(57)【要約】      （修正有）【課題】過電圧保護機能付きサイリスタが連続で過電圧保護動作しても、変換器を運転継続する。【解決手段】ＶＢＯ検出回路６は、順電圧検出信号５とゲートパルス信号７を用いて、過電圧保護機能付きサイリスタの連続ＶＢＯ点弧を検出する。ＶＢＯ検出回路６から出力されたＶＢＯ検出信号８はゲート発生装置３に送られる。ゲート発生装置３は、１つでもＶＢＯ検出信号８を受信したときには、ＶＢＯ保護要請信号８１を変換器制御装置９に送出する。変換器制御装置９は、ＶＢＯ保護要請信号８１を受信すると、その時の運転制御遅れ角αと、連続ＶＢＯ点弧運転を行ってもスナバ抵抗器の損失が許容値を超過しない制御遅れ角の範囲とを比較し、それに応じた導通期間信号９１をゲート発生装置３に送信する。そしてゲート発生装置３は新しい制御遅れ角αに応じたゲートパルス７を送出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の過電圧保護機能付きサイリスタを接続してなり、少なくとも当該過電圧保護機能付きサイリスタの点弧指令を所定の制御遅れ角で生成する変換器制御装置と、前記過電圧保護機能付きサイリスタが過電圧保護連続動作していることを検出する過電圧保護連続動作検出回路を有する過電圧保護機能付きサイリスタ変換器において、過電圧保護連続動作を検出したときに、そのときの変換器の制御遅れ角と、あらかじめ設定した過電圧保護連続動作運転可能制御遅れ角範囲との比較回路を備え、範囲内であればそのまま運転を継続し、範囲外であれば、変換器の制御遅れ角を範囲内の値に変更する機能を有する変換器制御装置を備えたことを特徴とする過電圧保護機能付きサイリスタ変換器
【請求項２】
請求項１記載の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器において、
連続過電圧保護動作を検出したときに、そのときの変換器の制御遅れ角が過電圧保護連続動作運転可能制御遅れ角範囲外の場合に、変換器の制御遅れ角を、変更前の制御遅れ角に最も近い、過電圧保護連続動作運転可能制御遅れ角範囲内の値に変更する機能を有する変換器制御装置を備えたことを特徴とする過電圧保護機能付きサイリスタ変換器
【請求項３】
請求項１記載の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器において、
連続ＶＢＯ動作を検出したときに、そのときの変換器の制御遅れ角が過電圧保護連続動作運転可能制御遅れ角範囲外の場合に、変換器の制御遅れ角を、スナバ抵抗器の損失がもっとも小さくなるような、過電圧保護連続動作運転可能制御遅れ角範囲内の値に変更する機能を有する変換器制御装置を備えたことを特徴とする過電圧保護機能付きサイリスタ変換器
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば直流送電や静止型無効電力補償装置などに使用する高電圧の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器（以下過電圧保護機能付きサイリスタ変換器と称する）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器においては、例えば図５に示されるように、複数の過電圧保護機能付きサイリスタ（以下ＶＢＯフリーサイリスタと称す）１００ａ〜１００ｎを直列接続して構成したサイリスタバルブとゲートパルス発生装置３００と変換器制御装置９００が用いられる。図には示していないが、サイリスタバルブを複数台接続して変換器回路を構成する。サイリスタバルブの回路において、各ＶＢＯフリーサイリスタと並列に、スナバ抵抗器２０１とスナバコンデンサ２０２の直列回路が接続される。【０００３】  なお、本出願の説明で同一数字を付したものは、同一部品、同一回路を表し、複数個の区別は、アルファベット（ａ〜ｎ）を付しておこなうものとする。ただし、複数個の区別なく指定する場合には、アルファベットを省略することがある。【０００４】  ＶＢＯフリーサイリスタ１００ａ〜１００ｎには、ゲート発生装置３００から同時にゲートパルスが与えられ、同時に導通状態になることで、一個のＶＢＯフリーサイリスタのｎ倍の高電圧動作をしている。なお、ゲート発生装置３００からＶＢＯフリーサイリスタ１００ａ〜１００ｎへのゲートパルスの供給路３０１ａ〜３０１ｎには、主に光信号を用いた方法が採用される。またゲート発生装置３００のゲートパルス発生タイミング（制御遅れ角と呼ぶ）は、変換器制御装置９００により決定される。【０００５】  このようなサイリスタバルブにおいて、ゲートパルスの供給路３０１ａ〜３０１ｎの断線などにより、任意のＶＢＯフリーサイリスタ１００へのゲートパルスの供給が途絶えたときには、ゲートパルスが供給されたＶＢＯフリーサイリスタは導通状態に移行するため、ゲートパルスの供給が途絶えたＶＢＯフリーサイリスタにはサイリスタバルブの全電圧が印加される。【０００６】  ＶＢＯフリーサイリスタ１００は、順方向の過電圧に対して自らターンオンして保護する過電圧保護機能（以下ＶＢＯフリー機能）を内蔵したサイリスタである。ＶＢＯフリーサイリスタの順方向電圧が、ＶＢＯ電圧を超えたときは、自らターンオン（ＶＢＯ点弧、または単にＶＢＯと呼ぶ）するので過電圧破壊することがない。【０００７】  しかしながら、このようなサイリスタバルブにおいて連続的にＶＢＯ点弧すると、ＶＢＯフリーサイリスタ１００のアノード・カソード間がＶＢＯ電圧まで上昇してからターンオンすることから、スナバコンデンサ２０２には高電圧が充電されて、ターンオンした瞬間にスナバ抵抗器２０１で、通常のターンオン時より大きな損失が消費されることになる。このためＶＢＯ点弧が継続すると、スナバ抵抗器２０１の劣化や破損が生じる恐れがある。【０００８】  このため、従来の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器では、連続ＶＢＯが発生したことを検出する手段を備え、それを検出した場合には、過電圧保護機能付きサイリスタ変換器の運転を停止していた。
