JP2000295863A - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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JP2000295863A
JP2000295863A JP11099329A JP9932999A JP2000295863A JP 2000295863 A JP2000295863 A JP 2000295863A JP 11099329 A JP11099329 A JP 11099329A JP 9932999 A JP9932999 A JP 9932999A JP 2000295863 A JP2000295863 A JP 2000295863A
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self
circuit
extinguishing
semiconductor element
voltage
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Japanese (ja)
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Hideo Okayama
秀夫 岡山
Yasuhito Shimomura
弥寿仁 下村
Hiroaki Yamaguchi
弘昭 山口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size of an inverter device and, at the same time, to improve the reliability of the device. SOLUTION: When a load current Io is smaller than a threshold It at normal time, a self-extinguishing semiconductor element 2a is controlled to a turned-on state. When self-extinguishing semiconductor elements 2b and 2c become impossible to properly control a load current due to the abnormality of a current control system while the load current Io is smaller than the threshold It, a short-circuiting current Is may become larger than the threshold It. When the output Id of a current detecting circuit 9a exceeds the threshold It, the semiconductor element 2a is turned off and the overcurrent is interrupted by the element 2a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の自己消弧
型半導体素子とそれに逆並列に接続されるフリーホイー
ルダイオードとを有し、直流電圧回路に接続されるイン
バータブリッジを所定の数だけ備え、負荷回路に電力を
供給するインバータ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a plurality of self-extinguishing semiconductor devices and a freewheel diode connected in anti-parallel to the semiconductor devices, and has a predetermined number of inverter bridges connected to a DC voltage circuit. And an inverter device for supplying power to a load circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】図19は例えば特開平4−295227
号公報、特開平5−137346号公報、特開平6−3
03763号公報に記載の従来のインバータ装置の構成
を示す回路図である。
2. Description of the Related Art FIG.
JP, JP-A-5-137346, JP-A-6-3
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional inverter device described in Japanese Patent No. 03763.

【0003】図において、1は、端子P,N間に所定の
電圧Eを発生する直流電圧回路である。102a〜10
2eは自己消弧型半導体素子であるゲートターンオフサ
イリスタ(以下、GTOという)であり、103a〜1
03eはGTO102a〜102eに逆並列に接続され
るフリーホイールダイオードである。104a〜104
eはスナバダイオードであり、105a〜105eはス
ナバコンデンサであり、106a〜106eはスナバ抵
抗であり、107a〜107dはアノードリアクトルで
あり、108はヒューズであり、109は電流検出回路
であり、10は負荷回路である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a DC voltage circuit for generating a predetermined voltage E between terminals P and N. 102a-10
Reference numeral 2e denotes a gate turn-off thyristor (hereinafter, referred to as GTO) which is a self-extinguishing type semiconductor element.
03e is a freewheel diode connected in anti-parallel to the GTOs 102a to 102e. 104a to 104
e is a snubber diode, 105a to 105e are snubber capacitors, 106a to 106e are snubber resistors, 107a to 107d are anode reactors, 108 is a fuse, 109 is a current detection circuit, and 10 is a current detection circuit. It is a load circuit.

【0004】次に動作について説明する。平常時におい
ては、短絡電流遮断用のGTO102eが導通状態であ
り、GTO102a〜102dがパルス幅変調信号に従
ってオン/オフ駆動され、負荷回路10に電力を供給す
る。
Next, the operation will be described. Under normal conditions, the GTO 102e for short-circuit current interruption is in a conductive state, and the GTOs 102a to 102d are driven on / off according to the pulse width modulation signal to supply power to the load circuit 10.

【0005】そして、特開平4−295227号公報の
記載のように、電流検出回路109により、所定のしき
い値以上の電流が検出された場合、GTO102a,1
02bまたはGTO102c,102dを介する短絡が
発生したと判断し、短絡電流遮断用のGTO102eを
オフ駆動して、短絡電流が遮断される。このようにする
ことにより、短絡電流遮断用のGTO102eに接続さ
れたスナバコンデンサ105eだけを大きな静電容量の
コンデンサにすることで短絡電流を遮断することができ
るため、GTO102a〜102dに接続されたスナバ
コンデンサ105a〜105dの静電容量を低減するこ
とができる。
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-295227, when the current detecting circuit 109 detects a current equal to or more than a predetermined threshold value, the GTO 102a, 1
It is determined that a short circuit has occurred through the GTO 102b or the GTOs 102c and 102d, and the GTO 102e for short circuit current interruption is driven off to cut off the short circuit current. By doing so, the short-circuit current can be cut off by using only the snubber capacitor 105e connected to the short-circuit current cut-off GTO 102e as a capacitor having a large capacitance, so that the snubber connected to the GTOs 102a to 102d can be cut off. The capacitance of the capacitors 105a to 105d can be reduced.

【0006】また、特開平5−137346号公報の記
載のように、GTO102a,102cまたはGTO1
02b,102dのターンオン時に短絡電流遮断用のG
TO102eに通常のゲート電流より大きいゲート電流
を与えてオン駆動する。このようにすることにより、短
絡電流遮断用のGTO102eの電流上昇率責務を軽減
することができる。
Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-137346, GTO 102a, 102c or GTO 1
G for short-circuit current cut-off at turn-on of 02b and 102d
A gate current larger than a normal gate current is supplied to the TO 102e to perform ON driving. By doing so, the duty of the current increase rate of the GTO 102e for interrupting the short-circuit current can be reduced.

【0007】さらに特開平6−303763号公報の記
載のように、短絡電流遮断用のGTO102eに接続さ
れるスナバ回路を分割して、スナバ専用の、低インダク
タンス特性の高価なコンデンサの静電容量を増加させず
に、GTO102eに誘起する過電圧を抑制するために
高インダクタンス特性の安価なコンデンサを設けるよう
にしてもよい。このようにすることにより、短絡電流遮
断用のGTO102eに接続されるスナバコンデンサの
コストを低減することができる。
Further, as described in JP-A-6-303763, a snubber circuit connected to the GTO 102e for interrupting short-circuit current is divided to reduce the capacitance of an expensive capacitor having a low inductance characteristic and dedicated to the snubber. Instead of increasing, an inexpensive capacitor with high inductance characteristics may be provided in order to suppress the overvoltage induced in the GTO 102e. By doing so, the cost of the snubber capacitor connected to the GTO 102e for interrupting the short-circuit current can be reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ装置
は以上のように構成されているので、以下に示す3つの
点などの課題があった。図20および図21は、従来の
インバータ装置についての課題を示す図である。図20
および図21を参照しながら、従来のインバータ装置に
ついての課題について説明する。
Since the conventional inverter device is configured as described above, there are the following three problems. FIG. 20 and FIG. 21 are diagrams showing problems with the conventional inverter device. FIG.
A problem with the conventional inverter device will be described with reference to FIG.

【0009】まず第1の点を説明する。図19に示す回
路において、例えばGTO102aがターンオンした場
合には図20に示すように直流電圧回路1からスナバコ
ンデンサ105bを充電するためのサージ電流Ipが流
れる。アノードリアクトル107a,107bのインダ
クタンスをL、スナバコンデンサ105bの静電容量を
Cとすると、このサージ電流の最大値Ipmは式(1)
のようになる。
First, the first point will be described. In the circuit shown in FIG. 19, for example, when the GTO 102a is turned on, a surge current Ip for charging the snubber capacitor 105b flows from the DC voltage circuit 1 as shown in FIG. Assuming that the inductance of the anode reactors 107a and 107b is L and the capacitance of the snubber capacitor 105b is C, the maximum value Ipm of the surge current is expressed by the following equation (1).
become that way.

【数1】 (Equation 1)

【0010】ここで負荷電流をIoとすれば、所定のイ
ンバータブリッジのうちの1つのGTOだけがターンオ
ンした場合には、短絡電流遮断用のGTO102eに導
通する電流、つまり電流検出回路109により検出され
る電流IdはIoとIpとの和になる。例えばインバー
タ装置を構成するインバータブリッジの台数をmとする
と、最大m個のGTOが同時にターンオンする可能性が
あるため短絡電流遮断用のGTO102eに流れる電流
の最大値IdmはIoおよびmとIpmとの積の和(I
o+m×Ipm)となる。
If the load current is Io, when only one GTO of the predetermined inverter bridge is turned on, the current that is conducted to the short-circuit current interrupting GTO 102e, that is, the current is detected by the current detection circuit 109. Current Id is the sum of Io and Ip. For example, assuming that the number of inverter bridges constituting the inverter device is m, there is a possibility that up to m GTOs may be turned on at the same time. Therefore, the maximum value Idm of the current flowing through the GTO 102e for short-circuit current interruption is Io and the value of m and Ipm. Sum of products (I
o + m × Ipm).

【0011】従って、電流検出回路109の出力Idと
比較される、直流短絡が発生したことを判定するための
しきい値Itは(Io+m×Ipm)以上の値に設定し
なければならない。短絡電流遮断用GTO102eに並
列に接続されるスナバコンデンサ105eの静電容量を
しきい値It以上の電流遮断を考慮して選定しなければ
ならず、大きな静電容量のスナバコンデンサ105eが
必要となるという問題点がある。これはスナバコンデン
サ105eの大型化、コスト増加の要因となり、インバ
ータ装置のサイズおよびコストを低減することが困難で
あるという課題があった。
Therefore, the threshold value It, which is compared with the output Id of the current detection circuit 109, for determining that a DC short circuit has occurred, must be set to a value equal to or more than (Io + m × Ipm). The capacitance of the snubber capacitor 105e connected in parallel with the short-circuit current interrupting GTO 102e must be selected in consideration of current interruption equal to or larger than the threshold value It, and the snubber capacitor 105e having a large electrostatic capacitance is required. There is a problem. This causes the size and cost of the snubber capacitor 105e to increase, and it is difficult to reduce the size and cost of the inverter device.

【0012】次に第2の点を説明する。図19に示す回
路において負荷回路10が例えばモータ、電源トランス
などの誘導性負荷(インダクタンス成分)である場合、
負荷電流には直流電圧回路1を介さない経路で還流する
動作モードが生ずる。図20に示すような還流電流Ic
がGTO102aとフリーホイールダイオード103c
を介して導通している場合に、GTO102bが何らか
の原因により誤ってターンオンすると、その瞬間から図
20に示す短絡電流Isが流れる。
Next, the second point will be described. In the circuit shown in FIG. 19, when the load circuit 10 is an inductive load (inductance component) such as a motor and a power transformer,
An operation mode in which the load current flows back through a path that does not pass through the DC voltage circuit 1 occurs. Return current Ic as shown in FIG.
Is GTO102a and freewheel diode 103c
When the GTO 102b is erroneously turned on for some reason in the case where it is conducting through the short circuit current, the short-circuit current Is shown in FIG. 20 flows from that moment.

【0013】アノードリアクトル107a,107bの
インダクタンスをLとすると、電流検出回路109によ
り検出される電流値が、直流短絡が発生したことを判定
するためのしきい値Itに達するまでの時間Ttは式
(2)のようになる。
Assuming that the inductances of the anode reactors 107a and 107b are L, the time Tt until the current value detected by the current detection circuit 109 reaches a threshold value It for determining that a DC short circuit has occurred is expressed by the following equation. It becomes like (2).

【数2】 (Equation 2)

【0014】従って、GTO102aの導通電流は時間
Ttの間には短絡電流Isと負荷電流Io(=Ic)と
の和となる。つまり時間Ttの間は直流短絡が生じてい
ても電流検出回路109の出力Idはしきい値Itに達
しないことから直流短絡事故の検出がなされないため、
GTO102aはしきい値It以上の電流を誤って遮断
する可能性がある。GTO102a〜102dにそれぞ
れ接続されるスナバコンデンサ105a〜105dの静
電容量は短絡電流遮断用GTO102eに接続されるス
ナバコンデンサ105eより小さく設計されるため、G
TO102aがしきい値電流It以上の電流を遮断した
場合にはターンオフに失敗して素子が損傷する可能性が
あるという課題があった。これはインバータ装置の信頼
性を損なうことになる。
Therefore, the conduction current of the GTO 102a becomes the sum of the short-circuit current Is and the load current Io (= Ic) during the time Tt. That is, even if a DC short circuit occurs during the time Tt, the output Id of the current detection circuit 109 does not reach the threshold value It, so that a DC short circuit accident is not detected.
The GTO 102a may erroneously interrupt a current equal to or larger than the threshold value It. The capacitance of snubber capacitors 105a to 105d connected to GTOs 102a to 102d is designed to be smaller than the capacitance of snubber capacitor 105e connected to GTO 102e for short-circuit current cutoff.
When the TO 102a cuts off a current equal to or larger than the threshold current It, there is a problem that the turn-off fails and the element may be damaged. This impairs the reliability of the inverter device.

【0015】第3の点は、直流電圧回路1が図19に示
すような集中配置になっておらず例えば図21のように
複数の直流コンデンサ111a〜111dにより構成さ
れ、分散配置された複数のインバータブリッジユニット
112a,112b(GTO102a,102bとその
周辺回路あるいはGTO102c,102dとその周辺
回路)が直流コンデンサ111a〜111dにそれぞれ
接続される場合には、図19のように直流電圧回路1と
等価になるように、直流コンデンサ111a〜111d
とインバータブリッジユニット112a,112bとの
間に共通して短絡電流遮断用のGTO102eを挿入す
ることが困難であるという課題があった。
The third point is that the DC voltage circuit 1 is not arranged in a concentrated manner as shown in FIG. 19 but is constituted by a plurality of DC capacitors 111a to 111d as shown in FIG. When inverter bridge units 112a and 112b (GTOs 102a and 102b and their peripheral circuits or GTOs 102c and 102d and their peripheral circuits) are connected to DC capacitors 111a to 111d, respectively, they are equivalent to DC voltage circuit 1 as shown in FIG. So that the DC capacitors 111a to 111d
There is a problem that it is difficult to insert the GTO 102e for interrupting short-circuit current in common between the inverter and the inverter bridge units 112a and 112b.

【0016】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、小型化の可能なかつ信頼性の高い
インバータ装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to obtain a highly reliable inverter device that can be reduced in size.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明に係るインバー
タ装置は、直流電圧回路からインバータブリッジを介し
て直流電圧回路に戻る第1の閉回路並びにインバータブ
リッジから負荷回路および他のインバータブリッジを介
して元のインバータブリッジに戻る第2の閉回路におい
て共通する経路にインバータブリッジ毎に挿入され、異
常電流を遮断する遮断用自己消弧型半導体素子と、遮断
用自己消弧型半導体素子に逆並列に接続される遮断用フ
リーホイールダイオードと、遮断用自己消弧型半導体素
子に導通する電流が所定のしきい値以上になった場合に
遮断用自己消弧型半導体素子をターンオフさせるゲート
制御回路とを備えるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An inverter device according to the present invention comprises a first closed circuit returning from a DC voltage circuit to a DC voltage circuit via an inverter bridge, and from the inverter bridge via a load circuit and another inverter bridge. A self-extinguishing semiconductor element for interrupting, which is inserted for each inverter bridge in a common path in the second closed circuit returning to the original inverter bridge and interrupts abnormal current, and an anti-parallel self-extinguishing semiconductor element for interrupting, A blocking freewheel diode connected thereto; and a gate control circuit for turning off the blocking self-extinguishing semiconductor device when a current conducted to the blocking self-extinguishing semiconductor device exceeds a predetermined threshold. It is provided.

【0018】この発明に係るインバータ装置は、遮断用
自己消弧型半導体素子の両端の電圧の上昇を抑制する電
圧上昇率抑制回路を備えるものである。
An inverter device according to the present invention includes a voltage rise rate suppression circuit for suppressing a rise in voltage across a self-extinguishing semiconductor element for shutoff.

【0019】この発明に係るインバータ装置は、互いに
直列に接続され、所定のスイッチング信号に従ってイン
バータ駆動される第1および第2の自己消弧型半導体素
子と、第1および第2の自己消弧型半導体素子にそれぞ
れ逆並列に接続される第1および第2のフリーホイール
ダイオードと、第1および第2の自己消弧型半導体素子
にそれぞれゲート信号を供給して駆動する第1および第
2のゲート駆動回路と、第1および第2の自己消弧型半
導体素子に直列に接続され、異常電流を遮断する遮断用
自己消弧型半導体素子と、遮断用自己消弧型半導体素子
に逆並列に接続される遮断用フリーホイールダイオード
と、遮断用自己消弧型半導体素子の両端の電圧の上昇を
抑制する電圧上昇率抑制回路と、遮断用自己消弧型半導
体素子にゲート信号を供給して駆動する第3のゲート駆
動回路と、遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流
が所定のしきい値以上になった場合に第3のゲート駆動
回路を制御して遮断用自己消弧型半導体素子をターンオ
フさせるゲート制御回路とを2レベルインバータブリッ
ジ毎に備えるものである。
An inverter device according to the present invention includes first and second self-extinguishing semiconductor devices connected in series with each other and driven by a predetermined switching signal. First and second freewheel diodes respectively connected in anti-parallel to the semiconductor element, and first and second gates respectively supplying and driving gate signals to the first and second self-extinguishing semiconductor elements A drive circuit, a self-extinguishing semiconductor element for interrupting, which is connected in series to the first and second self-extinguishing semiconductor elements and interrupts abnormal current; and an anti-parallel connection to the self-extinguishing semiconductor element for interrupting A blocking free-wheel diode, a voltage rising rate suppressing circuit for suppressing a voltage rise across the blocking self-extinguishing semiconductor device, and a gate signal to the blocking self-extinguishing semiconductor device. A third gate drive circuit for supplying and driving the semiconductor device, and a third gate drive circuit for controlling the third gate drive circuit when the current conducted to the self-extinguishing type semiconductor element for interrupting becomes equal to or higher than a predetermined threshold value. And a gate control circuit for turning off the self-extinguishing type semiconductor element for each two-level inverter bridge.

【0020】この発明に係るインバータ装置は、第1お
よび第2の自己消弧型半導体素子がそれぞれターンオン
するタイミングに同期して遮断用自己消弧型半導体素子
をターンオンさせるようにしたものである。
In the inverter device according to the present invention, the shut-off self-extinguishing semiconductor device is turned on in synchronization with the timing at which the first and second self-extinguishing semiconductor devices are turned on.

【0021】この発明に係るインバータ装置は、所定の
しきい値を、第1の自己消弧型半導体素子のターンオン
のタイミングから第2の自己消弧型半導体素子のターン
オンのタイミングまでの期間とそれ以外の期間とでそれ
ぞれ所定の値に変化させるしきい値変更回路を備えるも
のである。
In the inverter device according to the present invention, the predetermined threshold value is set to a period from a turn-on timing of the first self-turn-off semiconductor device to a turn-on timing of the second self-turn-off semiconductor device. And a threshold value changing circuit for changing the threshold value to a predetermined value during periods other than the above.

