JP2005210791A - Series circuit of thyristors with overvoltage protection function - Google Patents

Series circuit of thyristors with overvoltage protection function Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive series circuit equipped with an overvoltage protection functions, by providing a monitoring means which detects a thyristor equipped with an overvoltage protection function being ignited by overvoltage thereby preventing the enlargement of a snubber circuit or an insulator. <P>SOLUTION: This series circuit is composed of a plurality of thyristors 11 with an overvoltage protection functions which are connected in series through a series reactor 17, a gate control means for each thyristor 11 with an overvoltage protection function, a forward voltage detecting circuit 16 which detects the voltage between the main electrodes of each thyristor 11 with an overvoltage protection function, and a monitoring means which monitors the operation of each thyristor 11 with an overvoltage protection function, according to the detection value of this forward voltage detecting circuit 16. The above monitoring means judges that the thyristor with an overvoltage protection function concerned is self-excited by the detection value of the above forward voltage detecting circuit 16 being at or over a specified value after passage of a specified time since supply of each gate signal from the gate control means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、改良された過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路に関する。   The present invention relates to a series circuit of an improved overvoltage protection thyristor.

ゲート信号によりターンオンさせて電力変換を行なうサイリスタには、過電圧が印加されると自らこの過電圧により安全にターンオンする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呼ぶ。）がある。このＶＢＯフリーサイリスタを直列に接続した従来の回路は、系統の過電圧の発生に対し、自ら過電圧による保護機能を内在した回路を構成することが可能である。またこの機能を積極的に利用し、並列に接続された機器を過電圧から保護する目的にも採用されている（例えば特許文献１参照。）。
特開平６−３１１７２７号公報（第１−３頁、図１） A thyristor that performs power conversion by being turned on by a gate signal includes a thyristor with an overvoltage protection function (hereinafter referred to as a VBO free thyristor) that turns on safely by itself when an overvoltage is applied. The conventional circuit in which the VBO free thyristors are connected in series can constitute a circuit having a protection function by overvoltage against the occurrence of overvoltage in the system. This function is also used for the purpose of actively protecting devices connected in parallel from overvoltage (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 6-311727 (page 1-3, FIG. 1)

特許文献１には、ＶＢＯフリーサイリスタの動作電圧を調整する技術が開示されているが、ＶＢＯフリーサイリスタが通常のゲート制御で動作したのか、それともゲート信号はないのに過電圧保護動作をしたのかを監視することも、以下に述べるようにひとつの重要な課題である。   Patent Document 1 discloses a technique for adjusting the operating voltage of a VBO free thyristor. Whether the VBO free thyristor has been operated under normal gate control or whether an overvoltage protection operation has been performed although there is no gate signal. Monitoring is also an important issue as described below.

通常のゲート制御による動作においては、ＶＢＯフリーサイリスタを点弧するタイミングでゲートパルスがＶＢＯフリーサイリスタに与えられたとき、ＶＢＯフリーサイリスタがターンオンする。   In the normal gate control operation, when a gate pulse is applied to the VBO free thyristor at the timing of firing the VBO free thyristor, the VBO free thyristor is turned on.

今、直列に接続された複数個のＶＢＯフリーサイリスタにおいて、一部のＶＢＯフリーサイリスタが通常のゲート信号によって点弧できないような状況が発生した場合を考える。   Now, consider a case where a situation occurs in which some VBO free thyristors cannot be fired by a normal gate signal in a plurality of VBO free thyristors connected in series.

例えば光で点弧するＶＢＯフリーサイリスタの場合、ライトガイドの断線やＬＥＤの故障などでこの状態が生じる。正常に点弧したＶＢＯフリーサイリスタの両端の電圧は略ゼロになるが点弧できないＶＢＯフリーサイリスタの電圧は他のＶＢＯフリ−サイリスタの電圧が略ゼロになったことにより、直列リアクトルとスナバ回路のスナバコンデンサ及びスナバ抵抗の値で決まる電圧上昇率で電圧が上昇する。   For example, in the case of a VBO free thyristor that is ignited by light, this state occurs due to disconnection of the light guide or failure of the LED. The voltage at both ends of a normally fired VBO free thyristor becomes substantially zero, but the voltage of a VBO free thyristor that cannot be fired is the same as that of other VBO free thyristors. The voltage rises at a voltage rise rate determined by the values of the snubber capacitor and snubber resistance.

この電圧は電源の電圧に向かって上昇し、その電圧がＶＢＯフリーサイリスタの自ら点弧する電圧に達すると、点弧できなかったＶＢＯフリーサイリスタは過電圧保護機能によりターンオンし電流が流れる。   This voltage rises toward the voltage of the power supply. When the voltage reaches the voltage at which the VBO free thyristor is ignited by itself, the VBO free thyristor that could not be ignited is turned on by the overvoltage protection function, and a current flows.

過電圧保護機能によりターンオンする電圧は、回路が正常な状態で印加される電圧の２倍程度であるため、上記状況では、ゲート信号に異常が発生し点弧できなかったＶＢＯフリーサイリスタの回路には正常な回路状態での運転に対して２倍以上の電圧が毎サイクル印加されることになる。   The voltage that is turned on by the overvoltage protection function is about twice the voltage that is applied in the normal state of the circuit. Therefore, in the above situation, the VBO free thyristor circuit that has failed to fire due to an abnormality in the gate signal A voltage more than twice as high as that in the normal circuit state is applied every cycle.