【特許文献１】特開２００９−２１９１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  本発明が解決しようとする問題点は、連続ＶＢＯが発生した場合に過電圧保護機能付きサイリスタ変換器が運転を停止することである。電力の安定供給を目的とする電力系統においては、運転停止は極力さけるべきものである。本発明の目的は、連続ＶＢＯが発生した場合でも、運転を継続することができる過電圧保護機能付きサイリスタ変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記の課題を解決し、本発明の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、複数のＶＢＯフリーサイリスタで構成した過電圧保護機能付きサイリスタ変換器であって、あ
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に変更する手段を備えたことを最も主要な特徴とする。【０００１１】  また、請求項２に記載の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器においては、あらかじめ
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更前の値に最も近い制御遅れ角に変更する手段を備えたことを特徴とする。更に請求項３
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段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器によれば、連続ＶＢＯ動作が発生したときに、スナバ抵抗器の劣化や破損を防止し、かつ過電圧保護機能付きサイリスタ変換器の運転を継続することができるので、連続ＶＢＯ動作が発生しても電力系統の停止が必要ない、運転信頼度が優れた過電圧保護機能付きサイリスタ変換器を提供することができるという利点がある。【００１３】  また、請求項２に記載の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器によれば、連続ＶＢＯ動作が発生したために変更する制御遅れ角を、変更前の制御遅れ角に最も近い値に変更するため、制御遅れ角の変更による過電圧保護機能付きサイリスタ変換器の運転特性への影響を小さくする効果がある。更に請求項３に記載の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器によれば、スナバ抵抗器の損失がもっとも小さくなるような、ＶＢＯフリー運転可能制御遅れ角範囲内の値に変更するので、ＶＢＯ点弧により大きな損失となり過熱状態になったスナバ抵抗器を早期に冷却することができるので、機器の寿命の短縮、信頼度の低下を防止する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、図面を参照して本発明を説明する。図１には、本発明による過電圧保護機能付きサイリスタ変換器の一実施の形態例の構成を示す。【００１５】  図１において、ＶＢＯフリーサイリスタ１ａ〜１ｎが直列に接続される。これらのＶＢＯフリーサイリスタ１ａ〜１ｎのアノード・カソード間には、スナバ抵抗器２１とスナバコンデンサ２２の直列回路が接続される。またＶＢＯフリーサイリスタ１ａ〜１ｎには、ゲート発生装置３からのゲートパルス７が供給路３１ａ〜３１ｎを通じて同時に供給される。ゲート発生装置３には、変換器制御装置９から、運転したい制御遅れ角に応じた導通期間信号９１が送信されてきており、この信号を基にしてゲート発生装置３はゲートパルス７を生成している。【００１６】  これらのＶＢＯフリーサイリスタ１ａ〜１ｎと並列に順電圧検出回路４ａ〜４ｎが接続される。この順電圧検出回路４は、例えば抵抗器と発光ダイオードの直列接続からなり、ＶＢＯフリーサイリスタ１に順電圧が印加されると抵抗器を介して発光ダイオードに電流が流れ発光する。この光信号を光ファイバーを介してＶＢＯ検出回路６に送る。【００１７】  ＶＢＯ検出回路６は、例えば特許文献１に示されているように公知の技術である。ＶＢＯ検出回路６の形態例の構成を図２を用いて説明する。図２において、光ファイバー５の光信号を入力して電気信号に変換する光・電気変換回路（Ｏ／Ｅ）６１と、光・電気変換回路（Ｏ／Ｅ）６１が電気信号に変換した順電圧信号６３およびゲートパルス７を入力としてＶＢＯ検出信号８を出力するクロックカウンタ６２からなる。このクロックカウンタ６２は、ゲートパルス７でクロック信号のカウントを零から開始し、順電圧信号６３の消失で停止する。カウント値は順電圧信号６３の消失まで増加していく。