(57)【要約】【課題】並列接続された電力半導体の電気的特性を選別することなく、並列電力半導体間の高精度な電流バランスを実現する整流装置および整流方法を提供する。【解決手段】通電、休止を交互に繰り返す複数の電力半導体を1ブリッジとして、N個のブリッジが並列に接続された整流装置であって、同相に並列接続されている電力半導体の出力電流に基づいて各電力半導体の電流分担率を求める電流分担率算定手段と、電流分担率の大小の組合わせにもとづいて特定の電力半導体の出力を一時的に休止させるために休止周期を決定する休止周期決定手段と、休止周期にもとづいて電力半導体のゲート駆動を制御するゲート駆動制御手段とを具備する置。【選択図】図１
2007325328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電、休止を交互に繰り返す複数の電力半導体を1ブリッジとして、N個のブリッジが並列に接続された整流装置であって、
同相に並列接続されている電力半導体の出力電流に基づいて各電力半導体の電流分担率を求める電流分担率算定手段と、
前記電流分担率の大小の組合わせにもとづいて特定の電力半導体の出力を一時的に休止させるために休止周期を決定する休止周期決定手段と、
前記休止周期にもとづいて電力半導体のゲート駆動を制御するゲート駆動制御手段と
を具備することを特徴とする整流装置。
【請求項２】
前記休止周期決定手段は、同相に並列接続されている各電力半導体の出力電流と同相に並列接続されている複数の電力半導体の出力電流平均値との差分を各周期において積算した値と、予め設定された積算結果上限値とを比較して、前記積算した値が前記積算結果上限値を超えたとき、前記特定の電力半導体の出力を一時的に休止させるとともに、休止直前時の前記積算した値を前記出力電流と平均値との差分だけ減少させることを特徴とする請求項１に記載の整流装置。
【請求項３】
前記休止周期決定手段は、同相に並列接続されている各電力半導体の出力電流と同相に並列接続されている複数の電力半導体の出力電流平均値との差分を各周期において積算した値と、予め設定された積算結果上限値とを比較して、前記積算した値が前記積算結果上限値を超えたとき、前記特定の電力半導体の出力を一時的に休止させるとともに、前記積算した値を初期化することを特徴とする請求項１に記載の整流装置。
【請求項４】
前記電流分担率算定手段は、同相に並列接続されている電力半導体の入力電流に基づいて、各電力半導体の電流分担率を求めることを特徴とする請求項１に記載の整流装置。
【請求項５】
前記電流分担率算定手段は、同相に並列接続されている電力半導体の電気的特性の測定値に基づいて、各電力半導体の電気的特性値分担率を求めることを特徴とする請求項１に記載の整流装置。
【請求項６】
通電、休止を交互に繰り返す複数の電力半導体を1ブリッジとして、N個のブリッジが並列に接続された整流方法であって、
同相に並列接続されている電力半導体の出力電流より各電力半導体の電流分担率を求める電流分担率算定ステップと、
前記電流分担率の大小の組合わせにもとづいて特定の電力半導体の出力を一時的に休止させるために休止周期を決定する休止周期決定ステップと、
前記休止周期にもとづいて電力半導体のゲート駆動を制御するゲート駆動制御ステップとを有することを特徴とする整流方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列接続された電力半導体の電気的特性を選別することなく、並列半導体間の高精度な電流バランスを実現する整流装置および整流方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の並列接続された電力半導体を用いた整流装置の構成としては、例えば、図１７に示すようなサイリスタ整流器が挙げられる。同図に示すように、大容量のサイリスタ整流器とする場合には、U相、V相、W相、およびX相、Y相、Z相から成る６相を１ブリッジとし、N個のブリッジ103-1〜103-Nが並列に接続されている。
【０００３】
３相交流電源100の３相出力端が、それぞれ上記各ブリッジのU相アームのアノードおよびX相アームのカソード、V相アームのアノードおよびY相アームのカソード、W相アームのアノードおよびZ相アームのカソードに接続されている。これら６個のアームは、位相制御により上記３相出力を直流電圧に変換する交直変換装置を構成している。
【０００４】
一般に、上記６相のサイリスタTU1〜TZNには、保護のために、それぞれヒューズＦＵ１〜ＦＺＮが直列に接続されている。また、上記サイリスタTU1〜TZNのゲートには、それぞれゲート回路GU1〜GZNが接続されている。
