DE19746112A1 - Stromrichteranordnung - Google Patents
StromrichteranordnungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromrichteranordnung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 und insbesondere eine Gatesteuerschaltung für ein spannungsgesteuertes
Schaltglied, etwa einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (IGBT), in einer solchen Strom
richteranordnung.
Fig. 6 zeigt eine bekannte Ausführungsform eines Gleichstromstellers (Zerhackerschaltung) als
Beispiel eines Stromrichters, die solch ein spannungsgesteuertes Schaltglied und eine Gate
steuerschaltung enthält.
Der Gleichstromsteller in Fig. 6 enthält eine Reihenschaltung aus einer ersten Schaltvorrichtung 1
und einer zweiten Schaltvorrichtung 2, von denen sich die erste Schaltvorrichtung aus einem
IGBT 1a und einer zu ihm antiparallel geschalteten Diode 1b zusammensetzt, während sich die
zweite Schaltvorrichtung aus einem IGBT 2a und einer zu ihm antiparallel geschalteten Diode 2b
zusammensetzt. Die Enden dieser Reihenschaltung sind über eine Verdrahtungsinduktivität 11
mit einer Gleichstromquelle 9 verbunden. Eine induktive Last 10 ist an die beiden Enden der
Schaltvorrichtung 2 angeschlossen. Ein Kondensator 12 liegt als Snubber-Schaltung parallel zur
Reihenschaltung der beiden Schaltvorrichtungen 1 und 2. Eine Gatesteuerschaltung 3 ist mit
dem IGBT 1a verbunden. Die Gatesteuerschaltung 3 enthält zwei in Reihe geschaltete Gleich
stromquellen 7a und 7b, einen mit seinem einen Ende an den positiven Pol der Gleichstromquelle
7a angeschlossenen Widerstand 8a, einen mit seinem einen Ende an den negativen Pol der
Gleichstromquelle 7b angeschlossenen Widerstand 8b sowie die Reihenschaltung zweier Schalter
6a und 6b zwischen dem anderen Ende des Widerstands 8a und dem anderen Ende des
Widerstands 8b. Der Gateanschluß des IGBT 1a ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den
beiden Schaltern 6a und 6b verbunden, während der Emitteranschluß des IGBT 1a mit dem
Verbindungspunkt zwischen den beiden Gleichstromquellen 7a und 7b verbunden ist. Der IGBT
2a wird durch eine Gleichstromquelle 7c ständig im Sperrzustand gehalten. Der Verbindungs
punkt zwischen dem Kollektor des IGBT 1a (2a) und der Kathode der Diode 1b (2b) einerseits
und der Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des IGBT 1a (2a) und der Anode der Diode 1b
(2b) andererseits bilden zwei Hauptanschlüsse der ersten (zweiten) Schaltvorrichtung 1 (2),
während die Gateanschlüsse der IGBTs 1a, 2a jeweils einen Steueranschluß bilden.
Die Ausgangsleistung des Gleichstromsteller von Fig. 6 wird durch Ein- und Ausschalten des
IGBT 1a eingestellt. Die Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 6 wird nachfolgend unter zusätzli
cher Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert.
Wenn bei geöffnetem Schalter 6b der Schalter 6a in der Gatesteuerschaltung 6 geschlossen
wird, fließt ein von der Gleichstromquelle 7a, vom Widerstand 8a und von der Eingangskapazität
des IGBT 1a abhängender Strom zum Gateanschluß des IGBT 1a. Hierdurch wird die zwischen
dem Gate und dem Emitter liegende Kapazität IGBT 1a aufgeladen und der IGBT 1a eingeschal
tet. Aufgrund des Einschaltens des IGBT 1a fließt ein Ausgangsstrom I0 (siehe Fig. 6) über die
induktive Last 10. Der IGBT 1a wird dann dadurch wieder ausgeschaltet, daß der Schalter 6a der
Gatesteuerschaltung 3 geöffnet wird, während der Schalter 6b geschlossen wird, um die
Kapazität zwischen Gate und Emitter des IGBT 1a zu entladen. Dieses Abschalten des IGBT 1a
bewirkt einen Freilaufstrom durch die Last 10 und die Diode 2b. Durch wiederholtes Ein- und
Ausschalten des IGBT 1a kann die an die Last 10 gelieferte Leistung eingestellt werden.
