００５３】
この実施の形態７によれば、制御装置１（図１Ａ参照）のパルス出力指令２の指令値を利用することにより、実施の形態６と同一のメリットがある。
【００５４】
実施の形態８．
以下、この発明の実施の形態８を図９Ａ〜図９Ｐに基づいて説明する。
実施の形態８は、図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃ，図９Ｄ，図９Ｅ，図９Ｆ，図９Ｇ，図９Ｈ，図９Ｉ，図９Ｊ，図９Ｋ，図９Ｌ，図９Ｍ，図９Ｎ，図９Ｏおよび図８Ｐに図示のように、実施の形態６、７の遅れ時間△ｔの減少幅Ｃを通電電流値と所定の規定値２との差から自動調整する機能（ステップＳＴ２５）を有することを特徴とする。
【００５５】
この実施の形態８によれば、実施の形態６，７で実施した問題解決を、より速やかに実施することができるというメリットがある。
【００５６】
実施の形態９．
以下、この発明の実施の形態９を、点弧パルス出力装置の他の構成例を示す図１０に基づいて説明する。
実施の形態９は、図１０に例示のように、複数の点弧パルス出力装置３を１装置９に統合したことを特徴とする事例で、実施の形態１〜８にも適用可能なの点弧タパルス出力装置であり、換言すれば、複数の可制御半導体素子６の各々に対応する点弧パルス出力装置の機能を実行する統合点弧パルス出力装置９を設けたことを特徴とする事例である。
【００５７】
図１０は、図１Ａにおける並列接続の複数の可制御半導体整流装置６ａ，６ｂの各々を構成する複数のサイリスタ等の可制御半導体素子６の各々に対応する点弧パルス出力機能
３を有する１台の統合点弧パルス出力装置９を設け、変流器からなる検出器８も可制御半導体素子６の各々に対応して設けた事例である。
【００５８】
可制御半導体整流装置６ａ，６ｂは、３相の場合は６個の可制御半導体素子６を用いるため、最低でも６台の点弧パルス出力装置（回路）が必要となる。そのため、６台の点弧パルス出力装置（回路）を１装置９に統合することにより、点弧パルス出力装置（回路）へのパルス入力信号（点弧パルス出力指令信号）などの信号を減らすことが出来る。
【００５９】
この実施の形態９によれば、実施の形態１〜８のパルス出力装置において、共用可能な機器、制御を統合することで、故障率低、コスト低を実現できるというメリットがある。
【００６０】
なお、図１０では、可制御半導体素子６と検知器８との対に符合６８を付し、６対のうち１対のみ可制御半導体素子および検知器に符合６，８を付し、他の５対については可制御半導体素子および検知器の符合６，８を省略してある。
【００６１】
なお、上述の図１Ａ〜図１０の各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１    自動電圧調整装置などの制御装置、
２    点弧パルス出力指令信号、
３    点弧パルス出力装置、
４    可制御半導体整流装置（可制御半導体素子）の点弧パルス信号、
５    可制御半導体整流装置（可制御半導体素子）の通電電流計測信号、
６    可制御半導体素子、
６ａ    可制御半導体整流装置、
６ｂ    可制御半導体整流装置、
７ａ，７ｂ    検知器（通電電流計測用シャント）、
８    検知器（通電電流計測用変流器）、
９    統合点弧パルス出力装置（１並列分（６個の可制御半導体素子分）の点弧パルス出力装置）。
【図１Ａ】
0005517666.tif 000002
【図１Ｂ】
0005517666.tif 000003
【図２Ａ】
0005517666.tif 000004
【図２Ｂ】
0005517666.tif 000005
【図３】
0005517666.tif 000006
【図４】
0005517666.tif 000007
【図５Ａ】
0005517666.tif 000008
【図５Ｂ】
0005517666.tif 000009
【図６Ａ】
0005517666.tif 000010
【図６Ｂ】
0005517666.tif 000011
【図６Ｃ】
0005517666.tif 000012
【図６Ｄ】
0005517666.tif 000013
【図７Ａ】
0005517666.tif 000014
【図７Ｂ】
0005517666.tif 000015
【図７Ｃ】
0005517666.tif 000016
【図７Ｄ】
0005517666.tif 000017
【図７Ｅ】
0005517666.tif 000018
【図７Ｆ】
0005517666.tif 000019
【図７Ｇ】
0005517666.tif 000020
【図７Ｈ】
0005517666.tif 000021
【図８Ａ】
0005517666.tif 000022
【図８Ｂ】
0005517666.tif 000023
【図８Ｃ】
0005517666.tif 000024
【図８Ｄ】
0005517666.tif 000025
【図８Ｅ】
0005517666.tif 000026
【図８Ｆ】
0005517666.tif 000027
【図８Ｇ】
0005517666.tif 000028
【図８Ｈ】
0005517666.tif 000029
【図９Ａ】
0005517666.tif 000030
【図９Ｂ】
0005517666.tif 000031
【図９Ｃ】
0005517666.tif 000032
【図９Ｄ】
0005517666.tif 000033
【図９Ｅ】
0005517666.tif 000034
【図９Ｆ】
0005517666.tif 000035
【図９Ｇ】
0005517666.tif 000036
【図９Ｈ】
0005517666.tif 000037
【図９Ｉ】
0005517666.tif 000038
【図９Ｊ】
0005517666.tif 000039
【図９Ｋ】
0005517666.tif 000040
【図９Ｌ】
0005517666.tif 000041
【図９Ｍ】
0005517666.tif 000042
【図９Ｎ】
0005517666.tif 000043
【図９Ｏ】
0005517666.tif 000044
【図９Ｐ】
0005517666.tif 000045
【図１０】
0005517666.tif 000046