【０００５】
それぞれのブリッジにおける同相のN個のゲート回路（例えばＵ相ではGU1、GU2およびGUN）に対して、ゲート信号発生回路101が、３相交流電源100から印加される同期信号200をもとに６個のゲート信号201U〜201Zを発生する。このとき、一括して同時にゲート信号が供給され、同相のN個のサイリスタ（例えばU相ではTU1、TU2およびTUN）に電流が流れる。
【０００６】
ここで、各ブリッジにおいてU相が導通しているものと仮定する。IU1、IU2およびIUNは、各ブリッジのU相サイリスタTU1、TU2およびTUNを流れる電流であり、IUはこれらの電流の合計電流である。したがって、TU1〜TUNのＮ個のサイリスタは、３相交流電源100の毎周期ごとに合計電流IUをN個で分担することになる。
【０００７】
しかし、サイリスタTU1〜TUNは、個々には電圧、電流特性に違いがあるため、出力電流IU1〜IUNは同じ値にはならない。このため、従来は、サイリスタTU1〜TUNの電圧、電流特性ができるだけ近いものを選択して使用することにより、個々のサイリスタの電流の分担をできるだけ均等にしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
サイリスタの電圧、電流特性ができるだけ近いものを選択して使用することが、並列使用電力半導体の電流バランスを実現するための従来の手法であるが、一般的に特性が近い電力半導体を選別して使用しても、電流分担には３０％以上のバラツキが発生する場合もある。電流分担の大きい電力半導体は温度上昇が大きいため、許容電流は最も電流分担の大きい素子で制限される。このことから、並列素子数は電流アンバランスを考慮して計算されるので、電流分担のバラツキが大きいと並列素子数が多くなる場合がある。また、並列を構成する複数の電力半導体の一部に不都合が生じ交換する場合は、継続使用される電力半導体と交換した新しい電力半導体との電流分担を再確認する必要や、あるいはバランス維持が困難な場合は、並列する全ての電力半導体を交換する必要があり、製造コスト、メンテナンスコスト増加の要因となっている。
【０００９】
本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、並列接続された電力半導体の電気的特性を選別することなく、並列電力半導体間の高精度な電流バランスを実現する整流装置および整流方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の整流装置は、通電、休止を交互に繰り返す複数の電力半導体を1ブリッジとして、N個のブリッジが並列に接続された整流装置であって、同相に並列接続されている電力半導体の出力電流より各電力半導体の電流分担率を求める電流分担率算定手段と、電流分担率の大小の組合わせにもとづいて特定の電力半導体の出力を一時的に休止させるために休止周期を決定する休止周期決定手段と、休止周期にもとづいて電力半導体のゲート駆動を制御するゲート駆動制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の整流方法は、通電、休止を交互に繰り返す複数の電力半導体を1ブリッジとして、N個のブリッジが並列に接続された整流方法であって、同相に並列接続されている電力半導体の出力電流より各電力半導体の電流分担率を求める電流分担率算定ステップと、電流分担率の大小の組合わせにもとづいて特定の電力半導体の出力を一時的に休止させるために休止周期を決定する休止周期決定ステップと、休止周期にもとづいて電力半導体のゲート駆動を制御するゲート駆動制御ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
並列接続された電力半導体の電気的特性を選別することなく、並列電力半導体間の高精度な電流バランスを実現することが可能となり、製造コストおよびメンテナンスコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例１に係る整流装置は、図１に示すように構成されている。  
