(57)【要約】【課題】共通ゲート信号手段が正常な場合は、従来技術と同じ変換器動作を実現でき、さらに、共通ゲート信号手段が異常となっても直流短絡を生じることのない電圧形自励式変換器のゲート回路方式を得る。【解決手段】１つの交流相に接続する上下対となる上アーム及び下アームを備え、前記各アームは自己消弧素子６を複数直列に接続してなる電圧形自励式変換器において、前記自己消弧素子の全てに共通のゲート信号を伝達する手段４と、前記上アーム及び下アームを構成する自己消弧素子の各々に、前記共通のゲート信号を伝達する手段からの信号に基づきそれぞれゲート信号を与えるものであって、前記上アーム及び下アームは相互にオンオフ逆の動作を行なう異なるゲート駆動手段５Ｕ、５Ｘを具備したもの。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの交流相に接続する上下対となる上アーム及び下アームを備え、前記各アームは自己消弧素子を複数直列に接続してなる電圧形自励式変換器において、
前記自己消弧素子の全てに共通のゲート信号を伝達する手段と、
前記上アーム及び下アームを構成する自己消弧素子の各々に、前記共通のゲート信号を伝達する手段からの信号に基づきそれぞれゲート信号を与えるものであって、前記上アーム及び下アームは相互にオンオフ逆の動作を行なう異なるゲート駆動手段と、
を具備したことを特徴とする電圧形自励式変換器のゲート回路方式。
【請求項２】
前記上アーム及び下アームの全ての自己消弧素子にゲートブロック信号を伝達する手段と、
前記ゲートブロック信号で前記上アーム及び下アームともにゲートを停止する手段をゲート駆動手段に、
更に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電圧形自励式変換器のゲート回路方式。
【請求項３】
１つの交流相に接続する上下対となる上アーム及び下アームを備え、前記各アームは自己消弧素子を複数直列に接続してなる電圧形自励式変換器において、
前記自己消弧素子の全てに第１及び第２のゲート信号をそれぞれ伝達する手段と、
前記第１信号有りで、かつ前記第２信号無しでオンし、その他の場合は、上下アームともオフ動作する上アーム用ゲート駆動手段と、
前記第１信号無しで、かつ前記第２信号有りでオンし、その他の場合は、上下アームともオフ動作する上アーム用ゲート駆動手段と、
を具備したことを特徴とする電圧形自励式変換器のゲート回路方式。
【請求項４】
前記上アーム及び下アームに伝達するゲート信号あるいはゲートブロック信号を作成する手段として、複数の発光素子を直列または並列とし、１つのスイッチング素子で駆動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電圧形自励式変換器のゲート回路方式。
【請求項５】
１つの交流相に接続する上下対となる上アーム及び下アームを備え、前記各アームは自己消弧素子を複数直列に接続してなる電圧形自励式変換器において、
前記上アーム及び下アームに共通のゲート信号を複数の回路に分配するものであって一回路で構成したバッファ手段と
前記各自己消弧素子に個別に設け、前記バッファ手段からの信号から、上アーム用ゲート信号および下アーム用ゲート信号を作成するものであって、前記上アーム及び下アームで異なる動作とし、常に前記上アーム及び下アームで相互にオンオフ逆の動作行なうインターロック手段と、
前記各自己消弧素子に個別に設け、該各自己消弧素子に前記ゲート信号を伝達する手段と、
を具備したことを特徴とする電圧形自励式変換器のゲート回路方式。
【請求項６】
前記ゲートブロック信号を分配するバッファ手段と、
前記ゲートブロック信号でゲートを停止する手段を前記インターロック手段に、更に設けたことを特徴とする請求項５に記載の電圧形自励式変換器のゲート回路方式。
【請求項７】
１つの交流相に接続する上下対となる上アーム及び下アームを備え、前記各アームは自己消弧素子を複数直列に接続してなる電圧形自励式変換器において、
前記上アーム及び下アームに共通の第１の共通ゲート信号を複数の回路に分配するものであって、一回路で構成した第１バッファ手段、
前記上アーム及び下アームに共通の第２の共通ゲート信号を複数の回路に分配するものであって、一回路で構成した第２のバッファ手段と、
前記自己消弧素子個別に設けられ、前記バッファ手段からの信号により上アーム用ゲート信号を作成するものであって、第１信号有りで、かつ第２信号無しでオンし、その他の場合は、上下アームともオフ動作する上アーム用インターロック手段と、
前記自己消弧素子個別に設けられ、前記バッファ手段からの信号により下アーム用ゲート信号を作成するものであって、第１信号無しで、かつ第２信号有りでオン、その他の場合は、上下アームともオフ動作する下アーム用インターロック手段と、
前記自己消弧素子個別に設けられ、前記ゲート信号を自己消弧素子に伝達する手段と、