【0022】この発明に係るインバータ装置は、第1お
よび第2の自己消弧型半導体素子に対してオフ駆動時に
印加される電圧を所定の電圧以下にクランプする電圧ク
ランプ回路を備えるものである。
The inverter device according to the present invention includes a voltage clamp circuit that clamps a voltage applied to the first and second self-extinguishing type semiconductor elements during off driving to a predetermined voltage or less.

【0023】この発明に係るインバータ装置は、第1お
よび第2の自己消弧型半導体素子並びに遮断用自己消弧
型半導体素子に対してオフ駆動時に印加される電圧を所
定の電圧以下にクランプする電圧クランプ回路を備える
ものである。
The inverter device according to the present invention clamps the voltage applied to the first and second self-extinguishing semiconductor elements and the self-extinguishing semiconductor element for shut-down to a predetermined voltage or less during off driving. It has a voltage clamp circuit.

【0024】この発明に係るインバータ装置は、遮断用
自己消弧型半導体素子がターンオフしたときの第1およ
び第2の自己消弧型半導体素子のスイッチング状態を所
定の期間だけそのまま保持する第2のゲート制御回路を
備えるものである。
In the inverter device according to the present invention, the switching state of the first and second self-extinguishing semiconductor devices when the shut-off self-extinguishing semiconductor device is turned off is maintained for a predetermined period. It has a gate control circuit.

【0025】この発明に係るインバータ装置は、遮断用
自己消弧型半導体素子に導通する電流の変化を抑制する
電流変化率抑制回路を備えるものである。
An inverter device according to the present invention includes a current change rate suppression circuit for suppressing a change in current conducted to a self-extinguishing type semiconductor element for interruption.

【0026】この発明に係るインバータ装置は、互いに
直列に接続され、所定のスイッチング信号に従ってイン
バータ駆動される第3〜第6の自己消弧型半導体素子
と、第3〜第6の自己消弧型半導体素子にそれぞれ逆並
列に接続される第3〜第6のフリーホイールダイオード
と、第3〜第6の自己消弧型半導体素子にそれぞれゲー
ト信号を供給して駆動する第3〜第6のゲート駆動回路
と、第3の自己消弧型半導体素子と第4の自己消弧型半
導体素子との接続点と直流電圧回路の中性点との間に接
続される第1の結合ダイオードと、第5の自己消弧型半
導体素子と第6の自己消弧型半導体素子との接続点と直
流電圧回路の中性点との間に接続される第2の結合ダイ
オードと、第3および第4の自己消弧型半導体素子に直
列に接続され、異常電流を遮断する第1の遮断用自己消
弧型半導体素子と、第1の遮断用自己消弧型半導体素子
に逆並列に接続される第1の遮断用フリーホイールダイ
オードと、第1の遮断用自己消弧型半導体素子の両端の
電圧の上昇を抑制する第1の電圧上昇率抑制回路と、第
5および第6の自己消弧型半導体素子に直列に接続さ
れ、異常電流を遮断する第2の遮断用自己消弧型半導体
素子と、第2の遮断用自己消弧型半導体素子に逆並列に
接続される第2の遮断用フリーホイールダイオードと、
第2の遮断用自己消弧型半導体素子の両端の電圧の上昇
を抑制する第2の電圧上昇率抑制回路と、第1および第
2の遮断用自己消弧型半導体素子にそれぞれゲート信号
を供給して駆動する第7および第8のゲート駆動回路
と、第1の遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流
が所定の第1のしきい値以上になった場合に第7のゲー
ト駆動回路を制御して第1の遮断用自己消弧型半導体素
子をターンオフさせる第3のゲート制御回路と、第2の
遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流が所定の第
2のしきい値以上になった場合に第8のゲート駆動回路
を制御して第2の遮断用自己消弧型半導体素子をターン
オフさせる第4のゲート制御回路とを3レベルインバー
タブリッジ毎に備えるものである。
An inverter device according to the present invention includes a third to a sixth self-extinguishing type semiconductor element connected in series with each other and driven by an inverter according to a predetermined switching signal; Third to sixth freewheel diodes respectively connected in anti-parallel to the semiconductor element, and third to sixth gates for supplying and driving gate signals to the third to sixth self-extinguishing semiconductor elements, respectively. A drive circuit, a first coupling diode connected between a connection point between the third self-extinguishing semiconductor device and the fourth self-extinguishing semiconductor device, and a neutral point of the DC voltage circuit; A second coupling diode connected between a connection point of the self-extinguishing semiconductor device of No. 5 and the sixth self-extinguishing semiconductor device and a neutral point of the DC voltage circuit; Abnormal when connected in series with the self-extinguishing semiconductor device A first interrupting self-extinguishing semiconductor device for interrupting a flow, a first interrupting freewheel diode connected in anti-parallel to the first interrupting self-extinguishing semiconductor device, A first voltage rise rate suppression circuit for suppressing a rise in voltage across the self-arc-extinguishing semiconductor device, and a second voltage-cutting semiconductor device connected in series to the fifth and sixth self-arc-extinguishing semiconductor devices for interrupting an abnormal current. A self-extinguishing semiconductor device for shut-off, a second freewheel diode for shut-off connected in antiparallel to the second self-extinguishing semiconductor device for shutting-off,
Supplying a gate signal to each of a second voltage rise rate suppressing circuit for suppressing a rise in voltage across the second self-turn-off semiconductor element for shutoff, and first and second self-turn-off semiconductor elements for shutoff. And an eighth gate drive circuit driven by the first gate drive circuit, and a seventh gate drive circuit when a current conducted to the first shut-off self-extinguishing type semiconductor element becomes equal to or more than a predetermined first threshold value. A third gate control circuit for controlling the circuit to turn off the first shut-off self-extinguishing semiconductor device; and a second threshold for applying a current flowing through the second shut-off self-extinguishing semiconductor device to a predetermined second threshold. And a fourth gate control circuit for controlling the eighth gate drive circuit to turn off the second shut-off self-extinguishing type semiconductor element when the value becomes equal to or more than the value, for each three-level inverter bridge.

【0027】この発明に係るインバータ装置は、第3お
よび第5の自己消弧型半導体素子がそれぞれターンオン
するタイミングに同期して第1の遮断用自己消弧型半導
体素子をターンオンさせ、第4および第6の自己消弧型
半導体素子がそれぞれターンオンするタイミングに同期
して第2の遮断用自己消弧型半導体素子をターンオンさ
せるようにしたものである。
The inverter device according to the present invention turns on the first shut-off self-extinguishing semiconductor device in synchronization with the timing at which the third and fifth self-extinguishing semiconductor devices turn on, respectively. The second self-extinguishing semiconductor element for blocking is turned on in synchronization with the timing at which the sixth self-extinguishing semiconductor element is turned on.

【0028】この発明に係るインバータ装置は、所定の
第1のしきい値を、第3の自己消弧型半導体素子のター
ンオンのタイミングから第5の自己消弧型半導体素子の
ターンオンのタイミングまでの期間とそれ以外の期間と
でそれぞれ所定の値に変化させる第1のしきい値変更回
路と、所定の第2のしきい値を、第4の自己消弧型半導
体素子のターンオンのタイミングから第6の自己消弧型
半導体素子のターンオンのタイミングまでの期間とそれ
以外の期間とでそれぞれ所定の値に変化させる第2のし
きい値変更回路とを備えるものである。
In the inverter device according to the present invention, the predetermined first threshold value is set between the turn-on timing of the third self-turn-off semiconductor device and the turn-on timing of the fifth self-turn-off semiconductor device. A first threshold value changing circuit for changing the threshold value to a predetermined value in each of the period and the other period, and a predetermined second threshold value in accordance with the fourth self-extinguishing type semiconductor device from the turn-on timing. And a second threshold value changing circuit for changing each of the self-extinguishing type semiconductor elements to a predetermined value in a period up to the turn-on timing and in other periods.

【0029】この発明に係るインバータ装置は、第3お
よび第5の自己消弧型半導体素子に対してオフ駆動時に
印加される電圧を所定の電圧以下にクランプする第2の
電圧クランプ回路と、第4および第6の自己消弧型半導
体素子に対してオフ駆動時に印加される電圧を所定の電
圧以下にクランプする第3の電圧クランプ回路とを備え
るものである。
The inverter device according to the present invention includes a second voltage clamp circuit for clamping the voltage applied to the third and fifth self-extinguishing semiconductor elements at the time of off-driving to a predetermined voltage or less; And a third voltage clamp circuit for clamping a voltage applied to the fourth and sixth self-extinguishing semiconductor elements at the time of off driving to a predetermined voltage or less.

【0030】この発明に係るインバータ装置は、第3お
よび第5の自己消弧型半導体素子並びに第1の遮断用自
己消弧型半導体素子に対してオフ駆動時に印加される電
圧を所定の電圧以下にクランプする第2の電圧クランプ
回路と、第4および第6の自己消弧型半導体素子並びに
第2の遮断用自己消弧型半導体素子に対してオフ駆動時
に印加される電圧を所定の電圧以下にクランプする第3
の電圧クランプ回路とを備えるものである。
In the inverter device according to the present invention, the voltage applied to the third and fifth self-extinguishing semiconductor elements and the first shut-off self-extinguishing semiconductor element at the time of off driving is equal to or less than a predetermined voltage. And a second voltage clamping circuit for clamping the voltage applied to the fourth and sixth self-arc-extinguishing semiconductor devices and the second self-extinguishing semiconductor device for shut-off during off-operation to a predetermined voltage or less. 3rd clamp on
And a voltage clamp circuit.

【0031】この発明に係るインバータ装置は、第1お
よび第2の遮断用自己消弧型半導体素子のいずれかがタ
ーンオフしたときの第3〜第6の自己消弧型半導体素子
のスイッチング状態を所定の期間だけそのまま保持する
第5のゲート制御回路を備えるものである。
In the inverter device according to the present invention, the switching state of the third to sixth self-extinguishing semiconductor elements when one of the first and second self-extinguishing semiconductor elements for shut-off is turned off is determined. And a fifth gate control circuit that keeps the state as it is during the period.

【0032】この発明に係るインバータ装置は、第1の
遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流の変化を抑
制する第1の電流変化率抑制回路と、第2の遮断用自己
消弧型半導体素子に導通する電流の変化を抑制する第2
の電流変化率抑制回路とを備えるものである。
The inverter device according to the present invention comprises: a first current change rate suppressing circuit for suppressing a change in a current conducted to a first interrupting self-extinguishing type semiconductor element; and a second interrupting self-extinguishing type semiconductor device. A second method for suppressing a change in a current conducted to a semiconductor element.
And a current change rate suppressing circuit.

【0033】この発明に係るインバータ装置は、第1〜
第6の自己消弧型半導体素子、遮断用自己消弧型半導体
素子並びに第1および第2の遮断用自己消弧型半導体素
子に、ゲート転流型ターンオフサイリスタを使用したも
のである。
The inverter device according to the present invention comprises
A sixth embodiment employs a gate commutation type turn-off thyristor as the self-extinguishing semiconductor device, the self-extinguishing semiconductor device for shutting off, and the first and second self-extinguishing semiconductor devices for shutting off.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1による
インバータ装置の構成を示す回路図である。図2は、図
1における自己消弧型半導体素子のゲート駆動回路とそ
の周辺回路の一例を示す図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the gate drive circuit of the self-extinguishing type semiconductor device in FIG. 1 and its peripheral circuits.

【0035】図1において、1は、端子P,N間に所定
の電圧Eを発生する直流電圧回路である。2a〜2c
は、直流電圧回路1に接続され、互いに直列接続された
3つの自己消弧型半導体素子(遮断用自己消弧型半導体
素子、第1の自己消弧型半導体素子および第2の自己消
弧型半導体素子)であり、2d〜2fは、3つの自己消
弧型半導体素子2a,2b,2cに並列に接続され、互
いに直列接続された3つの自己消弧型半導体素子(遮断
用自己消弧型半導体素子、第1の自己消弧型半導体素子
および第2の自己消弧型半導体素子)である。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a DC voltage circuit for generating a predetermined voltage E between terminals P and N. 2a-2c
Are three self-extinguishing semiconductor elements connected to the DC voltage circuit 1 and connected in series with each other (a self-extinguishing semiconductor element for interrupting, a first self-extinguishing semiconductor element, and a second self-extinguishing semiconductor element). Semiconductor elements 2d to 2f are connected in parallel with the three self-arc-extinguishing semiconductor elements 2a, 2b, and 2c and connected in series with each other. A semiconductor element, a first self-arc-extinguishing semiconductor element, and a second self-arc-extinguishing semiconductor element).

【0036】3a〜3cは、自己消弧型半導体素子2a
〜2cにそれぞれ逆並列に接続されたフリーホイールダ
イオード(遮断用フリーホイールダイオード、第1のフ
リーホイールダイオードおよび第2のフリーホイールダ
イオード)であり、3d〜3fは、自己消弧型半導体素
子2d〜2fにそれぞれ逆並列に接続されたフリーホイ
ールダイオード(遮断用フリーホイールダイオード、第
1のフリーホイールダイオードおよび第2のフリーホイ
ールダイオード)である。9aおよび9bは自己消弧型
半導体素子2a,2dに導通する電流をそれぞれ検出す
る電流検出回路である。10は、一端が自己消弧型半導
体素子2b,2cの間の出力端子13aに接続され、他
端が自己消弧型半導体素子2e,2fの間の出力端子1
3bに接続された負荷回路である。
3a to 3c are self-extinguishing type semiconductor elements 2a
2c to 2c are connected in anti-parallel to each other (a freewheel diode for blocking, a first freewheel diode and a second freewheel diode), and 3d to 3f are self-extinguishing type semiconductor elements 2d to 2c. 2f are freewheeling diodes (a freewheeling diode for disconnection, a first freewheeling diode, and a second freewheeling diode) connected in antiparallel to each other. Reference numerals 9a and 9b denote current detection circuits for detecting currents flowing through the self-extinguishing type semiconductor elements 2a and 2d, respectively. An output terminal 10 has one end connected to the output terminal 13a between the self-extinguishing semiconductor elements 2b and 2c, and the other end connected to the output terminal 1 between the self-extinguishing semiconductor elements 2e and 2f.
3b is a load circuit connected to 3b.

【0037】なお、所定のスイッチング信号に従ってイ
ンバータ駆動される自己消弧型半導体素子2b,2cと
それらに逆並列にそれぞれ接続されるフリーホイールダ
イオード3b,3cにより1つの2レベルインバータブ
リッジが構成され、所定のスイッチング信号に従ってイ
ンバータ駆動される自己消弧型半導体素子2e,2fと
それらに逆並列にそれぞれ接続されるフリーホイールダ
イオード3e,3fにより1つの2レベルインバータブ
リッジが構成される。
The self-turn-off semiconductor elements 2b and 2c driven by an inverter according to a predetermined switching signal and the freewheel diodes 3b and 3c connected in anti-parallel to each other constitute one two-level inverter bridge. Self-extinguishing type semiconductor elements 2e and 2f which are inverter-driven in accordance with a predetermined switching signal and freewheel diodes 3e and 3f respectively connected in anti-parallel to each other constitute one two-level inverter bridge.

【0038】また、自己消弧型半導体素子2a,2d
は、直流電圧回路1から各インバータブリッジを介して
直流電圧回路1に戻る第1の閉回路と、例えば図1に示
すように、負荷回路10と2つのインバータブリッジの
それぞれ一部を介して元に戻る第2の閉回路とに共通す
る経路(すなわち、直流短絡電流Isが導通する経路と
還流電流Icが導通する経路とに共通する経路)にそれ
ぞれ挿入される。
The self-extinguishing type semiconductor elements 2a, 2d
Is a first closed circuit that returns from the DC voltage circuit 1 to the DC voltage circuit 1 via each inverter bridge, and, for example, as shown in FIG. (That is, a path common to the path in which the DC short-circuit current Is conducts and a path common to the path in which the return current Ic conducts).

【0039】図2において、14aは所定のしきい値I
tと電流検出回路9aの出力Idとを比較する比較回路
であり、15aは比較回路14aによる比較結果に応じ
て自己消弧型半導体素子2aへのゲート信号を制御する
ゲート制御回路である。なお、自己消弧型半導体素子2
dに対しても、同様に所定のしきい値Itと電流検出回
路9dの出力Idとを比較する比較回路(図示せず)と
その比較結果に応じて自己消弧型半導体素子2dへのゲ
ート信号を制御するゲート制御回路(図示せず)が設け
られている。
In FIG. 2, reference numeral 14a denotes a predetermined threshold value I.
Reference numeral 15a denotes a gate control circuit which controls a gate signal to the self-extinguishing type semiconductor element 2a in accordance with the comparison result by the comparison circuit 14a. The self-extinguishing type semiconductor element 2
Similarly, for d, a comparison circuit (not shown) that compares a predetermined threshold value It with the output Id of the current detection circuit 9d, and a gate to the self-extinguishing type semiconductor element 2d according to the comparison result. A gate control circuit (not shown) for controlling a signal is provided.

【0040】図1および図2における自己消弧型半導体
素子2a〜2fとしては、絶縁ゲート型バイポーラトラ
ンジスタ(以下IGBTという)を使用することができ
る。なお、特にゲート信号によりスイッチング状態を制
御可能であれば、他のパワーデバイスを使用してもよ
い。
As the self-extinguishing type semiconductor elements 2a to 2f in FIGS. 1 and 2, insulated gate bipolar transistors (hereinafter referred to as IGBTs) can be used. Note that another power device may be used as long as the switching state can be controlled by a gate signal.

【0041】また、このインバータ装置には、各インバ
ータブリッジにスイッチング信号(ゲート信号)を供給
する図示せぬゲート制御回路が設けられていることはい
うまでもない。
Further, it goes without saying that the inverter device is provided with a gate control circuit (not shown) for supplying a switching signal (gate signal) to each inverter bridge.

【0042】次に動作について説明する。通常時におい
て、負荷回路10に流れる負荷電流Ioは2つのインバ
ータブリッジの自己消弧型半導体素子2b,2c,2
e,2fにより制御される。なお、上述のしきい値It
は通常時の負荷電流Ioの最大値より大きな所定の値に
予め設定しておく。なお、図中矢印の方向は電流の正極
を示すものとする。
Next, the operation will be described. Under normal conditions, the load current Io flowing through the load circuit 10 is equal to the self-extinguishing type semiconductor elements 2b, 2c, 2 of the two inverter bridges.
e, 2f. Note that the above-mentioned threshold value It
Is set in advance to a predetermined value larger than the maximum value of the load current Io in the normal state. The direction of the arrow in the drawing indicates the positive electrode of the current.

【0043】以下、図1における左側のインバータブリ
ッジ(自己消弧型半導体素子2b,2cを含む方)につ
いて説明する。なお、他のインバータブリッジについて
は同様であるのでその説明を省略する。
Hereinafter, the left inverter bridge (the one including the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c) in FIG. 1 will be described. Note that the other inverter bridges are the same, and a description thereof will be omitted.