カウント値があらかじめ設定した最大カウント値に達するとオーバフロー信号ＯＶＦを発生するが、これがＶＢＯ検出信号８となる。正常なターンオン時は、ゲートパルス７の入力とほぼ同時に順電圧信号６３が消失するのでクロックカウンタ６２のカウント値が最大カウント値に達することはなく、従ってＶＢＯ検出信号８は生成されない。ＶＢＯ動作時は、ゲートパルス７が入力されても実際のＶＢＯフリーサイリスタ１にはゲートパルスが供給されていないのでターンオンせず、従って順電圧信号６３は消失しない。クロックカウンタ６２のカウント値は上昇を続け、最大カウント値に達するとＶＢＯ検出信号８を生成する。クロックカウンタ６２のカウント値の上昇は、ＶＢＯフリーサイリスタ１がＶＢＯターンオンしたときに、順電圧信号６３が消失するので停止する。【００１８】  上述の実施形態例以外の方法として、ゲートパルス７から順電圧検出信号６３の消失までの時間間隔を直接に計測して、その計測値の大小によりＶＢＯ点弧を検出することも可能である。【００１９】  図１において、ＶＢＯ検出回路６から出力されたＶＢＯ検出信号８はゲート発生装置３に送られる。ゲート発生装置３は、１つでもＶＢＯ検出信号８を受信したときには、ＶＢＯ保護要請信号８１を変換器制御装置９に送出する。【００２０】  変換器制御装置９は、ＶＢＯ保護要請信号８１を受信すると、その時の運転制御遅れ角αと、
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生装置３に送信する。そしてゲート発生装置３は新しい制御遅れ角に応じたゲートパルス７を送出する。その時の運転制御遅れ角αとスナバ抵抗器の損失が許容値を超過しない制
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に実現できる。【００２１】
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められる。図３のカーブは、過電圧保護機能付きサイリスタ変換器が三相ブリッジ回路となっていて整流器運転したときに、ＶＢＯフリーサイリスタがサイリスタバルブ当たり８０個、直列接続されていると仮定した場合の、制御遅れ角αに対するスナバ抵抗器の１サイクルあたりの損失を計算した結果の１例である。図からわかるようにスナバ抵抗器の１サイクルあたりの損失は制御遅れ角αが大きくなると大きくなる。通常の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器は、αが９０°での運転を継続することはなく、一般には４０°程度が最大連続運転可能な制御遅れ角（最大連続制御遅れ角と称す）αＭＡＸである。スナバ抵抗器２１は、この最大連続制御遅れ角αＭＡＸの運転に耐えるものを使用する。【００２２】  次に、同じ過電圧保護機能付きサイリスタ変換器において、あるＶＢＯフリーサイリスタが連続ＶＢＯ動作したとき、そのサイリスタのスナバ抵抗器の損失を計算したのが図４である。図４には正常ターンオンしたときの損失もあわせて示している。図４からわかるように、正常ターンオンしたときの損失よりも連続ＶＢＯ動作したときの損失のほうが、全ての
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範囲は、正常ターンオンしたときの最大連続制御遅れ角αＭＡＸ時の損失を下回っている。即ち１９°から３８°の範囲は、連続ＶＢＯ動作しても、スナバ抵抗器の損失は許容値を超えることはない。【００２３】  以上示した制御遅れ角αとスナバ抵抗器の損失との関係は１例であり、変換器の回路方式、ＶＢＯフリーサイリスタの電圧定格、ＶＢＯフリーサイリスタの直列数、スナバ抵抗器やス
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ることができる。【００２４】  なお本発明は、上述の説明した実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能とされるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  本発明は、直流送電や無効電力補償装置などに用いる高電圧の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による過電圧保護機能付きサイリスタ変換器の一実施形態例の構成を示す構成図である。（実施例１）
【図２】連続ＶＢＯ検出回路の構成例を示す構成図である。
【図３】制御遅れ角とスナバ抵抗器損失の関係例を示す図である。
【図４】
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【図５】従来の過電圧保護機能付きサイリスタ変換器の構成例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２７】１ａ〜１ｎ・・・ＶＢＯフリーサイリスタ、２１ａ〜２１ｎ・・・スナバ抵抗器、３１ａ〜３１ｎ・・・供給路  ４ａ〜４ｎ・・・順電圧検出回路、６ａ〜６ｎ・・・ＶＢＯ検出回路、７・・・ゲートパルス  ８ａ〜８ｎ・・・ＶＢＯ検出信号、３・・・ゲート発生装置、９・・・変換器制御装置、８１・・・ＶＢＯ保護依頼信号、９１・・・導通期間信号
【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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