Bei dem beschriebenen Gleichstromsteller treten folgende Probleme auf:
Unter der Annahme eines ausreichend kurzen Schaltzyklus wird die Diode 2b noch von dem erwähnten Freilaufstrom durchflossen, wenn der IGBT 1a nach dem Abschalten erneut einge schaltet wird. Hierdurch wird ein Stromweg von dem einen Pol der Gleichstromquelle 9 über den IGBT 1a und die durch den Freilaufstrom leitend gehaltene Diode 2b zum anderen Pol der Gleichstromquelle 9 gebildet. Durch diesen Strom wird der Strom durch die Diode 2b um so rascher verringert, je größer der Stromanstieg di/dt des IGBT 1a ist. Die Diode 2b kommt dann in den Sperrerholzustand und unterbricht den Strom, so daß an der Verdrahtungsinduktivität 11 eine Spannungsspitze auftritt, die gleich der Spannung Ed der Gleichstromquelle 9 plus der Induktivität L der Verdrahtungsinduktivität 11 multipliziert mit di/dt ist. In Fig. 7 sind die Verläufe der Spannung VCE des IGBT 1a, des Stroms ic durch den IGBT 1a, der Spannung Vd an der Diode 2b und des Stroms id durch die Diode 2b dargestellt. Wie aus Fig. 7 erkennbar, tritt die erwähnte Spannungsspitze über der Diode 2b auf. Demzufolge sind Bauelemente erforderlich, die dieser Spannungsspitze standhalten können. Solche Bauelemente mit hoher Sperrspannung führen jedoch zu erhöhten Kosten, einer Zunahme der Durchlaßspannung, einer Erhöhung der stationären Verluste und einer Verringerung des Umwandlungswirkungsgrads.
Unter der Annahme eines ausreichend kurzen Schaltzyklus wird die Diode 2b noch von dem erwähnten Freilaufstrom durchflossen, wenn der IGBT 1a nach dem Abschalten erneut einge schaltet wird. Hierdurch wird ein Stromweg von dem einen Pol der Gleichstromquelle 9 über den IGBT 1a und die durch den Freilaufstrom leitend gehaltene Diode 2b zum anderen Pol der Gleichstromquelle 9 gebildet. Durch diesen Strom wird der Strom durch die Diode 2b um so rascher verringert, je größer der Stromanstieg di/dt des IGBT 1a ist. Die Diode 2b kommt dann in den Sperrerholzustand und unterbricht den Strom, so daß an der Verdrahtungsinduktivität 11 eine Spannungsspitze auftritt, die gleich der Spannung Ed der Gleichstromquelle 9 plus der Induktivität L der Verdrahtungsinduktivität 11 multipliziert mit di/dt ist. In Fig. 7 sind die Verläufe der Spannung VCE des IGBT 1a, des Stroms ic durch den IGBT 1a, der Spannung Vd an der Diode 2b und des Stroms id durch die Diode 2b dargestellt. Wie aus Fig. 7 erkennbar, tritt die erwähnte Spannungsspitze über der Diode 2b auf. Demzufolge sind Bauelemente erforderlich, die dieser Spannungsspitze standhalten können. Solche Bauelemente mit hoher Sperrspannung führen jedoch zu erhöhten Kosten, einer Zunahme der Durchlaßspannung, einer Erhöhung der stationären Verluste und einer Verringerung des Umwandlungswirkungsgrads.
Als Alternative kann gemäß Darstellung in Fig. 6 eine Snubber-Schaltung (Kondensator 12)
vorgesehen werden, um die Spannungsspitze zu absorbieren. Auch hierdurch werden jedoch der
Umwandlungswirkungsgrad infolge der Verluste durch die Snubber-Schaltung verringert und
Größe und Kosten des Stromrichters erhöht.