を具備したことを特徴とする電圧形自励式変換器のゲート回路方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧形自励式変換器、特に、複数の自己消弧素子を直列接続にしてアームを構成する場合のゲート回路方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来の電圧形自励式変換器のゲート回路方式を説明するためのブロック図であり、２レベル３相ブリッジ回路の内、Ａ相に接続するＵアーム、Ｘアームのゲート回路のブロック図を示している。図示していないが、他相、他アームについても同様なブロック図でゲート制御が行なわれる。
【０００３】
また、上下アームが同時にオンすると、直流電圧源４０からＵ、Ｘアームを介し直流短絡に至るので、それを防止するため、ＵアームとＸアームとのオンタイミングは、必ず逆転するようＸ用インターロック手段２Ｘには論理反転手段２２が設けられている。
【０００４】
さらに、Ｕアームがオフしてからある時間経過した後にＸアームがオンするようにデッドタイム手段２１が設けられている。Ｕ用インターロック手段２Ｕにも同様に、デッドタイム手段２１が設けられている。
【０００５】
これらのインターロック手段２Ｕ、２Ｘの出力が、Ｕ用ゲート信号ＧｕおよびＸ用ゲート信号Ｇｘとなり、ゲート信号手段３、信号伝達手段４を介し、Ｕアーム及びＸアームの自己消弧素子６のゲート駆動手段５に与えられる。ゲート信号手段３は、発光素子３２、発光素子３２を駆動するスイッチング素子３１、及び、それらの電源３３と限流抵抗３４から構成されている。各ゲート駆動手段５は、光電変換手段５１、その出力を増幅して自己消弧素子６のゲート電圧を駆動する増幅手段５３から構成されている。
【０００６】
図１４は、ＰＷＭ制御により電圧形自励式変換器の制御動作を示した図である。変換器に与えられるゲートパルスはＰＷＭ制御１にキャリア信号Ｃａと制御信号Ｅｃとが比較され、Ｅｃ＞Ｃａでは、ＰＷＭ制御１の出力論理が１となりＵ用ゲート信号Ｇｕが出力され、その逆ではＸ用ゲート信号Ｇｘが出力される。Ｕアームにゲート信号Ｇｕが与えられるとＵアームがオンし、正の直流電圧ＶＰがＡ相端子に現れる。Ｘアームがオンすると負の直流電圧ＶＮに現れ、パルスの動きによりＡ相出力電圧ＶＡが制御される。
【０００７】
図１５は、変換器のアームが複数の自己消弧素子６の直列接続で構成されている状況を示す図である。この変換器でも、図１３と同様にＵ、Ｘアーム間のインターロックを取り、Ｕ用ゲート信号ＧｕとＸ用ゲート信号Ｇｘを作成している。ただし、自己消弧素子６が複数あるので、ゲート信号手段３からの信号Ｇｕ、Ｇｘ、信号伝達手段４は複数の自己消弧素子６に対応した構成となる。各自己消弧素子６とそれぞれに対応するゲート駆動手段５は、１つ１つの自己消弧素子６を見ると、図１３の構成と同じである。
【０００８】
以上説明したように電圧形自励式変換器のゲート回路方式を構成することは公知の技術である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような電圧形自励式変換器のゲート回路方式において、インターロック手段２Ｕあるいは２Ｘ、またはゲート信号手段３が故障した場合には、上下アームが同時にオンするおそれがあり、直流短絡が発生するおそれがあった。
【００１０】
Ｕ用ゲート信号Ｇｕを扱うゲート信号手段３が異常動作をした場合を検討する。ゲート信号手段３が異常になり、Ｕ用ゲート信号Ｇｕが継続出力されると、Ｕアームがオンを継続する。このとき、ＰＷＭ制御１の出力論理が０になると、Ｘ用ゲート信号Ｇｘが出力され、Ｘアームがオンする。したがって、Ｕアーム、Ｘアームが同時にオンすることになり、直流短絡を生じ、電力変換装置の破損に至る。
【００１１】
従来の装置では、上述のような状況から直流短絡の継続を防止するため、ヒューズをアームと直流電源との間に設置する必要があった。電力変換器の扱う電圧が高い場合、図１５のように自己消弧素子６を直列接続しアームを構成するが、インターロック回路の一つの故障で、直流短絡が発生し多数の素子が破損、さらには、直流電圧が高いため破損が変換器外部にも影響を与える可能性が高くなるなどの問題がある。
【００１２】
また、数ｋＶ以上の電圧定格の直流ヒューズは一般に製作されておらず、直流電圧が高い場合はヒューズ保護ができない問題がある。
【００１３】
以上説明したように、従来の電圧形自励式変換器のゲート回路方式においては、制御回路の１箇所の異常が直流短絡に至り、複数の自己消弧素子が全部故障するおそれがあり、また、直流短絡の継続防止が困難になり、事故の波及が大きくなるという不具合があった。
【００１４】
本発明の目的は、前記の不具合を解決するものであり、電圧形自励式変換器を安全に運転するゲート回路方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の目的を達するため、請求項１に対応する発明は、１つの交流相に接続する上下対となる上アーム及び下アームを備え、前記各アームは自己消弧素子を複数直列に接続してなる電圧形自励式変換器において、
前記自己消弧素子の全てに共通のゲート信号を伝達する手段と、
前記上アーム及び下アームを構成する自己消弧素子の各々に、前記共通のゲート信号を伝達する手段からの信号に基づきそれぞれゲート信号を与えるものであって、前記上アーム及び下アームは相互にオンオフ逆の動作を行なう異なるゲート駆動手段と、
を具備したことを特徴とする電圧形自励式変換器のゲート回路方式である。
【００１６】