すなわち、複数N個の並列接続された電力半導体T1〜TNと、電力半導体T1〜TNのゲートに取付けられた電力半導体ゲート回路G1〜GNと、電力半導体T1〜TNに対して周期的なゲート信号を一括して供給するゲート信号発生回路300と、電力半導体T1〜TNの出力電流バランスを診断する電流バランス診断回路301と、ゲート信号発生回路300から周期的に発生するゲート信号400と電流バランス診断回路301から電力半導体T1〜TNに対してそれぞれ発生されるゲート駆動休止信号401-1〜401-Nの否定論理とのAND回路303-１〜303-Nにより、N個の電力半導体ゲート駆動信号402-１〜402-Nを発生させる電流バランス制御回路302とから構成されている。なお、ゲート駆動休止信号401-1〜401-Nの否定論理を用いる理由は後述する。
【００１５】
以下に、上記の構成における電力半導体の整流装置の作用を、図2に示すフローチャートに従って説明する。  
まず、電流バランス診断回路301は、電力半導体の制約条件（例えば、温度条件など）に基づいてN個の電力半導体T1〜TNを診断する（ステップＳ1）。
【００１６】
その結果、電流分担が大きく、この制約条件を逸脱する電力半導体があれば、この電力半導体に対して、一時的に電流出力を休止させるための電力半導体ゲート駆動休止信号401-1〜401-Nを出力する（ステップＳ２）。
【００１７】
次に、この電力半導体ゲート駆動休止信号401-1〜401-Nは、電力半導体AND回路303-1〜303-Nの入口に設けられたNOT回路により出力値が反転され、電力半導体AND回路303-1〜303-Nに入力される（ステップＳ３）。
【００１８】
一方、ゲート信号発生回路300は、電力半導体T1〜TNに対して一括して周期的に出力されるゲート信号400を、N個の電力半導体AND回路303-１〜303-Nの全てに入力される（ステップＳ４）。
【００１９】
ここで、上述のゲート駆動休止信号401-1〜401-Nの否定論理（NOT回路）を用いる理由は、電力半導体ゲート駆動休止信号401-1〜401-Nが、通常時には、発生しないので、真理値が0となり、異常時には、発生するので、真理値が１となる。その結果、これらの真理値をNOT回路により反転させて、通常時には、上述のゲート信号400がAND回路303-1〜303-Nを通過するようにし、異常時には、通過しないようにしているからである。
【００２０】
次に、電力半導体AND回路303-１〜303-Nは、入力されたゲート信号400と電力半導体ゲート駆動休止信号401-1〜401-Nを用いて、電力半導体ゲート駆動信号402-１〜402-Nを出力する（ステップＳ５）。
【００２１】
例えば、ある電力半導体に対して電流バランス診断回路301より電力半導体ゲート駆動休止信号（401-１〜401-Nのいずれか）が出力されている場合には、この電力半導体に対する電力半導体ゲート駆動信号402-１〜402-Nは出力されない。
【００２２】
次に、電力半導体ゲート回路G１〜GNは、N個の電力半導体（１〜Ｎ）AND回路303-1〜303-Nを含む電流バランス制御回路302より出力された電力半導体ゲート駆動信号402-1〜402-Nを受け、電力半導体T1〜TNのゲートを駆動し、電力半導体T1〜TNを導通または非導通にさせる（ステップＳ６）。
【００２３】
その後、電力半導体T1〜TNを含む各アームに電力半導体出力電流I1〜INが流れ、これらの合計電流である電力半導体出力合計電流Iを得る。
【００２４】
ここで、図１および図３を用いて、本発明の実施例１に係る整流装置の効果を説明する。
【００２５】
図１の電力半導体T1〜TNは、電気的特性にバラツキがあり、電力半導体出力電流I1〜INは、図２に示すような値になると仮定する。すなわち、各電力半導体T1、T2、TNの電流分担率は、電力半導体T１が一番大きく、次に電力半導体T2となり、電力半導体TNが一番少ないとする。
【００２６】
このとき、電流バランス診断回路301は、電力半導体の制約条件（例えば、温度条件など）に基づいて電力半導体T1〜TNを診断し、電流分担の多い電力半導体T1に対してK−２周期目に電力半導体ゲート駆動休止信号401-1を出力する。これにより、K−２周期目では電力半導体出力電流I1が出力されず、この分を電力半導体T2とTNで分担し、電力半導体出力合計電流Iを得る。
【００２７】
また、電流バランス診断回路301は、2番目に電流分担の多い電力半導体T2に対してもK周期目に電力半導体ゲート駆動休止信号401-2を出力し、電力半導体出力電流I2を休止させ、この分を電力半導体T1とTNに分担させる。
【００２８】
このようにして、電流分担の多い電力半導体の出力を周期的に休止させ、他の電力半導体に出力電流を分担させることにより、電力半導体のそれぞれの平均出力電流のバラツキを抑えることができる。その結果、並列接続された電力半導体を各々の電気的特性によって選別することなく、並列電力半導体間の高精度な電流バランスを実現する整流装置を提供することができる。