以上のように、ＶＢＯフリーサイリスタの直列回路において、点弧できないＶＢＯフリーサイリスタの両端の電圧は当該ＶＢＯフリーサイリスタの保護電圧まで上昇する。従来の回路ではこのような状態になったことが検出できないため、スナバコンデンサ、スナバ抵抗などの回路の絶縁は、高い保護電圧相当の電圧が毎サイクル印加されても問題ないよ
うな耐量を持たせる必要があった。また、いずれのＶＢＯフリーサイリスタもゲート信号による点弧ができない可能性があるので、結局全ての回路が夫々、この保護電圧相当の電圧に耐えるようにしなければならなかった。 As described above, in the series circuit of VBO free thyristors, the voltage at both ends of the VBO free thyristor that cannot be fired rises to the protection voltage of the VBO free thyristor. Since it is not possible to detect such a state in the conventional circuit, the insulation of the circuit such as the snubber capacitor and the snubber resistor has such a tolerance that there is no problem even if a voltage corresponding to a high protection voltage is applied every cycle. There was a need. In addition, since any VBO free thyristor may not be able to be fired by a gate signal, all the circuits must endure a voltage corresponding to the protection voltage.

従って従来の過電圧保護機能付サイリスタの直列回路ではスナバ回路が大型化し、また絶縁コストが高価になり不経済であった。   Therefore, the conventional series circuit of thyristors with an overvoltage protection function is uneconomical because the snubber circuit becomes large and the insulation cost becomes high.

本発明は以上の問題に鑑みて為されたもので、その目的は、ＶＢＯフリーサイリスタの保護電圧相当の電圧が毎サイクル印加されることを防止するためＶＢＯフリーサイリスタが過電圧により点弧していることを検出する監視手段を設け、スナバ回路の大型化や絶縁コストの上昇を防止して安価な過電圧保護機能付サイリスタの直列回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to ignite a VBO free thyristor due to an overvoltage in order to prevent a voltage corresponding to the protection voltage of the VBO free thyristor from being applied every cycle. It is an object of the present invention to provide a monitoring thyristor with an overvoltage protection function that is provided with a monitoring means for detecting this and prevents the snubber circuit from becoming large and the insulation cost from increasing.

上記目的を達成するため、本発明の第1の発明である過電圧保護機能付サイリスタの直列回路は、直列リアクトルを介して直列接続され、夫々スナバ回路を備えた複数個の過電圧保護機能付きサイリスタと、この夫々の過電圧保護機能付きサイリスタのゲート制御手段と、前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの主電極間の電圧を検出する順電圧検出回路と、この順電圧検出回路の検出値に応じて夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの動作を監視する監視手段とから構成され、前記監視手段は、前記ゲート制御手段が前記過電圧保護機能付きサイリスタに夫々ゲート信号を供給して所定の時間経過後、前記順電圧検出回路の検出値が所定値以上であることを第1の条件とし、この第１の条件が満たされた過電圧保護機能付きサイリスタが過電圧により自己点弧したと判断することを特徴としている。   In order to achieve the above object, a series circuit of thyristors with overvoltage protection function according to the first invention of the present invention includes a plurality of thyristors with overvoltage protection function connected in series via a series reactor, each having a snubber circuit. The gate control means of each thyristor with overvoltage protection function, the forward voltage detection circuit for detecting the voltage between the main electrodes of each thyristor with overvoltage protection function, and the detection value of the forward voltage detection circuit, respectively. Monitoring means for monitoring the operation of the thyristor with overvoltage protection function, wherein the monitoring means supplies the gate signal to the thyristor with overvoltage protection function, and after the elapse of a predetermined time, A first condition is that the detection value of the voltage detection circuit is equal to or greater than a predetermined value, and a thyristor with an overvoltage protection function that satisfies the first condition is provided. Is characterized in that it is determined that the self-ignition by a voltage.

また、本発明の第２の発明である過電圧保護機能付サイリスタの直列回路は、直列リアクトルを介して直列接続され、夫々スナバ回路を備えた複数個の過電圧保護機能付きサイリスタと、この夫々の過電圧保護機能付きサイリスタのゲート制御手段と、前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの主電極間の電圧を検出する順電圧検出回路と、この順電圧検出回路の検出値に応じて夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの動作を監視する監視手段とから構成され、前記監視手段は、前記複数個の順電圧検出回路の信号レベルの不一致が所定時間継続したとき、前記過電圧保護機能付サイリスタの何れかが過電圧により自己点弧したと判断することを特徴としている。   In addition, the series circuit of the thyristor with overvoltage protection function according to the second invention of the present invention includes a plurality of thyristors with overvoltage protection function connected in series via a series reactor, each having a snubber circuit, and each of these overvoltage protection functions. Gate control means of the thyristor with protection function, a forward voltage detection circuit for detecting the voltage between the main electrodes of each of the thyristors with overvoltage protection function, and each with an overvoltage protection function according to the detection value of the forward voltage detection circuit Monitoring means for monitoring the operation of the thyristor, wherein the monitoring means detects that any of the thyristors with an overvoltage protection function is caused by an overvoltage when the signal level mismatch of the plurality of forward voltage detection circuits continues for a predetermined time. It is characterized by judging that it has self-ignited.