【0044】通常時において、負荷電流Ioがしきい値
Itより小さい場合には比較回路14aの出力は正にな
り、自己消弧型半導体素子2aはゲート制御回路15a
によりターンオンされる。
Normally, when the load current Io is smaller than the threshold value It, the output of the comparison circuit 14a becomes positive, and the self-extinguishing type semiconductor element 2a is connected to the gate control circuit 15a.
Is turned on.

【0045】このとき、図示せぬ電流制御系の異常など
により自己消弧型半導体素子2b,2cが負荷電流を正
しく制御できなくなると、負荷電流Ioがしきい値It
以上になる可能性があるとともに、自己消弧型半導体素
子2b,2cが故障したり、スイッチング信号の異常な
どにより同時にオン状態になったり、フリーホイールダ
イオード3b,3cが故障して直流電圧回路1が短絡さ
れて、短絡電流Isがしきい値It以上になる可能性が
ある。
At this time, if the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c cannot properly control the load current due to an abnormality of a current control system (not shown), the load current Io becomes the threshold value It.
The self-arc-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c may be broken down, may be turned on at the same time due to an abnormal switching signal, or the free-wheeling diodes 3b and 3c may break down. May be short-circuited, and the short-circuit current Is may be equal to or larger than the threshold value It.

【0046】一旦、電流検出回路9aの出力IdがIt
以上になると、比較回路14aの出力は負に反転し、ゲ
ート制御回路15aにより自己消弧型半導体素子2aが
ターンオフされ、過電流は自己消弧型半導体素子2aに
より遮断される。
Once the output Id of the current detection circuit 9a is It
As described above, the output of the comparison circuit 14a is inverted to negative, the self-turn-off semiconductor element 2a is turned off by the gate control circuit 15a, and the overcurrent is cut off by the self-turn-off semiconductor element 2a.

【0047】このように、何らかの原因によりインバー
タブリッジの異常動作が発生して過電流が流れた場合、
自己消弧型半導体素子2aによりその過電流を遮断し、
除去する。なお、比較回路14aの出力が一旦負に反転
した場合には所定の時間内、負に保持されることが好ま
しい。
As described above, when an abnormal operation of the inverter bridge occurs for some reason and an overcurrent flows,
The overcurrent is cut off by the self-extinguishing type semiconductor element 2a,
Remove. When the output of the comparison circuit 14a is once inverted to negative, it is preferable that the output be held negative for a predetermined time.

【0048】なお、自己消弧型半導体素子2aには、自
己消弧型半導体素子2b,2cより電流遮断能力の高い
ものを使用する。例えば、自己消弧型半導体素子2b,
2cより定格電流の大きいものを自己消弧型半導体素子
2aに使用する。なお、定格電流には制限値があるの
で、最大定格のIGBTを自己消弧型半導体素子2b,
2cに使用する場合には、同一のものを例えば並列接続
構成にして自己消弧型半導体素子2aに使用する。
As the self-extinguishing type semiconductor element 2a, a self-extinguishing type semiconductor element having higher current interrupting capability than the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c is used. For example, the self-extinguishing type semiconductor element 2b,
A device having a rated current larger than 2c is used for the self-extinguishing type semiconductor device 2a. Since the rated current has a limit value, the maximum rated IGBT is connected to the self-extinguishing type semiconductor element 2b,
When used for 2c, the same one is used for the self-extinguishing type semiconductor element 2a in, for example, a parallel connection configuration.

【0049】また、自己消弧型半導体素子2b,2cは
負荷電流Ioを制御するため、自己消弧型半導体素子2
b,2cではターンオフ損失、ターンオン損失および導
通損失が発生する。一方、自己消弧型半導体素子2aで
は通常運転中においては導通損失のみ発生する。従っ
て、各自己消弧型半導体素子2a,2b,2cに同じ冷
却方法を適用している場合には、自己消弧型半導体素子
2aの接合温度は自己消弧型半導体素子2b,2cの接
合温度より低くなる。この接合温度の差により、自己消
弧型半導体素子2a〜2cに同じ定格電流のIGBTを
適用することでも自己消弧型半導体素子2aに高い遮断
電流性能を確保することができる。
The self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c control the load current Io.
In b and 2c, turn-off loss, turn-on loss, and conduction loss occur. On the other hand, in the self-extinguishing type semiconductor element 2a, only conduction loss occurs during normal operation. Therefore, when the same cooling method is applied to each of the self-arc-extinguishing semiconductor elements 2a, 2b, and 2c, the junction temperature of the self-arc-extinguishing semiconductor element 2a is equal to the junction temperature of the self-arc-extinguishing semiconductor elements 2b and 2c. Lower. Due to the difference in the junction temperature, a high breaking current performance can be secured for the self-arc-extinguishing semiconductor element 2a by applying the IGBT having the same rated current to the self-arc-extinguishing semiconductor elements 2a to 2c.

【0050】さらに、近年シリコンに代わってSiC
(シリコンカーバイト)による新しいバイポーラ素子が
開発されている。例えば電気学会雑誌第118巻第5号
に記載のように、SiCのオン抵抗はシリコンに比較し
て約200分の1になる。またシリコンの接合温度は1
30度程度であるが、SiCでは接合温度が400度以
上の高温でも半導体動作が可能であると考えられる。し
たがってSiCによる自己消弧型半導体素子は、低オン
電圧、過電流遮断時の接合温度上昇に対する高耐量を確
保することが期待できるので、自己消弧型半導体素子2
a,2dに好適である。
In recent years, SiC has been used in place of silicon.
A new bipolar device by (silicon carbide) has been developed. For example, as described in the Institute of Electrical Engineers of Japan, Vol. 118, No. 5, the on-resistance of SiC is about 200 times lower than that of silicon. The bonding temperature of silicon is 1
Although it is about 30 ° C., it is considered that semiconductor operation is possible with SiC even at a high junction temperature of 400 ° C. or higher. Therefore, the self-arc-extinguishing semiconductor device made of SiC can be expected to ensure a low on-voltage and a high withstand voltage against a rise in the junction temperature when the overcurrent is interrupted.
It is suitable for a and 2d.

【0051】なお、図1のインバータ装置においては、
自己消弧型半導体素子2aに導通する電流は電流検出回
路9aにより直接的に検出されるが、例えばシャント抵
抗を用いて発生電圧を検出することによる間接的な電流
検出方法、自己消弧型半導体素子2aのエミッタ−コレ
クタ間電圧あるいはゲート−エミッタ間電圧からの導通
電流の推定する間接的な電流検出方法、自己消弧型半導
体素子2a内に電流検出用IGBTチップを設け、その
チップにより同様にエミッタ−コレクタ間電圧などから
の導通電流の推定する電流検出方法などの間接的な電流
検出方法を代わりに使用するようにしてもよい。
In the inverter device shown in FIG.
The current conducted to the self-extinguishing type semiconductor element 2a is directly detected by the current detecting circuit 9a. For example, an indirect current detecting method by detecting a generated voltage using a shunt resistor, a self-extinguishing type semiconductor An indirect current detection method for estimating a conduction current from an emitter-collector voltage or a gate-emitter voltage of the element 2a. An IGBT chip for current detection is provided in the self-extinguishing type semiconductor element 2a. Instead, an indirect current detection method such as a current detection method for estimating a conduction current from an emitter-collector voltage or the like may be used.

【0052】また、図1のインバータ装置においては、
電流検出回路9aは自己消弧型半導体素子2aのエミッ
タ端子に接続されるが、自己消弧型半導体素子2aに導
通する電流を検出することができれば、他の箇所に設け
るようにしてもよい。
Further, in the inverter device shown in FIG.
The current detection circuit 9a is connected to the emitter terminal of the self-extinguishing type semiconductor element 2a, but may be provided at another location as long as the current flowing through the self-extinguishing type semiconductor element 2a can be detected.

【0053】以上のように、従来のインバータ装置では
負荷電流Ioを併せて検出できないため、直流短絡電流
遮断用のGTO102e以外のGTO102a〜102
dについても高い遮断電流性能が必要とされる場合があ
ったが、この実施の形態1によれば、直流短絡電流の導
通する経路と負荷電流が還流する経路との共通な経路に
自己消弧型半導体素子2a,2dを挿入したので、何ら
かの原因によりインバータブリッジに異常が発生して過
電流が生じた場合にその過電流を遮断し除去することが
できるという効果が得られる。
As described above, since the load current Io cannot be detected together with the conventional inverter device, the GTOs 102a to 102 other than the GTO 102e for interrupting the DC short-circuit current are not provided.
In some cases, a high cut-off current performance was required for d as well. However, according to the first embodiment, self-extinguishing was performed on a common path between the path where the DC short-circuit current flows and the path where the load current returns. Since the mold semiconductor elements 2a and 2d are inserted, when an abnormality occurs in the inverter bridge for some reason and an overcurrent occurs, an effect is obtained that the overcurrent can be cut off and removed.

【0054】また、図19における従来のインバータ装
置では、サージオン電流が重畳して直流短絡電流遮断用
のGTO102eに流れるため、インバータ装置を構成
するインバータブリッジの数がGTO102eの遮断電
流性能により制限されてしまうが、この実施の形態1に
よるインバータ装置(図1)では、インバータブリッジ
毎に遮断用の自己消弧型半導体素子を設けたので、イン
バータブリッジの数は特に(例えば2つに)限定される
ことはない。
Further, in the conventional inverter shown in FIG. 19, since the surge-on current is superimposed and flows to the GTO 102e for interrupting the DC short-circuit current, the number of inverter bridges constituting the inverter is limited by the interrupting current performance of the GTO 102e. However, in the inverter device according to the first embodiment (FIG. 1), a self-extinguishing type semiconductor element for disconnection is provided for each inverter bridge, so the number of inverter bridges is particularly limited (for example, to two). Never.

【0055】実施の形態2.この発明の実施の形態2に
よるインバータ装置は、実施の形態1によるインバータ
装置における自己消弧型半導体素子2a,2dにスナバ
回路を設けたものである。
Embodiment 2 The inverter device according to the second embodiment of the present invention is configured such that the self-extinguishing type semiconductor elements 2a and 2d in the inverter device according to the first embodiment are provided with snubber circuits.

【0056】図3は、この発明の実施の形態2によるイ
ンバータ装置の構成を示す回路図である。図において、
4aは、自己消弧型半導体素子2aに接続されるスナバ
回路(電圧上昇率抑制回路)を構成するスナバダイオー
ドであり、5aは、自己消弧型半導体素子2aに接続さ
れるスナバ回路を構成するスナバコンデンサであり、6
aは、スナバダイオード4aに並列に接続され、自己消
弧型半導体素子2aに接続されるスナバ回路を構成する
スナバ抵抗である。4dは、自己消弧型半導体素子2d
に接続されるスナバ回路(電圧上昇率抑制回路)を構成
するスナバダイオードであり、5dは、自己消弧型半導
体素子2dに接続されるスナバ回路を構成するスナバコ
ンデンサであり、6dは、スナバダイオード4dに並列
に接続され、自己消弧型半導体素子2dに接続されるス
ナバ回路を構成するスナバ抵抗である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure,
Reference numeral 4a denotes a snubber diode that forms a snubber circuit (voltage rise rate suppression circuit) connected to the self-extinguishing type semiconductor element 2a, and 5a forms a snubber circuit connected to the self-extinguishing type semiconductor element 2a. 6 is a snubber capacitor
a is a snubber resistor connected in parallel with the snubber diode 4a and constituting a snubber circuit connected to the self-extinguishing type semiconductor element 2a. 4d is a self-extinguishing type semiconductor element 2d
, A snubber diode that forms a snubber circuit (voltage rise rate suppression circuit) connected to, a snubber capacitor that forms a snubber circuit that is connected to the self-extinguishing semiconductor element 2d, and a snubber diode 6d that forms a snubber diode. A snubber resistor which is connected in parallel with 4d and constitutes a snubber circuit connected to the self-extinguishing type semiconductor element 2d.

【0057】なお、図3におけるその他の構成要素につ
いては実施の形態1(図1)におけるものと同様である
ので、その説明を省略する。
The other components in FIG. 3 are the same as those in the first embodiment (FIG. 1), and therefore, description thereof will be omitted.

【0058】次に動作について説明する。実施の形態1
によるインバータ装置と同様に、自己消弧型半導体素子
2a,2dは過電流を遮断する。この動作は非繰返ター
ンオフ動作である。スナバ回路(スナバダイオード4
a、スナバコンデンサ5aおよびスナバ抵抗6a、並び
に、スナバダイオード4d、スナバコンデンサ5dおよ
びスナバ抵抗6d)はこの非繰返ターンオフ動作におい
て発生するターンオフ損失を抑制し、接合温度上昇を抑
制する。
Next, the operation will be described. Embodiment 1
Self-extinguishing type semiconductor elements 2a and 2d cut off the overcurrent. This operation is a non-repetitive turn-off operation. Snubber circuit (snubber diode 4
a, the snubber capacitor 5a and the snubber resistor 6a, and the snubber diode 4d, the snubber capacitor 5d and the snubber resistor 6d) suppress the turn-off loss generated in the non-repetitive turn-off operation and suppress the junction temperature rise.

【0059】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、自己消弧型半導体素子2a,2dにスナバ回路を設
けたので、遮断時の非繰返しターンオフ動作において自
己消弧型半導体素子2aの接合温度は自己消弧型半導体
素子2b,2cより上昇する可能性、および、自己消弧
型半導体素子2aによる過電流遮断が失敗した場合には
健全な他の自己消弧型半導体素子2b,2cを損傷させ
る可能性を低減することができ、自己消弧型半導体素子
2a,2dによる過電流遮断の信頼性を向上させること
ができるという効果が得られる。
As described above, according to the second embodiment, the self-extinguishing type semiconductor elements 2a and 2d are provided with the snubber circuits. The junction temperature may be higher than the self-arc-extinguishing semiconductor elements 2b and 2c, and if the overcurrent interruption by the self-arc-extinguishing semiconductor element 2a fails, the other self-arc-extinguishing semiconductor elements 2b and 2c sound. Can be reduced and the reliability of the overcurrent interruption by the self-extinguishing type semiconductor elements 2a and 2d can be improved.

【0060】なお、この実施の形態2によるインバータ
装置におけるスナバ回路はこの非繰返ターンオフ動作時
にだけ電流が導通するため、スナバコンデンサ5aおよ
びスナバ抵抗6aの許容電流値を小さく設計することが
できる。
In the snubber circuit of the inverter device according to the second embodiment, current flows only during this non-repetitive turn-off operation, so that the allowable current value of snubber capacitor 5a and snubber resistor 6a can be designed to be small.

【0061】また、この実施の形態2によるインバータ
装置には、図2に示すゲート制御回路などを適用するこ
とが勿論可能である。
Further, it is of course possible to apply the gate control circuit shown in FIG. 2 to the inverter device according to the second embodiment.

【0062】実施の形態3.図4は、この発明の実施の
形態3によるインバータ装置の構成を示す回路図であ
り、図5は、図4における自己消弧型半導体素子のゲー
ト駆動回路とその周辺回路の一例を示す図である。
Embodiment 3 FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an example of a gate drive circuit of a self-extinguishing type semiconductor element and its peripheral circuits in FIG. is there.

【0063】実施の形態1においては、一例として自己
消弧型半導体素子2a〜2fにはIGBTが使用されて
いる。IGBTではゲート電圧を制御することによりエ
ミッタ−コレクタ間のインピーダンスを制御することが
できるため、定格電流以上の比較的大きな過電流を遮断
可能なことは例えば各種製品カタログの記載から周知で
ある。
In the first embodiment, IGBT is used for self-extinguishing type semiconductor elements 2a to 2f as an example. Since the impedance between the emitter and the collector can be controlled by controlling the gate voltage in the IGBT, it is well known from a description of various product catalogs, for example, that a relatively large overcurrent exceeding a rated current can be cut off.

【0064】IGBTよりさらに大容量の自己消弧型半
導体素子としては、ゲート転流型ターンオフサイリスタ
(以下、GCTという)がある。このGCTはGTOな
どと同じく自己消弧型半導体素子ではあるが、GTOの
ターンオフゲイン(最大遮断電流に対する最大ゲートオ
フ電流の比)が3〜5程度であるのに対して、GCTの
ターンオフゲインが1近傍であり、遮断電流とほぼ同じ
値のゲートオフ電流をゲート駆動回路により供給してG
CTのカソードに導通する電流をすべてゲート駆動回路
に転流させてGCTをターンオフさせるものである。し
たがってGCTにはIGBTと同様のゲート電圧制御を
行うことが困難であるため、IGBTを使用する場合と
は異なる過電流遮断方式が使用される。以下、GCTを
使用したインバータ装置について説明する。
As a self-extinguishing type semiconductor device having a larger capacity than the IGBT, there is a gate commutation type turn-off thyristor (hereinafter referred to as GCT). This GCT is a self-extinguishing type semiconductor device like GTO and the like. However, while the turn-off gain (ratio of the maximum gate off current to the maximum cutoff current) of the GTO is about 3 to 5, the turn-off gain of the GCT is 1 The gate drive circuit supplies a gate-off current of approximately the same value as the cut-off current by the gate drive circuit.
The GCT is turned off by diverting all the current conducted to the cathode of the CT to the gate drive circuit. Therefore, it is difficult to perform the same gate voltage control as that of the IGBT for the GCT, and therefore, an overcurrent cutoff method different from the case of using the IGBT is used. Hereinafter, an inverter device using the GCT will be described.

【0065】図4において、2a〜2fは、GCTを使
用した自己消弧型半導体素子である。なお、GCTとダ
イオードを同一の半導体ウエハ上に構成し、同一パッケ
ージに収めた逆導通型GCTを自己消弧型半導体素子2
a〜2fおよびフリーホイールダイオード3a〜3fと
して使用することができる。
In FIG. 4, reference numerals 2a to 2f denote self-extinguishing semiconductor devices using GCT. The GCT and the diode are formed on the same semiconductor wafer, and the reverse conducting GCT housed in the same package is replaced with the self-extinguishing type semiconductor device 2.
a to 2f and free wheel diodes 3a to 3f.