【実施例２】
【００２９】
次に、本発明の実施例２に係る整流装置の構成においては、図４、図５に示すように、電力半導体としてサイリスタ整流器が用いられている。なお、図５は、図４の詳細構成を示したものである。また、実施例１と同一の構成には、対応する符号を示し、重複する説明は省略する。
【００３０】
図４において、サイリスタ整流器による整流装置は、U相、V相、W相、およびX相、Y相、Z相にそれぞれ一つのサイリスタ（例えばTU1、TV1、TW1、およびTX1、TY1、TZ1）と、ヒューズ（例えばFU1、FV1、FW1、およびFX1、FY1、FZ1）と、ゲート回路（例えばGU1、GV1、GW1、およびGX1、GY1、GZ1）から構成されるブリッジ（例えばブリッジ103-1）が並列に複数N個（103-1、103-2、103-N）接続され、これらのブリッジに電力を供給するとともに、ゲート信号発生回路101に同期信号200を供給する三相交流電源100と、電流バランス制御装置490とから構成されている。
【００３１】
なお、この電流バランス制御装置490は、ゲート信号発生回路101と、電流バランス診断回路500と、Ｕ〜Ｚの各相毎のバランス制御回路501U〜501Zと、サイリスタの出力電流を検出する電流検出器503-1P〜503-NNとから構成されており、それらの機能は、以下のとおりである。
【００３２】
まず、ゲート信号発生回路101は、三相交流電源100から印加される同期信号200に基いて各相のゲート信号201U〜201Zを発生する。
【００３３】
また、電流バランス診断回路500は、サイリスタ出力電流検出信号IP1からIPNに基づいて各サイリスタの電流バランスを診断する。
【００３４】
また、U相電流バランス制御回路501Uは、ゲート信号発生回路から出力されるゲート信号と電流バランス診断回路から出力されるU相サイリスタゲート駆動休止信号600U-1〜600U-Nを用いて、U相のサイリスタゲート駆動信号601U-1〜601U-Nを出力する（図５参照）。同様に、V相電流バランス制御回路501Vは、ゲート信号とV相サイリスタゲート駆動休止信号600V-1〜600V-Nを用いてV相のサイリスタゲート駆動信号601V-1〜601V-Nを出力する。また同様に、W相電流バランス制御回路501Wは、ゲート信号とW相サイリスタゲート駆動休止信号600W-1〜600W-Nを用いて、W相のサイリスタゲート駆動信号601W-1〜601W-Nを出力する。また同様に、Ｘ相電流バランス制御回路501Ｘは、ゲート信号とX相サイリスタゲート駆動休止信号600X-1〜600X-Nを用いて、X相のサイリスタゲート駆動信号601X-1〜601X-Nを出力する。また同様に、Y相電流バランス制御回路501Yは、ゲート信号とY相サイリスタゲート駆動休止信号600Y-1〜600Y-Nを用いて、Y相のサイリスタゲート駆動信号601Y-1〜601Y-Nを出力する。また同様に、Z相電流バランス制御回路501Zは、ゲート信号とZ相サイリスタゲート駆動休止信号600Z-1〜600Z-Nを用いて、Z相のサイリスタゲート駆動信号601Z-1〜601Z-Nを出力する。
【００３５】
次に、上記の構成におけるサイリスタ整流器による整流装置の作用を説明する。  
図４に示すサイリスタ整流器の各ブリッジ103-1〜103-Nにおいて、U相が導通しているものと仮定する。このときのU相について詳しく示したものが図５である。図５は、実施例１で説明した図１と類似の構成となっている。
【００３６】
ここで、対応する符号は、図５のU相サイリスタTU1〜TUNは、図１の電力半導体T1〜ＴＮに対応している。順次対応関係を示すと、以下のとおりである。
【００３７】
図５のU相サイリスタ１ゲート回路GU1〜GUNは、図１の電力半導体（１〜N）ゲート回路G1〜GNに、図５のゲート信号発生回路101は、図１のゲート信号発生回路300に、図５の電流バランス診断回路500は、図１の電流バランス診断回路301に、図５のU相電流バランス制御回路501Uは、図１の電流バランス制御回路302に、図５のU相サイリスタ（１〜N）AND回路502U-1〜502U-Nは、図１の電力半導体（１〜N）AND回路303-1〜303-Nに、図5のU相ゲート信号201Uは、図１のゲート信号400に、図５のU相サイリスタ（１〜N）ゲート駆動休止信号600U-1〜600U-Nは、図１の電力半導体（１〜N）ゲート駆動休止信号401-1〜401-Nに、図５のU相サイリスタ（１〜N）ゲート駆動信号601U-1〜601U-Nは、図１の電力半導体１ゲート駆動信号402-1〜402-Nに、図5のU相サイリスタ（１〜N）出力電流IU1〜IUNは、図１の電力半導体（１〜N）出力電流I1〜INに、図５のU相サイリスタ出力合計電流IUは、図１の電力半導体出力合計電流Iに、それぞれ対応している。