Als weitere Alternative zur Unterdrückung der Spannungsspitze kann der Gatewiderstand zur
Verringerung der Spannungsabnahme dv/dt über dem IGBT erhöht werden. Hierdurch werden
jedoch die Schaltgeschwindigkeit verringert und die Schaltverluste erhöht. Die Zunahme der
Schaltverluste erfordert eine leistungsstärkere Kühlung, die ihrerseits den Umfang und die Kosten
des Stromrichters erhöht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stromrichteranordnung der eingangs genannten Art zu
schaffen, mit der die beschriebenen Probleme des Standes der Technik beseitigt werden können,
insbesondere die Kosten verringert werden können, ohne die Größe des Stromrichters zu
erhöhen oder seinen Umwandlungswirkungsgrad zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stromrichteranordnung gemäß Patentanspruch
1 bzw. 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprü
che.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 bis 5 jeweils ein Schaltbild einer ersten, zweiten, dritten, vierten bzw. fünften
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 ein Schaltbild eines bekannten Gleichstromsteller und
Fig. 7 Strom- und Spannungsverläufe in der Schaltung von Fig. 6.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Abweichend von der Schaltung in Fig. 6 ist ein Stromdetektor 4 zwischen der ersten Schaltvor
richtung 1 und der zweiten Schaltvorrichtung 2 in Reihe mit diesen vorgesehen. An den Ausgang
des Stromdetektors 4 ist eine Potentialtrennschaltung 5 angeschlossen, deren Ausgangssignal
einen zusätzlichen Schalter 6c in der Gatesteuerschaltung 3 steuert. Die Gatesteuerschaltung 3
in Fig. 1 unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 6 dadurch, daß zur Reihenschaltung aus
Widerstand 8a und Schalter 6a eine Reihenschaltung aus dem Schalter 6c und einem Widerstand
8c parallelgeschaltet ist. Wie später noch näher erläutert, ist der Widerstand 8a anders bemes
sen als im Fall von Fig. 6. Von den genannten Unterschieden abgesehen entspricht die Schaltung
von Fig. 1 derjenigen von Fig. 6, so daß bezüglich weiterer Einzelheiten des Schaltungsaufbaus
auf die Ausführung zu Fig. 6 Bezug genommen wird.
Es soll nun die Funktionsweise der Schaltung gemäß Fig. 1 beschrieben werden. Zum Einschal
ten des IGBT 1a werden die Schalter 6a und 6c geschlossen und der Schalter 6b geöffnet.
Dadurch wird das Gate des IGBT 1a über die Parallelschaltung der beiden Widerstände 8a und 8c
gespeist. Wenn der IGBT 1a daraufhin leitend wird, fließt ein Strom vom positiven Pol der
Gleichstromquelle 9 (bei der es sich um einen Gleichstrom-Zwischenkreiskondensator handeln
kann) über den IGBT 1a, den Stromdetektor 4 und die Diode 2b zum negativen Pol der Gleich
stromquelle 9. Hierbei wird wieder vorausgesetzt, daß die Diode 2b im Moment des Einschaltens
des IGBT 1a als Folge des vorangegangenen Abschaltvorgangs noch Strom führt. Wenn der
Strom durch die Diode 2b null wird und ein Sperrstrom zu fließen beginnt, das heißt wenn die
Diode 2b von einem Sperrerholstrom durchflossen wird, gibt der Stromdetektor 4 ein Ausgangs
signal an die Potentialtrennschaltung 5 ab.
Über die Potentialtrennschaltung 5 gelangt dieses Ausgangssignal des Stromdetektors 4 als
Steuersignal zur Gatesteuerschaltung 3 und öffnet in dieser den Schalter 6c, wodurch der
Widerstand im Gatekreis des IGBT 1a erhöht und die Ladegeschwindigkeit entsprechend
erniedrigt wird. Anders ausgedrückt, da der Wert des Widerstands 8a höher als der der Parallel
schaltung der Widerstände 8a und 8c ist, wird der Gatestrom geringer. Die Abnahme des
Gatestroms verringert die Schaltgeschwindigkeit des IGBT 1a, so daß dessen Kollektor-Emitter-
Spannung höher bleibt als es bei einem größeren Gatestrom der Fall wäre. Die höhere Kollektor-
Emitter-Spannung des IGBT 1a führt zu einer Verringerung des Stromanstiegs des von der
Gleichstromquelle 9 zum IGBT 1a fließenden Stroms. Dementsprechend wird die Spannungs
spitze, die während der Sperrerholzeit an der Diode 2b auftritt, geringer, was eine übermäßige
Spannungsbelastung der Diode 2b verhindert.
Nach Ablauf der Sperrerholzeit der Diode 2b fließt kein Strom mehr durch den Stromdetektor 4,
womit das Steuersignal für den Schalter 6c verschwindet, dieser wieder geöffnet wird und die
Gatesteuerschaltung 3 zu ihrem normalen Betrieb zurückkehrt. Der Widerstandswert der
Parallelschaltung aus den beiden Widerständen 8a und 8c entspricht dem üblichen Wert eines
einzigen Gatewiderstands, während der Wert des Widerstands 8a allein etwa das Zehnfache
dieses üblichen Werts ausmacht. Der Wert des Widerstands 8a in Fig. 1 ist also deutlich größer
als derjenige des Widerstands 8a in Fig. 6.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das zweite
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten dadurch, daß der Stromdetektor 4 zur
Diode 2b in Reihe geschaltet und diese Reihenschaltung zur Kollektor-Emitter-Strecke des IGBT
2a parallel liegt.