本発明の目的を達するため、請求項３に対応する発明は、１つの交流相に接続する上下対となる上アーム及び下アームを備え、前記各アームは自己消弧素子を複数直列に接続してなる電圧形自励式変換器において、
前記自己消弧素子の全てに第１及び第２のゲート信号をそれぞれ伝達する手段と、
前記第１信号有りで、かつ前記第２信号無しでオンし、その他の場合は、上下アームともオフ動作する上アーム用ゲート駆動手段と、
前記第１信号無しで、かつ前記第２信号有りでオンし、その他の場合は、上下アームともオフ動作する上アーム用ゲート駆動手段と、
を具備したことを特徴とする電圧形自励式変換器のゲート回路方式である。
【００１７】
本発明の目的を達するため、請求項５に対応する発明は、１つの交流相に接続する上下対となる上アーム及び下アームを備え、前記各アームは自己消弧素子を複数直列に接続してなる電圧形自励式変換器において、
前記上アーム及び下アームに共通のゲート信号を複数の回路に分配するものであって一回路で構成したバッファ手段と
前記各自己消弧素子に個別に設け、前記バッファ手段からの信号から、上アーム用ゲート信号および下アーム用ゲート信号を作成するものであって、前記上アーム及び下アームで異なる動作とし、常に前記上アーム及び下アームで相互にオンオフ逆の動作行なうインターロック手段と、
前記各自己消弧素子に個別に設け、該各自己消弧素子に前記ゲート信号を伝達する手段と、
を具備したことを特徴とする電圧形自励式変換器のゲート回路方式である。
【００１８】
本発明の目的を達するため、請求項７に対応する発明は、１つの交流相に接続する上下対となる上アーム及び下アームを備え、前記各アームは自己消弧素子を複数直列に接続してなる電圧形自励式変換器において、
前記上アーム及び下アームに共通の第１の共通ゲート信号を複数の回路に分配するものであって、一回路で構成した第１バッファ手段、
前記上アーム及び下アームに共通の第２の共通ゲート信号を複数の回路に分配するものであって、一回路で構成した第２のバッファ手段と、
前記自己消弧素子個別に設けられ、前記バッファ手段からの信号により上アーム用ゲート信号を作成するものであって、第１信号有りで、かつ第２信号無しでオンし、その他の場合は、上下アームともオフ動作する上アーム用インターロック手段と、
前記自己消弧素子個別に設けられ、前記バッファ手段からの信号により下アーム用ゲート信号を作成するものであって、第１信号無しで、かつ第２信号有りでオン、その他の場合は、上下アームともオフ動作する下アーム用インターロック手段と、
前記自己消弧素子個別に設けられ、前記ゲート信号を自己消弧素子に伝達する手段と、
を具備したことを特徴とする電圧形自励式変換器のゲート回路方式である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、共通ゲート信号手段が正常な場合は、従来技術と同じ変換器動作を実現でき、さらに、共通ゲート信号手段が異常となっても直流短絡を生じることのない電圧形自励式変換器のゲート回路方式を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の電圧形自励式変換器のゲート回路方式の実施形態について説明するが、その前に図１及び図２を参照して本発明の概要を説明する。電圧形自励式変換器を構成する複数のアームの内、上下対になった２つのＵ、Ｘアームは、それぞれ複数の自己消弧素子６を直列に接続して構成されている。自己消弧素子６は、個々にゲート駆動手段５Ｕまたは５Ｘが接続され、制御装置からの共通ゲート信号Ｇｃに応じ、自己消弧素子６をオンオフする。
【００２１】
Ｕ、Ｘアームを構成する自己消弧素子６のゲート駆動手段５Ｕまたは５Ｘ全てに、共通のゲート信号Ｇｃを与える共通ゲート信号手段３ｃを備える。また、ＵアームとＸアームとのゲート駆動手段５Ｕと５Ｘは、動作が互いに異なるよう構成する。
【００２２】
具体的には、ゲート駆動手段５Ｕは、図２(ａ)に示すように光電変換手段５１、デッドタイム手段５２、増幅手段５３で構成する。また、ゲート駆動手段５Ｘは、図２(ｂ)に示すように光電変換手段５１、論理反転手段５４、デッドタイム手段５２、増幅手段５３で構成する。このように構成されているので、ゲート駆動手段５Ｕがオンの場合、Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘがオフ動作し、また、その逆動作をする。
【００２３】
このような構成の動作について述べる。まず、正常時の変換器動作について述べる。  Ｕ、Ｘアームの自己消弧素子６の電位は各々異なるので、共通ゲート信号Ｇｃは光信号、絶縁変圧器などで絶縁する。ここでは光信号を用いる場合で説明する。ＰＷＭ制御手段１の出力論理が１となったときに、Ｕ、Ｘアームへの共通ゲート信号Ｇｃが共通ゲート信号手段３ｃから光信号で伝達手段４を介して伝達される。ＰＷＭ制御手段１の出力論理が０になったときは、光信号が停止する。
【００２４】
