(57)【要約】ａｃ−ｄｃコンバータは、コンバータバルブとして逆並列接続サイリスタから構成される双方向サイリスタ・バルブを有する。その双方向サイリスタ・バルブにより、コンバータのｄｃ端子を横切る電圧の両極性で、整流器、あるいは、インバータとしてコンバータの作動を可能にする。双方向バルブは、コンバータのｄｃ端子を横切るｄｃ電圧の極性の反転を防止する、あるいは、逆電圧の大きさを最小にするのに使用されることが可能である。双方向サイリスタ・バルブは、コンバータバルブを横切る過電圧からの保護をもたらし、そして、コンバータバルブアレスタのエネルギー定格を削除、あるいは、減少するのに使用されることが可能である。ＡＣ−ＤＣコンバータには、さらに、他のコンバータバルブ位置にレギュラサイリスタ・バルブを保持しながら、コンバータバルブとしていくつかの双方向サイリスタ・バルブが設けられることが可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａｃ−ｄｃ変換のために逆並列接続サイリスタの一方または他方を選択することによって、そのｄｃ端子を横切る二つの異なる極性で作動することが可能なコンバータバルブとして逆並列接続サイリスタから構成される双方向サイリスタ・バルブを有するａｃ−ｄｃコンバータであって、前記逆並列接続サイリスタの保護点弧が、前記双方向サイリスタ・バルブを横切る両極性の過電圧から保護するために使用される、ａｃ−ｄｃコンバータ。
【請求項２】
ａｃ−ｄｃ変換のために逆並列接続サイリスタの一方または他方を選択することによって、そのｄｃ端子を横切る二つの異なる極性で作動することが可能なコンバータバルブとして逆並列接続サイリスタから構成される双方向サイリスタ・バルブを有するａｃ−ｄｃコンバータであって、一つの方向に伝導する前記双方向サイリスタ・バルブの前記サイリスタが、ａｃ−ｄｃ変換に使用され、そして、反対の方向に伝導する前記サイリスタが、前記コンバータの前記ｄｃ端子を横切る前記逆電圧を削除する、あるいは、前記コンバータの前記ｄｃ端子を横切る前記逆電圧の大きさを最小にするために使用される、ａｃ−ｄｃコンバータ。
【請求項３】
コンバータバルブとして逆並列接続サイリスタから構成される双方向サイリスタ・バルブと、コンバータバルブとして少なくとも一つの従来のサイリスタ・バルブとを有するａｃ−ｄｃコンバータであって、前記逆並列接続サイリスタの保護点弧が、前記双方向サイリスタ・バルブを横切る両極性の過電圧から保護するために使用される、ａｃ−ｄｃコンバータ。
【請求項４】
コンバータバルブとして逆並列接続サイリスタから構成される双方向サイリスタ・バルブと、コンバータバルブとして少なくとも一つの従来のサイリスタ・バルブとを有するａｃ−ｄｃコンバータであって、一つの方向に伝導する前記双方向サイリスタ・バルブの前記サイリスタが、ａｃ−ｄｃ変換に使用され、そして、反対の方向に伝導する前記サイリスタが、前記コンバータの前記ｄｃ端子を横切る前記逆電圧を削除する、あるいは、前記コンバータの前記ｄｃ端子を横切る前記逆電圧の大きさを最小にするために使用される、ａｃ−ｄｃコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ｄｃ送電などの高出力応用のための従来のａｃ−ｄｃコンバータは、ａｃ−ｄｃ変換のためにサイリスタ・バルブを使用する。それらは、点弧角に対する適切な値を選択することによって整流器、あるいは、インバータとして作動することが可能である。これらのバルブを通る電流フローの方向は、一つの方向だけであるので、点弧角の調整によって達成されるｄｃ端子を横切る電圧の極性は、電力潮流の方向を決定する。これは、ｄｃ送電に使用される三相ブリッジ回路に対してだけでなく、サイリスタ・バルブを使用するａｃ−ｄｃコンバータのあらゆるタイプに対しても真実である。
【背景技術】
【０００２】
従来の６パルス三相ブリッジ回路は、図１（ａ）に示されている。それを表象的に表したものが図１（ｂ）である。原則として、図１（ｂ）は、サイリスタ・バルブを使用するあらゆるａｃ−ｄｃコンバータ、たとえば、一般に、ｄｃ送電に使用される１２パルスコンバータ、あるいは、低電圧ｄｃパワーサプライに使用される単相コンバータを表わす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図２は、二端子ｄｃ送電システムの回路図である。上述の回路において、その電力方向は、二端子のコンバータの点弧角を調整して、ｄｃバスの電圧の極性を変更することによって容易に変更されることが可能である。しかしながら、多端子ｄｃシステムにおいて、電力方向を変更する問題は、いっそう複雑になることである。図３に示される三端子システムを例にする。コンバータＡ，Ｂは、整流器として作動し、そして、コンバータＣは、インバータとして作動する。