Die bisherige Beschreibung bezog sich auf einen Gleichstromsteller als Beispiel eines Stromrich
ters. Wie erwähnt, und in den Figuren dargestellt, wird der IGBT 2a bei der Gleichstromsteller
nicht benötigt und wird deshalb mittels der Gleichstromquelle 7c ständig im Sperrzustand
gehalten. Im einfachsten Fall eines Gleichstromstellers ist auch die Diode 1b nicht unbedingt
erforderlich. Alle Ausführungsbeispiele der Erfindung sind aber beispielsweise auch auf eine
Wechselrichterschaltung anwendbar, bei der der IGBT 2a ebenfalls mittels einer Gatesteuerschal
tung in an sich bekannter Weise geschaltet wird. Beispielsweise ist eine Halbbrückenschaltung
denkbar, bei der die Gleichstromquelle 9 durch die Reihenschaltung zweier Gleichstromquellen
ähnlich der Reihenschaltung der Gleichstromquellen 7a und 7b ersetzt ist und das eine Ende der
induktiven Last 10 statt mit dem Emitteranschluß des IGBT 2a mit dem Verbindungspunkt
zwischen diesen beiden Gleichstromquellen verbunden ist.
Die Ausführungsform von Fig. 2 eignet sich insbesondere für einen solchen Fall, wo auch der
IGBT 2a geschaltet wird. In diesem Fall verhindert die Schaltungsanordnung von Fig. 2, daß der
Stromdetektor 4 von einem Strom durch den IGBT 2a durchflossen wird. Wenn auch der IGBT
2a geschaltet wird, kann der Stromdetektor 4 bei der Schaltungsanordnung von Fig. 2 mit
geringerer Strombelastbarkeit und damit geringerer Größe ausgebildet werden, als dies im Fall
von Fig. 1 der Fall wäre.
Fig. 3 zeigt die Schaltungsanordnung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dieses
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dadurch, daß der Stromdetektor 4 und
die Potentialtrennschaltung 5 durch eine Sättigungsdrossel 4a, die mit einer zusätzlichen
Sekundärwicklung versehen ist, ersetzt sind. Wenn bei dieser Anordnung beim Einschalten des
IGBT 1a der Sperrerholstrom durch die Diode 2b einsetzt, wird in der Sekundärwicklung der
Sättigungsdrossel 4a eine positive Spannung induziert, die mit der gleichen Folge wie bei dem
ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel den Schalter 6c in der Gatesteuerschaltung 3
öffnet. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 erfüllt die Sättigungsdrossel 4a gleichzeitig
sowohl die Stromdetektorfunktion des Stromdetektors 4 als auch die Potentialtrennfunktion der
Potentialtrennschaltung 5 in den Fig. 1 und 2 und kann kleiner sein als die Elemente 4 und 5
beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Abweichend von der Darstellung in Fig. 3 kann die
Sättigungsdrossel in Analogie zum ersten Ausführungsbeispiel in Reihe zur Gesamtheit der
Schaltvorrichtung 2 geschaltet werden.
Fig. 4 zeigt das Schaltbild einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungs
form ist die Primärseite einer Sättigungsdrossel 4a ähnlich derjenigen von Fig. 3 zu einer
Verdrahtungsinduktivität 13 für die Diode 2b parallelgeschaltet. Bei dieser Schaltung teilt sich
der Strom durch die Diode 2b auf die Primärseite der Sättigungsdrossel 4a einerseits und die
Verdrahtungsinduktivität 13 andererseits auf, so daß die Sättigungsdrossel 4a nur von einem
dem Stromteilungsverhältnis entsprechenden Strom durchflossen wird. Während die Funktions
weise der Schaltungsanordnung von Fig. 4 im wesentlichen die gleiche wie die der Schaltungs
anordnung von Fig. 3 ist, kann die Sättigungsdrossel 4a kleiner als die in Fig. 3 sein, da sie nur
von einem Bruchteil des Stroms durch die Diode 2b durchflossen wird. In Analogie zum ersten
Ausführungsbeispiel kann die Sättigungsdrossel 4a auch zu einer Verdrahtungsinduktivität für die
Schaltvorrichtung 2 (der Parallelschaltung aus Diode 2b und IGBT 2a) geschaltet werden.
