JPH07107746A - 交直電力変換装置 - Google Patents
交直電力変換装置Info
- Publication number
- JPH07107746A JPH07107746A JP24582893A JP24582893A JPH07107746A JP H07107746 A JPH07107746 A JP H07107746A JP 24582893 A JP24582893 A JP 24582893A JP 24582893 A JP24582893 A JP 24582893A JP H07107746 A JPH07107746 A JP H07107746A
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- current sensor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 交直電力変換装置を構成するバルブの各モジ
ュール内の電力変換素子の故障では動作せずに、絶縁不
良故障を確実に検出できる交直電力変換装置を提供す
る。 【構成】 複数の電力変換素子が直列接続されたモジュ
ールを分割構成単位として構成される交直電力変換装置
において、大地から絶縁される前記モジュールのケース
と当該モジュールの複数の電力変換素子の電位的中点あ
るいはそれに近い点とを接続する電位固定接続線回路
と、この電位固定接続線回路に流れる電流を検出する電
流センサーと、この電流センサーの検出信号を外部に伝
送する伝送手段と、この伝送手段から前記電流センサー
の検出信号を入力しモジュール内短絡故障を検出する検
出回路とを具備する。
ュール内の電力変換素子の故障では動作せずに、絶縁不
良故障を確実に検出できる交直電力変換装置を提供す
る。 【構成】 複数の電力変換素子が直列接続されたモジュ
ールを分割構成単位として構成される交直電力変換装置
において、大地から絶縁される前記モジュールのケース
と当該モジュールの複数の電力変換素子の電位的中点あ
るいはそれに近い点とを接続する電位固定接続線回路
と、この電位固定接続線回路に流れる電流を検出する電
流センサーと、この電流センサーの検出信号を外部に伝
送する伝送手段と、この伝送手段から前記電流センサー
の検出信号を入力しモジュール内短絡故障を検出する検
出回路とを具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複数のサイリスタ等の電
力変換素子（電力半導体素子）で主回路を構成し、大地
から絶縁されたモジュール又はステージと呼ばれるユニ
ットで構成された交直電力変換装置に関する。
力変換素子（電力半導体素子）で主回路を構成し、大地
から絶縁されたモジュール又はステージと呼ばれるユニ
ットで構成された交直電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交直電力変換装置を構成する分割単位で
あるモジュール又はステージ（以下、単にモジュールと
いう。）は複数の電力半導体素子（以下、サイリスタで
代表して説明する。）の直並列接続回路を主体に構成さ
れている。
あるモジュール又はステージ（以下、単にモジュールと
いう。）は複数の電力半導体素子（以下、サイリスタで
代表して説明する。）の直並列接続回路を主体に構成さ
れている。
【０００３】図３は直流送電、その他で適用される６相
整流ブリッジ式交直変換器群の例を示す。ブリッジの各
アーム１〜６は個々のバルブを意味し、夫々が図４のバ
ルブ構造概念図に示すように、バルブの構成分割単位で
あるモジュール11〜13がバルブベース23に支えられた絶
縁支柱21，22に支持された構成である。モジュール11，
12，13は図中点線に示す如く直列に接続されている。こ
のバルブを図３の如く直並列接続しブリッジ直流電圧Ｅ
ｄを出力している。従って、各モジュールは直流表現す
るなら前述Ｅｄを２つのバルブで分担するとともにモジ
ュール位置により決まるＥｄの分圧レベルの高圧電位に
浮いていることが判る。
整流ブリッジ式交直変換器群の例を示す。ブリッジの各
アーム１〜６は個々のバルブを意味し、夫々が図４のバ
ルブ構造概念図に示すように、バルブの構成分割単位で
あるモジュール11〜13がバルブベース23に支えられた絶
縁支柱21，22に支持された構成である。モジュール11，
12，13は図中点線に示す如く直列に接続されている。こ
のバルブを図３の如く直並列接続しブリッジ直流電圧Ｅ
ｄを出力している。従って、各モジュールは直流表現す
るなら前述Ｅｄを２つのバルブで分担するとともにモジ
ュール位置により決まるＥｄの分圧レベルの高圧電位に
浮いていることが判る。