三つのコンバータの内の一つ、あるいは、二つにおける電力の方向を変更し、残りの一つまたは複数の電力の方向を変更しないことが望まれる場合、ただｄｃバスだけの極性を変更することによって、そのように行うことはできない。図３に示される回路において、ただコンバータＡだけの電力方向が変更される場合、それは、図４に示されるような極性反転スイッチによって行われることが可能である。すべてのコンバータが、他の接続したコンバータにおける電力の方向を必ずしも変更することなく、電力の方向を変更するために柔軟性を有する場合、極性反転スイッチングのための同様の装置は、すべてのコンバータに設けられる必要がある。上述の極性反転装置は、整流器用変圧器、バスワークおよび／またはバルブ構造のために付加的なスイッチおよび増加した絶縁必要条件を必要とする。必要なスイッチング作動は、電力反転をもたらす際に遅延を生じる。
【０００４】
二極性ｄｃ送電システムにおいて、そのシステムの可用性を高める一つの方法は、送電線、あるいは、ケーブルの一つの極の機能停止があるとき、単極モードで作動するために、二極によるコンバータの並列を供給することである。上述の状態は、さらに、コンバータのために極性反転スイッチング装置を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、上記の問題に関して改良されるａｃ−ｄｃコンバータを提供することである。この目的を達成するために、本発明のａｃ−ｄｃコンバータは、特許請求の範囲に記述されるように構成される。
【０００６】
本発明は、上述の状態においてコンバータ設備のための極性反転スイッチおよびより高い絶縁必要条件の必要性を排除する。それは、さらに、後に説明されるような付加的な利益をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明において、ａｃ−ｄｃコンバータは、コンバータバルブとして逆並列接続サイリスタから構成される双方向サイリスタ・バルブを使用する。
【０００８】
サイリスタは、双方向サイリスタ・バルブを得るために、多数の方法で逆並列接続されることが可能である。バルブが一つのサイリスタレベルだけを必要とする低電圧適用において、その双方向サイリスタ・バルブは、二つのサイリスタを有し、一つのサイリスタの陽極端子は、もう一つのサイリストの陰極端子に接続される。これは、それ自体、二つの異なる方法で達成されることが可能であり、二つのサイリスタは、シリコンなどの半導体材料のシングルウエハで得られるか、あるいは、シングル半導体ウエハが、二つのサイリストを有するように処理加工されるかである。多数のサイリスタレベルを有する双方向サイリスタにおいて、逆並列接続は、逆並列接続サイリスタ同士の直列接続、直列接続サイリスタの二つのストリングの逆並列接続、あるいは、逆並列接続サイリスタモジュールの直列接続によって得られることが可能である。双方向サイリスタ・バルブの経済的なデザインにおいて、双方向バルブにおけるサイリスタは、限定するものではないが、スナバ回路、バルブリアクトル、ゲート点弧システムおよびバルブ冷却システムのような部材を含む、サイリスタ・バルブと連結される多数の補助部品を共有することができる。デザインの詳細に関係なく、重要なことは、双方向サイリスタ・バルブが、機能的に、二つのサイリスタ・バルブに等しく、一つのバルブの陽極端子がもう一つバルブの陰極端子に接続されることである。
【０００９】
図５は、それが三相ブリッジ回路に適用されるときの本発明の回路を示している。各双方向サイリスタ・バルブは、二つのバルブによって電流フローの反対方向に、それらの記号表示で、順方向のための“Ｆ”および逆方向のための“Ｒ”の異なる文字で、逆並列接続される二つのサイリスタ・バルブとして図に示されている。ａｃからｄｃへの、あるいは、ｄｃからａｃへの変換のために、一つの方向に伝導するバルブだけが、コンバータバルブとして使用されるのに対して、反対方向に伝導することが可能なバルブは、阻止されたままである。ａｃ−ｄｃコンバータのｄｃ電圧の極性は、そのコンバータが整流器、あるいは、インバータとして作動するかどうか、そして、双方向サイリスタ・バルブが伝導する方向により決まる。図５において、文字Ｆ−ＶＦ１，ＶＦ２，ＶＦ３，ＶＦ４，ＶＦ５，ＶＦ６で示されるバルブが、ａｃ−ｄｃ変換に使用されるとき、ｄｃ端子ＤＣＨの電圧は、そのコンバータが整流器として作動する場合、ｄｃ端子ＤＣＬに対して正であり、そして、コンバータがインバータとして作動する場合、負である。それらの記号表示において文字Ｒを有するバルブは、整流器作動のためのａｃ−ｄｃ変換に使用される場合、端子ＤＣＨの電圧は、端子ＤＣＬに対して負であり、そして、インバータとして作動するために、端子ＤＣＨの電圧は、端子ＤＣＬに対して正である。それゆえ、本発明の場合、極性反転スイッチング装置の助けをかりずに、ｄｃ端子電圧の二つの極性のどちらか一方を用いて、整流器、あるいは、インバータとしてａｃ−ｄｃコンバータを作動することが可能である。
【００１０】
双方向サイリスタ・バルブを有するコンバータは、他の利点を有する。