Fig. 5 zeigt das Schaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung. Das fünfte Ausfüh
rungsbeispiel unterscheidet sich von den vorangegangenen dadurch, daß eine Spannungsdetek
torschaltung 14 parallel zur Diode 2b geschaltet ist. Das Ausgangssignal der Spannungsdetek
torschaltung 14 steuert ähnlich dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel über eine
Potentialtrennschaltung 5 den Schalter 6c in der Gatesteuerschaltung. Wenn bei dem fünften
Ausführungsbeispiel die Diode 2b in den Sperrerholzustand gelangt, tritt eine Sperrspannung
über der Diode 2b auf. Diese Sperrspannung bewirkt über die Potentialtrennschaltung 5 das
Öffnen des Schalters 6c mit der gleichen Folge wie bei den vorangegangenen Ausführungsbei
spielen. Beim fünften Ausführungsbeispiel bedarf es keiner Schaltungsanordnung zum Erfassen
des Diodenstroms, wodurch Leitungsverluste in einer solchen Schaltungsanordnung vermieden
werden.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Sperrerholstrom (oder die Sperrspannung) der Diode
2b erfaßt wird und als Steuersignal zur Erhöhung des Gatewiderstands für den IGBT 1a und
damit zur Verringerung der Geschwindigkeit, mit der das Gate geladen wird, verwendet wird,
ergeben sich die folgenden Vorteile und Wirkungen:
- (a) Durch Verringern des Gatestrom bzw. der Gateladegeschwindigkeit nur während der Sperrerholzeit der Diode wird nahezu die gleiche Schaltgeschwindigkeit wie beim Stand der Technik erreicht. Da eine Überspannung oder Spannungsspitze bei beinahe der gleichen Schalt geschwindigkeit wie beim Stand der Technik begrenzt werden kann, kann die Zunahme von Schaltverlusten minimiert werden.
- (b) Da die Überspannung oder Spannungsspitze beschränkt werden kann, besteht keine Not wendigkeit für Bauelemente mit hoher Spannungsfestigkeit. Da Bauelemente mit niedrigerer Spannungsfestigkeit generell eine geringere Durchlaßspannung und ein schnelleres Schaltverhal ten aufweisen, tragen sie zu einer Verbesserung des Umwandlungswirkungsgrads bei.
- (c) Die Notwendigkeit einer Snubber-Schaltung zur Begrenzung einer Spannungsspitze wird beseitigt, was die Größe der gesamten Schaltvorrichtung verringert. Der Kondensator 12 in den Fig. 1 bis 5 ist dazu vorgesehen, eine Spannungsspitze zu verhindern, während der IGBT 1a ausgeschaltet wird.
Erfindungsgemäß wird bei einer Stromrichteranordnung mit einer Reihenschaltung aus einer
ersten und einer zweiten Schaltvorrichtung, die sich je aus einem spannungsgesteuerten
Schaltglied, etwa einem IGBT, und einer zu diesem antiparallel geschalteten Diode zusammen
setzen, wobei das Schaltglied wenigstens einer der Schaltvorrichtung mittels einer Gatesteuer
schaltung schaltbar ist, ohne Verringerung der Schaltgeschwindigkeit und ohne Erfordernis einer
Snubber-Schaltung das Auftreten einer Stoßspannung unterbunden oder diese verringert. Dazu
wird mit einem Stromdetektor beim Einschalten des Schaltglieds der wenigstens einen Schalt
vorrichtung der Sperrerholstroms oder die Sperrspannung der Diode der anderen Schaltvorrich
tung erfaßt und als Steuersignal benutzt, um in der Gatesteuerschaltung den Gatewiderstand
vorübergehend zu erhöhen und so die Lagegeschwindigkeit der Gatekapazität des Schaltglieds
der einen Schaltvorrichtung zu senken.
Claims (9)
1. Stromrichteranordnung, umfassend
eine erste Schaltvorrichtung (1) mit zwei Hauptanschlüssen und einem Steueranschluß, die ein spannungsgesteuertes Schaltglied (1a), wie einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate, enthält,
eine mit der ersten Schaltvorrichtung (1) in Reihe geschaltete zweite Schaltvorrichtung (2) mit einer Diode (2b), und
eine mit dem Steueranschluß der ersten Schaltvorrichtung (1) verbundene Gatesteuerschaltung (3), gekennzeichnet durch
einen Stromdetektor (4, 4a) zur Erfassung eines Sperrerholstroms durch die Diode (2b) der zweiten Schaltvorrichtung (2) und zur Ausgabe eines ersten, den Sperrerholstrom repräsen tierenden Detektorsignals, und
eine Trennschaltung (5, 4a) zum Empfang des ersten Detektorsignals und zur Ausgabe eines dem ersten Detektorsignal entsprechenden, von ihm aber galvanisch getrennten zweiten Detektorsignals,
wobei die Gatesteuerschaltung (3) so beschaffen ist, daß sie als Antwort auf das zweite Detektorsignal die Höhe des Stroms verringert, welche dem Steueranschluß der ersten Schaltvorrichtung (1) geliefert wird, wenn das Schaltglied (1a) der ersten Schaltvorrichtung (1) eingeschaltet wird.