【０００４】図５は従来の各モジュールの構成例を示
す。図５は６素子（光サイリスタを想定）直列構成例で
あり、31〜36がサイリスタ素子、41〜46はスナバー回
路、51，52はアノードリアクトルを示す。図５の（Ｇ）
は大地電位レベルを示している。
す。図５は６素子（光サイリスタを想定）直列構成例で
あり、31〜36がサイリスタ素子、41〜46はスナバー回
路、51，52はアノードリアクトルを示す。図５の（Ｇ）
は大地電位レベルを示している。
【０００５】従来、このモジュール内の故障検出はサイ
リスタ素子故障検出で代表され、サイリスタ素子に加わ
る順・逆電圧監視や直列素子間の電圧不平衡によって検
出されている。特に近年は、サイリスタ素子の順逆電圧
監視による素子故障の個別検出が主流となっている為、
モジュール内故障で素子故障以外の故障に対する情報が
不足しているのが実情である。
リスタ素子故障検出で代表され、サイリスタ素子に加わ
る順・逆電圧監視や直列素子間の電圧不平衡によって検
出されている。特に近年は、サイリスタ素子の順逆電圧
監視による素子故障の個別検出が主流となっている為、
モジュール内故障で素子故障以外の故障に対する情報が
不足しているのが実情である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】バルブのモジュールは
大地から絶縁され、高電位にあるが、一方サイリスタは
所定の主回路電圧を分担している為主回路各部品はモジ
ュールケース又は基板から所定の絶縁が考慮されてい
る。従来はこれらの部品の絶縁不足等により「主回路部
〜モジュールケース又は基板」間短絡事故を生じてもサ
イリスタ素子故障としてしか検出されないという欠点が
あった。
大地から絶縁され、高電位にあるが、一方サイリスタは
所定の主回路電圧を分担している為主回路各部品はモジ
ュールケース又は基板から所定の絶縁が考慮されてい
る。従来はこれらの部品の絶縁不足等により「主回路部
〜モジュールケース又は基板」間短絡事故を生じてもサ
イリスタ素子故障としてしか検出されないという欠点が
あった。
【０００７】本発明はこれらの故障を確実に検出し、か
つ純粋なサイリスタ素子故障（内部短絡故障等）では動
作しない保護検出手段を付加することにより、モジュー
ル内主回路故障内容を素子故障と絶縁不良故障内容に分
離判断できる交直電力変換装置を提供することを目的と
する。
つ純粋なサイリスタ素子故障（内部短絡故障等）では動
作しない保護検出手段を付加することにより、モジュー
ル内主回路故障内容を素子故障と絶縁不良故障内容に分
離判断できる交直電力変換装置を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】モジュール内主回路はサ
イリスタ素子回路構成に従い入出力電位差を有するが、
モジュール内絶縁の合理的な設計の為主回路の電位的中
間点又はそれに近い部分とモジュールケース又は基板間
を接続し、中間点をモジュール電位に固定する。この電
位固定用接続線は原理的に健全時には主回路電流は流れ
ないが、「主回路部品〜モジュールケース又は基板」間
短絡時は主回路電流が流れる。又、サイリスタ素子の内
部短絡故障では電流が流れない。この事を利用し、モジ
ュール内主回路の電位的中間点（あるいはその近傍）と
モジュールのケース（あるいは基板）とを接続する電位
固定接続線回路に、例えばインピーダンス要素と発光素
子からなる電流センサーを設ける。そして、この電流セ
ンサーからの検出信号、例えば発光素子からの光信号を
伝達し、大地側に導く伝送手段と、その光信号を受けて
電気信号に変換し、レベルチェックを含む信号処理を行
う検出回路とから構成する。
イリスタ素子回路構成に従い入出力電位差を有するが、
モジュール内絶縁の合理的な設計の為主回路の電位的中
間点又はそれに近い部分とモジュールケース又は基板間
を接続し、中間点をモジュール電位に固定する。この電
位固定用接続線は原理的に健全時には主回路電流は流れ
ないが、「主回路部品〜モジュールケース又は基板」間
短絡時は主回路電流が流れる。又、サイリスタ素子の内
部短絡故障では電流が流れない。この事を利用し、モジ
ュール内主回路の電位的中間点（あるいはその近傍）と
モジュールのケース（あるいは基板）とを接続する電位
固定接続線回路に、例えばインピーダンス要素と発光素
子からなる電流センサーを設ける。そして、この電流セ
ンサーからの検出信号、例えば発光素子からの光信号を
伝達し、大地側に導く伝送手段と、その光信号を受けて
電気信号に変換し、レベルチェックを含む信号処理を行
う検出回路とから構成する。
【０００９】
【作用】モジュール内部品の絶縁が破れモジュールケー