図２の例でゲート駆動手段５Ｕ、５Ｘの動作を説明する。Ｕ用ゲート駆動手段５Ｕは、共通ゲート信号Ｇｃ有りで自己消弧素子をオンさせる。Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘは、共通ゲート信号Ｇｃ有りで自己消弧素子をオフさせる。このようにすると、Ｕアームがオン、Ｘアームがオフなので、変換器出力は正電圧となる。また、共通ゲート信号Ｇｃが停止すると、Ｕアームはオフ、Ｘアームがオンするので変換器出力は負電圧となる。このようにＰＷＭ制御手段１の出力に応じ、変換器出力電圧を操作でき正常な変換器制御が実現できる。
【００２５】
次に、共通ゲート信号手段３ｃが異常動作をした場合について説明する。
【００２６】
本発明では、図１の共通ゲート信号手段３ｃが異常動作し、共通ゲート信号Ｇｃが出力継続した場合、Ｕ用ゲート駆動手段５Ｕ、Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘの動作により、Ｕアームはオンを継続するが、Ｘアームはオフを継続し直流短絡は生じない。
【００２７】
また、本発明では、Ｕ用ゲート駆動手段５Ｕが１つ異常になっても、該当する自己消弧素子６だけが異常動作、あるいは、場合によっては破損するが、Ｕアームを構成する自己消弧素子６に冗長性を持たせておけば、他の健全自己消弧素子６により、Ｕアームの機能は維持され、正常に変換器の運転を継続できる。
【００２８】
以上説明した通り、本発明では、共通ゲート信号手段３ｃが正常な場合は、従来技術と同じ変換器動作を実現でき、さらに、共通ゲート信号手段３ｃが異常となっても直流短絡を生じることのない電圧形自励式変換器を提供することができる。
【００２９】
次に、実施形態について説明する。
【００３０】
（実施形態１）
（構成）
図１は、本発明の実施形態１を説明するための概略構成図である。本実施形態は、従来の電力変換器のゲート信号手段３の代わりに、Ｕアーム、Ｘアームに同一のゲート信号を出力する共通ゲート信号手段３ｃ、Ｕアームを構成する自己消弧素子６に個々に備えられたＵ用ゲート駆動手段５Ｕ、Ｘアームを構成する自己消弧素子６に個々に備えられたＸ用ゲート駆動手段５Ｘから構成される。
【００３１】
また、さらに共通ゲート信号手段３ｃは、複数の直列接続された発光素子３２、発光素子３２を駆動するスイッチング素子３１、及び、それらの電源３３と限流抵抗３４から構成される例を示す。また、発光素子３２からはＵアーム、Ｘアームを構成する自己消弧素子６個々に光伝送手段４を用いて共通ゲート信号Ｇｃを伝達する。ＵアームあるいはＸアームを構成する自己消弧素子６の直列数をＮとすると、発光素子３２の直列数は少なくとも２Ｎとなる。
【００３２】
また、Ｕ用ゲート駆動手段５Ｕは、図２(ａ)に示すように光電変換手段５１、デッドタイム手段５２、増幅手段５３、から構成される。Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘは、図２(ｂ)に示すように光電変換手段５１、論理反転手段５４、デッドタイム手段５２、増幅手段５３から構成される。
【００３３】
（作用）
ＰＷＭ制御手段１の出力論理が１となったとき、共通ゲート信号手段３ｃのスイッチング素子３１がオンすると、発光素子３２が発光し、Ｕアーム及びＸアームに同時に共通ゲート信号Ｇｃを出力する。ＰＷＭ制御手段１の出力論理が０になったときは、スイッチング素子３１はオフし、発光素子３２の発光が停止し、共通ゲート信号Ｇｃは停止する。
【００３４】
Ｕ用ゲート駆動手段５Ｕは、共通ゲート信号Ｇｃ有りで、自己消弧素子６をオンさせる。Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘは、共通ゲート信号Ｇｃ有りで自己消弧素子６をオフさせる。このようにすると、共通ゲート信号Ｇｃ有り時、Ｕアームがオン、Ｘアームがオフなので、変換器出力は正電圧となる。また、共通ゲート信号Ｇｃを停止すると、Ｕアームはオフ、Ｘアームがオンするので変換器出力は負電圧となる。このようにＰＷＭ制御手段１の出力に応じ、変換器出力電圧を操作でき正常な変換器制御が実現できる。
【００３５】
次に、共通ゲート信号手段３ｃが異常になった場合を想定する。スイッチング素子３１が短絡モードで異常となった場合は、発光素子３２は発光し続ける。この場合は、Ｕアームはオンするが、Ｘアームはオフを継続する。逆に、スイッチング素子３１が開放モードで異常となった場合は、発光素子３２は発光しない。この場合は、Ｕアームはオフ、Ｘアームはオンとなる。
【００３６】
また、Ｕ用ゲート駆動手段５Ｕが１つ異常になっても、該当する自己消弧素子６だけが異常動作、あるいは、場合によっては破損するが、Ｕアームを構成する自己消弧素子６に冗長性を持たせておけば、他の健全自己消弧素子６により、Ｕアームの機能は維持され、正常に変換器の運転を継続できる。１つのＸ用ゲート駆動手段５Ｘが異常となっても、同様に変換器の運転を継続できる。
【００３７】
（効果）
以上説明した実施形態１によれば、共通ゲート信号手段３ｃが異常動作しても、Ｕ、Ｘアームは同時にオンにならず直流短絡は発生せず、複数の自己消弧素子６から構成される変換器がゲート信号手段が異常により破損することを防止できる。
【００３８】
（実施形態２）
（構成）
図３は、本発明の一実施形態の構成図である。本実施形態は、実施形態１の構成とほぼ同様であるが、ゲートブロック信号手段７を追加した構成である。ゲートブロック信号手段７から、個々の自己消弧素子６に、光信号などで信号を伝達する信号伝達手段４が備えられる。
