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JPH0783544B2 - 高電圧回路用半導体スイッチ素子の故障検出方法 - Google Patents
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JPH0783544B2 - 高電圧回路用半導体スイッチ素子の故障検出方法 - Google Patents

高電圧回路用半導体スイッチ素子の故障検出方法

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JPH0783544B2
JPH0783544B2 JP62282811A JP28281187A JPH0783544B2 JP H0783544 B2 JPH0783544 B2 JP H0783544B2 JP 62282811 A JP62282811 A JP 62282811A JP 28281187 A JP28281187 A JP 28281187A JP H0783544 B2 JPH0783544 B2 JP H0783544B2
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voltage
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体スイッチ素子の逆並列回路を多数直
列接続し、高電圧の交流回路に接続して使用する場合
の、高電圧回路用半導体スイッチ素子の故障検出方法に
関する。
〔従来の技術〕
高電圧の交流回路に接続する進相コンデンサの容量を変
更することで、この交流回路の遅れ無効電力を補償でき
ることは周知であり、このような進相コンデンサを用い
た静止形無効電力補償装置は、進み無効電力を補償する
ことはできないが、可動部分がなくて保守点検が容易で
あることから多用されている。
この進相コンデンサを高電圧の交流回路に接続し、ある
いは切離しを行うために、逆並列接続された半導体スイ
ッチ素子を多数直列接続したものを使用するのである
が、これら多数の半導体スイッチ素子のうちの1個でも
異常になると、この静止形無効電力補償装置の運転に支
障を生じることから、どの素子がどのような異常を生じ
たかを、素早く、かつ確実に検出する必要がある。
第4図は逆並列接続された半導体スイッチ素子の故障検
出の従来例を示した回路図であるが、多数の逆並列接続
回路のうちの1組分のみをあらわしている。
この第4図において、半導体スイッチ素子としてのサイ
リスタ2Aと2Bとを相互に逆並列接続することで逆並列ユ
ニットを形成させているが、この逆並列ユニットには、
スナバ抵抗3Rとスナバコンデンサ3Cとでなるスナバ回路
が並列に接続されている。さらにこの逆並列ユニットの
両端に電圧が印加されたか否かを検出する電圧検出器1
0、ならびに過大な電圧の印加を検出する過電圧検出器2
0とが設備されている。
電圧検出器10は、サイリスタ2A,2Bの両端に電圧が印加
されたことを検出し、その信号を電気・光信号変換器11
で光信号に変換し、これをライトガイド12を介して大地
電位側に設けた光・電気信号変換器13に送って再び電気
信号に変換したのち、図示していない故障監視回路にこ
れを入力させて、交流回路の1サイクルのうちに1度も
電圧印加信号が到来しなければ、このサイリスタを故障
と判定する。
また過電圧検出器20は、サイリスタ2A,2Bの両端に印加
される電圧が過大であることを検出すると、この過電圧
が順方向電圧となっている極性のサイリスタのゲートに
自己点弧パルスを与えてこれを導通させるとともに、こ
の自己点弧信号を電気・光信号変換器21へ送出するの
で、この電気・光信号変換器21で変換された光信号は、
ライトガイド22を介して大地電位側にある光・電気信号
変換器23へ送られ、ここで再び電気信号に戻されてか
ら、図示していない前述の故障監視回路へ入力させ、自
己点弧を検出している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の第4図に示すように、高電圧の交流回路に接続さ
れている1組の逆並列ユニットの異常を大地電位側で監
