JPS62272861A - サイリスタ変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はりイリスタ変換装置に係り、特に直流送電等の
高電圧大言ｉｌｌナイリスタ変換器の過電圧保護を行な
うに好適なサイリスタ変換装置に関Ｊる。

（従来技術） 直流送電等に用いられる高電圧大官６のサイリスタ変換
器は多数のナイリスタを直列または直並列接続して構成
される。このサイリスタ変換器は運転中に （１）　外部から侵入する過電圧（雷サージ電圧または
開閉サージ電圧） （２）　異常運転または短絡や地絡等に伴う雷サージ状
または開閉サージ状の内部過電圧 等の過電圧ストレスにさらされる。

これらの各種過電圧に対してナイリス変換器は第３図の
従来のサイリスタ変換装置の回路構成図に示すようにア
レスタ５で保護されている。ちなみに、第３図の従来例
はサイリスタ変換装置の１ア一ム分のサイリスバルブの
配置を示し、バルブの両端にアレスタ５を接続した構成
となっている。

なお、第３図にＪ３いて、サイリスタ１は光で点弧する
光１ナイリスタから成り、スナバ回路および直流分圧回
路を含む分圧回路２が並列接続される。

バルブ列の両端にはサイリスタ１の電圧変動ｄＶ／　ｄ
ｔおよび電流変１ＰＩＩｄｉ／ｄｔを抑制するためのり
アクドル３が接続される。一方、アレスタ５はバルブの
Δ〜に間の過電圧を抑制するべく配される。

ちなみに、アレスタ５はＺｎＯ形を例示する。

かかる構成において、バルブＡ−に間に雷または開閉り
一−ジ電圧等の過電圧が加わると、アレスタ５はその電
圧−電流特性で決まる一定の電圧以下に端子電圧を抑え
る。従って、バルブは侵入する過電圧の大きさ、アレス
タ５の電圧−電流特性および回路インピーダンス等で決
まるアレスタ端子電圧に制限される。このように、アレ
スタ５を接続することにより、アレスタ端子電圧の最大
値、つまりアレスタの保護レベルに関連してバルブの耐
電圧を決定１−ることができる。

第４図はこれらの関連を説明するためのバルブ絶縁協調
図を示す。ここでＶ。ｓｍはバルブの過渡過電時の電圧
波高値、■３．はアレスタの最大電圧、つまりアレスタ
の保護レベル、ｖｔはバルブ試験電圧、つまりバルブの
耐電圧である。

アレスタの最大電圧■８．は （イ）　■　　またはＶ　　との関連で決めらｏｔｍ　
　　　　ｏｓｍ れるアレスタ５の電圧−電流特性 （ロ）　バルブのアノード−カソード間に加わる過電圧
の大きさ くハ）　過電圧が加わる点とバルブ間のインピーダンス 等で決まる。一般に、絶縁別器はアレスタの保護レベル
に対して所定の絶縁裕ｆσをもつ必要があるため、バル
ブ耐電圧、つまり試験電圧■。

（＝Ｋ　　・■　）で表わされる。なお、Ｋｔは絶ｔ　
　　　　ａｐ 縁裕度で、一般に１．１０〜１．１５が採用されている
。この試験電圧にバルブが耐えるためには、サイリスタ
１は次の直列数Ｎ、、Ｎ、が必要である。ちなみに、Ｎ
ｆは順方向の直列数、Ｎ、は逆方向の直列数である。

ここで、ｖ、ｖｒｒＩｎはそれぞれ非繰返しのり−ｒｍ イリスタ１の順耐電圧および逆耐電圧である。

１６１０〜１．１５であるため、（１）、（２）式より
明らかなように、Ｎ、＞Ｎ、になる。即ら、順方向の直
列数Ｎｔでバルブの直列数が決まる。

つまりバルブの直列数としてＮ、を採用すると、バルブ
は試験電圧に対して順方向で耐えないことを意味する。

（弁明が解決しようとする問題点） このように従来のサイリスタ変換装置においては、バル
ブの直列数をサイリスタの逆耐電圧Ｖ、ｒＩ１１より１
０〜１５％耐電圧の低い順耐電圧■ｒｓｍで決めざるを
得ないため、逆耐電圧の高いことを有効に利用できない
という欠点があった。

本発明は上記の問題点を解消し、バルブの直列数をサイ
リスタの逆耐電圧で決定することを可能ならしめること
により、従来の順耐電圧で決める構成に比べてサイリス
タの直列数を１０〜１５％低減することのでさ“る１ナ
イリスタ変換装置の提供を目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ＶＢＯフリーリ−イリスクを「１列または直
並列に接続し、サイリスタの逆耐電圧でサイリスタの直
列数を設定して成るり”イリスクバルブと、このサイリ
スタバルブの端子間に接続したアレスタとを備えたもの
である。