更に、本発明の第３の発明である過電圧保護機能付サイリスタの直列回路は、直列リアクトルを介して直列接続され、夫々スナバ回路を備えた複数個の過電圧保護機能付きサイリスタと、この夫々の過電圧保護機能付きサイリスタのゲート制御手段と、前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの主電極間の電圧を検出する順電圧検出回路と、前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの保護点弧レベルより低く、且つ常時印加される電圧より高い電圧を検出基準として、前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの主電極間の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、前記順電圧検出回路及び前記電圧検出回路の検出値に応じて夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの動作を監視する監視手段とから構成され、前記監視手段は、前記電圧検出回路の検出値が所定値以上で、且つ他の全ての前記順電圧検出回路の検出値が所定値以下のとき、当該過電圧保護機能付きサイリスタが過電圧により自己点弧したと判断することを特徴としている。   Furthermore, the serial circuit of the thyristor with overvoltage protection function according to the third aspect of the present invention is connected in series via a series reactor, and each of the thyristors with overvoltage protection function each having a snubber circuit, A gate control means of the thyristor with protection function, a forward voltage detection circuit for detecting a voltage between the main electrodes of each of the thyristors with overvoltage protection function, and a protection firing level of each of the thyristors with overvoltage protection function, and A second voltage detection circuit that detects a voltage between main electrodes of each thyristor with an overvoltage protection function, using a voltage higher than a voltage that is constantly applied as a detection reference, and the detection of the forward voltage detection circuit and the voltage detection circuit Monitoring means for monitoring the operation of each thyristor with an overvoltage protection function according to the value, the monitoring means is the voltage detection When the detected value of the road is equal to or higher than a predetermined value and the detected values of all the other forward voltage detecting circuits are equal to or lower than the predetermined value, it is determined that the thyristor with an overvoltage protection function is self-ignited by an overvoltage. Yes.

本発明によれば、直列接続されたＶＢＯフリーサイリスタのうち、過電圧により点弧しているＶＢＯフリーサイリスタを検出する監視手段を有するので、スナバ回路の大型化や絶縁コストの上昇を防止して安価な過電圧保護機能付サイリスタの直列回路を提供するこ
とが可能となる。 According to the present invention, among the VBO free thyristors connected in series, the monitoring means for detecting the VBO free thyristor that is ignited due to the overvoltage is provided, so that the snubber circuit is prevented from being enlarged and the insulation cost is increased. It is possible to provide a series circuit of thyristors with an overvoltage protection function.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明の実施例１に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の構成図である。   1 is a configuration diagram of a series circuit of a thyristor with an overvoltage protection function according to a first embodiment of the present invention.

ＶＢＯフリーサイリスタ１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、・・・１１Ｎ）は直列接続され、更に直列リアクトル１７を直列に接続して主回路を構成している。このＶＢＯフリーサイリスタ１１は通常のゲート信号によるターンオンの他に順方向の過電圧が印加されるとその過電圧により自ら安全にターンオンするサイリスタである。各々のＶＢＯフリーサイリスタ１１には同一の付属回路が接続されているが、図１においては、ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｎに接続される付属回路を代表として符号を付して以下説明する。   VBO free thyristors 11 (11A, 11B, 11C,... 11N) are connected in series, and a series reactor 17 is connected in series to form a main circuit. The VBO free thyristor 11 is a thyristor that turns on safely by itself when a forward overvoltage is applied in addition to a normal gate signal turn-on. The same attached circuit is connected to each VBO free thyristor 11, but in FIG. 1, the attached circuit connected to the VBO free thyristor 11N will be described with reference numerals.

ＶＢＯフリーサイリスタ１１の主電極間にはスナバコンデンサ１２とこれに直列に接続されたスナバ抵抗１３がスナバ回路として接続されている。また。ＶＢＯフリーサイリスタ１１の主電極間には、分圧抵抗１５で分圧された電圧を検出するための順電圧検出回路１６が設けられている。   A snubber capacitor 12 and a snubber resistor 13 connected in series to the main electrode of the VBO free thyristor 11 are connected as a snubber circuit. Also. Between the main electrodes of the VBO free thyristor 11, a forward voltage detection circuit 16 for detecting the voltage divided by the voltage dividing resistor 15 is provided.

ＶＢＯフリーサイリスタ１１のゲートには、ライトガイド２１が接続されている。このＶＢＯフリーサイリスタ１１のゲートに与えられる信号は、ゲート基準信号をパルスアンプ回路２３で増幅し、ＬＥＤ２２によって電気信号を光信号に変換して前記ライトガイド２１に伝達される。   A light guide 21 is connected to the gate of the VBO free thyristor 11. The signal given to the gate of the VBO free thyristor 11 is amplified by a pulse reference circuit 23 with a gate reference signal, converted into an optical signal by the LED 22 and transmitted to the light guide 21.