【0066】16aは、電流変化率抑制回路19aの蓄
積エネルギーによる自己消弧型半導体素子2b,2cの
オフ駆動時の電圧上昇を抑制する電圧クランプ回路を構
成するクランプダイオードであり、17aは、同様に電
圧クランプ回路を構成するクランプコンデンサであり、
18aは、同様に電圧クランプ回路を構成する放電抵抗
である。16bは、電流変化率抑制回路19bの蓄積エ
ネルギーによる自己消弧型半導体素子2e,2fのオフ
駆動時の電圧上昇を抑制する電圧クランプ回路を構成す
るクランプダイオードであり、17bは、同様に電圧ク
ランプ回路を構成するクランプコンデンサであり、18
bは、同様に電圧クランプ回路を構成する放電抵抗であ
る。19aおよび19bは、導通する電流の変化を抑制
するインダクタンス成分を有する電流変化率抑制回路で
ある。
Reference numeral 16a denotes a clamp diode which constitutes a voltage clamp circuit which suppresses a rise in voltage of the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c during off driving due to energy stored in the current change rate suppressing circuit 19a. Is a clamp capacitor that constitutes a voltage clamp circuit,
Reference numeral 18a is a discharge resistor similarly constituting a voltage clamp circuit. Reference numeral 16b denotes a clamp diode that constitutes a voltage clamp circuit that suppresses a voltage increase when the self-extinguishing type semiconductor elements 2e and 2f are driven off by the energy stored in the current change rate suppression circuit 19b. Similarly, 17b denotes a voltage clamp circuit. It is a clamp capacitor that constitutes a circuit.
“b” is a discharge resistor similarly constituting the voltage clamp circuit. Reference numerals 19a and 19b denote current change rate suppression circuits each having an inductance component for suppressing a change in a conducting current.

【0067】なお、GCTでは安全動作領域がGTOに
比べて拡大されており、スナバ回路を用いずに定格電流
を遮断することが可能であり、電圧上昇率耐量、電流上
昇率耐量が大きいが、実際に使用する際に回路の電流上
昇率が大きくなれば、特にフリーホイールダイオードの
逆回復電流が増加し、ひいては逆回復損失が大きくな
り、その損失値の度合によっては損傷に至る可能性もあ
る。そこで、インバータ装置の低損失化あるいは高信頼
度化を確保するために電流変化率抑制回路19a,19
bが設けられている。
In the GCT, the safe operation area is expanded as compared with the GTO, so that the rated current can be cut off without using a snubber circuit, and the voltage rise rate tolerance and the current rise rate tolerance are large. If the current rise rate of the circuit increases during actual use, the reverse recovery current of the freewheeling diode in particular increases, and thus the reverse recovery loss increases, which may lead to damage depending on the degree of the loss value. . Therefore, in order to ensure low loss or high reliability of the inverter device, the current change rate suppression circuits 19a, 19
b is provided.

【0068】なお、電流変化率抑制回路19a,19b
はリアクトル、配線、ヒューズなどにより構成され、自
己消弧型半導体素子2a,2dのオフ駆動動作の信頼性
が保証されれば、ヒューズを省略してもよい。
The current change rate suppression circuits 19a, 19b
Is constituted by a reactor, a wiring, a fuse and the like, and the fuse may be omitted as long as the reliability of the off driving operation of the self-extinguishing type semiconductor elements 2a and 2d is guaranteed.

【0069】また、電流変化率抑制回路19aの全イン
ダクタンスLaは以下のようにして設計する。GCTで
ある自己消弧型半導体素子2aの最大遮断可能電流をI
a、異常電流検出のためのしきい値をIt(GCTであ
る自己消弧型半導体素子2b,2cの最大遮断電流以下
の値に設定する)、直流電圧回路1による電圧をE、電
流検出回路9aがしきい値電流以上の電流を検出してか
らGCTである自己消弧型半導体素子2aが過電流を遮
断するまでの動作遅れ時間をTmとすると、電流変化率
抑制回路19aの全インダクタンスLaは式(3)に従
って設計する。
The total inductance La of the current change rate suppression circuit 19a is designed as follows. The maximum interruptable current of the self-extinguishing type semiconductor element 2a,
a, a threshold value for detecting an abnormal current, It (set to a value equal to or less than the maximum cutoff current of the self-extinguishing type semiconductor elements 2b, 2c which are GCTs), a voltage by the DC voltage circuit 1 as E, a current detection circuit Assuming that the operation delay time from the detection of a current equal to or greater than the threshold current by the self-arc-extinguishing semiconductor element 2a, which is a GCT, to the interruption of the overcurrent is Tm, the total inductance La of the current change rate suppression circuit 19a is Tm. Is designed according to equation (3).

【数3】 (Equation 3)

【0070】したがって、動作遅れ時間Tmを短縮でき
れば全インダクタンスLaを低減することができ、ま
た、全インダクタンスLaが低減されれば、クランプコ
ンデンサ17aの静電容量を低減することもできる。
Therefore, if the operation delay time Tm can be reduced, the total inductance La can be reduced, and if the total inductance La is reduced, the capacitance of the clamp capacitor 17a can be reduced.

【0071】また、スナバコンデンサ5aの静電容量C
sは以下のようにして設計する。GCTである自己消弧
型半導体素子2aがターンオフした場合には、電流変化
率抑制回路19aに蓄積されたエネルギーは全てスナバ
コンデンサ5aに吸収される。そしてスナバコンデンサ
5aの充電電圧はクランプダイオード16aに印加され
る。したがって、クランプダイオード16aの耐圧を
V、GCTである自己消弧型半導体素子2aの最大遮断
可能電流をIa、電流変化率抑制回路19aの全インダ
クタンスをLaとすると、スナバコンデンサ5aの静電
容量Csは式(4)に従って設計する。
The capacitance C of the snubber capacitor 5a
s is designed as follows. When the self-extinguishing type semiconductor element 2a, which is a GCT, is turned off, all the energy stored in the current change rate suppression circuit 19a is absorbed by the snubber capacitor 5a. Then, the charging voltage of the snubber capacitor 5a is applied to the clamp diode 16a. Therefore, assuming that the withstand voltage of the clamp diode 16a is V, the maximum breakable current of the self-extinguishing type semiconductor element 2a of GCT is Ia, and the total inductance of the current change rate suppressing circuit 19a is La, the capacitance Cs of the snubber capacitor 5a is Cs. Is designed according to equation (4).

【数4】 (Equation 4)

【0072】図4におけるその他の構成要素については
実施の形態1(図1)または実施の形態2(図3)によ
るものと同様であるので、その説明を省略する。
The other components in FIG. 4 are the same as those according to the first embodiment (FIG. 1) or the second embodiment (FIG. 3), and the description thereof will be omitted.

【0073】また図5において、21aはスイッチング
信号保持回路24aの出力に応じてしきい値Itの大き
さを選択するしきい値選択回路(しきい値変更回路)で
あり、22aはスイッチング信号保持回路24aの出力
に応じてターンオン動作を実行するタイミングを検出す
るターンオンタイミング検出回路である。
In FIG. 5, reference numeral 21a denotes a threshold value selecting circuit (threshold changing circuit) for selecting the magnitude of the threshold value It according to the output of the switching signal holding circuit 24a, and 22a denotes a switching signal holding circuit. This is a turn-on timing detection circuit that detects the timing at which the turn-on operation is performed in accordance with the output of the circuit 24a.

【0074】23a〜23cは、自己消弧型半導体素子
2a〜2cをそれぞれ駆動するゲート駆動回路(第3の
ゲート駆動回路、第1のゲート駆動回路および第2のゲ
ート駆動回路)であり、24aは、図示せぬスイッチン
グ信号生成回路により生成された自己消弧型半導体素子
2b,2cへのスイッチング信号を供給され、ゲート制
御回路26aより自己消弧型半導体素子2aをオフ駆動
させるためのオフ信号が出力されたときに自己消弧型半
導体素子2b,2cへのスイッチング信号を保持し、保
持した信号を所定の期間だけ継続して出力するスイッチ
ング信号保持回路(第2のゲート制御回路)である。2
5aはしきい値Itと電流検出回路9aの出力Idとを
比較する比較回路であり、26aは比較回路25aの出
力とターンオンタイミング検出回路22aの出力に応じ
てゲート駆動回路23aを制御して、自己消弧型半導体
素子2aのスイッチング状態を制御するゲート制御回路
である。
Reference numerals 23a to 23c denote gate drive circuits (third gate drive circuit, first gate drive circuit, and second gate drive circuit) for driving the self-extinguishing type semiconductor elements 2a to 2c, respectively. Is supplied with a switching signal to the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c generated by a switching signal generating circuit (not shown), and an off signal for driving the self-extinguishing type semiconductor element 2a off from the gate control circuit 26a. Is a switching signal holding circuit (second gate control circuit) that holds a switching signal to the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c when the signal is output, and continuously outputs the held signal for a predetermined period. . 2
5a is a comparison circuit for comparing the threshold value It with the output Id of the current detection circuit 9a, and 26a controls the gate drive circuit 23a according to the output of the comparison circuit 25a and the output of the turn-on timing detection circuit 22a, This is a gate control circuit that controls the switching state of the self-extinguishing type semiconductor element 2a.

【0075】なお、図5に示す回路と同様の図示せぬ回
路が自己消弧型半導体素子2d,2e,2fおよび電流
検出回路9dにも設けられている。
A circuit (not shown) similar to the circuit shown in FIG. 5 is also provided in self-extinguishing type semiconductor elements 2d, 2e, 2f and current detecting circuit 9d.

【0076】次に動作について説明する。図6は図4お
よび図5に示すインバータ装置の動作を説明するタイミ
ングチャートである。
Next, the operation will be described. FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the inverter device shown in FIGS.

【0077】図5のスイッチング信号保持回路24a
は、図示せぬスイッチング信号生成回路により生成され
た自己消弧型半導体素子2b,2cへのスイッチング信
号を供給され、ゲート制御回路26aにより自己消弧型
半導体素子2aをオフ駆動させるためのオフ信号が出力
されると自己消弧型半導体素子2b,2cへのスイッチ
ング信号を保持し、保持した信号を所定の期間だけ継続
して出力する。なお、スイッチング信号保持回路24a
はゲート制御回路26aがオフ信号を出力しない限り、
供給されたスイッチング信号をそのまま出力する。
The switching signal holding circuit 24a shown in FIG.
Is supplied with a switching signal to the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c generated by a switching signal generating circuit (not shown), and an off signal for driving the self-extinguishing type semiconductor element 2a off by the gate control circuit 26a. Is output, the switching signal to the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c is held, and the held signal is continuously output for a predetermined period. The switching signal holding circuit 24a
Is, unless the gate control circuit 26a outputs an off signal.
The supplied switching signal is output as it is.

【0078】その信号に応じてしきい値選択回路21a
がしきい値Itの大きさを選択し、ターンオンタイミン
グ検出回路22aがターンオン動作を実行するタイミン
グを検出する。一方、比較回路25aによりしきい値I
tと電流検出回路9aの出力Idとが比較され、その比
較結果とターンオンタイミング検出回路22aの出力に
応じてゲート制御回路26aによりゲート駆動回路23
aが制御され、自己消弧型半導体素子2aのスイッチン
グ状態が制御される。
The threshold selection circuit 21a according to the signal
Selects the magnitude of the threshold value It, and detects the timing at which the turn-on timing detection circuit 22a executes the turn-on operation. On the other hand, the threshold I
t is compared with the output Id of the current detection circuit 9a, and the gate control circuit 26a controls the gate drive circuit 23a according to the comparison result and the output of the turn-on timing detection circuit 22a.
is controlled, and the switching state of the self-extinguishing type semiconductor element 2a is controlled.

【0079】また、スイッチング信号保持回路24aの
出力がゲート駆動回路23b,23cに供給され、ゲー
ト駆動回路23b,23cにより自己消弧型半導体素子
2b,2cのスイッチング状態が制御される。
The output of the switching signal holding circuit 24a is supplied to gate drive circuits 23b and 23c, and the switching states of the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c are controlled by the gate drive circuits 23b and 23c.

【0080】以下、図6のタイミングチャートに沿って
各部の詳細な動作について説明する。まず自己消弧型半
導体素子2b,2cのスイッチング動作した場合の電流
検出回路9aにより検出される電流Idについて説明す
る。
The detailed operation of each unit will be described below with reference to the timing chart of FIG. First, the current Id detected by the current detection circuit 9a when the switching operation of the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c is performed will be described.

【0081】自己消弧型半導体素子2b,2cのスイッ
チング動作では、図6に示すように、ターンオンする際
に、自己消弧型半導体素子2b,2cのいずれもがオフ
駆動される期間Tdが設けられる。この期間Tdは、自
己消弧型半導体素子2b,2cがスイッチング動作の過
渡状態において同時にオン状態になり直流電圧回路1を
短絡することを抑制するための時間であり、短絡防止時
間と呼ばれる。
In the switching operation of the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c, as shown in FIG. 6, when turning on, a period Td during which both the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c are driven off is provided. Can be This period Td is a time for preventing the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c from being simultaneously turned on in the transient state of the switching operation and short-circuiting the DC voltage circuit 1, and is called a short-circuit prevention time.

【0082】このようにして自己消弧型半導体素子2
b,2cが駆動されると、電流検出回路9aによる検出
電流Idは負荷電流Ioの極性(向き)に応じて、図6
に示すようになる。すなわち、負荷電流が正極性(図4
に示す方向)である場合、自己消弧型半導体素子2bが
ターンオン動作を行う時刻T2の直後に検出電流が最大
になり、その最大値は負荷電流Ioとフリーホイールダ
イオード3cの逆回復電流Irrとの和になる。一方、
負荷電流が負極性(図4に示す方向の逆方向)である場
合、自己消弧型半導体素子2cがターンオン動作を行う
時刻T4の直後に検出電流が最大になり、その最大値は
フリーホイールダイオード3bの逆回復電流Irrにな
る。
Thus, self-extinguishing type semiconductor element 2
When b and 2c are driven, the detection current Id by the current detection circuit 9a changes according to the polarity (direction) of the load current Io in FIG.
It becomes as shown in. That is, the load current is positive (see FIG. 4).
), The detected current becomes maximum immediately after time T2 at which the self-extinguishing type semiconductor element 2b performs the turn-on operation, and the maximum value is the load current Io and the reverse recovery current Irr of the freewheel diode 3c. The sum of on the other hand,
When the load current is negative (in the opposite direction to the direction shown in FIG. 4), the detected current becomes maximum immediately after time T4 when the self-extinguishing type semiconductor element 2c performs the turn-on operation, and the maximum value is the freewheeling diode. The reverse recovery current Irr of FIG.

【0083】次に、ターンオンタイミング検出回路22
aなどにより自己消弧型半導体素子2aへゲート信号が
供給される際の詳細な動作について説明する。一般に、
大容量GCTはウエハ口径が非常に大きいため、ターン
オン時に高い電流上昇が生じた場合、全てのウエハ面が
オン状態にならずゲート電極近傍の部分がまずオン状態
となる。そして部分的にオン状態になった場所に集中し
て電流が流れ込むため、局部的な接合温度の上昇が発生
する。この部分的にオン状態になる面積を拡げて、局部
的な接合温度の上昇を抑制するためにゲート駆動回路2
3aによりハイゲートオン電流(通常のゲート信号に比
較して大きな電流のゲート信号)が供給される。
Next, the turn-on timing detection circuit 22
A detailed operation when a gate signal is supplied to the self-extinguishing type semiconductor element 2a by a or the like will be described. In general,
Since the large-capacity GCT has a very large wafer diameter, when a high current rises at the time of turn-on, all the wafer surfaces are not turned on and the portion near the gate electrode is turned on first. Then, the current flows intensively at the part where the transistor is partially turned on, so that a local increase in the junction temperature occurs. The gate drive circuit 2 is used to increase the area that is partially turned on to suppress a local increase in junction temperature.
3a supplies a high gate-on current (a gate signal having a larger current than a normal gate signal).

【0084】自己消弧型半導体素子2aに導通する電流
に電流上昇が現れるのは、自己消弧型半導体素子2b,
2cのターンオンのタイミングである時刻T2と時刻T
4のそれぞれ直後であるため、ターンオンタイミング検
出回路22aは、スイッチング信号保持回路24aの2
つの出力の値から時刻T2,T4を検出し、その検出信
号をゲート制御回路26aに供給する。ゲート制御回路
26aは、そのタイミングでゲート駆動回路23aを制
御し、ゲート駆動回路23aに、自己消弧型半導体素子
2aに対してハイゲートオン電流を供給させる。
The rise in the current flowing through the self-extinguishing type semiconductor element 2a is caused by the self-extinguishing type semiconductor element 2b,
Time T2 and time T, which are the turn-on timing of 2c
4, the turn-on timing detection circuit 22a is connected to the switching signal holding circuit 24a
The times T2 and T4 are detected from the two output values, and the detection signals are supplied to the gate control circuit 26a. The gate control circuit 26a controls the gate drive circuit 23a at that timing, and causes the gate drive circuit 23a to supply a high gate-on current to the self-extinguishing type semiconductor element 2a.

【0085】なお、負荷電流Ioの極性を検出し、その
極性に基づいて時刻T2または時刻T4のいずれか一方
のタイミングだけを検出し、そのタイミングでゲート駆
動回路23aによりハイゲートオン電流を供給するよう
にしてもよい。
Note that the polarity of the load current Io is detected, and only one of the timings T2 and T4 is detected based on the polarity, and the gate drive circuit 23a supplies the high gate on current at that timing. It may be.

【0086】次にしきい値選択回路21aの詳細な動作
について説明する。通常時においては、自己消弧型半導
体素子2cがターンオンする時刻T4から自己消弧型半
導体素子2bがターンオンする時刻T2までの期間にお
いては、自己消弧型半導体素子2bがオフ駆動されてい
るため、負荷電流Ioの極性に拘らず、フリーホイール
ダイオード3bの逆回復電流Irrを超える正極性の電
流は電流検出回路9aにより検出されない。しかしなが
ら、自己消弧型半導体素子2b,2cまたはフリーホイ
ールダイオード3b,3cに異常が発生した場合には、
フリーホイールダイオード3bの逆回復電流Irrを超
える正極性の電流が検出されることがある。
Next, the detailed operation of the threshold value selection circuit 21a will be described. In a normal time, the self-extinguishing type semiconductor element 2b is driven off during a period from the time T4 when the self-extinguishing type semiconductor element 2c is turned on to the time T2 when the self-extinguishing type semiconductor element 2b is turned on. Regardless of the polarity of the load current Io, a current having a positive polarity exceeding the reverse recovery current Irr of the freewheel diode 3b is not detected by the current detection circuit 9a. However, when an abnormality occurs in the self-extinguishing type semiconductor elements 2b, 2c or the freewheel diodes 3b, 3c,
A positive current exceeding the reverse recovery current Irr of the freewheel diode 3b may be detected.