ス（又は基板）と短絡状態になれば、電位固定接続線に
主回路交流が流れるので、電位接続線回路に挿入したイ
ンピーダンス要素や変成器により故障電流検出ができ
る。モジュールは高電位にある為、検出電流は光信号化
し、ライトガイドで大地電位部に設けた光信号受信器に
導き、信号処理することにより、各モジュール毎にモジ
ュール内短絡事故検出が可能となる。
ス（又は基板）と短絡状態になれば、電位固定接続線に
主回路交流が流れるので、電位接続線回路に挿入したイ
ンピーダンス要素や変成器により故障電流検出ができ
る。モジュールは高電位にある為、検出電流は光信号化
し、ライトガイドで大地電位部に設けた光信号受信器に
導き、信号処理することにより、各モジュール毎にモジ
ュール内短絡事故検出が可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、図面を使って説明する。図１は本発明
を適用したモジュールの主回路構成図を示す。図１にお
いて、図５と同じ部分は同じ符号を付ける。
を適用したモジュールの主回路構成図を示す。図１にお
いて、図５と同じ部分は同じ符号を付ける。
【００１１】このモジュールの電位的中点であるサイリ
スタ33及びサイリスタ34の接続点とこのモジュールのケ
ース62（あるいは基板）とを接続し電位固定接続線回路
61を構成する。尚、電位的中点が電位的にモジュール電
位に固定されることにより「主回路部品〜ケース（基
板）間」絶縁はモジュール分担電圧の１／２レベルで良
くなる。そして、この電位固定接続線回路61に直列に電
流センサー71を接続する。電流センサー71はインピーダ
ンス要素72とこれに並列に接続された発光素子73とから
なる。発光素子の光検出信号は伝送手段（ライトガイ
ド）74により外部の検出回路に伝送される。
スタ33及びサイリスタ34の接続点とこのモジュールのケ
ース62（あるいは基板）とを接続し電位固定接続線回路
61を構成する。尚、電位的中点が電位的にモジュール電
位に固定されることにより「主回路部品〜ケース（基
板）間」絶縁はモジュール分担電圧の１／２レベルで良
くなる。そして、この電位固定接続線回路61に直列に電
流センサー71を接続する。電流センサー71はインピーダ
ンス要素72とこれに並列に接続された発光素子73とから
なる。発光素子の光検出信号は伝送手段（ライトガイ
ド）74により外部の検出回路に伝送される。
【００１２】今、アノードリアクトル51の外側部分（矢
印のｆ部）にと主回路部の絶縁が破れ、「主回路〜モジ
ュール基板」間短絡故障が発生したとする。このときア
ノードリアクトル51、サイリスタ31〜33、スナバー回路
41〜43は短絡ループ内にあり、主回路電圧は分担しな
い。この為、サイリスタ31〜33は点弧できないことにな
り、主回路電流は点線に示す如く、電位固定接続線61、
電流センサー71、モジュール基板（又はケース）62及び
短絡点ｆを通る。電流センサー71のインピーダンス要素
72は低インピーダンスとする。主回路電流相当が流れる
ので発光ダイオード等の発光素子73に十分な駆動電流が
流れるように調整しておき、ライトガイド74を介して、
大地電位側に設置された光信号受信器75に十分な強さの
光信号を与える。光信号受信器75では前記光信号をフォ
トトランジスタなどの受光素子76で光−電気信号変換
し、更にレベルチェックを含む増幅演算処理の後、故障
検出信号［Ｏｕｔ］を出力し、変換器制御保護装置経由
でしかるべき保護連動操作を実施する。
印のｆ部）にと主回路部の絶縁が破れ、「主回路〜モジ
ュール基板」間短絡故障が発生したとする。このときア
ノードリアクトル51、サイリスタ31〜33、スナバー回路
41〜43は短絡ループ内にあり、主回路電圧は分担しな
い。この為、サイリスタ31〜33は点弧できないことにな
り、主回路電流は点線に示す如く、電位固定接続線61、
電流センサー71、モジュール基板（又はケース）62及び
短絡点ｆを通る。電流センサー71のインピーダンス要素
72は低インピーダンスとする。主回路電流相当が流れる
ので発光ダイオード等の発光素子73に十分な駆動電流が
流れるように調整しておき、ライトガイド74を介して、
大地電位側に設置された光信号受信器75に十分な強さの
光信号を与える。光信号受信器75では前記光信号をフォ
トトランジスタなどの受光素子76で光−電気信号変換
し、更にレベルチェックを含む増幅演算処理の後、故障
検出信号［Ｏｕｔ］を出力し、変換器制御保護装置経由
でしかるべき保護連動操作を実施する。
【００１３】この事故例では素子31〜33は電圧がかから
ない為、前述した原理による素子故障検出も動作するこ
とになるが、本発明の故障検出機能が動作して素子故障
でないことが判る。