（作　用） 上記手段に基づいて、本発明のサイリスタ変換装置はＶ
ＢＯフリーリ−イリスクの直列数をぞの逆耐電圧で決定
しており、結果としてサイリスタの直列数を低減するこ
とを可能としている。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るサイリスタ変換装置の
回路構成図である。同図構成の第３図構成と異なる点は
１ナイリスタ１の代わりに自己点弧による過電圧検：ａ
機能を有するＶＢＯフリーサイリスタ１Ａを用いたこと
である。ちなみに、ＶＢＯフリーサイリスタ１Ａは第２
図の特性図に示すように、順方向過電圧■ｂｏ以上の過
電圧に対しては外部よりの光ゲート信号なしで自己点弧
し、逆耐電圧Ｖ　　としては順方向過電圧よりも高い１
１ｍ 値を有するものである。なお、順方向過電圧■ｂ。

と逆耐電圧■ｒｒｍの関係は である。

さて、第１図に示すように、サイリスタとして自己過電
圧検２１機能を有するＶＢＯフリーサイリスタ１Ａを適
用し、しかもその順方向過電圧Ｖｂ。

を適切に設定することにより、バルブの直列数をり゛イ
リスタの逆耐電圧■ｒｒｅで自由に選定でき、直列数を
低減することができる。

ただし、逆方向の過電圧に対してはＶＢＯフリー量ナイ
リスタ１Ａは自己点弧の機能がないので、従来と同様に
アレスタ５で保護している。

次に、第１図の構成の作用について説明する。

第１図においては、主サイリスタとして自己点弧機能を
有するＶＢＯフリーサイリスタ１Ａを利用しているが、
このＶＢＯフリー号イサイリスタ２図の特性図に示すよ
うに、一定値（Ｖ　＝　Ｖ　ｂｏ）以上の過電圧に対し
ては外部よりの光ゲート信号なしで自ら点弧し、サイリ
スタを保護する機能を有する。ちなみに、逆耐電圧■　
　は順方向過電ｒｍ 圧ｖｂｏに対して十分高い値になるように選定されてい
る。

さて、通常点弧の場合は、図示していない大地電位のゲ
ート制御装置より光ファイバ４を通じて伝送される光ゲ
ート信号により全てのｖＢＯフリーサイリスタ１Ａを一
斉に点弧することができる。

今、バルブ端子間に順方向の過電圧が加わった場合に、
サイリスタ１への順方向過電圧■ｂｏに関連したバルブ
の電圧でバルブは自己点弧し、過電圧から保護される。

ちなみに、電圧分担の不平衡を無視すれば ＶｂｏＶ＝Σ　ｖｂｏｉ＝：＝ＮＸｖ、。　・・・・・
・・・・（４）ｋ＝１ となる。ただし、■ｂｏｉはに番目のサイリスタのｖｂ
Ｏである。

ここで、第４図に示すように、今、アレスタ５の保護レ
ベルをＶａｐ（＝ｋ　　−Ｖ　　　）、試＃４電ｐ　　
　ｏｔ＋ｎ 圧をＶ　　（＝Ｋ　　−ＶａＩ））とすると、サイリス
タｔ　　　　　　　℃ の直列数Ｎはサイリスタの逆耐久電圧Ｖ　　と電ｒｍ 圧子平衡係数Ｋ・　（４＝１．０５〜１．１０＞から次
のように決定できる。

ちなみに、従来構成におけるサイリスタの直列で決まり
、同様に次式で得られる。

従って、（５）、（６）式より Ｎ’　　　　１．１〜１．５ となり、１０〜１５％の直列数の低減がぐきることがわ
かる。

次に、サイリスタの順方向過電圧Ｖｂｏと逆方向耐電圧
■　　との関連を次のように決定Ｊる。な１１ｍ お、順方向過電圧■ｂ。はできるだけ小さい方りけイリ
スタのターンオンストレスを低減することができるので
右利である。しかし、これが極端に小さいと、インパル
スや同図９−ジ笠の過電圧が加わった時以外にも、つま
り通常の運転中に定常運転電圧でサイリスタ１Ａが点弧
してしまい、バルブの制御が不能になってしまうことが
ある。このような現象はシステムへの影響が極めて大き
いため、防止する必要がある。このため、過渡的な過電
圧（商用周波過電圧）Ｖ　　　（＝Ｋ　　−Ｖ　　　）
ｏｔｍ　　　　　　　ｏｔ　　　　ｏｓｍに対してバル
ブは順方向過電圧点弧しないように決めるのが合理的で
ある。即ち、 ・・・・・・・・・（８） とする。ただし、ｎは直列数、Ｖ　　はｋｌ目のｏｋ υ゛イリスタ■ｂ。である。