【００３９】
また、実施形態１と同様、Ｕアームを構成する自己消弧素子６個々にＵアームゲート駆動手段５Ｕ、Ｘアームを構成する自己消弧素子６個々にＸアームゲート駆動手段５Ｘを備えるが、それらのゲート駆動ゲート信号手段は、ゲートブロック信号手段８からの信号を受信した場合は、自己消弧素子をオフする機能が追加される。そのため、図４に示すように、Ｕアームゲート駆動手段５Ｕ、Ｘアームゲート駆動手段５Ｘには、光電変換手段５１、増幅手段５３、デッドタイム手段５２などに加え、ゲートブロック信号を光電変換するための光電変換手段５１、論理反転手段５４及びＡＮＤ手段５５が備えられる。
【００４０】
（作用）
本実施形態の作用は、ほとんど実施形態１と同様であるので、相違点だけ説明する。
【００４１】
ゲートブロック信号手段８から信号が出力されない場合は、実施形態１と同様な作用により、ＰＷＭ制御手段１の出力に応じて、変換器出力電圧を操作でき正常な変換器制御が実現できる。
【００４２】
次に、共通ゲート信号手段３ｃが異常になった場合を想定する。共通制御手段３ｃのスイッチング素子３１が短絡モードで異常となった場合は、発光素子３２は発光し続ける。この場合は、Ｕアームはオンするが、Ｘアームはオフを継続する。ここまでは、実施形態１と同様であるが、本実施形態では、さらに、この後ゲートブロック信号手段８を動作させることにより、オンを継続しているＵ用ゲート駆動手段５Ｕをオフ動作させることができるので、Ｕアームも最終的にはオフとなる。また、図示しないが他の相のアームも全てオフ動作するので、変換器全体がゲートブロック状態となる。
【００４３】
スイッチング素子３１が開放モードで異常となった場合は、発光素子３２は発光しない。この場合は、Ｕアームはオフ、Ｘアームはオンとなる。この場合も、ゲートブロック信号手段８を動作させることにより、オンを継続しているＸアームのゲート駆動手段５Ｘをオフ動作させることができるので、Ｘアームも最終的にはオフとなる。
【００４４】
（効果）
以上説明した実施形態２によっても、実施形態１と同様、ゲート信号手段異常による直流短絡現象を防止できるという効果が得られるとともに、変換器全体のゲートブロックにより、安全に変換器を停止できるという効果が得られる。
【００４５】
（実施形態３）
（構成）
図５は、本発明の一実施形態の構成図である。本実施形態は、変換器１の従来のゲート信号手段３の代わりに、Ｕアーム、Ｘアームに共通のゲート信号を出力する第１の共通ゲート信号手段８、第２の共通ゲート信号手段９、第２の共通ゲート制御手段９の入力信号を作成する論理反転手段１０、Ｕアームを構成する自己消弧素子６に個々に備えられたＵ用ゲート駆動手段５Ｕ、Ｘアームを構成する自己消弧素子６に個々に備えられたＸ用ゲート駆動手段５Ｘから構成される。また、さらに２つの共通ゲート信号手段８、９は、夫々、複数の直列接続された発光素子３２、発光素子３２を駆動するスイッチング素子３１及び、それらの電源３３と限流抵抗３４から構成される例を示す。また、発光素子３２からはＵアーム、Ｘアームを構成する自己消弧素子６個々に光伝送手段４を用いて第１の共通ゲート信号Ｇ１と第２の共通ゲート信号Ｇ２を伝達する。
【００４６】
Ｕ用ゲート駆動手段５ＵとＸ用ゲート信号手段５Ｘの構成を図６に示す。Ｕ用ゲート駆動手段５Ｕには、第１の共通ゲート信号Ｇ１の光電変換手段５１、第２の共通ゲート信号Ｇ２の光電変換手段５１及びその信号を反転する論理反転手段５４、および、２つの信号の論理積を取るためのＡＮＤ手段、デッドタイム手段５２、増幅手段５３から構成される。Ｘ用ゲート信号手段５Ｘも同様な構成であるが、論理反転手段が第１の共通ゲート信号Ｇ１に対して設けられる点が異なる。
【００４７】
このように構成すると、Ｕ用ゲート信号手段は、第１の共通ゲート信号手段８からの第１のゲートゲート信号Ｇ１有り、かつ第２の共通ゲート信号手段９からの第２の共通ゲート信号Ｇ２無しの時のみ、該当する手段が駆動する自己消弧素子６をオンさせ、それ以外の場合は、自己消弧素子６をオフする。Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘは、第２の共通ゲート信号手段９からの第２の共通ゲート信号有り、かつ、第１の共通ゲート信号手段８からの第１の共通ゲート信号無しの時のみ、該当する手段が駆動する自己消弧素子６をオンさせ、それ以外の場合は、自己消弧素子６をオフする。
【００４８】
（作用）
図５において、ＰＷＭ制御手段１の出力論理が１となったとき、第１の共通ゲート信号手段８の入力信号は１、一方、論理反転手段１０を介した、第２の共通ゲート信号手段９の入力信号は０となる。したがって、第１の共通ゲート信号手段８のスイッチング素子３１がオン、発光素子３２が発光し、Ｕアーム及びＸアームに同時に第１の共通ゲート信号Ｇ１を出力する。この時、第２の共通ゲート信号手段９のスイッチング素子３１はオフ、発光素子３２は光信号を出力しないので、第２の共通ゲート信号は停止する。
【００４９】
Ｕ用ゲート駆動手段５Ｕは、第１の共通ゲート信号手段からの第１の共通ゲート信号有り、かつ、第２の共通ゲート信号手段９からの第２の共通ゲート信号が無し、Ｕアームを構成する自己消弧素子６をオンさせる。一方、Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘは、逆に、自己消弧素子をオンする条件が成立しないので、自己消弧素子をオフさせる。