ない為、前述した原理による素子故障検出も動作するこ
とになるが、本発明の故障検出機能が動作して素子故障
でないことが判る。
【００１４】図２は本発明の電流センサーの変形例の構
成図を示す。図２（ａ）は分流抵抗Ｒによるもので、調
整抵抗ｒで発光素子ＬＥＤに流す電流を調整する例であ
る。尚、図示しないが発光素子の過電圧保護の為、並列
にツェナーダイオードを接続することも考えられるが本
質ではないので省略する。
成図を示す。図２（ａ）は分流抵抗Ｒによるもので、調
整抵抗ｒで発光素子ＬＥＤに流す電流を調整する例であ
る。尚、図示しないが発光素子の過電圧保護の為、並列
にツェナーダイオードを接続することも考えられるが本
質ではないので省略する。
【００１５】図２（ｂ）はモジュールのサイリスタ素子
がターンオン・オフする際、主回路−モジュールケース
間ストレイキャパシタンスを通して電位固定接続線に流
れる高周波振動電流を電流センサーから側路させるよう
分流抵抗Ｒにしかるべき値のコンデンサＣを並列接続し
た例である。
がターンオン・オフする際、主回路−モジュールケース
間ストレイキャパシタンスを通して電位固定接続線に流
れる高周波振動電流を電流センサーから側路させるよう
分流抵抗Ｒにしかるべき値のコンデンサＣを並列接続し
た例である。
【００１６】図２（ｃ），（ｄ）は図２（ａ），（ｂ）
の分流抵抗Ｒを変流器（ＣＴ）に置き代えたのものであ
り、主回路電流は図１に示すブリッジのアーム電流故に
120°通電幅の直流脈流であるが、健全時には電流セン
サーには流れないので故障時ＣＴ飽和するまでは検出で
きる。又、図示しないがインピーダンス要素として、分
流抵抗Ｒの代りに、使い方によってはインピーダンスの
適用も可能である。
の分流抵抗Ｒを変流器（ＣＴ）に置き代えたのものであ
り、主回路電流は図１に示すブリッジのアーム電流故に
120°通電幅の直流脈流であるが、健全時には電流セン
サーには流れないので故障時ＣＴ飽和するまでは検出で
きる。又、図示しないがインピーダンス要素として、分
流抵抗Ｒの代りに、使い方によってはインピーダンスの
適用も可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明によるバルブ
モジュールの保護検出手段の付加は従来のモジュールの
設計思想を特に変えること無く、素子故障以外不可能で
あった主回路故障内容の分離が可能となり、又、モジュ
ール毎の検出が容易であることから、万一の事故時対応
処置の迅速化に効果的である。
モジュールの保護検出手段の付加は従来のモジュールの
設計思想を特に変えること無く、素子故障以外不可能で
あった主回路故障内容の分離が可能となり、又、モジュ
ール毎の検出が容易であることから、万一の事故時対応
処置の迅速化に効果的である。
【図１】本発明の保護検出手段をそなえたバルブのモジ
ュール主回路構成図
ュール主回路構成図
【図２】本発明の保護検出手段のモジュール側電流セン
サー概念図
サー概念図
【図３】６相整流ブリッジ式電力変換器群主回路構成図
【図４】ブリッジアームとしての電力変換器（バルブ）
構造概念図
構造概念図
【図５】従来のモジュール主回路構成図
１〜６…サイリスタバルブ、７…変換器用変圧器、11〜
13…サイリスタバルブモジュール、21，22…絶縁支柱、
23…バルブベース、31〜36…サイリスタ素子、41〜46…
スナバー回路、51，52…アノードリアクトル、61…電位
固定接続線回路、71…電流センサー、72…インピーダン
ス要素、73…発光素子、74…ライトガイド、75…光信号
受信器、76…光電変換器。
13…サイリスタバルブモジュール、21，22…絶縁支柱、
23…バルブベース、31〜36…サイリスタ素子、41〜46…
スナバー回路、51，52…アノードリアクトル、61…電位
固定接続線回路、71…電流センサー、72…インピーダン
ス要素、73…発光素子、74…ライトガイド、75…光信号
受信器、76…光電変換器。
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の電力変換素子が直列接続されたモ
ジュールを分割構成単位として、このモジュールを複数
直列に接続したバルブを直並列接続して構成される交直
電力変換装置において、大地から絶縁される前記モジュ
ールのケースと当該モジュールの複数の電力変換素子の
電位的中点あるいはそれに近い点とを接続する電位固定
接続線回路と、この電位固定接続線回路に流れる電流を
検出する電流センサーと、この電流センサーの検出信号
を外部に伝送する伝送手段と、この伝送手段から前記電
流センサーの検出信号を入力しモジュール内短絡故障を
検出する検出回路とを具備することを特徴とする交直電