また、ゲート基準信号はゲート信号の立下りにともなってパルスを発生するパルス回路２４を介してＡＮＤ回路２５の一方の入力となっている。このＡＮＤ回路２５の他方の入力には、上記順電圧検出回路１６の出力が接続されている。ＡＮＤ回路２５の出力は、この出力が所定の時間継続した場合に信号を発生する遅延回路２６の入力となっている。   The gate reference signal is one input of the AND circuit 25 through a pulse circuit 24 that generates a pulse when the gate signal falls. The output of the forward voltage detection circuit 16 is connected to the other input of the AND circuit 25. The output of the AND circuit 25 is an input of a delay circuit 26 that generates a signal when the output continues for a predetermined time.

通常の運転モードでは、ゲート基準信号がパルスアンプ回路２３、ＬＥＤ２２及びライトガイド２１を経由して変換された光ゲート信号がＶＢＯフリーサイリスタ１１に与えられることによりＶＢＯフリーサイリスタ１１がターンオンする。   In the normal operation mode, the VBO free thyristor 11 is turned on when the optical gate signal obtained by converting the gate reference signal through the pulse amplifier circuit 23, the LED 22 and the light guide 21 is applied to the VBO free thyristor 11.

以下に図１の回路構成における動作について説明する。   The operation in the circuit configuration of FIG. 1 will be described below.

通常の運転モードで、ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ａ乃至１１Ｎのうち何れかのＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋのゲート異常、例えばライトガイド２１の異常により、ゲートパルスが発生しなかった場合に、当該ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋはターンオンしない。このため、当該ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋの順電圧信号は消滅せず継続することになる。ここで、順電圧信号とは、順電圧検出回路１６が所定値以上の電圧を検出したとき発せられる信号を言う。他の健全なＶＢＯフリーサイリスタ１１はターンオンし、順電圧信号が消滅する。健全なＶＢＯフリーサイリスタ１１がターンオンすることにより、点弧しないＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋの電圧は上昇しＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋ自身の保護レベルに達すると自らターンオンする。   In the normal operation mode, when a gate pulse is not generated due to a gate abnormality of any of the VBO free thyristors 11K among the VBO free thyristors 11A to 11N, for example, an abnormality of the light guide 21, the VBO free thyristor 11K is turned on. do not do. For this reason, the forward voltage signal of the VBO free thyristor 11K does not disappear and continues. Here, the forward voltage signal is a signal generated when the forward voltage detection circuit 16 detects a voltage of a predetermined value or more. The other healthy VBO free thyristor 11 is turned on and the forward voltage signal disappears. When the healthy VBO free thyristor 11 is turned on, the voltage of the VBO free thyristor 11K that is not ignited rises and turns on itself when the protection level of the VBO free thyristor 11K itself is reached.

上記のターンオンの発生までは、点弧しないＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋの順電圧信号は消滅せずに確立したままとなるため、ＡＮＤ回路２５の出力は確立し遅延回路２６により所定の時間経過後に遅延回路２６の出力が確立し自己点弧したことが検出される。従
って、ゲート基準信号を与えたにも関わらず、順電圧信号が消滅しないことによりＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋは過電圧保護機能によるターンオンをしたと判断できる。 Until the turn-on occurs, the forward voltage signal of the VBO free thyristor 11K that does not fire does not disappear and remains established. Therefore, the output of the AND circuit 25 is established, and the delay circuit 26 delays the delay circuit after a predetermined time has elapsed. It is detected that 26 outputs have been established and self-ignited. Therefore, it can be determined that the VBO free thyristor 11K is turned on by the overvoltage protection function because the forward voltage signal does not disappear even though the gate reference signal is given.

本実施例によればＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋが自己点弧したことを検出でき、この信号によりゲート回路を予備系に切り換え、或いは装置を停止することにより、継続して自己点弧を繰り返すことを防止できるので、スナバ回路の大型化や絶縁コストの上昇を防止することができ安価でコンパクトな過電圧保護機能付きサイリスタを提供できる。   According to this embodiment, it is possible to detect that the VBO free thyristor 11K has self-ignited, and by this signal, the gate circuit is switched to the standby system or the apparatus is stopped to prevent the self-ignition from being repeated continuously. Therefore, the snubber circuit can be prevented from increasing in size and the insulation cost, and an inexpensive and compact thyristor with an overvoltage protection function can be provided.

図２は本発明の実施例２に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の構成図である。   FIG. 2 is a configuration diagram of a series circuit of a thyristor with an overvoltage protection function according to the second embodiment of the present invention.

この実施例２の各部について、図１の実施例１に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、図１のパルス回路２４及びＡＮＤ回路２５に代えて、全てのＶＢＯフリーサイリスタ１１の順電圧信号の不一致を検出する排他的論理和回路２７を設けこの出力信号を遅延回路２６の入力信号とするように構成した点である。   The same parts of the second embodiment as those of the series circuit of the thyristor with an overvoltage protection function according to the first embodiment shown in FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in that an exclusive OR circuit 27 for detecting the mismatch of the forward voltage signals of all the VBO free thyristors 11 is provided in place of the pulse circuit 24 and the AND circuit 25 of FIG. This is that the output signal is used as the input signal of the delay circuit 26.