【0087】しきい値選択回路21aは、自己消弧型半
導体素子2cがターンオンする時刻T4から自己消弧型
半導体素子2bがターンオンする時刻T2までの期間
を、スイッチング信号保持回路24aの2つの出力の値
から検出し、その期間におけるしきい値Itとして、フ
リーホイールダイオード3bの逆回復電流Irrの最大
値を超える所定の値(図中の「L」)を選択し、比較回
路25aに供給する。それ以外の期間においては、しき
い値選択回路21aは、しきい値Itとして負荷電流I
oの最大値とフリーホイールダイオード3cの逆回復電
流Irrの最大値との和を超える所定の値(図中の
「H」)を選択し、比較回路25aに供給する。
The threshold selection circuit 21a provides the two outputs of the switching signal holding circuit 24a for a period from time T4 when the self-extinguishing type semiconductor element 2c is turned on to time T2 when the self-extinguishing type semiconductor element 2b is turned on. , A predetermined value (“L” in the figure) exceeding the maximum value of the reverse recovery current Irr of the freewheel diode 3b is selected as the threshold value It in the period, and is supplied to the comparison circuit 25a. . In other periods, the threshold value selection circuit 21a sets the load current I
A predetermined value ("H" in the figure) exceeding the sum of the maximum value of "o" and the maximum value of the reverse recovery current Irr of the freewheel diode 3c is selected and supplied to the comparison circuit 25a.

【0088】そして比較回路25aは電流検出回路9a
による検出電流Idと、供給されたしきい値Itとを比
較して、その比較結果をゲート制御回路26aに供給
し、ゲート制御回路26aは、検出電流Idがしきい値
It以上である場合には、異常が発生したと判断して、
ゲート駆動回路23aを制御して自己消弧型半導体素子
2aをターンオフさせる。
The comparison circuit 25a is connected to the current detection circuit 9a
Is compared with the supplied threshold value It, and the comparison result is supplied to the gate control circuit 26a. When the detected current Id is equal to or larger than the threshold value It, Determines that an abnormality has occurred,
The self-turn-off type semiconductor element 2a is turned off by controlling the gate drive circuit 23a.

【0089】ゲート制御回路26aは一旦オフ信号をゲ
ート駆動回路23aに供給した場合、所定の期間、オフ
信号を継続して供給することが好ましい。例えば比較回
路25aにより、検出電流Idがしきい値It以上にな
った時刻を保持しておき、その時刻から所定の期間だ
け、ゲート制御回路26aにより、オフ信号を継続して
供給させる。
When the gate control circuit 26a once supplies the off signal to the gate drive circuit 23a, it is preferable to continuously supply the off signal for a predetermined period. For example, the time when the detection current Id becomes equal to or greater than the threshold value It is held by the comparison circuit 25a, and the gate control circuit 26a continuously supplies the OFF signal for a predetermined period from that time.

【0090】なお、ゲート制御回路26aがオフ信号を
出力すると同時に、その旨の情報がスイッチング信号保
持回路24aに供給され、スイッチング信号保持回路2
4aは、供給されるスイッチング信号の変化に拘わらず
スイッチング信号の値を保持する。このように、自己消
弧型半導体素子2b,2cに対して過電流が流れ、自己
消弧型半導体素子2aがオフ駆動される場合に、自己消
弧型半導体素子2b,2cがその電流を遮断しないよう
にし、自己消弧型半導体素子2b,2cがターンオフ損
傷に至る可能性を低減する。
At the same time as the gate control circuit 26a outputs the OFF signal, information to that effect is supplied to the switching signal holding circuit 24a and the switching signal holding circuit 2
4a holds the value of the switching signal irrespective of the change of the supplied switching signal. As described above, when an overcurrent flows through the self-arc-extinguishing semiconductor elements 2b and 2c and the self-arc-extinguishing semiconductor element 2a is driven off, the self-arc-extinguishing semiconductor elements 2b and 2c cut off the current. In this way, the possibility that the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c will cause turn-off damage is reduced.

【0091】なお、フリーホイールダイオード3b,3
cの逆回復動作が行なわれる時間が予め特定できる場合
には、フリーホイールダイオード3b,3cの逆回復動
作後に、しきい値ItのHのレベルを負荷電流Ioの最
大値を超えた所定の値に変更し、Lのレベルをゼロに変
更するようにしてもよい。この場合、しきい値Itのレ
ベルは4種類となる。
The freewheel diodes 3b, 3
If the time during which the reverse recovery operation of c is performed can be specified in advance, after the reverse recovery operation of the freewheel diodes 3b and 3c, the H level of the threshold value It is changed to a predetermined value exceeding the maximum value of the load current Io. And the level of L may be changed to zero. In this case, there are four levels of the threshold value It.

【0092】また、図5に示す回路においては、自己消
弧型半導体素子2aをオフ駆動する旨の情報がゲート制
御回路26aからスイッチング信号保持回路24aへ供
給されるが、図5の破線で示すように比較回路25aの
出力をスイッチング信号保持回路24aに直接供給し、
その出力に基づいて、ゲート制御回路26aが自己消弧
型半導体素子2aをオフ駆動することを検出するように
してもよい。
In the circuit shown in FIG. 5, information indicating that the self-extinguishing type semiconductor element 2a is turned off is supplied from the gate control circuit 26a to the switching signal holding circuit 24a. As described above, the output of the comparison circuit 25a is directly supplied to the switching signal holding circuit 24a,
Based on the output, the gate control circuit 26a may detect that the self-extinguishing type semiconductor element 2a is turned off.

【0093】次にクランプダイオード16a、クランプ
コンデンサ17aおよび放電抵抗18aで構成される電
圧クランプ回路について説明する。
Next, a voltage clamp circuit composed of a clamp diode 16a, a clamp capacitor 17a and a discharge resistor 18a will be described.

【0094】GCTである自己消弧型半導体素子2b,
2cのスイッチング動作によって電流変化率抑制回路1
9aに蓄積されたエネルギーは、IGBTを使用する場
合のように、自己消弧型半導体素子2b,2cにおいて
損失させることができるほど小さくはない。
The self-extinguishing type semiconductor element 2b, which is a GCT,
Current change rate suppression circuit 1 by switching operation of 2c
The energy stored in 9a is not so small as to be lost in the self-extinguishing semiconductor elements 2b and 2c as in the case of using an IGBT.

【0095】そこで、図4に示すクランプダイオード1
6a、クランプコンデンサ17aおよび放電抵抗18a
で構成される電圧クランプ回路により、電流変化率抑制
回路19aに蓄積されたエネルギーをクランプコンデン
サ17aに一旦吸収させる。
Therefore, the clamp diode 1 shown in FIG.
6a, clamp capacitor 17a and discharge resistor 18a
The energy stored in the current change rate suppression circuit 19a is temporarily absorbed by the clamp capacitor 17a.

【0096】クランプダイオード16a、クランプコン
デンサ17aおよび放電抵抗18aで構成される電圧ク
ランプ回路を自己消弧型半導体素子2b,2cに共通に
適用される箇所に設けることにより、自己消弧型半導体
素子2b,2cをこの電圧クランプ回路により電流変化
率抑制回路19aに蓄積されたエネルギーから保護す
る。
By providing a voltage clamp circuit composed of a clamp diode 16a, a clamp capacitor 17a and a discharge resistor 18a at a location commonly applied to the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c, the self-extinguishing type semiconductor element 2b , 2c are protected by this voltage clamp circuit from the energy stored in the current change rate suppression circuit 19a.

【0097】また、自己消弧型半導体素子2aに接続さ
れた、スナバダイオード4a、スナバコンデンサ5aお
よびスナバ抵抗6aで構成されるスナバ回路により、自
己消弧型半導体素子2aがターンオフする際に発生する
電圧上昇が抑制される。なお、他の方法で電圧上昇を抑
制するようにしてもよい。電圧上昇が抑制されれば、自
己消弧型半導体素子2aのターンオフ損失が抑制される
ため、電圧クランプ回路しか接続されていない自己消弧
型半導体素子(GCT)2b,2cに比べて自己消弧型
半導体素子(GCT)2aの遮断性能が相対的に向上す
ることになる。
Further, a self-extinguishing type semiconductor element 2a is turned off by a snubber circuit composed of a snubber diode 4a, a snubber capacitor 5a and a snubber resistor 6a connected to the self-extinguishing type semiconductor element 2a. Voltage rise is suppressed. The voltage rise may be suppressed by another method. If the voltage rise is suppressed, the turn-off loss of the self-extinguishing type semiconductor element 2a is suppressed, so that the self-extinguishing type semiconductor elements (GCT) 2b and 2c to which only the voltage clamp circuit is connected are self-extinguishing. The breaking performance of the type semiconductor device (GCT) 2a is relatively improved.

【0098】なお、図4および図5に示すインバータ装
置は、GCTである自己消弧型半導体素子2b,2cの
ターンオン動作に同期してGCTである自己消弧型半導
体素子2aにハイゲートオン電流を与える機能、GCT
である自己消弧型半導体素子2b,2cのスイッチング
状態に応じてしきい値を変化させる機能、GCTである
自己消弧型半導体素子2b,2cに共通に電圧クランプ
回路を接続する構成、電流変化率抑制回路19aを介し
て自己消弧型半導体素子2aを直流電圧回路1に接続す
る構成など、インバータ装置の信頼性の向上を提供する
様々な機能や構成が採用されているが、必ずしも全ての
機能や構成を採用する必要はなく、使用する自己消弧型
半導体素子の特性に応じて機能や構成を適宜選択して採
用するようにしてもよい。例えばターンオンタイミング
検出回路22aを省略してゲート駆動回路23aのゲー
トオン電流を増加する構成にすることにより、図5に示
す回路構成を簡素化して信頼性を向上させることなどが
考えられる。
The inverter device shown in FIGS. 4 and 5 applies a high gate on current to the self-extinguishing type semiconductor element 2a which is a GCT in synchronization with the turn-on operation of the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c which are a GCT. Giving function, GCT
The function of changing the threshold value according to the switching state of the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c, the configuration in which a voltage clamp circuit is commonly connected to the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c as GCT, Although various functions and configurations for improving the reliability of the inverter device are adopted, such as a configuration in which the self-extinguishing type semiconductor element 2a is connected to the DC voltage circuit 1 via the rate suppression circuit 19a, not all of them are necessarily used. It is not necessary to adopt the function or configuration, and the function or configuration may be appropriately selected and adopted according to the characteristics of the self-extinguishing type semiconductor element used. For example, by omitting the turn-on timing detection circuit 22a and increasing the gate-on current of the gate drive circuit 23a, the circuit configuration shown in FIG. 5 may be simplified to improve reliability.

【0099】なお、上記動作の説明においては、1つの
インバータブリッジに関連する部分の動作を説明してい
るが、他のインバータブリッジに関連する部分の動作に
ついても同様である。
In the above description of the operation, the operation of a portion related to one inverter bridge has been described, but the same applies to the operation of a portion related to another inverter bridge.

【0100】以上のように、この実施の形態3によれ
ば、2レベルインバータブリッジの2つの自己消弧型半
導体素子2b,2c(2e,2f)に他の自己消弧型半
導体素子2a(2d)を直列接続し、その自己消弧型半
導体素子2a(2d)を2つの自己消弧型半導体素子2
b,2c(2e,2f)のスイッチング状態に拘らずタ
ーンオフ動作可能なようにしたので、自己消弧型半導体
素子を損傷させることなく異常電流を遮断することがで
き、不慮の事故の波及が抑制され、インバータ装置の信
頼性を向上させることができるという効果が得られる。
As described above, according to the third embodiment, the two self-extinguishing semiconductor elements 2b and 2c (2e, 2f) of the two-level inverter bridge are replaced with the other self-extinguishing semiconductor elements 2a (2d). ) Are connected in series, and the self-extinguishing semiconductor element 2a (2d) is
Since the turn-off operation is enabled regardless of the switching state of b, 2c (2e, 2f), an abnormal current can be cut off without damaging the self-extinguishing type semiconductor element, and the accidental spread of the accident is suppressed. Therefore, the effect that the reliability of the inverter device can be improved can be obtained.

【0101】また、この実施の形態3によれば、ゲート
制御回路26aが自己消弧型半導体素子2b,2c(2
e,2f)のターンオン動作に同期して自己消弧型半導
体素子2a(2d)にオン駆動させるようにしたので、
自己消弧型半導体素子2a(2d)を確実にオン状態に
することができ、半導体ウエハ上の部分的な電流集中に
よる素子損傷の発生が抑制され、インバータ装置の信頼
性を向上させることができるという効果が得られる。
Further, according to the third embodiment, the gate control circuit 26a controls the self-extinguishing type semiconductor elements 2b, 2c (2
e, 2f), the self-extinguishing type semiconductor element 2a (2d) is turned on in synchronization with the turn-on operation of (e, 2f).
The self-extinguishing type semiconductor element 2a (2d) can be reliably turned on, the occurrence of element damage due to partial current concentration on the semiconductor wafer can be suppressed, and the reliability of the inverter device can be improved. The effect is obtained.

【0102】さらに、この実施の形態3によれば、自己
消弧型半導体素子2b,2c(2e,2f)のスイッチ
ング状態に応じて、異常電流の検出のためのしきい値に
異なる値を使用するようにしたので、その時点のスイッ
チング状態に応じて高速に異常電流を検出し遮断するこ
とができ、インバータ装置の信頼性を向上させることが
できるという効果が得られる。
Further, according to the third embodiment, different values are used for the threshold value for detecting an abnormal current according to the switching state of self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c (2e and 2f). As a result, an abnormal current can be detected and cut off at high speed in accordance with the switching state at that time, and the effect of improving the reliability of the inverter device can be obtained.

【0103】さらに、この実施の形態3によれば、2つ
の自己消弧型半導体素子2b,2c(2e,2f)に対
して共通の電圧クランプ回路を設けたので、自己消弧型
半導体素子2b,2c(2e,2f)のオフ駆動時の電
圧が抑制され、2レベルインバータブリッジでの電力損
失を低減することができ、インバータ装置を低損失化す
ることができるという効果が得られる。
Further, according to the third embodiment, a common voltage clamp circuit is provided for two self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c (2e, 2f). , 2c (2e, 2f) at the time of off-drive, the power loss in the two-level inverter bridge can be reduced, and the effect of reducing the inverter device loss can be obtained.

【0104】さらに、この実施の形態3によれば、自己
消弧型半導体素子2a(2d)のターンオフ時の自己消
弧型半導体素子2b,2c(2e,2f)のスイッチン
グ状態を保持、固定するようにしたので、自己消弧型半
導体素子2b,2c(2e,2f)が誤って事故電流を
遮断して損傷することを防止してインバータ装置の信頼
性を向上させることができるという効果が得られる。
Further, according to the third embodiment, the switching state of self-extinguishing semiconductor elements 2b, 2c (2e, 2f) when self-extinguishing semiconductor element 2a (2d) is turned off is held and fixed. As a result, the self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c (2e and 2f) can be prevented from being erroneously interrupted by an accident current and damaged, thereby improving the reliability of the inverter device. Can be

【0105】さらに、この実施の形態3によれば、電流
変化率抑制回路19a(19b)を介して2レベルイン
バータブリッジが直流電圧回路1に接続されるので、自
己消弧型半導体素子2b,2c(2e,2f)のターン
オン時に流れるオン電流の増加率を抑制することがで
き、異常電流の検出時における電流検出遅れが補償さ
れ、インバータ装置の信頼性を向上させることができる
という効果が得られる。
Further, according to the third embodiment, since the two-level inverter bridge is connected to DC voltage circuit 1 via current change rate suppressing circuit 19a (19b), self-extinguishing type semiconductor elements 2b, 2c The increase rate of the on-current flowing at the time of (2e, 2f) turn-on can be suppressed, the current detection delay at the time of detection of an abnormal current is compensated, and the effect that the reliability of the inverter device can be improved can be obtained. .

【0106】実施の形態4.図7は、この発明の実施の
形態4によるインバータ装置の構成を示す回路図であ
る。この発明の実施の形態4によるインバータ装置は、
実施の形態3によるインバータ装置(図4)における自
己消弧型半導体素子2a,2d、フリーホイールダイオ
ード3a,3d、スナバ回路(スナバダイオード4a,
4d、スナバコンデンサ5a,5dおよびスナバ抵抗6
a,6d)の設置位置を図7に示すように変更したもの
である。
Embodiment 4 FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 4 of the present invention. Embodiment 4 An inverter device according to Embodiment 4 of the present invention
Self-turn-off semiconductor elements 2a and 2d, freewheel diodes 3a and 3d, and a snubber circuit (snubber diodes 4a, 4a) in the inverter device (FIG. 4) according to the third embodiment.
4d, snubber capacitors 5a and 5d and snubber resistor 6
a, 6d) is changed as shown in FIG.

【0107】また、自己消弧型半導体素子2b,2c
(2e,2f)には共通に電圧クランプ回路(クランプ
ダイオード16a,16b、クランプコンデンサ17
a,17b、放電抵抗18a,18b)が接続される。
The self-extinguishing type semiconductor elements 2b and 2c
The voltage clamp circuits (clamp diodes 16a, 16b, clamp capacitor 17) are commonly used for (2e, 2f).
a, 17b and discharge resistors 18a, 18b) are connected.

【0108】なお、実施の形態4によるインバータ装置
におけるその他の構成要素については実施の形態3によ
るインバータ装置(図4および図5)と同様であるの
で、その説明を省略する。
The other components of the inverter device according to the fourth embodiment are the same as those of the inverter device according to the third embodiment (FIGS. 4 and 5), and a description thereof will not be repeated.

【0109】また、電流検出回路9a(9d)の設置位
置は自己消弧型半導体素子2a(2d)に流れる電流が
等価的に検出できる位置ならばよく、特に限定されるこ
とはない。
Further, the installation position of the current detection circuit 9a (9d) is not particularly limited as long as the current flowing through the self-extinguishing type semiconductor element 2a (2d) can be equivalently detected.

【0110】次に動作について説明する。この実施の形
態4によるインバータ装置においては、電流変化率抑制
回路19a(19b)がクランプダイオード16a(1
6b)および放電抵抗18a(18b)とともに閉回路
を構成するため、その閉回路内に自己消弧型半導体素子
2a(2d)などが配置されず、自己消弧型半導体素子
2a(2d)がターンオフした場合に電流変化率抑制回
路19aに蓄積されるエネルギーの全てがスナバコンデ
ンサ5a(5d)に吸収されることはない。
Next, the operation will be described. In the inverter device according to the fourth embodiment, the current change rate suppression circuit 19a (19b) includes the clamp diode 16a (1
6b) and the discharge resistor 18a (18b) form a closed circuit, so that the self-extinguishing type semiconductor element 2a (2d) is not arranged in the closed circuit, and the self-extinguishing type semiconductor element 2a (2d) is turned off. In this case, all of the energy stored in the current change rate suppression circuit 19a is not absorbed by the snubber capacitor 5a (5d).

【0111】したがって、式(4)の条件に制限される
ことなくスナバコンデンサ5a(5d)の静電容量Cs
を設計することができ、実施の形態3におけるスナバコ
ンデンサ5a(5d)に比較して静電容量は小さく設計
される。
Therefore, the capacitance Cs of the snubber capacitors 5a (5d) is not limited to the condition of the expression (4).
Can be designed, and the capacitance is designed to be smaller than that of snubber capacitor 5a (5d) in the third embodiment.