【００３８】
電流バランス診断回路５００は、ゲート信号発生回路１０１より出力されるU相ゲート信号201UとV相ゲート信号201Vと、各ブリッジに設けられた電流検出器503-1P、503-2P、503-NPから検出されたサイリスタ出力電流検出信号（IP1、IP2、IPN）を用いて、サイリスタ出力電流検出信号（IP1、IP2、IPN）がU相のサイリスタから出力されたU相出力電流（IU1、IU2、IUN）であると判断する。
【００３９】
このような判断を行う具体的手法を、図６に示す出力識別回路５０４の構成例と、図６に示す出力識別回路の入力信号波形例により説明する。
【００４０】
図５において、電流バランス診断回路５００に入力されたU相ゲート信号201UとV相ゲート信号201Vは、出力識別回路５０４に設けられたU相同期区間識別回路510Uに入力される。
【００４１】
U相同期区間識別回路510Uは、セット側（図のS側）に値が入力されると、リセット側（図のR側）に値が入力されるまで前回値を保持する回路であるため、ゲート信号発生回路１０１よりU相ゲート信号201Uが出力されると、次にV相ゲート信号201Vが出力されるまでの間、U相同期区間信号602Uを出力し続ける。
【００４２】
図７に、同期区間識別回路（510U〜510W）より出力された各相の同期区間信号（602U〜602W）を示す。U相同期区間信号602Uと同様に、V相同期区間信号602Vは、V相同期区間識別回路510VにV相ゲート信号201VとW相ゲート信号201Wを入力することで出力され、W相同期区間信号602Wは、W相同期区間識別回路510WにW相ゲート信号201WとU相ゲート信号201Uを入力することで出力される。
【００４３】
出力識別回路５０４は、これらの同期区間信号（602Uから602W）と図７に示すようなサイリスタ出力電流検出信号（IP1、IP2、IPN）を用いて、U相同期区間信号602Uが出力されている区間のサイリスタ出力電流検出信号（IP1、IP2、IPN）を抽出し、U相検出信号平均値演算回路（511U1〜511UN）を用いて、U相の同期区間におけるサイリスタ出力電流検出信号（IP1、IP2、IPN）の平均値をそれぞれ計算する。これらの値をU相サイリスタ（TU1〜TUN）の出力電流（IU1〜IUN）として周期ごとに出力する。
【００４４】
この検出信号を用いて電流バランス診断回路500は、U相の各サイリスタの出力電流（IU1〜IUN）と、U相出力電流平均値の比較を行い、各サイリスタの電流分担率を求める。
【００４５】
次に、電流バランス診断回路５００内で行われる各サイリスタの休止周期決定手法の具体例を図８を用いて説明する。  
図８は、U相サイリスタTU1の休止周期を決定する手法の具体例を示したものであり、U相の他のサイリスタ（TU2、TUN）においても同じ手法で休止周期が決定される。
【００４６】
サイリスタTU1の出力電流IU1は、U相の他のサイリスタの出力（IU2、IUN）とともに平均値演算回路５０５に入力される。平均値演算回路５０５は、U相の各サイリスタの出力電流（IU1、IU2、IUN）を用いてU相出力電流平均値６０３を出力する。
【００４７】
差分演算回路５０６は、サイリスタTU1の出力電流IU1とU相出力電流平均値６０３より、U相サイリスタ１出力電流差分値６０４を演算し、出力する。
【００４８】
積算回路５０７は、各周期においてU相サイリスタ１出力電流差分値６０４を積算し、U相サイリスタ１出力電流積算値６０５を出力する。
【００４９】
積算結果上限値比較演算回路５０８は、あらかじめ設定された積算結果上限値とU相サイリスタ１出力電流積算値６０５を比較し、U相サイリスタ１出力電流積算値６０５が積算結果上限値に達している場合には、U相サイリスタ１ゲート駆動休止信号600U-1を出力する。
【００５０】
図９は、U相の各サイリスタ（TU1〜TUN）の出力電流積算値を示したものである。サイリスタTU1の積算値はK−３周期目に積算結果上限値に到達する。これにより、サイリスタTU1の電流分担が大きいと判断し、次のK−２周期目にU相サイリスタ１ゲート駆動休止信号600U-1を出力する。この結果、K−２周期目ではサイリスタTU1の出力電流IU1は出力されず、平均値との差分だけ積算値が減少する。
【００５１】