通常の運転モードで、ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ａ乃至１１Ｎのうち何れかのＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋのゲート異常、例えばライトガイド２１の異常により、ゲートパルスが発生しなかった場合に、当該ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋはターンオンしない。このため、当該ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋの順電圧信号は消滅せず継続することになる。他の健全なＶＢＯフリーサイリスタ１１はターンオンし、順電圧信号が消滅する。健全なＶＢＯフリーサイリスタ１１がターンオンすることにより、点弧しないＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋの電圧は上昇しＶＢＯフリーサイリス１１Ｋ自身の保護レベルに達すると自らターンオンする。   In the normal operation mode, when a gate pulse is not generated due to a gate abnormality of any of the VBO free thyristors 11K among the VBO free thyristors 11A to 11N, for example, an abnormality of the light guide 21, the VBO free thyristor 11K is turned on. do not do. For this reason, the forward voltage signal of the VBO free thyristor 11K does not disappear and continues. The other healthy VBO free thyristor 11 is turned on and the forward voltage signal disappears. When the healthy VBO free thyristor 11 is turned on, the voltage of the VBO free thyristor 11K that is not ignited rises and turns on itself when the protection level of the VBO free thyristor 11K itself is reached.

点弧しないＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋの順電圧信号は消滅せずに確立したままとなるため、点弧したＶＢＯフリーサイリスタ１１の順電圧信号と点弧しなかったＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋとの順電圧信号で不一致が発生し、排他的論理積２７の出力は確立し所定の時間後に遅延回路２６の出力が確立し自己点弧したことが検出される。従って、何れかのＶＢＯフリーサイリスタが過電圧保護機能によるターンオンをしたと判断できる。   Since the forward voltage signal of the VBO free thyristor 11K that has not been fired does not disappear and remains established, the forward voltage signal of the fired VBO free thyristor 11 and the forward voltage signal of the VBO free thyristor 11K that has not fired. A mismatch occurs, the output of the exclusive logical product 27 is established, and after a predetermined time, it is detected that the output of the delay circuit 26 is established and self-ignited. Therefore, it can be determined that any VBO free thyristor has been turned on by the overvoltage protection function.

本実施例によれば何れかのＶＢＯフリーサイリスタが自己点弧したことを検出でき、この信号によりゲート回路を予備系に切り換え、或いは装置を停止することにより、継続して自己点弧を繰り返すことを防止でき、スナバ回路の大型化や絶縁コストの上昇を防止することができ安価でコンパクトな過電圧保護機能付きサイリスタを提供できる。   According to the present embodiment, it is possible to detect that any VBO free thyristor has self-ignited, and by this signal, the gate circuit is switched to the standby system or the apparatus is stopped to continuously repeat self-ignition. Therefore, the snubber circuit can be prevented from increasing in size and the insulation cost can be prevented, and an inexpensive and compact thyristor with an overvoltage protection function can be provided.

図３は本発明の実施例３に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の構成図である。   FIG. 3 is a configuration diagram of a series circuit of a thyristor with an overvoltage protection function according to a third embodiment of the present invention.

この実施例３の各部について、図１の実施例１に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この実施例３が実施例１と異なる点は、順電圧検出回路１６の順電圧信号を反転するＮＯＴ回路２８を追加し、またＮＯＴ回路２８の出力と遅延回路２６の出力の論理積をとるＡＮＤ回路２９を追加した点である。   The same parts of the third embodiment as those of the series circuit of the thyristor with an overvoltage protection function according to the first embodiment shown in FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in that a NOT circuit 28 for inverting the forward voltage signal of the forward voltage detection circuit 16 is added, and AND that takes the logical product of the output of the NOT circuit 28 and the output of the delay circuit 26. The circuit 29 is added.

通常の運転モードで、ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ａ乃至１１Ｎのうち何れかのＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋのゲート異常、例えばライトガイド２１の異常により、ゲートパ
ルスが発生しなかった場合に、当該ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋはターンオンしない。このため、当該ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋの順電圧信号は消滅せず継続することになる。他の健全なＶＢＯフリーサイリスタ１１はターンオンし、順電圧信号が消滅する。健全なＶＢＯフリーサイリスタ１１がターンオンすることにより、点弧しないＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋの電圧は上昇しＶＢＯフリーサイリス１１Ｋ自身の保護レベルに達すると自らターンオンする。 In the normal operation mode, when a gate pulse is not generated due to a gate abnormality of any of the VBO free thyristors 11K among the VBO free thyristors 11A to 11N, for example, an abnormality of the light guide 21, the VBO free thyristor 11K is turned on. do not do. For this reason, the forward voltage signal of the VBO free thyristor 11K does not disappear and continues. The other healthy VBO free thyristor 11 is turned on and the forward voltage signal disappears. When the healthy VBO free thyristor 11 is turned on, the voltage of the VBO free thyristor 11K that is not ignited rises and turns on itself when the protection level of the VBO free thyristor 11K itself is reached.