【0112】なお、実施の形態4によるインバータ装置
におけるその他の動作については実施の形態3によるイ
ンバータ装置(図4および図5)と同様であるので、そ
の説明を省略する。
The other operations of the inverter device according to the fourth embodiment are the same as those of the inverter device according to the third embodiment (FIGS. 4 and 5), and a description thereof will not be repeated.

【0113】以上のように、この実施の形態4によれ
ば、実施の形態3による効果の他、スナバコンデンサ5
a(5d)の静電容量を小さく設計することができると
いう効果が得られる。
As described above, according to the fourth embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, the snubber capacitor 5
The effect that the capacitance of a (5d) can be designed to be small can be obtained.

【0114】実施の形態5.図8は、この発明の実施の
形態5によるインバータ装置の構成を示す回路図であ
る。この発明の実施の形態5によるインバータ装置は、
実施の形態3によるインバータ装置(図4)における電
圧クランプ回路(クランプダイオード16a,16b、
クランプコンデンサ17a,17bおよび放電抵抗18
a,18b)の設置位置を図8に示すように変更したも
のである。
Embodiment 5 FIG. FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 5 of the present invention. An inverter device according to Embodiment 5 of the present invention
The voltage clamp circuit (clamp diodes 16a, 16b) in the inverter device (FIG. 4) according to the third embodiment.
Clamp capacitors 17a, 17b and discharge resistor 18
a, 18b) are changed as shown in FIG.

【0115】この実施の形態5によるインバータ装置
(図8)においては、クランプダイオード16a(16
b)、クランプコンデンサ17a(17b)および放電
抵抗18a(18b)で構成される電圧クランプ回路が
自己消弧型半導体素子2a〜2c(2d〜2f)に共通
に接続される。
In the inverter device according to the fifth embodiment (FIG. 8), clamp diode 16a (16
b), a voltage clamp circuit composed of a clamp capacitor 17a (17b) and a discharge resistor 18a (18b) is commonly connected to the self-extinguishing type semiconductor elements 2a to 2c (2d to 2f).

【0116】なお、実施の形態5によるインバータ装置
におけるその他の構成要素については実施の形態3によ
るインバータ装置(図4および図5)と同様であるの
で、その説明を省略する。
The other components of the inverter device according to the fifth embodiment are the same as those of the inverter device according to the third embodiment (FIGS. 4 and 5), and a description thereof will not be repeated.

【0117】また、電流検出回路9a(9d)の設置位
置は自己消弧型半導体素子2a(2d)に流れる電流が
等価的に検出できる位置ならばよく、特に限定されるこ
とはない。
Further, the installation position of the current detection circuit 9a (9d) is not particularly limited as long as the current flowing through the self-extinguishing type semiconductor element 2a (2d) can be equivalently detected.

【0118】次に動作について説明する。自己消弧型半
導体素子2a(2d)がターンオフした場合、電流変化
率抑制回路19a(19d)に蓄積されたエネルギーは
まずスナバコンデンサ5a(5d)に吸収されていく
が、スナバコンデンサ5a(5d)の充電電圧が直流電
圧回路1の電圧E以上になると、スナバコンデンサ5a
(5d)とクランプコンデンサ17a(17b)とによ
り吸収される。したがって、スナバコンデンサ5a(5
d)の静電容量を小さく設計することができる。
Next, the operation will be described. When the self-extinguishing type semiconductor element 2a (2d) is turned off, the energy accumulated in the current change rate suppression circuit 19a (19d) is first absorbed by the snubber capacitor 5a (5d), but the snubber capacitor 5a (5d). Is higher than the voltage E of the DC voltage circuit 1, the snubber capacitor 5a
(5d) and absorbed by the clamp capacitors 17a (17b). Therefore, the snubber capacitor 5a (5
The capacitance d) can be designed to be small.

【0119】なお、実施の形態5によるインバータ装置
におけるその他の動作については実施の形態3によるイ
ンバータ装置(図4および図5)と同様であるので、そ
の説明を省略する。
The other operations of the inverter device according to the fifth embodiment are the same as those of the inverter device according to the third embodiment (FIGS. 4 and 5), and thus description thereof will be omitted.

【0120】以上のように、この実施の形態5によれ
ば、自己消弧型半導体素子2a〜2c(2d〜2f)に
対して共通の電圧クランプ回路を設けたので、自己消弧
型半導体素子2a〜2c(2d〜2f)のオフ駆動時の
電圧が抑制され、異常電流を遮断するための自己消弧型
半導体素子2a(2d)に接続されるスナバコンデンサ
5a(5d)の静電容量を低減することができ、インバ
ータ装置を小型化することができるという効果が得られ
る。
As described above, according to the fifth embodiment, a common voltage clamp circuit is provided for self-extinguishing semiconductor elements 2a to 2c (2d to 2f). The voltage at the time of off driving of 2a to 2c (2d to 2f) is suppressed, and the capacitance of snubber capacitor 5a (5d) connected to self-extinguishing type semiconductor element 2a (2d) for interrupting abnormal current is reduced. Thus, the effect that the inverter device can be downsized can be obtained.

【0121】実施の形態6.図9は、この発明の実施の
形態6によるインバータ装置の構成を示す回路図であ
る。この発明の実施の形態6によるインバータ装置は、
実施の形態5によるインバータ装置(図8)における電
圧クランプ回路(クランプダイオード16a,16b、
クランプコンデンサ17a,17bおよび放電抵抗18
a,18b)の設置位置を図9に示すように変更すると
ともに、放電抵抗18a,18bをスナバ抵抗としても
使用するようにしたものである。
Embodiment 6 FIG. FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 6 of the present invention. An inverter device according to Embodiment 6 of the present invention
The voltage clamp circuit (clamp diodes 16a, 16b,
Clamp capacitors 17a, 17b and discharge resistor 18
a, 18b) are changed as shown in FIG. 9, and the discharge resistors 18a, 18b are also used as snubber resistors.

【0122】この実施の形態6によるインバータ装置
(図9)においては、スナバ回路のスナバ抵抗6a,6
dが省略されるとともに、クランプダイオード16a,
16bのアノードがスナバダイオード4a,4dのカソ
ードにそれぞれ接続される。
In the inverter device according to the sixth embodiment (FIG. 9), snubber resistors 6a, 6
d is omitted, and the clamp diodes 16a,
The anode of 16b is connected to the cathode of snubber diodes 4a and 4d, respectively.

【0123】なお、実施の形態6によるインバータ装置
におけるその他の構成要素については実施の形態5によ
るインバータ装置(図8)と同様であるので、その説明
を省略する。また動作についても実施の形態5によるイ
ンバータ装置と同様であるので、その説明を省略する。
The other components of the inverter device according to the sixth embodiment are the same as those of the inverter device according to the fifth embodiment (FIG. 8), and a description thereof will not be repeated. Also, the operation is the same as that of the inverter device according to the fifth embodiment, and the description thereof is omitted.

【0124】また、電流検出回路9a(9d)の設置位
置は自己消弧型半導体素子2a(2d)に流れる電流が
等価的に検出できる位置ならばよく、特に限定されるこ
とはない。
Further, the installation position of the current detection circuit 9a (9d) is not particularly limited as long as the current flowing through the self-extinguishing type semiconductor element 2a (2d) can be equivalently detected.

【0125】以上のように、この実施の形態6によれ
ば、クランプダイオード16a,16bのアノードをス
ナバダイオード4a,4dのカソードにそれぞれ接続
し、電圧クランプ回路の放電抵抗18a(18b)をス
ナバ回路のスナバ抵抗6a(6d)としても使用するよ
うにしてスナバ抵抗6a(6d)を省略するようにした
ので、部品点数が減り、インバータ装置のサイズおよび
コストを低減することができるという効果が得られる。
As described above, according to the sixth embodiment, the anodes of the clamp diodes 16a and 16b are connected to the cathodes of the snubber diodes 4a and 4d, respectively, and the discharge resistor 18a (18b) of the voltage clamp circuit is connected to the snubber circuit. Since the snubber resistor 6a (6d) is also used as the snubber resistor 6a (6d), the number of parts is reduced, and the size and cost of the inverter device can be reduced. .

【0126】実施の形態7.図10は、この発明の実施
の形態7によるインバータ装置の構成を示す回路図であ
る。図11は、図10における自己消弧型半導体素子の
ゲート駆動回路とその周辺回路の一例を示す図である。
Embodiment 7 FIG. FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 7 of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing an example of the gate drive circuit of the self-extinguishing type semiconductor device in FIG. 10 and its peripheral circuits.

【0127】図10において、51は端子Cを中性点と
して、端子P,C間に電圧E、端子C,N間に電圧Eを
発生する直流電圧回路である。52aおよび52gは異
常電流遮断用のGCTなどの自己消弧型半導体素子(第
1の遮断用自己消弧型半導体素子)であり、52fおよ
び52mは同様に異常電流遮断用のGCTなどの自己消
弧型半導体素子(第2の遮断用自己消弧型半導体素子)
である。52b〜52eおよび52h〜52kは、それ
ぞれインバータ駆動されるGCTなどの自己消弧型半導
体素子(第3〜第6の自己消弧型半導体素子)である。
In FIG. 10, reference numeral 51 denotes a DC voltage circuit for generating a voltage E between the terminals P and C and a voltage E between the terminals C and N with the terminal C as a neutral point. Reference numerals 52a and 52g denote self-extinguishing semiconductor devices such as GCTs for interrupting abnormal current (first interrupting self-extinguishing semiconductor devices), and 52f and 52m similarly denote self-extinguishing semiconductor devices such as GCT for interrupting abnormal current. Arc type semiconductor element (second self-extinguishing type semiconductor element for interrupting)
It is. 52b to 52e and 52h to 52k are self-extinguishing semiconductor devices (third to sixth self-extinguishing semiconductor devices) such as inverter-driven GCTs.

【0128】なお、所定のスイッチング信号に従ってイ
ンバータ駆動される自己消弧型半導体素子52b〜52
eは1つの3レベルインバータブリッジを構成し、所定
のスイッチング信号に従ってインバータ駆動される自己
消弧型半導体素子52h〜52kは1つの3レベルイン
バータブリッジを構成する。
Self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52 driven by an inverter according to a predetermined switching signal
"e" constitutes one three-level inverter bridge, and self-extinguishing type semiconductor elements 52h to 52k, which are inverter-driven according to a predetermined switching signal, constitute one three-level inverter bridge.

【0129】53aおよび53gは、自己消弧型半導体
素子52a,52gにそれぞれ逆並列に接続されたフリ
ーホイールダイオード(第1の遮断用フリーホイールダ
イオード)であり、53fおよび53mは、自己消弧型
半導体素子52f,52mにそれぞれ逆並列に接続され
たフリーホイールダイオード(第2の遮断用フリーホイ
ールダイオード)であり、53b〜53eおよび53h
〜53kは、自己消弧型半導体素子52b〜52e,5
2h〜52kにそれぞれ逆並列に接続されたフリーホイ
ールダイオード(第3〜第6のフリーホイールダイオー
ド)である。
53a and 53g are freewheel diodes (first breaking freewheel diodes) connected in anti-parallel to the self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52g, respectively. 53b to 53e and 53h are freewheel diodes (second blocking freewheel diodes) connected in antiparallel to the semiconductor elements 52f and 52m, respectively.
To 53k are self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e, 5
Freewheel diodes (third to sixth freewheel diodes) connected in anti-parallel to 2h to 52k, respectively.

【0130】54aおよび54gは、自己消弧型半導体
素子52a,52gにそれぞれ接続されるスナバ回路
(第1の電圧上昇率抑制回路)を構成するスナバダイオ
ードであり、55aおよび55gは、自己消弧型半導体
素子52a,52gにそれぞれ接続されるスナバ回路を
構成するスナバコンデンサであり、56aおよび56g
は、スナバダイオード54a,54gにそれぞれ並列に
接続され、自己消弧型半導体素子52a,52gにそれ
ぞれ接続されるスナバ回路を構成するスナバ抵抗であ
る。
Numerals 54a and 54g are snubber diodes constituting snubber circuits (first voltage rise rate suppressing circuits) connected to self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52g, respectively. Snubber capacitors constituting snubber circuits connected to the respective type semiconductor elements 52a and 52g.
Are snubber resistors which are connected in parallel with the snubber diodes 54a and 54g, respectively, and form snubber circuits connected to the self-extinguishing semiconductor elements 52a and 52g, respectively.

【0131】54fおよび54mは、自己消弧型半導体
素子52f,52mにそれぞれ接続されるスナバ回路
(第2の電圧上昇率抑制回路)を構成するスナバダイオ
ードであり、55fおよび55mは、自己消弧型半導体
素子52f,52mにそれぞれ接続されるスナバ回路を
構成するスナバコンデンサであり、56fおよび56m
は、スナバダイオード54f,54mにそれぞれ並列に
接続され、自己消弧型半導体素子52f,52mにそれ
ぞれ接続されるスナバ回路を構成するスナバ抵抗であ
る。
54f and 54m are snubber diodes constituting snubber circuits (second voltage rise rate suppressing circuits) connected to the self-extinguishing type semiconductor elements 52f and 52m, respectively. Snubber capacitors constituting snubber circuits connected to the respective type semiconductor elements 52f and 52m.
Are snubber resistors which are connected in parallel to the snubber diodes 54f and 54m, respectively, and constitute a snubber circuit connected to the self-extinguishing semiconductor elements 52f and 52m, respectively.

【0132】59a,59b,59cおよび59dは自
己消弧型半導体素子52a,52f,52g,52mに
導通する電流をそれぞれ検出する電流検出回路である。
Reference numerals 59a, 59b, 59c and 59d denote current detecting circuits for detecting currents conducted to the self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f, 52g and 52m, respectively.

【0133】66aは、電流変化率抑制回路69aの蓄
積エネルギーによる自己消弧型半導体素子52b,52
cのオフ駆動時の電圧上昇を抑制する第2の電圧クラン
プ回路を構成するクランプダイオードであり、67a
は、同様に第2の電圧クランプ回路を構成するクランプ
コンデンサであり、68aは、同様に第2の電圧クラン
プ回路を構成する放電抵抗である。
Reference numeral 66a denotes self-extinguishing type semiconductor elements 52b and 52 due to the energy stored in the current change rate suppressing circuit 69a.
c is a clamp diode that constitutes a second voltage clamp circuit that suppresses a voltage rise during off-drive of c.
Is a clamp capacitor that also forms the second voltage clamp circuit, and 68a is a discharge resistor that also forms the second voltage clamp circuit.

【0134】66bは、電流変化率抑制回路69bの蓄
積エネルギーによる自己消弧型半導体素子52d,52
eのオフ駆動時の電圧上昇を抑制する第3の電圧クラン
プ回路を構成するクランプダイオードであり、67b
は、同様に第3の電圧クランプ回路を構成するクランプ
コンデンサであり、68bは、同様に第3の電圧クラン
プ回路を構成する放電抵抗である。
66b is a self-extinguishing type semiconductor element 52d, 52d by the energy stored in the current change rate suppressing circuit 69b.
67c is a clamp diode that constitutes a third voltage clamp circuit that suppresses a voltage rise during the OFF drive of e.
Is a clamp capacitor similarly constituting the third voltage clamp circuit, and 68b is a discharge resistor similarly constituting the third voltage clamp circuit.

【0135】66cは、電流変化率抑制回路69cの蓄
積エネルギーによる自己消弧型半導体素子52h,52
jのオフ駆動時の電圧上昇を抑制する第2の電圧クラン
プ回路を構成するクランプダイオードであり、67c
は、同様に第2の電圧クランプ回路を構成するクランプ
コンデンサであり、68cは、同様に第2の電圧クラン
プ回路を構成する放電抵抗である。
Reference numeral 66c designates self-extinguishing type semiconductor elements 52h and 52c by the energy stored in the current change rate suppressing circuit 69c.
j is a clamp diode that constitutes a second voltage clamp circuit that suppresses a voltage rise at the time of off-drive of j.
Is a clamp capacitor similarly forming the second voltage clamp circuit, and 68c is a discharge resistor similarly forming the second voltage clamp circuit.

【0136】66dは、電流変化率抑制回路69dの蓄
積エネルギーによる自己消弧型半導体素子52i,52
kのオフ駆動時の電圧上昇を抑制する第3の電圧クラン
プ回路を構成するクランプダイオードであり、67d
は、同様に第3の電圧クランプ回路を構成するクランプ
コンデンサであり、68dは、同様に第3の電圧クラン
プ回路を構成する放電抵抗である。
66d is a self-extinguishing type semiconductor element 52i, 52d by the energy stored in the current change rate suppressing circuit 69d.
k is a clamp diode that constitutes a third voltage clamp circuit that suppresses a voltage rise during the off drive of k.
Is a clamp capacitor similarly constituting the third voltage clamp circuit, and 68d is a discharge resistor similarly constituting the third voltage clamp circuit.

【0137】69aおよび69cは、導通する電流の変
化を抑制するインダクタンス成分を有する電流変化率抑
制回路(第1の電流変化率抑制回路)であり、69bお
よび69dは、同様に、導通する電流の変化を抑制する
インダクタンス成分を有する電流変化率抑制回路(第2
の電流変化率抑制回路)である。60は、一端が自己消
弧型半導体素子52c,52dの間の出力端子63aに
接続され、他端が自己消弧型半導体素子52i,52j
の間の出力端子63bに接続された負荷回路である。
Reference numerals 69a and 69c denote current rate-of-change suppressing circuits (first current rate-of-change suppressing circuits) having an inductance component for suppressing a change in the conducting current. A current change rate suppression circuit having an inductance component for suppressing the change (second
Current change rate suppression circuit). One end of the reference numeral 60 is connected to the output terminal 63a between the self-extinguishing type semiconductor elements 52c and 52d, and the other end thereof is self-extinguishing type semiconductor elements 52i and 52j.
Is a load circuit connected to the output terminal 63b.

【0138】なお、GCTは安全動作領域をGTOに比
べて拡大されており、スナバ回路を用いずに定格電流を
遮断することが可能であり、電圧上昇率耐量、電流上昇
率耐量が大きいが、実際に使用する際に回路の電流上昇
率が大きくなれば、特にフリーホイールダイオードの逆
回復電流が増加し、ひいては逆回復損失が大きくなり、
その損失値の度合によっては損傷に至る可能性もある。
そこで、インバータ装置の低損失化あるいは高信頼度化
を確保するために電流変化率抑制回路69a〜69dが
設けられている。
The GCT has a larger safe operation area than the GTO, can cut off the rated current without using a snubber circuit, and has a large withstand voltage increase rate and a high withstand current rate. If the current rise rate of the circuit during actual use increases, the reverse recovery current of the freewheel diode in particular increases, and consequently the reverse recovery loss increases,
Depending on the degree of the loss value, damage may occur.
Therefore, current rate-of-change suppression circuits 69a to 69d are provided to ensure low loss or high reliability of the inverter device.