第４図より試験電圧Ｖｔは次のようになる。

Ｖ　　　−Ｋ　　　−Ｖ　　　−Ｋ　　　−Ｋ　　　Ｖ
ｔ　　　　　ｔ　　　　　ａｐ　　　　ｔ　　　　　ｐ
ｏｔｍ−Ｎ−Ｖ　　　　−に、　　　　　　　・・・・
・・・・・　（９）ｒｒｌ　　　　　　　１ （８）、（９）式から明らかなように、サイリスタ１Ａ
の逆耐電圧Ｖ　　はＶ、に関連し、また１１ｍ 順方向過電圧ｖｂｏは過渡過電圧Ｖ。ｔｍに関連して決
定することができる。つまり、（８）、（９）式から逆
耐電圧■　　と順方向過電圧■ｂｏの比率ｒｍ は次のようになる。

らなみに、ここでＫｔは絶縁裕度で、規格等から１．１
０〜１．１５の範囲であり、またＫｐＧ；１ＺｎＯ形の
７レスタ５の電圧−電流特性、過電圧条件および回路条
件等より１．１５〜１．２５の値が合理的である。これ
より、比率Ｋｂｒは■ｒ、Ｉｌｌ 電圧■ｂｏは逆耐電圧■、ｒ１．ｌの７０〜８０％の範
囲に設定することができる。順方向過電圧Ｖｂｏを逆耐
電圧■　　に比べこのように低い電圧に設定す１１ｍ ることにより、順方向過電圧点弧時のサイリスタ１Ａの
ターンオンストレスを大幅に緩和することができる。こ
のため、ＶＢ○フリーリ−イリスタ１△は製造し易くな
り、その経済性を改善り゛ることができる。

なお、上記実施例では、ＶＢＯフリーサイリスタとして
光１ナイリスタを用いた場合を例示したが、電気信号で
トリガーする電気サイリスタにも過電圧フリー機能を附
加することができるので、当然電気サイリスタ式のサイ
リスタバルブについても同様の考え方を適用することが
できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、ＶＢＯフリーサイ
リスタとアレスタを組合わせた１ナイリスタ装置におい
て、 （ａ）　　直列数をサイリスタの逆耐電圧（Ｖ　　　）
で決定し １１ｍ （ｂ）　　サイリスタの順方向過電圧（■ｂ。）をサイ
リスタの逆耐電圧（Ｖ　　　）の７０ｒｍ 〜８０％とする ことにより、バルブの１サイリスタ直列数を従来に比べ
ておよそ１０〜１５％低減できるとともに過渡過電圧（
Ｖ　　　）以上にバルブの順方向過電圧ｔｍ を設定できるので、運転中の不必要な順方向過電圧によ
る点弧を未然に防止でき、システムへの悲影響を完全に
防止することができる。さらに、サイリスタの順方向過
電圧を比較的低く選定できるので、ＶＢＯフリーサイリ
スタのターンオンストレスを大幅に低減でき、その結果
ＶＢＯフリーザイリスタの製作性、好演性を大幅に改善
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実論例の構成を示す回路図、第２図
は同実施例を構成するＶＢＯフリーリイリスタの動作特
性図、第３図は従来のサイリスタ変換装置の構成を示す
回路図、第４図は従来のり゛イリスタバルブの絶縁協調
図である。 １・・・サイリスタ、１Ａ・・・ＶＢＯフリーザイリス
タ、２・・・分圧回路、３・・・リアクトル、４・・・
光ファイバー、５・・・アレスタ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 島　１　図 死２　図 耗　３　図 ６４　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＶＢＯフリーサイリスタを直列または直並列に接続
   し、サイリスタの逆耐電圧でサイリスタの直列数を設定
   してなるサイリスタバルブと、このサイリスタバルブの
   端子間に接続したアレスタとを備えたことを特徴とする
   サイリスタ変換装置。 ２、前記ＶＢＯフリーサイリスタの順方向過電圧をサイ
   リスタバルブの過渡過電圧に関連して決めたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のサイリスタ変換装置
   。 ３、前記ＶＢＯフリーサイリスタの逆耐電圧に対する順
   方向過電圧の比率を０．７〜０．８近傍に設定したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のサイリスタ変
   換装置。