【００５０】
ＰＷＭ制御手段の出力の論理が０の場合は、論理反転手段１０の出力信号が逆転し、第１の共通ゲート信号手段８が第１の共通ゲート信号Ｇ１を停止、第２の共通ゲート信号手段が第２の共通ゲート信号Ｇ２を出力するので、Ｘアームがオン、Ｕアームがオフする。
【００５１】
このようにＰＷＭ制御手段の出力に応じ、変換器出力電圧を操作でき正常な変換器制御が実現できる。
【００５２】
次に共通ゲート信号手段の内、第１の共通ゲート信号手段８が異常になった場合を想定する。スイッチング素子３１が短絡モードで異常となった場合は、発光素子３２は発光し続け、第１の共通ゲート信号Ｇ１が出力継続する。さらに、ＰＷＭ制御手段１からの出力信号１から０に変化し、第２の共通ゲート信号手段９から第２のゲート光信号Ｇ２が出力されたと想定する。
【００５３】
Ｕ用ゲート駆動手段５Ｕは、第１の共通ゲート信号手段９からのゲート信号Ｇ１有り、かつ、第２の共通ゲート信号手段８からのゲート信号Ｇ２有りなので、自己消弧素子をオンさせる条件が整っておらず、自己消弧素子をオフさせる。Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘも、自己消弧素子をオンさせる条件が整っていないので、自己消弧素子をオフさせる。したがって、Ｕアーム、Ｘアームともにオフとなり、直流短絡は発生しない。
【００５４】
第１の共通ゲート信号手段８のスイッチング素子３１が開放モードで異常となった場合は、発光素子３２は発光を停止し、第１の共通ゲート信号Ｇ１は停止となる。さらに、第２の共通ゲート信号手段９から第２の共通ゲート信号Ｇ２が出力されたと想定する。Ｕ用ゲート駆動手段は、第１の共通ゲート信号Ｇ１無し、かつ、第２の共通ゲート信号Ｇ２が有りなの、自己消弧素子をオンさせる条件が整っておらず、自己消弧素子をオフさせる。Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘは、自己消弧素子をオンさせる条件が整っているので、自己消弧素子をオンさせる。したがって、Ｕアームはオフ、Ｘアームはオンとなるが直流短絡は発生しない。
【００５５】
（効果）
以上説明したように、実施形態３によれば、共通ゲート信号手段が異常動作しても、Ｕ、Ｘアームは同時にオンにならず直流短絡は発生せず、複数の自己消弧素子の直列接続から構成される変換器がゲート信号手段異常により破損することを防止できる。
【００５６】
（実施形態４）
（構成）
図７は、本発明の一実施形態の構成図である。本実施形態は、実施形態１において、共通ゲート信号手段３ｃを構成する複数の発光素子３２を並列に接続した構成を示す。
【００５７】
（作用）
本実施形態でも、発光素子３２が同時に発光し、Ｕアーム及びＸアームに同時に共通のゲート信号Ｇｃを出力することができるので、実施形態１と同じ動作ができる。
【００５８】
（効果）
以上説明したように、実施形態４でも実施形態１と同じ効果が得られる。
【００５９】
また、実施形態２のゲートブロック手段７、実施形態３の第１の共通ゲート信号手段８、第２の共通ゲート信号手段Ｇ２を本実施形態のように、複数の発光素子を並列に接続しても、夫々の実施形態と同等な効果が得られることは明らかである。
【００６０】
（実施形態５）
（構成）
図８に示すように、本実施形態は、Ｕアームの各々の自己消弧素子に対し、Ｕ用インターロック手段２Ｕ、ゲート信号手段３、ゲート伝達手段４、ゲート駆動手段５からなる構成である。また、Ｘアームの各々の自己消弧素子についても、同様に、Ｘ用インターロック手段２Ｘ、ゲート信号手段３、ゲート伝達手段４、ゲート駆動手段５を各々に設ける。さらに、全てのインターロック手段２Ｕ、２Ｘに共通ゲート信号Ｇｃを配分する単一のバッファ手段１１をＰＷＭ制御手段１とインターロック手段２Ｕ、２Ｘとの間に配置する。
【００６１】
Ｕ用インターロック手段２Ｕは、デッドタイム手段２１から構成される。Ｘ用インターロック手段２Ｘは、論理反転手段２２とデッドタイム手段２１から構成される。図示しないが、ゲート駆動手段５は、Ｕ用、Ｘ用とも同一の構成であり光電変換手段、増幅手段から構成される。
【００６２】
（作用）
ＰＷＭ制御手段１の出力論理が１となったとき、バッファ手段１１を介し、Ｕ用インターロック手段２Ｕの出力信号Ｇｕが１となり、ゲート信号手段３からゲート伝達手段４により、ゲート駆動手段５にゲート信号が伝達され、自己消弧素子はオンする。この動作は、Ｕアームを構成する個々のＵ用インターロック手段２Ｕ、ゲート信号手段３、ゲート伝達手段４、ゲート駆動手段５が動作し、Ｕアーム全ての自己消弧素子がオンし、Ｕアームがオンする。
【００６３】
一方、ＰＷＭ制御手段１の出力論理が１の時、バッファ手段１１を介し、Ｘ用インターロック手段２Ｘの入力信号は１となるが、Ｘ用インターロック手段２Ｘ内の論理反転手段２２により、その出力信号Ｇｘは０となる。したがって、この状態がゲート信号手段３、信号伝達手段４を通じ、ゲート駆動手段５に伝わり、自己消弧素子６をオフする。したがって、Ｘアームはオフする。