視するためには、電気・光信号変換器と光・電気信号変
換器および絶縁材料を用いているライトガイドがそれぞ
れ2組必要となる。それ故、交流回路の電圧が高くなる
などにより、サイリスタの使用数が増大した場合には、
故障監視のために使用するこれら信号変換器やライトガ
イドの数が増加し、高価な装置となる欠点を有する。
そこでこの発明の目的は、高電圧交流回路に接続されて
いる半導体スイッチ素子の逆並列接続ユニットから検出
される異常信号を、従来よりも少ない信号変換器やライ
トガイドで大地電位側へ送るようにして、故障監視のた
めの費用を低減することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、この発明の故障検出方法
は、2個の半導体スイッチ素子を相互に逆並列接続して
得られる逆並列ユニットの複数を直列接続して高電圧の
交流回路に接続し、前記各逆並列ユニットごとに、当該
逆並列ユニートの両端に過大な電圧が印加されれば順方
向となる極性の半導体スイッチ素子を自己点弧させると
ともに、この自己点弧信号を大地電位側へ送出し、か
つ、この逆並列ユニットの両端に電圧が印加されたとき
は電圧印加信号を大地電位側へ送出して各半導体スイッ
チ素子の異常を監視する方法において、前記自己点弧信
号と電圧印加信号との論理和を各逆並列ユニット毎に演
算し、その演算結果を返送信号として大地電位側に絶縁
して送出し、大地電位側において、順電圧側素子が消弧
した時点で立ち上がる所定パルス幅の第1パルス信号
と、この第1パルス信号の立ち下がり時点から前記交流
高電圧の零点通過時点までをパルス幅とする第2パルス
信号と、逆電圧側素子が消弧した時点で立ち上がる所定
パルス幅の第3パルス信号と、この第3パルス信号の立
ち下がり時点から前記交流高電圧の零点通過時点までを
パルス幅とする第4パルス信号とを発生させ、前記返送
信号と前記第1、第2、第3または第4パルス信号との
論理積を求めることによって、前記返送信号を各逆並列
ユニット毎に順電圧側素子の電圧印加信号、順電圧側素
子の自己点弧信号、逆電圧側素子の電圧印加信号および
逆電圧素子の自己点弧信号に分離して検出する。
〔作用〕
この発明は、逆並列接続されている半導体スイッチ素子
の電圧印加信号と自己点弧信号とを論理和演算して1本
の信号線で返送し、大地電位にある受信側では、この返
送信号をタイミングにより区別する論理回路により振り
分け、所定期間内に該当する返送信号があらわれた場合
には、これをメモリ回路に記憶させ、このメモリ回路の
内容を一定の同期信号によりラッチして故障監視に利用
することで、返送信号を伝送する信号線と、この信号線
の両端にある信号変換器の数を、従来方法に比して半減
させるようにしている。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例を示す回路図であるが、第4図
で既述の従来例回路の場合と同様に多数の直列接続され
た逆並列ユニットのうちの1組分のみを図示している。
この第1図において、2個の半導体スイッチ素子として
のサイリスタ2Aと2Bとを相互に逆並列接続して逆並列ユ
ニットを構成し、この逆並列ユニットを高電圧の交流回
路に接続して使用するのであるが、スナバ抵抗3Rとスナ
バコンデンサ3Cとでなるスナバ回路をこの逆並列ユニッ
トに並列接続していること、電圧検出器10と過電圧検出
器20とがこの逆並列ユニットの両端に印加される電圧を
監視して、電圧検出器10は電圧印加信号を、また過電圧
検出器20は過大な電圧が印加されたときに、この過電圧
が順方向となる極性のサイリスタに自己点弧パルスを与
えて導通させるとともに自己点弧信号を、それぞれ出力
するようになっていることは、第4図において既述の従
来例回路の場合と同様である。
本発明においては、電圧検出器10の出力回路にダイオー
ド15を、また過電圧検出器20の出力回路にダイオード25
をそれぞれ設け、これら両ダイオード15と25とにより両
出力信号の論理和を得ているので、電圧印加信号と自己
点弧信号とを大地電位側に伝送するにあたっては、1本
のライトガイド4Bと、これの両端に電気・光信号変換器
4Aと、光・電気信号変換器4Cとをそれぞれ1組用意すれ
