JPS5936510B2 - 制御整流装置の保護方式 - Google Patents

制御整流装置の保護方式

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JPS5936510B2
JPS5936510B2 JP11031878A JP11031878A JPS5936510B2 JP S5936510 B2 JPS5936510 B2 JP S5936510B2 JP 11031878 A JP11031878 A JP 11031878A JP 11031878 A JP11031878 A JP 11031878A JP S5936510 B2 JPS5936510 B2 JP S5936510B2
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rectifier
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controlled rectifier
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博 池田
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は制御整流装置に係り、特に時定数の大きなL負
荷や大容量直流送電に適用するに好適な制御整流装置の
保護方式に関する。
従来から、単位制御整流器を複数台並列に接続し、多相
の大容量整流器が知られているが、制御整流素子に依り
構成されている制御整流器に関して云えば、アーム短絡
、転流失敗等の故障の場合、ゲートシフト、バイパスペ
ア、ゲートブロック等の保護方式が知られている。
ここで、ゲートシフトとは制御整流器の点弧角を大きく
遅らせて、逆変換領域(点弧角900〜1800)で運
転し、直流側のエネルギーを交流側に回生させる動作で
ある。
一方、バイパスペアとは、交流側の同一相に接続された
1対の制御整流素子を同時に通電させて、直流回路を短
絡させるものである。また、ゲートブロックとは制御整
流素子に与えられている点弧パルスをブロックする事に
依る保護動作である。なお、制御整流器の保護方式とし
ては、通常は故障種別に依り、これらの動作を組み合せ
て、ゲートシフトからゲートブロック、バイパスペアか
らゲートブロック、瞬時ゲートブロック等の保護連動を
行なわせ、最終的に交流側遮断器をトリップする方式が
一般的である。第1図は単位制御整流器を2個並列接続
した周知の12相制御整流装置の主回路結線図を示すも
ので、同図中1は交流母線、2−1、2−2は交流側遮
断器、3−1、3−2は整流器用変圧器、導磁1、導磁
2は前記整流器用変圧器3−1、3−2の出力を直流に
変換する単位制御整流器、5−1、5−2は前記単位制
御整流器4−1、4−2間を流れる電流を抑制する直流
リアクトル、6は負荷をそれぞれ示すものである。
かかる構成に於いて、通常動作時は負荷6に対して直流
電力が供給される訳であるが、単位制御整流器4−1、
4−2にその出力を正常に制御し得ないアーム短絡、転
流失敗等の故障が発生した場合、上に述べた様な従来の
保護連動方式では、スムーズにこれを保護する事が出来
ない。
例えば、単位制御整流器導磁1にアーム短絡が発生した
とすると、従来の保護方式に依れば瞬時ゲートブロック
から遮断器トリップと保護連動を行う訳であるが、第1
図に示す如く、多相、大容量で負荷の時定数が大きい場
合は直流電流の減衰に長時間を要する為、直流電流が長
時間継続して流れ続ける事となる。
この為、故障した単位制御整流器導磁1の故障拡大とか
、健全な単位制御整流器導磁2の故障発生等の不具合が
発生する事となる。即ち、ゲートブロックを行なうと、
単位制御整流器の出力電圧は、正の電圧と負の電圧が周
期的に発生するが、平均値は零であるため、直流電流は
概略負荷の時定数に従つて減衰する事となり、従つて上
の様な場合、長時間特定の2つのアームに流れ続ける事
となる。また故障した単位制御整流器だけ瞬時ゲートプ
ロツク、またはバイパスペアとし、健全な単位制御整流
器だけゲートシフトすると、単位制御整流器間の出力電
圧のアンバランスにより、直流電流は故障した単位制御
整流器に集中して流れるという不具合が発生する事とな
る。第2図イは単位制御整流器のU相がtlにてアーム
短絡を発生し、TOにて健全な単位制御整流器をゲート
シフトした場合の相電圧波形を示し、第2図口は同様に
T,にてアーム短絡が発生した単位制御整流器をT2に
て瞬時ゲートプロツクした場合の相電圧波形を示す。
同図からも明らかな如く、健全な単位制御整流器が一定
の負電圧を発生するのに対して、故障した単位制御整流
器は正の電圧と負の電圧とを周期的に発生する為、故障
した単位制御整流器、直流リアクトル、健全な単位制御
整流器のループで電流が流れ、健全な単位制御整流器の
電流が減少して故障した単位制御整流器に電流が集中す
る事となる。従つて、本発明の目的は、上記従来技術の
欠点を無くし、単位制御整流器を複数個並列に接続した
多相の制御整流装置に於いて、1つ以上の単位制御整流
器が故障した場合、スムーズにこれを保護する事を可能
ならしめた新規の制御整流装置の保護方式を提供するこ
とにある。