【0139】なお、電流変化率抑制回路69a〜69d
はリアクトル、配線、ヒューズなどにより構成され、自
己消弧型半導体素子52a,52f,52g,52mの
オフ駆動動作の信頼性が保証されれば、ヒューズを省略
してもよい。
Note that the current change rate suppression circuits 69a to 69d
Is constituted by a reactor, a wiring, a fuse and the like, and the fuse may be omitted as long as the reliability of the off driving operation of the self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f, 52g and 52m is guaranteed.

【0140】また、電流変化率抑制回路69aの全イン
ダクタンスLaは以下のようにして設計する。GCTで
ある自己消弧型半導体素子52aの最大遮断可能電流を
Ia、しきい値をIt(GCTである自己消弧型半導体
素子52b〜52eの最大遮断電流以下の値に設定す
る)、直流電圧回路51による端子P,C間または端子
C,N間の電圧をE、電流検出回路59a,59bがし
きい値電流以上の電流を検出してからGCTである自己
消弧型半導体素子52a,52fが過電流を遮断するま
での動作遅れ時間をTmとすると、電流変化率抑制回路
69aの全インダクタンスLaは式(3)に従って設計
する。また同様にして電流変化率抑制回路69b〜69
dの全インダクタンスLb〜Ldを設計する。
Further, the total inductance La of the current change rate suppression circuit 69a is designed as follows. The maximum interruptable current of the self-extinguishing type semiconductor element 52a which is a GCT is set to Ia, the threshold value It is set to a value equal to or less than the maximum interrupting current of the self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e which are GCTs, and the DC voltage The voltage between the terminals P and C or between the terminals C and N by the circuit 51 is E, and the self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52f which are GCT after the current detecting circuits 59a and 59b detect a current equal to or more than the threshold current. Assuming that the operation delay time until the overcurrent is cut off is Tm, the total inductance La of the current change rate suppression circuit 69a is designed according to the equation (3). Similarly, current change rate suppression circuits 69b-69
Design the total inductances Lb to Ld of d.

【0141】したがって、動作遅れ時間Tmを短縮でき
れば全インダクタンスLa〜Ldを低減することがで
き、また、全インダクタンスLa〜Ldが低減されれ
ば、クランプコンデンサ67a〜67dの静電容量を低
減することもできる。
Therefore, if the operation delay time Tm can be reduced, the total inductances La to Ld can be reduced, and if the total inductances La to Ld are reduced, the capacitance of the clamp capacitors 67a to 67d can be reduced. Can also.

【0142】また、スナバコンデンサ55aの静電容量
Csは以下のようにして設計する。GCTである自己消
弧型半導体素子52aがターンオフした場合には、電流
変化率抑制回路69aに蓄積されたエネルギーは全てス
ナバコンデンサ55aに吸収される。そしてスナバコン
デンサ55aの充電電圧はクランプダイオード66aに
印加される。したがって、クランプダイオード66aの
耐圧をV、GCTである自己消弧型半導体素子52aの
最大遮断可能電流をIa、電流変化率抑制回路69aの
全インダクタンスをLaとすると、スナバコンデンサ5
5aの静電容量Csは式(4)に従って設計する。また
同様にしてスナバコンデンサ55f,55g,55mの
静電容量Csを設計する。
The capacitance Cs of the snubber capacitor 55a is designed as follows. When the self-extinguishing type semiconductor element 52a, which is a GCT, is turned off, all the energy stored in the current change rate suppression circuit 69a is absorbed by the snubber capacitor 55a. Then, the charging voltage of the snubber capacitor 55a is applied to the clamp diode 66a. Therefore, assuming that the withstand voltage of the clamp diode 66a is V, the maximum interruptable current of the self-extinguishing type semiconductor element 52a of GCT is Ia, and the total inductance of the current change rate suppressing circuit 69a is La, the snubber capacitor 5
The capacitance Cs of 5a is designed according to equation (4). Similarly, the capacitance Cs of the snubber capacitors 55f, 55g, and 55m is designed.

【0143】76aおよび76bは直流電圧回路51の
端子Cから自己消弧型半導体素子52cのアノードと自
己消弧型半導体素子52dのカソードにそれぞれ接続さ
れる結合ダイオード(第1および第2の結合ダイオー
ド)であり、76cおよび76dは直流電圧回路51の
端子Cから自己消弧型半導体素子52iのアノードと自
己消弧型半導体素子52jのカソードにそれぞれ接続さ
れる結合ダイオード(第1および第2の結合ダイオー
ド)である。
Reference numerals 76a and 76b denote coupling diodes (first and second coupling diodes) connected from terminal C of DC voltage circuit 51 to the anode of self-extinguishing semiconductor device 52c and the cathode of self-extinguishing semiconductor device 52d, respectively. ), And 76c and 76d are coupling diodes (first and second couplings) respectively connected from the terminal C of the DC voltage circuit 51 to the anode of the self-extinguishing type semiconductor element 52i and the cathode of the self-extinguishing type semiconductor element 52j. Diode).

【0144】また図11において、71aおよび71b
はスイッチング信号保持回路74aの出力に応じて、異
常電流検出のためのしきい値Itの大きさをそれぞれ選
択するしきい値選択回路(第1および第2のしきい値変
更回路)であり、72aおよび72bはスイッチング信
号保持回路74aの出力に応じて自己消弧型半導体素子
52a,52fのターンオン動作を実行するタイミング
をそれぞれ検出するターンオンタイミング検出回路であ
る。
Also, in FIG. 11, 71a and 71b
Is a threshold value selection circuit (first and second threshold value change circuits) for respectively selecting the magnitude of the threshold value It for detecting an abnormal current in accordance with the output of the switching signal holding circuit 74a; Reference numerals 72a and 72b denote turn-on timing detection circuits for detecting timings of executing the turn-on operations of the self-extinguishing semiconductor elements 52a and 52f in accordance with the output of the switching signal holding circuit 74a.

【0145】73b〜73eは、インバータ駆動される
自己消弧型半導体素子52b〜52eをそれぞれ駆動す
るゲート駆動回路(第3〜第6のゲート駆動回路)であ
り、73aおよび73fは、異常電流遮断用の自己消弧
型半導体素子52a,52fをそれぞれ駆動するゲート
駆動回路(第7および第8のゲート駆動回路)である。
74aは、図示せぬスイッチング信号生成回路により生
成された自己消弧型半導体素子52b〜52eへのスイ
ッチング信号を供給され、ゲート制御回路65aまたは
ゲート制御回路65bより自己消弧型半導体素子52a
または自己消弧型半導体素子52fをオフ駆動させるた
めのオフ信号が出力された場合に自己消弧型半導体素子
52b〜52eへのスイッチング信号を保持し、保持し
た信号を出力するスイッチング信号保持回路(第5のゲ
ート制御回路)である。
Reference numerals 73b to 73e denote gate drive circuits (third to sixth gate drive circuits) for driving inverter-driven self-extinguishing semiconductor elements 52b to 52e, respectively, and 73a and 73f denote abnormal current cutoffs. Drive circuits (seventh and eighth gate drive circuits) for driving the self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52f, respectively.
74a is supplied with a switching signal to the self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e generated by a switching signal generating circuit (not shown), and is supplied from the gate control circuit 65a or the gate control circuit 65b to the self-extinguishing type semiconductor element 52a.
Alternatively, a switching signal holding circuit that holds a switching signal to the self-extinguishing semiconductor elements 52b to 52e when an off signal for driving the self-extinguishing semiconductor element 52f to be turned off, and outputs the held signal ( (Fifth gate control circuit).

【0146】64aおよび64bはしきい値選択回路7
1a,71bからのしきい値Itと電流検出回路59
a,59bの出力Idとをそれぞれ比較する比較回路で
あり、65aおよび65bは比較回路64a,64bの
出力とターンオンタイミング検出回路72a,72bの
出力に応じてゲート駆動回路73a,73bをそれぞれ
制御して、自己消弧型半導体素子52a,52fのスイ
ッチング状態をそれぞれ制御するゲート制御回路(第3
および第4のゲート制御回路)である。
64a and 64b are threshold value selection circuits 7
Threshold value It from 1a, 71b and current detection circuit 59
a comparison circuit for comparing the output Id of the gate drive circuits 73a and 73b with the outputs of the comparison circuits 64a and 64b and the outputs of the turn-on timing detection circuits 72a and 72b, respectively. Thus, a gate control circuit (third control) for controlling the switching states of the self-extinguishing semiconductor elements 52a and 52f, respectively
And a fourth gate control circuit).

【0147】なお、図11に示す回路と同様の図示せぬ
回路が自己消弧型半導体素子52g〜52k,52mお
よび電流検出回路59c,59dにも設けられている。
A circuit (not shown) similar to the circuit shown in FIG. 11 is also provided in self-extinguishing type semiconductor elements 52g-52k, 52m and current detecting circuits 59c, 59d.

【0148】次に動作について説明する。図12は図1
0および図11に示すインバータ装置の動作を説明する
タイミングチャートである。
Next, the operation will be described. FIG. 12 shows FIG.
12 is a timing chart illustrating the operation of the inverter device shown in FIG.

【0149】図11のスイッチング信号保持回路74a
は、図示せぬスイッチング信号生成回路により生成され
た自己消弧型半導体素子52b〜52eへのスイッチン
グ信号を供給され、ゲート制御回路65aまたはゲート
制御回路65bより自己消弧型半導体素子52aまたは
自己消弧型半導体素子52fをオフ駆動させるためのオ
フ信号が出力された場合に自己消弧型半導体素子52b
〜52eへのスイッチング信号を保持し、保持した信号
を所定の期間だけ継続して出力する。なお、スイッチン
グ信号保持回路74aはゲート制御回路65aまたはゲ
ート制御回路65bがオフ信号を出力しない限り、供給
されたスイッチング信号をそのまま出力する。
Switching signal holding circuit 74a shown in FIG.
Are supplied with switching signals to the self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e generated by a switching signal generating circuit (not shown), and are supplied from the gate control circuit 65a or the gate control circuit 65b to the self-extinguishing type semiconductor element 52a or the self-extinguishing type. When an off signal for driving off the arc-type semiconductor element 52f is output, the self-extinguishing type semiconductor element 52b
To 52e, and outputs the held signal continuously for a predetermined period. The switching signal holding circuit 74a outputs the supplied switching signal as it is, unless the gate control circuit 65a or 65b outputs an off signal.

【0150】その信号に応じてしきい値選択回路71
a,71bがしきい値Itの大きさを選択し、ターンオ
ンタイミング検出回路72a,72bが自己消弧型半導
体素子52a,52fのターンオン動作を実行するタイ
ミングを検出する。一方、比較回路64a,64bによ
りしきい値Itと電流検出回路59a,59bの出力I
dとが比較され、その比較結果とターンオンタイミング
検出回路72a,72bの出力に応じてゲート制御回路
65a,65bによりゲート駆動回路73a,73fが
制御され、自己消弧型半導体素子52a,52fのスイ
ッチング状態がそれぞれ制御される。
Threshold value selecting circuit 71 according to the signal
a, 71b select the magnitude of the threshold value It, and detect the timing at which the turn-on timing detection circuits 72a, 72b execute the turn-on operation of the self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f. On the other hand, the threshold value It and the output I of the current detection circuits 59a and 59b are determined by the comparison circuits 64a and 64b.
The gate driving circuits 73a and 73f are controlled by the gate control circuits 65a and 65b in accordance with the comparison result and the outputs of the turn-on timing detection circuits 72a and 72b, and the switching of the self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52f is performed. Each state is controlled.

【0151】また、スイッチング信号保持回路74aの
出力がゲート駆動回路73b〜73eに供給され、ゲー
ト駆動回路73b〜73eにより自己消弧型半導体素子
52b〜52eのスイッチング状態がそれぞれ制御され
る。
The output of the switching signal holding circuit 74a is supplied to the gate driving circuits 73b to 73e, and the switching states of the self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e are controlled by the gate driving circuits 73b to 73e, respectively.

【0152】以下、図12のタイミングチャートに沿っ
て各部の詳細な動作について説明する。まず自己消弧型
半導体素子52b〜52eのスイッチング動作した場合
の電流検出回路59a,59bにより検出される電流I
dについて説明する。
The detailed operation of each unit will be described below with reference to the timing chart of FIG. First, the current I detected by the current detection circuits 59a, 59b when the switching operation of the self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e is performed.
d will be described.

【0153】自己消弧型半導体素子52b〜52eのス
イッチング動作では、実施の形態3の場合と同様に、タ
ーンオンする際に短絡防止時間Tdが設けられている。
In the switching operation of the self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e, a short-circuit prevention time Td is provided when the semiconductor device is turned on, as in the third embodiment.

【0154】このようにして自己消弧型半導体素子52
b〜52eが駆動されると、電流検出回路59a,59
bによる検出電流Idは負荷電流Ioの極性(向き)に
応じて、図12に示すようになる。すなわち、負荷電流
が正極性(図10に示す方向)である場合、自己消弧型
半導体素子52cがターンオン動作を行う時刻T6の直
後に電流検出回路59bによる検出電流Idが最大にな
り、その最大値はフリーホイールダイオード53eの逆
回復電流Irrになる。また、その場合、自己消弧型半
導体素子52bがターンオン動作を行う時刻T8の直後
に電流検出回路59aによる検出電流Idが最大にな
り、その最大値は負荷電流Ioと結合ダイオード76a
の逆回復電流Irrとの和になる。
Thus, the self-extinguishing type semiconductor element 52
When b-52e are driven, current detection circuits 59a, 59
FIG. 12 shows the detection current Id based on b according to the polarity (direction) of the load current Io. That is, when the load current has a positive polarity (the direction shown in FIG. 10), the detection current Id by the current detection circuit 59b becomes maximum immediately after the time T6 when the self-extinguishing type semiconductor element 52c performs the turn-on operation. The value is the reverse recovery current Irr of the freewheel diode 53e. In this case, the detection current Id by the current detection circuit 59a becomes maximum immediately after time T8 when the self-extinguishing type semiconductor element 52b performs the turn-on operation, and the maximum value is the load current Io and the coupling diode 76a.
With the reverse recovery current Irr.

【0155】一方、負荷電流が負極性(図10に示す方
向の逆方向)である場合、自己消弧型半導体素子52d
がターンオン動作を行う時刻T10の直後に電流検出回
路59aによる検出電流Idが最大になり、その最大値
はフリーホイールダイオード53bの逆回復電流Irr
になる。また、その場合、自己消弧型半導体素子52e
がターンオン動作を行う時刻T12の直後に電流検出回
路59bによる検出電流Idが最大になり、その最大値
は負荷電流Ioと結合ダイオード76bの逆回復電流I
rrとの和になる。
On the other hand, when the load current has a negative polarity (in a direction opposite to the direction shown in FIG. 10), the self-extinguishing type semiconductor element 52d
Immediately after the time T10 at which the turn-on operation is performed, the detection current Id by the current detection circuit 59a becomes maximum, and the maximum value is the reverse recovery current Irr of the freewheel diode 53b.
become. In that case, the self-extinguishing type semiconductor element 52e
Immediately after the time T12 when the turn-on operation is performed, the detection current Id detected by the current detection circuit 59b becomes maximum, and the maximum value is the load current Io and the reverse recovery current Id of the coupling diode 76b.
rr.

【0156】次に、ターンオンタイミング検出回路72
a,72bなどにより自己消弧型半導体素子52a,5
2fへゲート信号が供給される際の詳細な動作について
説明する。一般に、大容量GCTはウエハ口径が非常に
大きいため、ターンオン時に高い電流上昇が生じた場
合、全てのウエハ面がオン状態にならずゲート電極近傍
の部分がまずオン状態となる。そして部分的にオン状態
になった場所に集中して電流が流れ込むため、局部的な
接合温度の上昇が発生する。この部分的にオン状態とな
る面積を拡げて、局部的な接合温度の上昇を抑制するた
めにゲート駆動回路73a,73fによりハイゲートオ
ン電流が供給される。
Next, the turn-on timing detection circuit 72
self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52b
A detailed operation when the gate signal is supplied to 2f will be described. In general, since the large-capacity GCT has a very large wafer diameter, when a large current rise occurs at the time of turn-on, all the wafer surfaces are not turned on, and a portion near the gate electrode is turned on first. Then, the current flows intensively at the part where the transistor is partially turned on, so that a local increase in the junction temperature occurs. A high gate-on current is supplied by the gate drive circuits 73a and 73f in order to increase the area that is partially turned on and to suppress a local increase in the junction temperature.

【0157】自己消弧型半導体素子52aに導通する電
流に電流上昇が現れるのは、自己消弧型半導体素子52
b,52dのターンオンのタイミングである時刻T8と
時刻T10のそれぞれ後であるため、ターンオンタイミ
ング検出回路72aは、スイッチング信号保持回路74
aの出力のうちの自己消弧型半導体素子52b,52d
に対応する2つの出力の値から時刻T8,T10を検出
し、その検出信号をゲート制御回路65aに供給する。
ゲート制御回路65aは、そのタイミングでゲート駆動
回路73aを制御し、ゲート駆動回路73aに、自己消
弧型半導体素子52aに対してハイゲートオン電流を供
給させる。
The rise in the current flowing through the self-extinguishing type semiconductor element 52a is caused by the self-extinguishing type semiconductor element 52a.
Since the turn-on timings b and 52d are after the time T8 and the time T10, respectively, the turn-on timing detection circuit 72a
The self-extinguishing type semiconductor elements 52b and 52d of the output of a
Are detected at the times T8 and T10 from the values of the two outputs corresponding to, and the detection signals are supplied to the gate control circuit 65a.
The gate control circuit 65a controls the gate drive circuit 73a at that timing, and causes the gate drive circuit 73a to supply a high gate-on current to the self-extinguishing type semiconductor element 52a.

【0158】同様に、自己消弧型半導体素子52fに導
通する電流に電流上昇が現れるのは、自己消弧型半導体
素子52c,52eのターンオンのタイミングである時
刻T6と時刻T12のそれぞれ後であるため、ターンオ
ンタイミング検出回路72bは、スイッチング信号保持
回路74aの出力のうちの自己消弧型半導体素子52
c,52eに対応する2つの出力の値から時刻T6,T
12を検出し、その検出信号をゲート制御回路65bに
供給する。ゲート制御回路65bは、そのタイミングで
ゲート駆動回路73fを制御し、ゲート駆動回路73f
に、自己消弧型半導体素子52fに対してハイゲートオ
ン電流を供給させる。
Similarly, a rise in the current conducted to self-extinguishing type semiconductor element 52f appears after time T6 and time T12, which are the turn-on timings of self-extinguishing type semiconductor elements 52c and 52e. Therefore, the turn-on timing detection circuit 72b outputs the self-extinguishing type semiconductor element 52 of the output of the switching signal holding circuit 74a.
From the two output values corresponding to c and 52e, time T6, T
12 and supplies the detection signal to the gate control circuit 65b. The gate control circuit 65b controls the gate drive circuit 73f at that timing, and controls the gate drive circuit 73f.
Then, a high gate on current is supplied to the self-extinguishing type semiconductor element 52f.