このように、各サイリスタTU1〜TUNの休止周期は、出力電流IU1〜IUNとU相出力電流平均値603との差分の積算値と積算結果上限値とにより決定される。
【００５２】
これらの作用はU相だけでなく、V相、W相、およびX相、Y相、Z相でも行われ、それぞれのサイリスタの休止周期が決定され、ゲート駆動が制御される。
【００５３】
U相、V相、W相、および、X相、Y相、Z相の各相において、実施例１と同様の効果が得らる。すなわち、周期的に電流分担の大きいサイリスタの出力を休止させ、他のサイリスタに出力電流を分担させることにより、各相のサイリスタのそれぞれの平均出力電流のバラツキを抑える。これにより、並列接続されたサイリスタを電気的特性によって選別することなく、並列サイリスタ間の高精度な電流バランスを実現することができる。
【００５４】
なお、電力半導体をサイリスタからIEGT、またはIGBTに置き換えても同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５５】
本発明の実施例３に係るサイリスタ整流器を用いた整粒装置は、図実施例２と同様に、図４および図５に示すように構成されている。なお、実施例２と同一の構成は、同一の符号で示し、重複する説明は省略する。
【００５６】
図１０は、U相サイリスタTU1の休止周期を決定する手法の具体例を示したものである。図８と異なる点は、U相サイリスタ１ゲート駆動休止信号600U-1が積算回路５０７に入力されている点である。
【００５７】
図１０において、積算結果上限値比較演算回路508より出力されたU相サイリスタ１ゲート駆動休止信号600U-1は、電流バランス診断回路５００の外部へ出力されるとともに、積算回路５０７へ入力される。積算回路５０７は、U相サイリスタ１ゲート駆動休止信号600U-1がフィードバックされた場合、U相サイリスタ１出力電流積算値６０５を初期化する。
【００５８】
図１１は、U相の各サイリスタ（TU1〜TUN）の出力電流積算値を示したものである。サイリスタTU1の積算値はK−３周期目に積算結果上限値に到達する。これより、積算結果上限値比較演算回路５０８が、サイリスタTU1の電流分担が大きいと判断し、次のK−２周期目にU相サイリスタ１ゲート駆動休止信号600U-1を出力する。このとき、サイリスタTU1の積算結果は初期化され、K−１周期目ではゼロからの積算値となる。
【００５９】
このように、各サイリスタTU1からTUNの休止周期は、出力電流IU1からIUNとU相出力電流平均値との差分の積算値と積算結果上限値とにより決定される。
【００６０】
これらの作用はU相だけでなく、V相、W相、およびX相、Y相、Z相でも行われ、それぞれのサイリスタの休止周期が決定され、ゲート駆動が制御される。
【００６１】
その結果、U相、V相、W相、および、X相、Y相、Z相の各相において、実施例２と同様の効果を得ることができる。すなわち、周期的に電流分担の大きいサイリスタの出力を休止させ、他のサイリスタに出力電流を分担させることにより、各相のサイリスタのそれぞれの平均出力電流のバラツキを抑えることができる。これにより、並列接続されたサイリスタを電気的特性によって選別することなく、並列サイリスタ間の高精度な電流バランスを実現することができる。
【００６２】
なお、電力半導体をサイリスタからIEGT、またはIGBTに置き換えても同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００６３】
次に、本発明の実施例４に係るサイリスタ整流器を用いた整流装置は、図１２、図１３に示すように構成されている。なお、実施例２と同一の構成は、同一の符号で示し、重複する説明は省略する。
【００６４】
図１２は、サイリスタ整流器を用いた整流装置の他の構成例である。図４と異なる点は、電流バランス診断回路500の入力信号が、U相サイリスタ入力電流検出信号I1U〜INUと、V相サイリスタ入力電流検出信号I1V〜INVと、W相サイリスタ入力電流検出信号I1W〜INWに置き換わり、各ブリッジのP側、N側にそれぞれ設けられていた電流検出器503-1P〜503-NNが各ブリッジの３相交流の入力側に設けられた電流検出器700-1U〜700-NWに置き換わったことである。
【００６５】
以下に、上記の構成におけるサイリスタ整流器を用いた整流装置の作用を説明する。  
図１２に示すサイリスタ整流器の各ブリッジにおいて、U相が導通しているものと仮定する。このときのU相について詳しく示したものが図１３である。
【００６６】