点弧しないＶＢＯフリーサイリスタ１１の順電圧信号は消滅せずに確立したままとなるため、ＡＮＤ回路２５の出力は確立し所定の時間後に遅延回路２６の出力が確立する。ゲート信号で点弧しなかったＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋが過電圧により自己点弧すると順電圧信号がなくなるが、これによりＮＯＴ回路２８の信号が確立し、ＡＮＤ回路２９の信号が確立する。これにより、自己点弧したことが確実に検出される。従って、ゲート信号を与えたにも関わらず、順電圧信号が消滅しないことにより過電圧保護機能によるターンオンをしたと判断できる。   Since the forward voltage signal of the VBO free thyristor 11 that does not fire does not disappear and remains established, the output of the AND circuit 25 is established, and the output of the delay circuit 26 is established after a predetermined time. When the VBO free thyristor 11K that has not fired by the gate signal self-fires due to overvoltage, the forward voltage signal disappears. However, the signal of the NOT circuit 28 is established, and the signal of the AND circuit 29 is established. Thereby, it is reliably detected that self-ignited. Therefore, it can be determined that the turn-on due to the overvoltage protection function is made because the forward voltage signal does not disappear even though the gate signal is given.

本実施例によればＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋが自己点弧したことを実施例１に比べ更に信頼性高く検出でき、この信号によりゲート回路を予備系に切り換え、或いは装置を停止することにより、継続して自己点弧を繰り返すことを防止でき、スナバ回路の大型化や絶縁コストの上昇を防止することができ安価でコンパクトな過電圧保護機能付きサイリスタを提供できる。   According to this embodiment, the self-ignition of the VBO free thyristor 11K can be detected more reliably than in the first embodiment, and this signal is continued by switching the gate circuit to the standby system or stopping the apparatus. Thus, it is possible to prevent repeated self-ignition, prevent the snubber circuit from increasing in size and increase the insulation cost, and provide an inexpensive and compact thyristor with an overvoltage protection function.

図４は本発明の実施例４に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の構成図である。
この実施例４の各部について、図２の実施例２に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この実施例４が実施例２と異なる点は、新たに各ＶＢＯフリーサイリスタ１１の定格電圧の最大値以上で且つＶＢＯフリーサイリスタ１１の保護レベル以下の電圧を検出する電圧検出器１８を設けた点、また図２の排他的論理和回路２７及び遅延回路２６に代えて、各ＶＢＯフリーサイリスタ夫々に対応して当該ＶＢＯフリーサイリスタの電圧検出器１８の出力と、当該ＶＢＯフリーサイリスタ以外の全てのＶＢＯフリーサイリスタの電圧検出器１６の出力のＡＮＤ回路３０の反転信号とを入力とするＡＮＤ回路３１を設けた点である。 4 is a configuration diagram of a series circuit of a thyristor with an overvoltage protection function according to a fourth embodiment of the present invention.
The same parts of the fourth embodiment as those of the series circuit of the thyristor with an overvoltage protection function according to the second embodiment shown in FIG. The fourth embodiment is different from the second embodiment in that a voltage detector 18 is newly provided for detecting a voltage not less than the maximum value of the rated voltage of each VBO free thyristor 11 and not more than the protection level of the VBO free thyristor 11. Further, instead of the exclusive OR circuit 27 and the delay circuit 26 in FIG. 2, the output of the voltage detector 18 of the VBO free thyristor corresponding to each VBO free thyristor and all the VBOs other than the VBO free thyristor. This is the point that an AND circuit 31 is provided which receives the inverted signal of the AND circuit 30 of the output of the voltage detector 16 of the free thyristor.

通常の運転モードで、ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ａ乃至１１Ｎのうち何れかのＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋのゲート異常、例えばライトガイド２１の異常により、ゲートパルスが発生しなかった場合に、当該ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋはターンオンしない。このため、当該ＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋの順電圧信号は消滅せず継続することになる。他の健全なＶＢＯフリーサイリスタ１１はターンオンし、順電圧信号が消滅する。   In the normal operation mode, when a gate pulse is not generated due to a gate abnormality of any of the VBO free thyristors 11K among the VBO free thyristors 11A to 11N, for example, an abnormality of the light guide 21, the VBO free thyristor 11K is turned on. do not do. For this reason, the forward voltage signal of the VBO free thyristor 11K does not disappear and continues. The other healthy VBO free thyristor 11 is turned on and the forward voltage signal disappears.

健全なサイリスタがターンオンすることにより、点弧しないサイリスタの電圧は上昇しサイリスタ自身の保護レベルに達すると自らターンオンする。電圧の上昇により点弧しないＶＢＯフリーサイリスタに印加される電圧が所定値を超えると電圧検出器１８がこれを検出する。   When a healthy thyristor is turned on, the voltage of the non-fired thyristor rises and turns on itself when it reaches the protection level of the thyristor itself. When the voltage applied to the VBO free thyristor that does not fire due to the voltage rise exceeds a predetermined value, the voltage detector 18 detects this.

このように、自らの電圧検出器１８の信号と、自分以外の点弧したＶＢＯフリーサイリスタの順電圧信号が消滅した条件によって、当該ＶＢＯフリーサイリスタは自己点弧したことが確実に検出される。従って、ゲート信号を与えたにも関わらず、過電圧保護機能によるターンオンをしたと判断できる。   In this way, it is reliably detected that the VBO free thyristor is self-ignited based on the condition that the signal of its own voltage detector 18 and the forward voltage signal of the VBO free thyristor other than its own disappear. Therefore, it can be determined that the overvoltage protection function is turned on in spite of the gate signal.