力変換装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記電流センサーを
前記電位固定接続線回路に直列に接続されるインピーダ
ンス要素およびこのインピーダンス要素に並列に接続さ
れる発光素子から構成するとともに、前記伝送手段を光
信号の伝送手段とすることを特徴とする交直電力変換装
置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記電流センサーを
変流器とすることを特徴とする交直電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24582893A JPH07107746A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 交直電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24582893A JPH07107746A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 交直電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07107746A true JPH07107746A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17139464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24582893A Pending JPH07107746A (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | 交直電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107746A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110122654A1 (en) * | 2008-07-30 | 2011-05-26 | Abb Research Ltd. | High voltage ac/dc or dc/ac converter station with fiber-optic current sensor |
| US8629672B2 (en) | 2008-07-30 | 2014-01-14 | Abb Research Ltd | Generator circuit breaker with fiber-optic current sensor |
| WO2017182070A1 (de) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Messvorrichtung mit messwiderstand und optischer signalübertragung |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP24582893A patent/JPH07107746A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110122654A1 (en) * | 2008-07-30 | 2011-05-26 | Abb Research Ltd. | High voltage ac/dc or dc/ac converter station with fiber-optic current sensor |
| US8629672B2 (en) | 2008-07-30 | 2014-01-14 | Abb Research Ltd | Generator circuit breaker with fiber-optic current sensor |
| US8718418B2 (en) | 2008-07-30 | 2014-05-06 | Abb Research Ltd | High voltage AC/DC or DC/AC converter station with fiber-optic current sensor |
| WO2017182070A1 (de) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Messvorrichtung mit messwiderstand und optischer signalübertragung |
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