電流バランス診断回路５００は、各ブリッジの３相交流入力側に設けられた電流検出器（700-1U〜700-NU）から検出されたサイリスタ入力電流検出信号（I1U〜INU）をもとに、U相の各サイリスタの出力電流（IU1〜IUN）を検出する。これらの具体的な方法を図１４を用いて説明する。
【００６７】
図１４において、電流バランス診断回路５００に設けられた出力識別回路５０４は、U相同期区間識別回路510Uより出力されるU相同期区間信号602Uと、電流バランス診断回路５００に入力されたU相サイリスタ入力電流検出信号（I1U〜INU）を用いて、U相同期区間信号602Uが出力されている区間のU相サイリスタ入力電流検出信号（I1U〜INU）を抽出し、U相検出信号平均値演算回路（511U1から511UN）を用いて、U相の同期区間におけるU相サイリスタ入力電流検出信号（I1U〜INU）の平均値をそれぞれ計算する。これらの値をU相サイリスタ（TU1〜TUN）の出力電流（IU1〜IUN）として周期ごとに出力する。
【００６８】
このように、本実施例４は、実施例２および実施例３と機能的には同じであるが、サイリスタ入力電流検出信号の検出の方法が異なっている。
【００６９】
この検出信号を用い、実施例２と同様の作用により、U相の各サイリスタの出力電流（IU1〜IUN）と、U相出力電流平均値とを比較し、各サイリスタの電流分担率を求める。
【００７０】
その結果、U相、V相、W相、および、X相、Y相、Z相の各相において、実施例２と同様の効果を得ることができる。すなわち、周期的に電流分担の多いサイリスタの出力を休止させ、他のサイリスタに出力電流を分担させることにより、各相のサイリスタのそれぞれの平均出力電流のバラツキを抑えることができる。
【００７１】
これにより、並列接続されたサイリスタを電気的特性によって選別することなく、並列サイリスタ間の高精度な電流バランスを実現することができる。
【００７２】
なお、電力半導体をサイリスタからIEGT、またはIGBTに置き換えても同様の効果が得られる。
【実施例５】
【００７３】
本発明の実施例５のサイリスタ整流器を用いた整流装置は、図１５、図１６に示すように構成されている。なお、実施例２と同一の構成は、同一の符号で示し、重複する説明は省略する。
【００７４】
図１５は、サイリスタ整流器のさらに他の構成例である。図４と異なる点は、電流バランス診断回路５００には信号が入力されないことと、各ブリッジのP側、N側にそれぞれ設けられていた電流検出器503-1P〜503-NNがないことである。
【００７５】
以下に、上記の構成に係るサイリスタ整流器を用いた整流装置の作用を説明する。  
図１５に示すサイリスタ整流器の各ブリッジにおいて、U相が導通しているものと仮定する。このときのU相について詳しく示したものが図１６である。
【００７６】
本実施例５では、U相の各サイリスタTU1、TU2、TUNの電気的特性を、試験などを行うことことによりあらかじめ測定しておくことが特徴である。これらの測定結果をもとに、各種の電気的特性と出力電流とに相関性をもたせ、出力電流の電流分担の大きいサイリスタの休止周期を決定し、電流バランス診断回路５００に定数として設定する。電流バランス診断回路５００は、設定された休止周期どおりにU相サイリスタゲート駆動休止信号（600U-１〜600U-Nのいずれか。）を出力する。
【００７７】
その結果、U相、V相、W相、および、X相、Y相、Z相の各相において、実施例２と同様の効果が得られる。すなわち、電流分担の大きいサイリスタの出力を周期的に休止させ、他のサイリスタに出力電流を分担させることにより、各相のサイリスタのそれぞれの平均出力電流のバラツキを抑えることができる。これにより、並列サイリスタ間の高精度な電流バランスを実現できる整流装置を提供することができる。
【００７８】
なお、各相のサイリスタの電気的特性は、出力電流特性だけに限られたものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
電力半導体をサイリスタからに置き換えても、IEGTまたはIGBT間の高精度な電流バランスを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１における電力半導体を用いた整流装置の構成図である。
【図２】実施例１における整粒装置の作用を示すフローチャートである。
【図３】各電力半導体の出力電流波形と合計出力電流波形を示す図である。
【図４】実施例２におけるサイリスタ整流器を用いた整粒装置の構成図である。
【図５】実施例２におけるの電流バランス制御装置の詳細構成図である。
【図６】実施例２における出力識別回路の構成図である。