本実施例によればＶＢＯフリーサイリスタ１１Ｋが自己点弧したことを検出でき、この
信号によりゲート回路を予備系に切り換え、或いは装置を停止することにより、継続して自己点弧を繰り返すことを防止でき、スナバ回路の大型化や絶縁コストの上昇を防止することができ安価でコンパクトな過電圧保護機能付きサイリスタを提供できる。 According to this embodiment, it is possible to detect that the VBO free thyristor 11K has self-ignited, and by this signal, the gate circuit is switched to the standby system or the apparatus is stopped to prevent the self-ignition from being repeated continuously. In addition, the snubber circuit can be prevented from increasing in size and the insulation cost, and an inexpensive and compact thyristor with an overvoltage protection function can be provided.

尚、上記全ての実施例において、ゲート信号が与えられてから、直列接続されたＶＢＯフリーサイリスタの何れかが点弧しないことにより、当該ＶＢＯフリーサイリスタがその過電圧保護機能により自己点弧する電圧に至るまでの過渡時間が所定の時間以上ないと、順電圧検出器１６の出力信号による信号処理時間が不足する。   In all of the above embodiments, when any of the VBO free thyristors connected in series does not fire after the gate signal is given, the voltage of the VBO free thyristor is self-fired by its overvoltage protection function. If the transition time is not longer than a predetermined time, the signal processing time by the output signal of the forward voltage detector 16 is insufficient.

上記過渡時間は、回路定数の選定によって決まる。例えば、直列リアクトル１７の値を大きくすると上記過渡時間は長くなる。また、スナバ回路の定数、即ちスナバ抵抗１３とスナバコンデンサ１４を大きく選定すれば。やはりこの過渡時間は長くなる。上述の信号処理時間は数マイクロ秒あれば十分であるから、あらゆるゲート点弧のタイミングの条件で上記過渡時間が１０マイクロ秒以上となるように、直列リアクトル１７及びスナバ定数の値を大きく選定するようにすれば、十分な信号処理時間を得ることが可能となる。   The transient time is determined by the selection of circuit constants. For example, when the value of the series reactor 17 is increased, the transient time becomes longer. Further, if the constant of the snubber circuit, that is, the snubber resistor 13 and the snubber capacitor 14 are selected large. Again, this transition time becomes longer. Since it is sufficient that the signal processing time is several microseconds, the series reactor 17 and the snubber constant are selected to be large so that the transient time is 10 microseconds or more under all gate firing timing conditions. By doing so, it is possible to obtain a sufficient signal processing time.

実施例１に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の構成図。The block diagram of the series circuit of the thyristor with an overvoltage protection function which concerns on Example 1. FIG. 実施例２に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の構成図。The block diagram of the series circuit of the thyristor with an overvoltage protection function which concerns on Example 2. FIG. 実施例３に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の構成図。The block diagram of the series circuit of the thyristor with an overvoltage protection function which concerns on Example 3. FIG. 実施例４に係る過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路の構成図。The block diagram of the series circuit of the thyristor with an overvoltage protection function which concerns on Example 4. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｋ、１１Ｎ…ＶＢＯフリーサイリスタ
１２…スナバコンデンサ
１３…スナバ抵抗
１５…分圧抵抗
１６…順電圧検出器
１７…直列リアクトル
１８…電圧検出器
２１…ライトガイド
２２…ＬＥＤ
２３…パルスアンプ回路
２４…パルス回路
２５…ＡＮＤ回路
２６…遅延回路
２７…排他的論理積回路
２８…ＮＯＴ回路
２９…ＡＮＤ回路
３０…ＡＮＤ回路
３１…ＡＮＤ回路

11, 11A, 11B, 11C, 11K, 11N ... VBO free thyristor 12 ... snubber capacitor 13 ... snubber resistor 15 ... voltage dividing resistor 16 ... forward voltage detector 17 ... series reactor 18 ... voltage detector 21 ... light guide 22 ... LED
23 ... Pulse amplifier circuit 24 ... Pulse circuit 25 ... AND circuit 26 ... Delay circuit 27 ... Exclusive AND circuit 28 ... NOT circuit 29 ... AND circuit 30 ... AND circuit 31 ... AND circuit

Claims (5)