eine erste Schaltvorrichtung (1) mit zwei Hauptanschlüssen und einem Steueranschluß, die ein spannungsgesteuertes Schaltglied (1a), wie einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate, enthält,
eine mit der ersten Schaltvorrichtung (1) in Reihe geschaltete zweite Schaltvorrichtung (2) mit einer Diode (2b), und
eine mit dem Steueranschluß der ersten Schaltvorrichtung (1) verbundene Gatesteuerschaltung (3), gekennzeichnet durch
einen Stromdetektor (4, 4a) zur Erfassung eines Sperrerholstroms durch die Diode (2b) der zweiten Schaltvorrichtung (2) und zur Ausgabe eines ersten, den Sperrerholstrom repräsen tierenden Detektorsignals, und
eine Trennschaltung (5, 4a) zum Empfang des ersten Detektorsignals und zur Ausgabe eines dem ersten Detektorsignal entsprechenden, von ihm aber galvanisch getrennten zweiten Detektorsignals,
wobei die Gatesteuerschaltung (3) so beschaffen ist, daß sie als Antwort auf das zweite Detektorsignal die Höhe des Stroms verringert, welche dem Steueranschluß der ersten Schaltvorrichtung (1) geliefert wird, wenn das Schaltglied (1a) der ersten Schaltvorrichtung (1) eingeschaltet wird.
2. Stromrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und
die zweite Schaltvorrichtung (1, 2) je zwei Hauptanschlüsse und einen Steueranschluß aufwei
sen und sich je aus einem spannungsgesteuerten Schaltglied (1a, 2a), wie einem bipolaren
Transistor mit isoliertem Gate, und einer zu diesem antiparallel geschalteten Diode (1b, 2b)
zusammensetzen, wobei die erste und die zweite Schaltvorrichtung mit ihren Hauptanschlüssen
in Reihe geschaltet sind.
3. Stromrichteranordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit dem
Steueranschluß der zweiten Schaltvorrichtung (2) verbundene weitere Gatesteuerschaltung (3).
4. Stromrichteranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reihenschaltung aus Stromdetektor (4, 4a) und Diode (2b) der zweiten Schaltvorrichtung (2)
zum Schaltglied (2a) der zweiten Schaltvorrichtung (2) parallelgeschaltet ist.
5. Stromrichteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Stromdetektor und die Trennschaltung von einer Sättigungsdrossel (4a) mit
geringem Sättigungsmagnetfluß, um die eine Sekundärwicklung gewickelt ist, gebildet werden.
6. Stromrichteranordnung nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsdrossel (4a) parallel zu einer Verdrahtungsinduktivi
tät (13) geschaltet ist, die in Reihe mit der Diode (2b) der zweiten Schaltvorrichtung (2) parallel
zu dem Schaltglied (2a) der zweiten Schaltvorrichtung liegt.
7. Stromrichteranordnung, umfassend
eine erste Schaltvorrichtung (1) mit zwei Hauptanschlüssen und einem Steueranschluß, die ein spannungsgesteuertes Schaltglied (1a), wie einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate, enthält,
eine mit der ersten Schaltvorrichtung (1) in Reihe geschaltete zweite Schaltvorrichtung (2) mit einer Diode (2b), und
eine mit dem Steueranschluß der ersten Schaltvorrichtung (1) verbundene Gatesteuerschaltung (3), gekennzeichnet durch
einen Spannungsdetektor (14) zur Erfassung einer Sperrspannung an der Diode (2b) der zweiten Schaltvorrichtung (2) und zur Ausgabe eines ersten, die Sperrspannung repräsentieren den Detektorsignals, und
eine Trennschaltung (5) zum Empfang des ersten Detektorsignals und zur Ausgabe eines dem ersten Detektorsignal entsprechenden, von ihm aber galvanisch getrennten zweiten Detektorsignals,
wobei die Gatesteuerschaltung (3) so beschaffen ist, daß sie als Antwort auf das zweite Detektorsignal die Höhe des Stroms verringert, welche dem Steueranschluß der ersten Schaltvorrichtung (1) geliefert wird, wenn das Schaltglied (1a) der ersten Schaltvorrichtung (1) eingeschaltet wird.