ばよいことになる。このようにして1組の伝送回路で大
地電位側へ送られてきた信号は、返送信号分離回路5に
よりその信号を分離する。
第2図は第1図に示す実施例回路に使用する返送信号分
離回路の例をあらわした回路図であって、1組の逆並列
ユニットに対して、論理積回路とメモリ回路ならびにラ
ッチ回路をそれぞれ4組用意することで、返送信号を、
順電圧側サイリスタの電圧印加信号と自己点弧信号、お
よび逆電圧側サイリスタの電圧印加信号と自己点弧信号
とに分離するのであるが、そのために、各逆並列ユニッ
トに共通の第1,第2,第3,第4パルス信号と、第1,第2リ
セット信号、ならびに第1,第2ラッチ信号とを発生させ
ている。
サイリスタで構成された逆並列ユニットがN組の場合の
返送信号分離回路がこの第2図に示されていて、第1の
逆並列ユニットから返送されてくる1号返送信号に対し
て、符号511〜514なる4組の論理積回路と、符号611〜6
14なる4組のメモリ回路、および符号711〜714なる4組
のラッチ回路で信号の分離を行う。同様にしてN番目の
逆並列ユニットから返送されてくるN号返送信号に対し
ては、符号5N1〜5N4なる論理積回路と、符号6N1〜6N4な
るメモリ回路、および符号7N1〜7N4なるラッチ回路を用
意する。
ここで第1パルス信号は、順電圧側サイリスタが消弧し
た時点で立上るT1なるパルス幅のパルス信号であるが、
このT1なるパルス幅は、直列接続されている他のサイリ
スタの消弧遅れ時間のばらつきや、信号の伝達遅れ時間
などを考慮して定めている。また第2パルス信号は、こ
の第1パルス信号の立下り時点を立上り時点とし、かつ
高電圧交流回路の電圧が最初の零点を通過する時点まで
をパルス幅としているパルス信号である。また第3パル
ス信号は、逆電圧側サイリスタが消弧した時点で立上る
T1なるパルス幅のパルス信号であり、第4パルス信号
は、この第3パルス信号の立下り時点から次の交流回路
電圧が零点を通過する時点までをパルス幅とするパルス
信号である。
第1ラッチ信号は前述の第2パルス信号の立下り時点に
生じる短時間のパルス信号であり、この第1ラッチ信号
に引き続いて短時間のパルス信号が第1リセット信号と
して出力されるが、これと同様に前述の第4パルス信号
の立下り時点で第2ラッチ信号が、さらに引き続いて第
2リセット信号が出力されるようになっている。
第2図に示す返送信号分離回路では、4個の論理積回路
に第1〜第4パルス信号をそれぞれ別個に入力させると
ともに共通の返送信号を入力させることで、この返送信
号が分離されてそれぞれのメモリ回路に記憶されるので
あるが、このメモリ回路の内容は、故障演算開始のタイ
ミングでそれぞれ次段のラッチ回路へラッチされ、その
直後に発生するリセット信号によりメモリ回路がリセッ
トされ、次のサイクルでの各返送信号の記憶ができるよ
うに回路を構成している。
第3図は第2図に示す返送信号分離回路へ与えられる分
離用として既述の各種信号をあらわしたタイムチャート
であって、第3図(イ)は高電圧交流回路の電圧と同期
した同期信号を、第3図(ロ)はサイリスタ印加電圧
を、第3図(ハ)は電流を、第3図(ニ),(ホ),
(ヘ),(ト)はそれぞれ第1から第4までのパルス信
号を、第3図(チ)は第1ラッチ信号を、第3図(リ)
は第1リセット信号を、第3図(ヌ)は第2ラッチ信号
を、第3図(ル)は第2リセット信号を、それぞれがあ
らわしている。なおT1は第1および第3パルス信号のパ
ルス幅であり、T2は第2および第4パルス信号のパルス
幅をあらわしている。
この第3図に示す信号により、逆並列ユニットから返送
されてくる信号は、前述したように順電圧側サイリスタ
の電圧印加信号と自己点弧信号、および逆電圧側サイリ
スタの電圧印加信号と自己点弧信号とに分離されるの
で、これら分離された信号を、図示していない故障監視
回路へ送ることにより、高電圧交流回路に接続されてい
る多数のサイリスタのうちの、どの位置にあるサイリス
タにどのような異常を生じたかを、直ちに識別すること
ができる。
なお、第2図および第3図においては、メモリ回路の内
容をラッチ回路へ送ったのちにこのメモリ回路をリセッ
トするために、順電圧側用として第1ラッチ信号と第1