【図７】実施例２における出力識別回路の入力信号例を示す図である。
【図８】実施例２におけるU相サイリスタTU１休止周期決定手法の具体例である。
【図９】実施例２におけるU相サイリスタTU1、TU2、TUNの出力電流積算値の波形例である。
【図１０】実施例３におけるU相サイリスタTU１休止周期決定手法の具体例である。
【図１１】実施例３におけるU相サイリスタTU1、TU2、TUNの出力電流積算値の波形例である。
【図１２】実施例４におけるサイリスタ整流器を用いた整粒装置の構成図である。
【図１３】実施例４における電流バランス制御装置の詳細構成図である。
【図１４】実施例４における出力識別回路の構成図である。
【図１５】実施例５におけるサイリスタ整流器を用いた整粒装置の構成図である。
【図１６】実施例５における電流バランス制御装置の詳細構成図である。
【図１７】従来技術によるサイリスタ整流器を用いた整粒装置の構成図である。
【符号の説明】
【００８１】
100…３相交流電源、101…ゲート信号発生回路、103-1〜103-N…ブリッジ１〜ブリッジN、200…同期信号、201U〜201Z…U相ゲート信号〜Z相ゲート信号、300…ゲート信号発生回路、301…電流バランス診断回路、302…電流バランス制御回路、303-1〜303-N…電力半導体１AND回路〜電力半導体N  AND回路、400…ゲート信号、401-1〜401-N…電力半導体１ゲート駆動休止信号〜電力半導体Nゲート駆動休止信号、402-1〜402-N…電力半導体１ゲート駆動信号〜電力半導体Nゲート駆動信号、490…電流バランス診断装置、500…電流バランス診断回路、501U〜501Z…U相電流バランス制御回路〜Z相電流バランス制御回路、502U-1〜502U-N…U相電力半導体1AND回路〜U相電力半導体N  AND回路、503-1P〜503-NP…ブリッジ１P側電流検出器〜ブリッジNP側電流検出器、503-1N〜503-NN…ブリッジ１N側電流検出器〜ブリッジNN側電流検出器、504…出力識別回路、505…平均値演算回路、506…差分演算回路、507…積算回路、508…積算結果上限値比較演算回路、510U〜510Z…U相同期区間識別回路〜Z相同期区間識別回路、511U1〜511WN…U相サイリスタ１検出信号平均値演算回路〜W相サイリスタN検出信号平均値演算回路、511X1〜511XN…X相サイリスタ１検出信号平均値演算回路〜X相サイリスタN検出信号平均値演算回路、600U-1〜600Z-N…U相サイリスタ1ゲート駆動休止信号〜Z相サイリスタNゲート駆動休止信号、601U-1〜601U-N…U相サイリスタ1ゲート駆動信号〜U相サイリスタNゲート駆動信号、602U〜602W…U相同期区間信号〜W相同期区間信号、602X…X相同期区間信号、603…U相出力電流平均値、604…U相サイリスタ１出力電流差分値、605…U相サイリスタ１出力電流積算値、700-1U〜700-NW…ブリッジ１U相電流検出器〜ブリッジNW相電流検出器、FU1〜FZN…ブリッジ１ U相ヒューズ〜ブリッジN Z相ヒューズ、G1〜GN…電力半導体１ゲート回路〜電力半導体Nゲート回路、GU1〜GZN…ブリッジ１ U相ゲート回路〜ブリッジN Z相ゲート回路、I…電力半導体出力合計電流、I1〜IN…電力半導体１出力電流〜電力半導体N出力電流、IU…U相サイリスタ出力合計電流、IU1〜IWN… U相サイリスタ１出力電流〜W相サイリスタN出力電流、IX1〜IXN…X相サイリスタ１出力電流〜X相サイリスタN出力電流、IP1〜IPN…ブリッジ１P側サイリスタ出力電流検出信号〜ブリッジNP側サイリスタ出力電流検出信号、IN1〜INN…ブリッジ１N側サイリスタ出力電流検出信号〜ブリッジNN側サイリスタ出力電流検出信号、 I1U〜I1W…ブリッジ１ U相サイリスタ入力電流検出信号〜ブリッジ１ W相サイリスタ入力電流検出信号、I2U〜INW…ブリッジ２ U相サイリスタ入力電流検出信号〜ブリッジN W相サイリスタ入力電流検出信号、T1〜TN…電力半導体１〜電力半導体N、TU1〜TZN…ブリッジ１ U相サイリスタ〜ブリッジN Z相サイリスタ
【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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【図１６】
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【図１７】
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