【００１１】
一つの適用において、一つの方向に伝導するサイリスタは、ａｃ−ｄｃ変換に使用されることが可能であるのに対して、反対の方向に伝導することが可能なサイリスタは、コンバータのｄｃ電圧とは反対の極性の電圧を除去、あるいは、制限するのに使用されることが可能である。たとえば、ｄｃケーブル適用において、そのケーブルへの電圧の極性反転は、ｄｃケーブルに厳しい圧力を押し付ける。ｄｃケーブルに接続されるａｃ−ｄｃコンバータは、特定の過渡障害の間にそのｄｃ端子を横切る逆極性の電圧の大きさを除去、あるいは、かなり減少するべくバイパス対を形成するために他のバルブを点弧しながら、コンバータバルブとして逆並列接続バルブの一つを使用することが可能である。これは、いっそう多く費用のかかる、そして、損失の多いＶｏｌｔａｇｅ  Ｓｏｕｒｃｅｄ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ（電圧供給コンバータ）の代わりに、サイリスタ・バルブを有するコンバータ―Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｏｕｒｃｅｄ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ（電流供給コンバータ）―を用いる、比較的費用のかからない固体誘電体のｄｃ−ケーブルを使用する新しい機会をもたらすことが可能である。
【００１２】
ａｃ−ｄｃコンバータのためのサイリスタ・バルブは、通常、二つの異なる方法によって過電圧保護がもたらされる。順方向における過電圧について、バルブは、バルブの保護点弧によって保護される。そのような保護点弧は、ＢＯＤ‘ｓ、あるいは、ＢＯＤ’ｓの電子等価によって消極的に、または、ポテンシャル過電圧状態が検出されるとき、バルブを点弧することによって積極的にもたらされることが可能である。バルブアレスタは、両方向において過電圧保護をもたらすが、主として、逆方向における過電圧に対する保護が必要とされる。双方向サイリスタ・バルブを有するコンバータにおいて、両方向における過電圧に対する保護は、保護点弧だけによってもたらされることが可能である。一対の逆並列接続バルブの一つの保護点弧は、それ自体のための順方向における過電圧に対する保護と、それを横切る他のバルブのための逆方向における過電圧に対する保護をもたらすのに使用されることが可能である。このようにバルブアレスタを削除することが可能である。過電圧保護のための増大した信頼に対して、設計者が、バルブアレスタを保持する場合、その保護点弧は、アレスタのエネルギー定格を最小にするように使用されることが可能である。
【００１３】
本発明は、さらに、ａｃ−ｄｃコンバータが、いくつかの双方向バルブといくつかの従来のサイリスタ・バルブとを有する場合をもカバーしている。上述の装置は、特定の適用に有用である。ｄｃ側に大きいキャパシタンスを有するＡＣ−ＤＣコンバータ、たとえば、ｄｃ送電において、長いｄｃケーブル、高電圧端子に接続されるバルブの過電圧保護を有する１２パルスコンバータは、比較的高いエネルギー定格のアレスタを必要とすることがある。上述の状態において、高電圧端子に接続されるバルブを横切るバルブアレスタの削除するために、あるいは、高電圧端子に接続されるバルブを横切るバルブアレスタのエネルギー定格を減少するために、コンバータには、高電圧端子に接続されるバルブのために双方向バルブが設けられることが可能であるのに対して、経済上の考慮により、他のコンバータバルブ位置に従来のサイリスタ・バルブを選択することを決定することがある。
【００１４】
本発明は、単一の、あるいは、多相ａｃを有する、そして、整流器用変圧器を有する、または、有さない、あらゆるタイプのａｃ−ｄｃコンバータ回路に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ａは、三相ブリッジコンバータのコンバータバルブ回路であり、ｂは、図２，３および４に使用される図１９ａのコンバータ回路の象徴である。
【図２】電力方向がコンバータバルブによって電流の方向を変更することなく、しかし、ｄｃ電圧の極性を変更することによって、反転されることが可能な方法を示す二端子ｄｃ送電システムの一つの極を表わす。
【図３】三端子システムにおける電力潮流方向の変更が、極性反転スイッチの使用によってもたらされる方法を実証するために、三端子ｄｃ送電システムの一つの極を示す。
【図４】三端子システムにおける電力潮流方向の変更が、極性反転スイッチの使用によってもたらされる方法を実証するために、三端子ｄｃ送電システムの一つの極を示す。
【図５】双方向サイリスタ・バルブを使用する三相ブリッジコンバータの回路を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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