直列リアクトルを介して直列接続され、夫々スナバ回路を備えた複数個の過電圧保護機能付きサイリスタと、
この夫々の過電圧保護機能付きサイリスタのゲート制御手段と、
前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの主電極間の電圧を検出する順電圧検出回路と、
この順電圧検出回路の検出値に応じて夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの動作を監視する監視手段と
から構成され、
前記監視手段は、
前記ゲート制御手段が前記過電圧保護機能付きサイリスタに夫々ゲート信号を供給して所定の時間経過後、前記順電圧検出回路の検出値が所定値以上であることを第1の条件とし、この第１の条件が満たされた過電圧保護機能付きサイリスタが過電圧により自己点弧したと判断することを特徴とする過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路。 A plurality of thyristors with overvoltage protection function connected in series via a series reactor, each having a snubber circuit;
The gate control means of each thyristor with overvoltage protection function,
A forward voltage detection circuit for detecting a voltage between main electrodes of each of the thyristors with overvoltage protection function;
According to the detection value of this forward voltage detection circuit, it is composed of monitoring means for monitoring the operation of each thyristor with an overvoltage protection function,
The monitoring means includes
The first condition is that the detection value of the forward voltage detection circuit is equal to or greater than a predetermined value after the gate control means supplies a gate signal to the thyristor with an overvoltage protection function and a predetermined time elapses. A thyristor with an overvoltage protection function, characterized in that it is determined that the thyristor with an overvoltage protection function that satisfies the above conditions has self-fired due to an overvoltage. 直列リアクトルを介して直列接続され、夫々スナバ回路を備えた複数個の過電圧保護機能付きサイリスタと、
この夫々の過電圧保護機能付きサイリスタのゲート制御手段と、
前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの主電極間の電圧を検出する順電圧検出回路と、
この順電圧検出回路の検出値に応じて夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの動作を監視する監視手段と
から構成され、
前記監視手段は、
前記複数個の順電圧検出回路の信号レベルの不一致が所定時間継続したとき、
前記過電圧保護機能付サイリスタの何れかが過電圧により自己点弧したと判断することを特徴とする過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路 A plurality of thyristors with overvoltage protection function connected in series via a series reactor, each having a snubber circuit;
The gate control means of each thyristor with overvoltage protection function,
A forward voltage detection circuit for detecting a voltage between main electrodes of each of the thyristors with overvoltage protection function;
According to the detection value of this forward voltage detection circuit, it is composed of monitoring means for monitoring the operation of each thyristor with an overvoltage protection function,
The monitoring means includes
When the signal level mismatch of the plurality of forward voltage detection circuits continues for a predetermined time,
A series circuit of thyristors with an overvoltage protection function, wherein any of the thyristors with an overvoltage protection function is determined to have self-fired due to an overvoltage 前記第１の条件に加え、
更に所定時間経過後、前記順電圧検出回路の検出値が再び所定値以下になることを第２の条件とし、
前記第１の条件及び第２の条件が満たされた過電圧保護機能付きサイリスタが過電圧により自己点弧したと判断することを特徴とする請求項１に記載の過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路。 In addition to the first condition,
Further, after a predetermined time has elapsed, the second condition is that the detection value of the forward voltage detection circuit again becomes a predetermined value or less,
The thyristor with overvoltage protection function according to claim 1, wherein the thyristor with overvoltage protection function that satisfies the first condition and the second condition is determined to have self-fired due to overvoltage. 直列リアクトルを介して直列接続され、夫々スナバ回路を備えた複数個の過電圧保護機能付きサイリスタと、
この夫々の過電圧保護機能付きサイリスタのゲート制御手段と、
前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの主電極間の電圧を検出する順電圧検出回路と、
前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの保護点弧レベルより低く、且つ常時印加される電圧より高い電圧を検出基準として、前記夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの主電極間の電圧を検出する第２の電圧検出回路と、
前記順電圧検出回路及び前記電圧検出回路の検出値に応じて夫々の過電圧保護機能付きサイリスタの動作を監視する監視手段と
から構成され、
前記監視手段は、
前記電圧検出回路の検出値が所定値以上で、
且つ他の全ての前記順電圧検出回路の検出値が所定値以下のとき、
当該過電圧保護機能付きサイリスタが過電圧により自己点弧したと判断することを特徴とする請求項１に記載の過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路。 A plurality of thyristors with overvoltage protection function connected in series via a series reactor, each having a snubber circuit;
The gate control means of each thyristor with overvoltage protection function,
A forward voltage detection circuit for detecting a voltage between main electrodes of each of the thyristors with overvoltage protection function;
A second detection circuit detects a voltage between the main electrodes of each of the thyristors with overvoltage protection function using a voltage that is lower than a protection firing level of each of the thyristors with overvoltage protection function and higher than a voltage that is constantly applied as a detection reference. A voltage detection circuit;
The forward voltage detection circuit and the monitoring means for monitoring the operation of each thyristor with an overvoltage protection function according to the detection value of the voltage detection circuit,
The monitoring means includes
The detection value of the voltage detection circuit is a predetermined value or more,
And when the detection values of all the other forward voltage detection circuits are below a predetermined value,
2. The series circuit of thyristors with overvoltage protection function according to claim 1, wherein it is determined that the thyristor with overvoltage protection function is self-ignited by overvoltage. 前記ゲート制御手段が前記過電圧保護機能付きサイリスタに夫々ゲート信号を供給し、前記過電圧保護機能付きサイリスタの何れかが点弧しないことにより当該前記過電圧保護機能付きサイリスタが自己点弧する電圧に至るまでの時間が１０マイクロ秒以上となるように、
前記直列リアクトル及び前記スナバ回路の定数を選定したことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の前記過電圧保護機能付きサイリスタの直列回路。

The gate control means supplies a gate signal to each of the thyristors with overvoltage protection function until one of the thyristors with overvoltage protection function does not ignite to reach a voltage at which the thyristor with overvoltage protection function self-ignites. So that the time is 10 microseconds or more.
5. The series circuit of the thyristor with an overvoltage protection function according to claim 1, wherein constants of the series reactor and the snubber circuit are selected.

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JP2009232640A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp Series circuit of thyristor with overvoltage protective function
CN102035188A (en) * 2010-09-14 2011-04-27 中国电力科学研究院 Novel thyristor overvoltage protection method

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