【００６４】
このようにＰＷＭ制御手段１の出力に応じ、変換器出力電圧を操作でき正常な変換器制御が実現できる。
【００６５】
次に、ＰＷＭ制御手段１、あるいは、バッファ手段１１が異常になった場合を想定する。バッファ手段１１の出力信号が継続して１となる異常となった場合は、Ｕ用インターロック手段２Ｕの出力信号Ｇｕは１となるが、Ｘ用インターロック手段２Ｘの出力信号Ｇｘは０になる。したがって、Ｕアームはオンするが、Ｘアームはオフを継続する。逆に、バッファ手段１１の出力信号が０となる異常となった場合は、Ｕアームはオフ、Ｘアームはオンとなる。
【００６６】
次に、Ｕアームの自己消弧素子に信号をゲート信号を伝達するＵ相インターロック手段２Ｕ、あるいは、ゲート信号手段３が１つ異常になった場合について説明する。この場合、該当する自己消弧素子だけが異常動作、あるいは、場合によっては破損するが、Ｕアームを構成する自己消弧素子に冗長性を持たせておけば、他の健全自己消弧素子により、Ｕアームの機能は維持され、正常に変換器の運転を継続できる。Ｘアームについても、Ｘ相インターロック手段２Ｘ、ゲート信号手段３の１つが異常となっても、変換器の運転を継続できる。
【００６７】
（効果）
以上説明したように、実施形態５によれば、ＰＷＭ制御手段からゲート駆動手段までのゲート信号システムの一つの手段が異常動作しても、Ｕ、Ｘアームは同時にオンにならず直流短絡は発生せず、複数の自己消弧素子から構成される変換器がゲート信号手段異常により破損することを防止できる。
【００６８】
（実施形態６）
（構成）
図９は、本発明の一実施形態の構成図である。本実施形態は、実施形態５の構成に、全てのインターロック手段２Ｕ、２Ｘにゲートブロック信号ＧＢを分配するバッファ手段１２を加えた構成である。
【００６９】
また、図１０に示すように、Ｕ用インターロック手段２Ｕは、論理反転手段２２、ＡＮＤ手段２３、デッドタイム手段２１から構成される。Ｘ用インターロック手段２Ｘは、２つの論理反転手段２２、ＡＮＤ手段２３、デッドタイム手段２１から構成される。図示しないが、ゲート駆動手段５は、Ｕ用、Ｘ用とも同一の構成であり光電変換手段、増幅手段から構成される。
【００７０】
（作用）
本実施形態の作用は、ほとんど実施形態５と同様であるので、相違点だけ説明する。
【００７１】
ゲートブロック信号ＧＢのバッファ手段１２から信号が出力されない場合は、実施形態６と同様な作用により、ＰＷＭ制御手段１の出力に応じて、変換器出力電圧を操作でき正常な変換器制御が実現できる。
【００７２】
次に、バッファ手段１１の出力信号が１を継続する異常になった場合を想定する。この場合は、Ｕアームはオンするが、Ｘアームはオフを継続する。ここまでは、実施形態５と同様であるが、本実施形態では、さらに、この後ゲートブロック信号ＧＢが動作し、バッファ手段１２から出力され、Ｕ用インターロック手段２Ｕの中の論理反転手段２２とＡＮＤ手段２３の動作により、出力信号Ｇｕが停止し、Ｕアームが最終的にはオフとなる。
【００７３】
バッファ手段１１の出力信号が０継続で異常となった場合は、Ｕアームはオフ、Ｘアームはオンとなる。この場合も、ゲートブロック信号を増幅するバッファ手段１２を動作させることにより、オンを継続しているＸアームをオフ動作させることができる。
【００７４】
（効果）
以上説明したように、実施形態６によっても、実施形態５と同様、ゲート信号手段異常による直流短絡現象を防止できるという効果が得られるとともに、変換器全体のゲートブロックにより、安全に変換器を停止できるという効果が得られる。
【００７５】
（実施形態７）
（構成）
図１１は、本発明の一実施形態の構成図である。本実施形態は、実施形態５と同様であるが、全てのインターロック手段２Ｕ、２Ｘに第１の共通ゲート信号Ｇ１を配分する第１のバッファ手段１３、第２の共通ゲート信号Ｇ２を配分するバッファ手段１４をＰＷＭ制御手段１とインターロック手段２Ｕ、２Ｘとの間に配置する。さらに、ＰＷＭ制御手段１とバッファ手段１３との間には、論理反転手段１０を配置する。
【００７６】
また、図１２に示すように、Ｕ用インターロック手段２Ｕは、論理反転手段２２、ＡＮＤ手段２３、デッドタイム手段２１から構成され、論理反転手段２２は第２の共通ゲート信号を入力とする。Ｘ用インターロック手段２Ｘは、２つの論理反転手段２２、ＡＮＤ手段２３、デッドタイム手段２１から構成され、論理反転手段２２は第１の共通ゲート信号Ｇ１を入力とする。図示しないが、ゲート駆動手段５は、Ｕ用、Ｘ用とも同一の構成であり光電変換手段、増幅手段から構成される。
【００７７】
（作用）
ＰＷＭ制御手段１の出力論理が１となったとき、第１のバッファ手段１３を介し、Ｕ用インターロック手段２Ｕへの入力信号Ｇ１が１となる。第２のバッファ手段１４の入力には論理反転手段１０があるので、その出力信号Ｇ２は０となる。Ｕ用インターロック手段２Ｕの論理動作により、その出力信号Ｇｕが１となり、ゲート信号手段３からゲート伝達手段４により、ゲート駆動手段５にゲート信号が伝達され、自己消弧素子はオンする。この動作は、Ｕアームを構成する個々の自己消弧素子６に接続されるＵ用インターロック手段２Ｕ、ゲート信号手段３、ゲート伝達手段４、ゲート駆動手段５が同時の動作し、Ｕアーム全ての自己消弧素子がオンし、Ｕアームがオンする。