eine erste Schaltvorrichtung (1) mit zwei Hauptanschlüssen und einem Steueranschluß, die ein spannungsgesteuertes Schaltglied (1a), wie einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate, enthält,
eine mit der ersten Schaltvorrichtung (1) in Reihe geschaltete zweite Schaltvorrichtung (2) mit einer Diode (2b), und
eine mit dem Steueranschluß der ersten Schaltvorrichtung (1) verbundene Gatesteuerschaltung (3), gekennzeichnet durch
einen Spannungsdetektor (14) zur Erfassung einer Sperrspannung an der Diode (2b) der zweiten Schaltvorrichtung (2) und zur Ausgabe eines ersten, die Sperrspannung repräsentieren den Detektorsignals, und
eine Trennschaltung (5) zum Empfang des ersten Detektorsignals und zur Ausgabe eines dem ersten Detektorsignal entsprechenden, von ihm aber galvanisch getrennten zweiten Detektorsignals,
wobei die Gatesteuerschaltung (3) so beschaffen ist, daß sie als Antwort auf das zweite Detektorsignal die Höhe des Stroms verringert, welche dem Steueranschluß der ersten Schaltvorrichtung (1) geliefert wird, wenn das Schaltglied (1a) der ersten Schaltvorrichtung (1) eingeschaltet wird.
8. Stromrichteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und
die zweite Schaltvorrichtung (1, 2) je zwei Hauptanschlüsse und einen Steueranschluß aufwei
sen und sich je aus einem spannungsgesteuerten Schaltglied (1a, 2a), wie einem bipolaren
Transistor mit isoliertem Gate, und einer zu diesem antiparallel geschalteten Diode (1b, 2b)
zusammensetzen, wobei die erste und die zweite Schaltvorrichtung mit ihren Hauptanschlüssen
in Reihe geschaltet sind.
9. Stromrichteranordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit dem
Steueranschluß der zweiten Schaltvorrichtung (2) verbundene weitere Gatesteuerschaltung (3).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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DE19746112A1 true DE19746112A1 (de) | 1998-04-23 |
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DE19746112A Withdrawn DE19746112A1 (de) | 1996-10-17 | 1997-10-17 | Stromrichteranordnung |
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JP (1) | JP3161589B2 (de) |
DE (1) | DE19746112A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005045551A1 (de) * | 2005-09-23 | 2007-04-19 | Siemens Ag | Verfahren zur Ansteuerung eines Umrichters sowie elektrische Steuereinheit |
DE102006034351A1 (de) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Inpower Systems Gmbh | Treiberstufe für ein Leistungshalbleiterbauelement |
EP3236567A1 (de) * | 2016-04-19 | 2017-10-25 | Bombardier Transportation GmbH | Spannungsquellenumrichter und verfahren zur steuerung davon |
Families Citing this family (32)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100433799B1 (ko) | 1998-12-03 | 2004-06-04 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 전압구동형 스위칭 소자의 게이트 구동회로 |
JP2010022190A (ja) * | 1999-08-10 | 2010-01-28 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動装置 |
JP3812353B2 (ja) * | 2001-03-19 | 2006-08-23 | 株式会社日立製作所 | 半導体電力変換装置 |
JP2002369553A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Fuji Electric Co Ltd | 電力用半導体素子のゲート駆動回路 |
SE519790C2 (sv) * | 2001-08-09 | 2003-04-08 | Abb Ab | Elektrisk anordning och förfarande för begränsande av toppspänningen över en likriktarkomponent |
US7061195B2 (en) * | 2002-07-25 | 2006-06-13 | International Rectifier Corporation | Global closed loop control system with dv/dt control and EMI/switching loss reduction |
JP4120329B2 (ja) * | 2002-09-19 | 2008-07-16 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | 電圧駆動型半導体素子のゲート駆動装置 |
US7071740B2 (en) | 2003-12-30 | 2006-07-04 | Texas Instruments Incorporated | Current limiting circuit for high-speed low-side driver outputs |
JP4437685B2 (ja) * | 2004-03-24 | 2010-03-24 | 三菱電機株式会社 | 電力変換器におけるゲート駆動回路 |