第3図は本発明の一実施例に係る制御整流装置のプロツ
ク図で、同図中、56−1,56−2は第1図の単位制
御整流器4−1,4− 2の制御回路に対応する整流器
制御回路、T −1,T− 2は基準値と検出値の差に
より電流制御あるいは電圧制御を行い、整流器の点弧角
を決定する制御回路、8 −1,8− 2は通常は正常
に点弧し得る最小の点弧角付近に設定され、故障時には
他の単位制御整流器4 − 2,4−1の故障時点弧角
を出力する点弧角決定回路、9 −1,9− 2はゲー
トシフト位相決定回路、10−1,10− 2は制御回
路T−1,7−2、点弧角決定回路8 −1,8− 2
またはゲートシフト位相決定回路9 −1,9− 2の
出力のいずれかの出力信号に基いて対応する単位制御整
流器4 −1,4− 2の各相へ点弧タイミングを発生
する位相制御回路、12−1,12− 2は他の単位制
御整流器4 − 2,4−1の故障信号に遅れをもたせ
る遅延回路、13−1,13− 2は他の単位制御整流
器4 − 2,4−1の故障信号によりセツトされ、前
記遅延回路12−1,12− 2の出力信号によりセツ
トされるフリツプフロツプ回路、14−1,14−2は
単位制御整流器10−1,10−2の故障信号により位
相制御回路T−1,T−2の出力をプロツクするインヒ
ビツト回路、11−11,11− 21はそれぞれ他の
単位制御整流器4 − 2,4−1の故障信号で制御回
路7一1,T−2の出力をオフするアナログスイツチ回
路、11−12,11−22はフリツプフロツプ回路1
3−1,13− 2の出力により点弧角決定回路8 −
1,8− 2の出力をオン−オフするアナログスイツチ
回路、11−13,11−23は遅延回路12−1,1
2− 2の出力信号によりゲートシフト位相決定回路の
出力をオン−オフするアナログスイツチ回路、51−1
,51− 2は単位制御整流器4−1,4−2の故障信
号、52−1,52−2は前記遅延回路12−1,12
− 2の出力信号、53−1,53−2はフリツプフロ
ツプ回路13−1,13−2の出力信号である。
かかる構成に於いて、今、単位制御整流器4−1が故障
したとすると故障信号51−1がロジツク゛1’’とな
りインヒビツト回路14−1により位相制御回路10−
1からの点弧パルス信号がプロツクされ、単位制御整流
器4−1はゲートプロツクされる。
同時に故障信号51−1は単位制御整流器4−2の制御
回路56−2に送られ、アナログスイツチ11−21を
オフし、制御回路T−2からの制御信号をカツトすると
共に、フリツプフロツプ回路13−2をセツトし、前記
フリツプフロツプ回路13−2の出力信号53−2によ
りアナログスイツチ11−22をオンする。その結果、
点弧角決定回路8−2の出力信号が位相制御回路10−
2に送られ、単位制御整流器4−2は順変換領域で運転
される。また故障信号51−1は遅延回路12−2にも
送られ、この時間から遅延回路12−2に於いて適宜設
定された時間を経過すると、遅延回路12−2の出力5
2−2はロジック1’’となる。その結果、この出力5
2−2を受けているフリツプフロツプ回路13−2がり
セツトされ、その出力信号はロジツク″o’’となる。
従つて、前記フリツプフロツプ回路13−2の出力53
−2を受けているアナログスイツチ11−22がオフす
ると同時に前記遅延回路12−2の出力52−2を受け
ているアナログスイツチ11−23がオンし、ゲートシ
フト位相決定回路9−2の出力信号が位相制御回路10
−2に送られ、従つて単位制御整流器4−2はゲートシ
フトされる。第4図に単位制御整流器4−1の故障信号
51一1とフリツプフロツプ回路13−2の出力信号5
3−2と遅延回路12−2の出力信号52−2のタイム
シーケンスを示す。以上の動作を要約すると、単位制御
整流器4−1が故障すると、単位制御整流器4−1は瞬
時ゲートプロツクし、単位制御整流器4−2は遅延回路
12−2により設定された時間だけ故障時点弧角決定回
路8−2により順変換領域で運転され、遅延時間の後ゲ
ートシフトする。
以上のように、故障時に健全な単位制御整流器を一定時
間順変換領域で運転すると、健全な単位制御整流器から
直流リアクトル、故障した単位制御整流器のループで電
流が流れ、故障した単位制御整流器の電流は零となる。
従つて、故障した単位制御整流器はすみやかに停止され
、その後健全な単位制御整流器をゲートシフトすること
により直流電流は交流側に回生される事となる。ちなみ
に、遅延回路12−1,12−2の設定遅延時間は最大
故障電流、定格電圧、直流リアクトルの値により、故障
した単位制御整流器の電流が確実に零となるまでの時間
に設定される事は勿論である。なお、第3図の実施例に
おいては、故障直後の順変換領域の点弧位相とゲートシ
フト位相をアナログスイツチで切り換える方式を一例と
して示したが、積分回路等で遅延をもたせて、点弧位相
を順変換領域からゲートシフト位相まで徐々に変化させ
る如き構成としても同様の効果を得る事が出来るもので
ある。第5図は本発明の他の実施例に係る制御整流装置
の部分プロツク図を示すもので、同図中、15−1は単
位制御整流器4−1の電流零検出回路、54−1は単位
制御整流器4−1を流れる電流値である。
即ち、第5図の構成は第3図の構成における遅延回路1