【００７８】
ＰＷＭ制御手段１の出力論理が１の時、Ｘ用インターロック手段２Ｘの論理動作により、その出力信号Ｇｘは０となる。したがって、ゲート信号手段３、信号伝達手段４を通じ、この信号がゲート駆動手段５に伝わり、Ｘアームはオフする。
【００７９】
このようにＰＷＭ制御手段１の出力に応じ、変換器出力電圧を操作でき正常な変換器制御が実現できる。
【００８０】
次にバッファ手段の内、第１のバッファ手段１３が異常になった場合を想定する。第１のバッファ手段１３の第１の共通ゲート信号Ｇ１が１の状態を継続した場合、さらに、ＰＷＭ制御手段１からの出力信号が変化し、第２のバッファ手段１４から第２の共通ゲート信号Ｇ２が０から１となったと想定する。
【００８１】
Ｕ用インターロック手段２Ｕは、第１のバッファ手段１３からの第１の共通ゲート信号Ｇ１有り、かつ、第２の共通ゲート信号Ｇ２有りなので、その出力信号Ｇｕは０となる。Ｘ用インターロック手段２Ｕも、出力信号Ｇｘは０になる。したがって、ゲート信号手段３から信号が出力されず、Ｕアーム、Ｘアームともにオフとなり、直流短絡は発生しない。
【００８２】
第１のバッファ手段１８からの出力、第１の共通ゲート信号が０の状態を継続するモードで異常となった場合、さらに、第２のバッファ手段１４から第２の共通ゲート信号Ｇ２が出力されたと想定する。Ｕ用インターロック手段２Ｕは、第１の共通ゲート信号Ｇ１無し、かつ、第２の共通ゲート信号Ｇ２が有りなので、出力信号Ｇｕは０となる。Ｘ用インターロック手段２Ｘの出力信号Ｇｘは１となる。したがって、Ｕアームはオフ、Ｘアームはオンとなるが直流短絡は発生しない。
【００８３】
次に、Ｕアームの自己消弧素子に信号をゲート信号を伝達するＵ相インターロック手段２Ｕ、あるいは、ゲート信号手段３が１つ異常になった場合について説明する。この場合、該当する自己消弧素子だけが異常動作、あるいは、場合によっては破損するが、Ｕアームを構成する自己消弧素子に冗長性を持たせておけば、他の健全自己消弧素子により、Ｕアームの機能は維持され、正常に変換器の運転を継続できる。Ｘアームについても、Ｘ相インターロック手段２Ｘ、ゲート信号手段３の１つが異常となっても、変換器の運転を継続できる。
【００８４】
（効果）
以上説明したように、実施形態７によれば、ＰＷＭ制御手段からゲート駆動手段までのゲート信号システムの一つの手段が異常動作しても、Ｕ、Ｘアームは同時にオンにならず直流短絡は発生せず、複数の自己消弧素子から構成される変換器がゲート信号手段異常により破損することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態１を説明するための概略構成図。
【図２】図１のＵ用ゲート駆動手段５Ｕ、Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘを説明するための概略構成図。
【図３】本発明の実施形態２を説明するための概略構成図。
【図４】図３のＵ用ゲート駆動手段５Ｕ、Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘを説明するための概略構成図。
【図５】本発明の実施形態３を説明するための概略構成図。
【図６】図５のＵ用ゲート駆動手段５Ｕ、Ｘ用ゲート駆動手段５Ｘを説明するための概略構成図。
【図７】本発明の実施形態４を説明するための概略構成図。
【図８】本発明の実施形態５を説明するための概略構成図。
【図９】本発明の実施形態６を説明するための概略構成図。
【図１０】図９のＵ用インターロック手段２Ｕ、Ｘ用インターロック手段２Ｘを説明するための概略構成図。
【図１１】本発明の実施形態７を説明するための概略構成図。
【図１２】図１１のＵ用インターロック手段２Ｕ、Ｘ用インターロック手段２Ｘを説明するための概略構成図。
【図１３】従来の電圧形自励式変換器のゲート回路方式の概略構成図。
【図１４】図１３の制御動作を説明するための図。
【図１５】従来の電圧形自励式変換器における自己消弧素子を複数個直列接続した場合のゲート回路方式の概略構成図。
【符号の説明】
【００８６】
１…ＰＷＭ制御手段、２Ｘ…Ｘ用インターロック手段、２Ｕ…Ｕ用インターロック手段、３…ゲート信号手段、３ｃ…共通ゲート信号手段、４…ゲート伝達手段、５Ｘ…Ｘ用ゲート駆動手段、５Ｕ…Ｕ用ゲート駆動手段、６…自己消弧素子、６…他の健全自己消弧素子、７…ゲートブロック手段、８…第１の共通ゲート信号手段、９…第２の共通ゲート信号手段、９…第１の共通ゲート信号手段、１０…論理反転手段、１１…バッファ手段、１２…バッファ手段、１３…第１のバッファ手段、、、１４…第２のバッファ手段、１８…第１のバッファ手段、２１…デッドタイム手段、２２…論理反転手段、２３…ＡＮＤ手段、３１…スイッチング素子、３２…発光素子、３３…電源、３４…限流抵抗、４０…直流電圧源、５１…光電変換手段、５２…デッドタイム手段、５３…増幅手段、５４…論理反転手段、５５…ＡＮＤ手段。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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