リセット信号を、また逆電圧側用として第2ラッチ信号
と第2リセット信号とを使用しているが、第1ラッチ信
号と第2ラッチ信号のいずれかと、第1リセット信号と
第2リセット信号のいずれかとにより、順電圧側と逆電
圧側両方のサイリスタからの返送データをともにラッチ
し、あるいはリセットできることは勿論である。
〔発明の効果〕
この発明によれば、半導体スイッチ素子の逆並列接続ユ
ニットを多数直列接続し、これを交流高電圧回路に接続
して使用する場合に、各逆並列ユニットごとの電圧印加
信号と自己点弧信号とをまとめて、1組の信号伝送路で
大地電位側に返送し、その返送信号の内容をそのタイミ
ングにより区分できる論理回路により信号分離を行っ
て、各サイリスタごとの異常を常時監視できる回路構成
にしていることから、高電位側から大地電位側へ信号を
伝送するために使用する高価なライトガイド、電気・光
信号変換手段、および光・電気信号変換手段の使用数量
を、従来のものにくらべて半減できることになるので、
故障監視用の費用を大幅に低減できる効果を発揮するも
のであるが、交流回路の電圧が高く、かつ容量が増大す
るにつれて、この交流回路に接続して使用する半導体ス
イッチ素子の使用個数は急激に増大することになり、故
障監視に要する費用の低減効果も著しく増大することと
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す回路図、第2図は第1図
に示す実施例回路に使用する返送信号分離回路の例をあ
らわした回路図、第3図は第2図に示す返送信号分離回
路へ与えられる分離用各種信号をあらわしたタイムチャ
ートであり、第4図は逆並列接続された半導体スイッチ
素子の故障検出の従来例を示した回路図である。 2A,2B……半導体スイッチ素子としてのサイリスタ、3C
……スナバコンデンサ、3R……スナバ抵抗、4A,11,21…
…電気・光信号変換器、4B,12,22……ライトガイド、4
C,13,23……光・電気信号変換器、5……返送信号分離
回路、10……電圧検出器、15,25……ダイオード、20…
…過電圧検出器、511〜514,5N1〜5N4……論理積回路、6
11〜614,6N1〜6N4……メモリ回路、711〜714,7N1〜7N4
……ラッチ回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2個の半導体スイッチ素子を相互に逆並列
    接続して得られる逆並列ユニットの複数を直列接続して
    高電圧の交流回路に接続し、前記各逆並列ユニット毎
    に、当該逆並列ユニットの両端に過大な電圧が印加され
    れば順方向となる極性の半導体スイッチ素子を自己点弧
    させるとともに、この自己点弧信号を大地電位側へ送出
    し、かつ、この逆並列ユニットの両端に電圧が印加され
    たときは電圧印加信号を大地電位側へ送出して各半導体
    スイッチ素子の異常を監視する方法において、 前記自己点弧信号と電圧印加信号との論理和を各逆並列
    ユニット毎に演算し、その演算結果を返送信号として大
    地電位側に絶縁して送出し、 大地電位側において、順電圧側素子が消弧した時点で立
    ち上がる所定パルス幅の第1パルス信号と、この第1パ
    ルス信号の立ち下がり時点から前記交流高電圧の零点通
    過時点までをパルス幅とする第2パルス信号と、逆電圧
    側素子が消弧した時点で立ち上がる所定パルス幅の第3
    パルス信号と、この第3パルス信号の立ち下がり時点か
    ら前記交流高電圧の零点通過時点までをパルス幅とする
    第4パルス信号とを発生させ、 前記返送信号と前記第1、第2、第3または第4パルス
    信号との論理積を求めることによって、前記返送信号を
    各逆並列ユニット毎に順電圧側素子の電圧印加信号、順
    電圧側素子の自己点弧信号、逆電圧側素子の電圧印加信
    号および逆電圧素子の自己点弧信号に分離して検出する
    ことを特徴とする高電圧回路用半導体スイッチ素子の故
    障検出方法。
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