US7064530B2 (en) * | 2004-03-30 | 2006-06-20 | Intel Corporation | Voltage regulator current sensing |
JP2006042410A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Toshiba Corp | スナバ装置 |
US7449868B2 (en) * | 2004-12-07 | 2008-11-11 | Fairchild Semiconductor Corporation | Current controlled gate driver for power switches |
JP4768456B2 (ja) * | 2006-01-27 | 2011-09-07 | 東芝キヤリア株式会社 | 電力変換装置 |
JP4935104B2 (ja) * | 2006-02-15 | 2012-05-23 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP2007228447A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Hitachi Ltd | スイッチング素子のゲート駆動回路 |
US7463079B2 (en) * | 2006-05-05 | 2008-12-09 | Honeywell International Inc. | Short circuit protection by gate voltage sensing |
CN100414821C (zh) * | 2006-05-29 | 2008-08-27 | 无锡市晶源微电子有限公司 | 具有防过冲输出的电源集成电路 |
JP4372812B2 (ja) * | 2007-07-23 | 2009-11-25 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体スイッチング素子の駆動制御装置 |
JP5476028B2 (ja) | 2009-04-17 | 2014-04-23 | 株式会社日立製作所 | パワー半導体スイッチング素子のゲート駆動回路及びインバータ回路 |
KR20130011812A (ko) * | 2011-07-22 | 2013-01-30 | 엘에스산전 주식회사 | Igbt 구동 방법 |
GB2508129B (en) * | 2012-09-19 | 2020-02-26 | Nidec Control Techniques Ltd | Semiconductor device driving unit |
US9461533B2 (en) * | 2012-10-31 | 2016-10-04 | Rohm Co., Ltd. | Electronic circuit |
JP6187904B2 (ja) * | 2013-06-11 | 2017-08-30 | ローム株式会社 | 電子回路 |
EP2849323B1 (de) * | 2013-09-17 | 2016-04-20 | Dialog Semiconductor GmbH | Steuerungsschaltung für mehrere spannungsseitige Schalter |
JP6915351B2 (ja) * | 2017-04-05 | 2021-08-04 | 富士電機株式会社 | スイッチング素子駆動装置 |
JP2019017231A (ja) * | 2017-07-11 | 2019-01-31 | Tdk株式会社 | 電子機器 |
KR102033224B1 (ko) * | 2017-11-22 | 2019-11-08 | 울산과학기술원 | 책 꽂이 장치 및 상기 장치의 북엔드 |
CN107863912B (zh) * | 2017-11-27 | 2023-06-09 | 深圳市优必选科技有限公司 | 一种舵机及其电机驱动电路 |
JP6885378B2 (ja) * | 2018-08-30 | 2021-06-16 | 株式会社デンソー | スイッチの駆動回路 |
JP7087913B2 (ja) * | 2018-10-25 | 2022-06-21 | 株式会社デンソー | スイッチの駆動回路 |
JP6999533B2 (ja) * | 2018-11-15 | 2022-01-18 | 三菱電機株式会社 | スイッチング素子の制御装置 |
JP2020161974A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 株式会社ダイヘン | Pinダイオードの駆動回路及び閾値決定方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4288738A (en) * | 1980-04-03 | 1981-09-08 | Tektronix, Inc. | Dual-mode amplifier |
JPS61277223A (ja) * | 1985-06-03 | 1986-12-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体モジユ−ル |
US4864214A (en) * | 1988-07-06 | 1989-09-05 | Westinghouse Electric Corp. | Solid state power controller |
JP2664735B2 (ja) * | 1988-08-26 | 1997-10-22 | 株式会社東芝 | 高周波加熱装置 |
US5552695A (en) * | 1994-03-22 | 1996-09-03 | Linear Technology Corporation | Synchronously rectified buck-flyback DC to DC power converter |
US5808455A (en) * | 1996-11-13 | 1998-09-15 | Micro Linear Corporation | DC-to-DC converter having hysteretic current limiting |
-
1996
- 1996-10-17 JP JP27447796A patent/JP3161589B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-16 US US08/951,228 patent/US5936387A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-17 DE DE19746112A patent/DE19746112A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005045551A1 (de) * | 2005-09-23 | 2007-04-19 | Siemens Ag | Verfahren zur Ansteuerung eines Umrichters sowie elektrische Steuereinheit |
DE102006034351A1 (de) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Inpower Systems Gmbh | Treiberstufe für ein Leistungshalbleiterbauelement |
EP3236567A1 (de) * | 2016-04-19 | 2017-10-25 | Bombardier Transportation GmbH | Spannungsquellenumrichter und verfahren zur steuerung davon |
CN107306078A (zh) * | 2016-04-19 | 2017-10-31 | 勃姆巴迪尔运输有限公司 | 电压源转换器及其控制方法 |
CN107306078B (zh) * | 2016-04-19 | 2021-02-26 | 勃姆巴迪尔运输有限公司 | 电压源转换器及其控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5936387A (en) | 1999-08-10 |
JP3161589B2 (ja) | 2001-04-25 |
JPH10127045A (ja) | 1998-05-15 |
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