2−1,12−2をそれぞれ単位制(財)整流器4−2
,4−1の電流零検出回路に置き換えたものであり、そ
の他はすべて第3図の構成と同一である。かかる構成に
於いては、故障発生後、前にも述べた如く、健全な単位
制御整流器を順変換運転し、故障してゲートプロツクさ
れた単位制御整流器の電流が零となつたことを電流零検
出回路で確認した後、健全な単位制御整流器をゲートシ
フトするものである。
第5図の構成に依れば、故障した単位制御整流器の電流
が零になつたことを確認してから健全な単位制御整流器
をゲートシフトするので信頼性が高い事、また故障時の
通電々流の違いによる零電流となるまでの時間の違いに
対応できる等の効果がある。
なお、第5図の構成に於いて電流零検出回路15−1の
出力信号55−2の代わりに、故障信号51−1と前記
出力信号55−2のアンド条件による信号を使用しても
同様効果を得る事が出来るものである。第6図は本発明
の更に他の実施例に係る制御整流装置のプロツク図で、
同図中、16−1,16−2はバイパスペア制御回路、
17−1,17−2はオア回路である。
かかる構成に於いて、今、単位制御整流器4−1が故障
したとすると、故障信号51−1がロジツク”1゛とな
り、インヒビツト回路14−1により位相制御回路10
−1からの出力信号をプロツクする。
同時に、故障信号51−1はバイパスペア制御回路16
−1に送られ、該制御回路16−1からバイパスペアと
すべき相に点弧指令が発生され、オア回路17−1を通
して出力される。この結果、故障した単位制御整流器4
−1はバイパスペア状態となる。健全な単位制御整流器
4−2の保護運動については第3図の場合と同じである
。即ち、故障した単位制御整流器4−1はゲートプロツ
クではなくバイパスペア状態となり、直流回路が短絡さ
れ、故障した単位制御整流器4−1は交流側の影響を受
けない。また第6図の遅延回路に変えて、第5図に示し
た電流零検出回路を適用すれば第5図の実施例の場合と
同様の効果を持させる事も可能である。なお、アーム短
絡時のバイパスペア制御方式としては、特にバイパスペ
ア制御回路を設けなくとも、ゲートプロツク信号を適宜
時間遅らせて、バイパスペアになつた後にゲートプロツ
クしてもよい。
この場合の故障した単位制御整流器の相電圧波形を第7
図の波形図に示す( TO,tl,t2の表示は第2図
の場合に同じ)。また、上記各実施例に於いては、単位
制御整流器を2台用いた12相の制御整流装置を例示し
たが、本発明の実施はこれに限定されるものではなく、
更に多相の場合でも適用可能である事は勿論である。
以上述べた如く、本発明に依れば、単位制御整流器を複
数個並列に接続した多相の制御整流装置において、1つ
以上の単位制御整流器が故障した場合、故障した単位制
御整流器を瞬時にゲートプロツクまたはバイパスペアす
ると共に、健全な単位制御整流器を一定時間または故障
した単位制御整流器の電流が零になるまで順変換領域で
運転し得るような保護方式とした為、故障した単位制御
整流器の電流が零となつたことを確認し該整流器を停止
状態にした後、健全な単位制御整流器をゲートシフトし
直流電流を交流側に回生出来、従つて故障した単位制御
整流器への電流集中とか、負荷の時定数に依る長時間の
電流継続等の不都合を排し、速やかな保護動作をとる事
の出来る新規の制御整流装置の保護方式を得る事が出来
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は単位制御整流器を2個並列接続した周知の12
相制御整流装置の主回路結線図、第2図は第1図の制御
整流装置の故障発生時の相電圧波形を示す波形図、第3
図は本発明の一実施例に係る制御整流装置のプロツク図
、第4図は第3図の構成の動作を説明するタイムシーケ
ンス、第5図は本発明の他の実施例に係る制御整流装置
の部分プロツク図、第6図は本発明の更に他の実施例に
係る制御整流装置のプロツク図、第T図は第6図の構成
の動作を説明する波形図である。 4 −1,4− 2・・・・・・単位制御整流器、56
−1,56−2・・・・・・整流器匍脚回路、T−1,
T−2・・・・・・制御回路、8−1,8− 2・・・
・・・点弧角決定回路、9−1,9− 2・・・・・・
ゲートシフト位相決定回路、10−1,10− 2・・
・・・・位相制御回路、12−1,12−2・・・・・
・遅延回路、13−1,13−2・・・・・・フリツプ
フ頭ノプ回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 少なくとも2台以上の単位制御整流器を並列に接続
    し多相整流を行う制御整流装置において、前記少なくと
    も1台以上の単位制御整流器が故障した際、該故障の単
    位制御整流器をゲートブロックまたはバイパスペアする
    と共に、健全な単位制御整流器を一定時間または前記故
    障の単位制御整流器の電流が零になるまでの間、順変換
    領域にて運転することを特徴とする制御整流装置の保護
    方式。
JP11031878A 1978-09-08 1978-09-08 制御整流装置の保護方式 Expired JPS5936510B2 (ja)

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