【0159】なお、負荷電流Ioの極性を検出し、その
極性に基づいて時刻T8または時刻T10のいずれか一
方のタイミングだけを検出し、そのタイミングでゲート
駆動回路73aによりハイゲートオン電流を供給するよ
うにしてもよい。同様に、その極性に基づいて時刻T6
または時刻T12のいずれか一方のタイミングだけを検
出し、そのタイミングでゲート駆動回路73fによりハ
イゲートオン電流を供給するようにしてもよい。
The polarity of the load current Io is detected, and only one of the timings T8 and T10 is detected based on the polarity, and the gate drive circuit 73a supplies the high gate on current at that timing. It may be. Similarly, based on the polarity, time T6
Alternatively, only one of the timings of the time T12 may be detected, and the high gate-on current may be supplied by the gate drive circuit 73f at that timing.

【0160】次にしきい値選択回路71a,71bの詳
細な動作について説明する。通常時においては、自己消
弧型半導体素子52dがターンオンする時刻T10から
自己消弧型半導体素子52bがターンオンする時刻T8
までの期間においては、自己消弧型半導体素子52bが
オフ駆動されているため、負荷電流Ioの極性に拘ら
ず、フリーホイールダイオード53bの逆回復電流Ir
rを超える正極性の電流は電流検出回路59aにより検
出されない。しかしながら、自己消弧型半導体素子52
b,52dまたはフリーホイールダイオード53b,5
3cに異常が発生した場合には、フリーホイールダイオ
ード53bの逆回復電流Irrを超える正極性の電流が
検出されることがある。
Next, detailed operations of threshold value selecting circuits 71a and 71b will be described. Normally, from time T10 when the self-extinguishing type semiconductor element 52d is turned on to time T8 when the self-extinguishing type semiconductor element 52b is turned on.
In the period until the self-extinguishing type semiconductor element 52b is turned off, the reverse recovery current Ir of the freewheel diode 53b is independent of the polarity of the load current Io.
The positive polarity current exceeding r is not detected by the current detection circuit 59a. However, the self-extinguishing type semiconductor device 52
b, 52d or freewheeling diodes 53b, 5
When an abnormality occurs in 3c, a positive current exceeding the reverse recovery current Irr of the freewheel diode 53b may be detected.

【0161】しきい値選択回路71aは、自己消弧型半
導体素子52dがターンオンする時刻T10から自己消
弧型半導体素子52bがターンオンする時刻T8までの
期間を、スイッチング信号保持回路74aの出力のうち
の自己消弧型半導体素子52b,52dに対応する2つ
の出力の値から検出し、その期間におけるしきい値It
として、フリーホイールダイオード53bの逆回復電流
Irrの最大値を超える所定の値(図中の「L1」)を
選択し、比較回路64aに供給する。それ以外の期間
(時刻T8から時刻T10までの期間)においては、し
きい値選択回路71aは、しきい値Itとして負荷電流
Ioの最大値と結合ダイオード76aの逆回復電流Ir
rの最大値との和を超える所定の値(図中の「H1」)
を選択し、比較回路64aに供給する。
The threshold value selecting circuit 71a determines the period from the time T10 when the self-extinguishing type semiconductor element 52d is turned on to the time T8 when the self-extinguishing type semiconductor element 52b is turned on among the outputs of the switching signal holding circuit 74a. Are detected from two output values corresponding to the self-extinguishing type semiconductor elements 52b and 52d, and the threshold value It in that period is detected.
, A predetermined value (“L1” in the figure) exceeding the maximum value of the reverse recovery current Irr of the freewheel diode 53b is selected and supplied to the comparison circuit 64a. In other periods (the period from time T8 to time T10), the threshold value selection circuit 71a sets the maximum value of the load current Io and the reverse recovery current Ir of the coupling diode 76a as the threshold value It.
A predetermined value exceeding the sum of the maximum value of r ("H1" in the figure)
Is supplied to the comparison circuit 64a.

【0162】そして比較回路64aは電流検出回路59
aによる検出電流Idと、供給されたしきい値Itとを
比較して、その比較結果をゲート制御回路65aに供給
し、ゲート制御回路65aは、検出電流Idがしきい値
It以上である場合には、異常が発生したと判断して、
ゲート駆動回路73aを制御して自己消弧型半導体素子
52aをターンオフさせる。
The comparison circuit 64a includes a current detection circuit 59
a, and compares the supplied threshold value It with the supplied threshold value It, and supplies the comparison result to the gate control circuit 65a. The gate control circuit 65a determines whether the detected current Id is equal to or greater than the threshold value It. Determines that an abnormality has occurred,
The gate driving circuit 73a is controlled to turn off the self-extinguishing type semiconductor element 52a.

【0163】ゲート制御回路65aは一旦オフ信号をゲ
ート駆動回路73aに供給した場合、所定の期間、オフ
信号を継続して供給することが好ましい。例えば比較回
路64aにより、検出電流Idがしきい値It以上にな
った時刻を保持しておき、その時刻から所定の期間だ
け、ゲート制御回路65aに、オフ信号を継続して供給
させる。
When the gate control circuit 65a once supplies the off signal to the gate drive circuit 73a, it is preferable to continuously supply the off signal for a predetermined period. For example, the time when the detection current Id becomes equal to or more than the threshold value It is held by the comparison circuit 64a, and the OFF signal is continuously supplied to the gate control circuit 65a for a predetermined period from that time.

【0164】同様に、しきい値選択回路71bは、自己
消弧型半導体素子52cがターンオンする時刻T6から
自己消弧型半導体素子52eがターンオンする時刻T1
2までの期間を、スイッチング信号保持回路74aの出
力のうちの自己消弧型半導体素子52c,52eに対応
する2つの出力の値から検出し、その期間におけるしき
い値Itとして、フリーホイールダイオード53eの逆
回復電流Irrの最大値を超える所定の値(図中の「L
2」)を選択し、比較回路64bに供給する。それ以外
の期間(時刻T12から時刻T6までの期間)において
は、しきい値選択回路71bは、しきい値Itとして負
荷電流Ioの最大値と結合ダイオード76bの逆回復電
流Irrの最大値との和を超える所定の値(図中の「H
2」)を選択し、比較回路64bに供給する。
Similarly, the threshold value selecting circuit 71b changes the time from the time T6 when the self-extinguishing type semiconductor element 52c is turned on to the time T1 when the self-extinguishing type semiconductor element 52e is turned on.
The period up to 2 is detected from the two output values corresponding to the self-extinguishing type semiconductor elements 52c and 52e among the outputs of the switching signal holding circuit 74a, and is set as the threshold value It in that period as the freewheel diode 53e. A predetermined value exceeding the maximum value of the reverse recovery current Irr (“L” in FIG.
2 ") and supplies it to the comparison circuit 64b. In the other periods (the period from time T12 to time T6), the threshold value selection circuit 71b sets the threshold value It between the maximum value of the load current Io and the maximum value of the reverse recovery current Irr of the coupling diode 76b. A predetermined value exceeding the sum (“H” in the figure)
2 ") and supplies it to the comparison circuit 64b.

【0165】そして比較回路64bは電流検出回路59
bによる検出電流Idと、供給されたしきい値Itとを
比較して、その比較結果をゲート制御回路65bに供給
し、ゲート制御回路65bは、検出電流Idがしきい値
It以上である場合には、異常が発生したと判断して、
ゲート駆動回路73fを制御して自己消弧型半導体素子
52fをターンオフさせる。
The comparison circuit 64b includes a current detection circuit 59
b, and compares the supplied threshold value It with the supplied threshold value It, and supplies the comparison result to the gate control circuit 65b. The gate control circuit 65b determines whether the detected current Id is equal to or greater than the threshold value It. Determines that an abnormality has occurred,
The gate driving circuit 73f is controlled to turn off the self-extinguishing type semiconductor element 52f.

【0166】ゲート制御回路65bは一旦オフ信号をゲ
ート駆動回路73fに供給した場合、所定の期間、オフ
信号を継続して供給することが好ましい。例えば比較回
路64bにより、検出電流Idがしきい値It以上にな
った時刻を保持しておき、その時刻から所定の期間だ
け、ゲート制御回路65bに、オフ信号を継続して供給
させる。
When the gate control circuit 65b once supplies the off signal to the gate drive circuit 73f, it is preferable to continuously supply the off signal for a predetermined period. For example, the time when the detection current Id becomes equal to or more than the threshold value It is held by the comparison circuit 64b, and the OFF signal is continuously supplied to the gate control circuit 65b for a predetermined period from that time.

【0167】なお、ゲート制御回路65a,65bがオ
フ信号を出力すると同時に、その旨の情報がスイッチン
グ信号保持回路74aに供給され、スイッチング信号保
持回路74aは、供給されるスイッチング信号の変化に
拘わらず、スイッチング信号の値を保持する。このよう
に、自己消弧型半導体素子52b〜52eに対して過電
流が流れ、自己消弧型半導体素子52a(52f)がオ
フ駆動される場合に、自己消弧型半導体素子52b〜5
2eが電流を遮断しないようにし、自己消弧型半導体素
子52b〜52eがターンオフ損傷に至る可能性を低減
する。
At the same time that the gate control circuits 65a and 65b output the OFF signal, information to that effect is supplied to the switching signal holding circuit 74a, and the switching signal holding circuit 74a operates regardless of the change in the supplied switching signal. , Hold the value of the switching signal. As described above, when an overcurrent flows through the self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e and the self-extinguishing type semiconductor element 52a (52f) is turned off, the self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e are turned off.
2e does not interrupt the current, reducing the likelihood of self-turn-off semiconductor elements 52b-52e leading to turn-off damage.

【0168】フリーホイールダイオード53b,53e
および結合ダイオード76a,76bの逆回復動作が行
われる時間が予め特定できる場合には、それらのダイオ
ードの逆回復動作後に、しきい値ItのH1,H2のレ
ベルを負荷電流Ioの最大値を超えた所定の値に変更
し、L1,L2のレベルをゼロに変更するようにしても
よい。この場合、しきい値Itのレベルは4種類とな
る。
Freewheel diodes 53b and 53e
If the time during which the reverse recovery operation of the coupling diodes 76a and 76b is performed can be specified in advance, after the reverse recovery operation of those diodes, the levels of the thresholds H1 and H2 exceed the maximum value of the load current Io. May be changed to a predetermined value, and the levels of L1 and L2 may be changed to zero. In this case, there are four levels of the threshold value It.

【0169】また、図11に示す回路においては、自己
消弧型半導体素子52a,52fをオフ駆動する旨の情
報がゲート制御回路65a,65bからスイッチング信
号保持回路74aへ供給されるが、図11の破線で示す
ように比較回路64a,64bの出力をスイッチング信
号保持回路74aに直接供給し、その出力に基づいて、
ゲート制御回路65a,65bが自己消弧型半導体素子
52a,52fをオフ駆動することを検出するようにし
てもよい。
In the circuit shown in FIG. 11, information for turning off self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52f is supplied from gate control circuits 65a and 65b to switching signal holding circuit 74a. As shown by the broken line, the outputs of the comparison circuits 64a and 64b are directly supplied to the switching signal holding circuit 74a, and based on the output,
The gate control circuits 65a and 65b may detect that the self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52f are turned off.

【0170】次にクランプダイオード66a,66b、
クランプコンデンサ67a,67bおよび放電抵抗68
a,68bで構成される2つの電圧クランプ回路につい
て説明する。
Next, the clamp diodes 66a, 66b,
Clamp capacitors 67a, 67b and discharge resistor 68
Two voltage clamp circuits constituted by a and 68b will be described.

【0171】GCTである自己消弧型半導体素子52b
〜52eのスイッチング動作によって電流変化率抑制回
路69a,69bに蓄積されたエネルギーは、IGBT
を使用する場合のように、自己消弧型半導体素子52b
〜52eにおいて損失させることができるほど小さくは
ない。
Self-extinguishing type semiconductor element 52b which is a GCT
The energy stored in the current change rate suppression circuits 69a and 69b by the switching operations of
As in the case of using the self-extinguishing type semiconductor element 52b
Not as small as can be lost at ~ 52e.

【0172】そこで、図10に示すクランプダイオード
66a、クランプコンデンサ67aおよび放電抵抗68
aで構成される第2の電圧クランプ回路により、電流変
化率抑制回路69aに蓄積されたエネルギーをクランプ
コンデンサ67aに一旦吸収させるとともに、クランプ
ダイオード66b、クランプコンデンサ67bおよび放
電抵抗68bで構成される第3の電圧クランプ回路によ
り、電流変化率抑制回路69bに蓄積されたエネルギー
をクランプコンデンサ67bに一旦吸収させる。
Therefore, a clamp diode 66a, a clamp capacitor 67a and a discharge resistor 68 shown in FIG.
a, the energy stored in the current change rate suppressing circuit 69a is temporarily absorbed by the clamp capacitor 67a, and the second voltage clamp circuit is configured by the clamp diode 66b, the clamp capacitor 67b, and the discharge resistor 68b. The energy accumulated in the current change rate suppression circuit 69b is temporarily absorbed by the clamp capacitor 67b by the voltage clamp circuit 3.

【0173】第2の電圧クランプ回路を自己消弧型半導
体素子52b,52dに共通に適用される箇所に設ける
ことにより、自己消弧型半導体素子52b,52dを、
電流変化率抑制回路69aに蓄積されたエネルギーから
保護する。また、第3の電圧クランプ回路を自己消弧型
半導体素子52c,52eに共通に適用される箇所に設
けることにより、自己消弧型半導体素子52c,52e
を、電流変化率抑制回路69bに蓄積されたエネルギー
から保護する。
By providing the second voltage clamp circuit at a location commonly applied to the self-extinguishing type semiconductor elements 52b and 52d, the self-extinguishing type semiconductor elements 52b and 52d can be
It protects from the energy stored in the current change rate suppression circuit 69a. Further, by providing the third voltage clamp circuit at a location commonly applied to the self-extinguishing semiconductor elements 52c and 52e, the self-extinguishing semiconductor elements 52c and 52e are provided.
From the energy stored in the current change rate suppression circuit 69b.

【0174】また、自己消弧型半導体素子52aに接続
された、スナバダイオード54a、スナバコンデンサ5
5aおよびスナバ抵抗56aで構成されるスナバ回路に
より、自己消弧型半導体素子52aがターンオフする際
に発生する電圧上昇が抑制される。同様に、自己消弧型
半導体素子52fに接続された、スナバダイオード54
f、スナバコンデンサ55fおよびスナバ抵抗56fで
構成されるスナバ回路により、自己消弧型半導体素子5
2fがターンオフする際に発生する電圧上昇が抑制され
る。なお、他の方法で電圧上昇を抑制するようにしても
よい。電圧上昇が抑制されれば、自己消弧型半導体素子
52a,52fのターンオフ損失が抑制されるため、電
圧クランプ回路しか接続されていない自己消弧型半導体
素子(GCT)52b〜52eに比べて自己消弧型半導
体素子(GCT)52a,52fの遮断性能が相対的に
向上することになる。
The snubber diode 54a and the snubber capacitor 5 connected to the self-extinguishing type semiconductor element 52a
The snubber circuit composed of the snubber resistor 5a and the snubber resistor 56a suppresses a voltage rise that occurs when the self-extinguishing type semiconductor element 52a is turned off. Similarly, the snubber diode 54 connected to the self-extinguishing type semiconductor element 52f
f, a snubber capacitor 55f and a snubber resistor 56f to form a self-extinguishing type semiconductor element 5
The voltage rise that occurs when 2f turns off is suppressed. The voltage rise may be suppressed by another method. If the rise in voltage is suppressed, the turn-off loss of the self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52f is suppressed, so that the self-extinguishing type semiconductor elements (GCT) 52b to 52e to which only the voltage clamp circuit is connected are self-extinguishing. The breaking performance of the arc-extinguishing type semiconductor devices (GCT) 52a and 52f is relatively improved.

【0175】なお、図10および図11に示すインバー
タ装置は、GCTである自己消弧型半導体素子52b〜
52eのターンオン動作に同期してGCTである自己消
弧型半導体素子52a,52fにハイゲートオン電流を
与える機能、GCTである自己消弧型半導体素子52b
〜52eのスイッチング状態に応じてしきい値を変化さ
せる機能、GCTである自己消弧型半導体素子52b〜
52eに共通に電圧クランプ回路を接続する構成、電流
変化率抑制回路69a,69bを介して自己消弧型半導
体素子52a,52fを直流電圧回路51に接続する構
成など、インバータ装置の信頼性の向上を提供する様々
な機能や構成が採用されているが、必ずしも全ての機能
や構成を採用する必要はなく、使用する自己消弧型半導
体素子の特性に応じて機能や構成を適宜選択して採用す
るようにしてもよい。例えばターンオンタイミング検出
回路72a,72bを省略してゲート駆動回路73a,
73fのゲートオン電流を増加する構成にすることによ
り、図11に示す回路構成を簡素化して信頼性を向上さ
せることなどが考えられる。
The inverter device shown in FIGS. 10 and 11 has a self-extinguishing type semiconductor element 52b-
A function of applying a high gate-on current to the self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52f which are GCTs in synchronization with the turn-on operation of 52e, and a self-extinguishing type semiconductor element 52b which is a GCT
Function to change the threshold value according to the switching state of the self-extinguishing type semiconductor device 52b
Improvement of the reliability of the inverter device, such as a configuration in which a voltage clamp circuit is commonly connected to 52e and a configuration in which self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f are connected to DC voltage circuit 51 via current change rate suppression circuits 69a, 69b. Various functions and configurations are provided, but it is not necessary to employ all the functions and configurations, and the functions and configurations are appropriately selected and adopted according to the characteristics of the self-extinguishing semiconductor device to be used. You may make it. For example, the turn-on timing detection circuits 72a, 72b are omitted, and the gate drive circuits 73a,
By increasing the gate-on current of 73f, it is possible to simplify the circuit configuration shown in FIG. 11 and improve the reliability.

【0176】なお、上記動作の説明においては、1つの
インバータブリッジに関連する部分の動作を説明してい
るが、他のインバータブリッジに関連する部分の動作に
ついても同様である。
In the above description of the operation, the operation of a portion related to one inverter bridge is described, but the same applies to the operation of a portion related to another inverter bridge.

【0177】以上のように、この実施の形態7によれ
ば、3レベルインバータブリッジの4つの自己消弧型半
導体素子52b〜52e(52h〜52k)に他の自己
消弧型半導体素子52a,52f(52g,52m)を
直列接続し、その自己消弧型半導体素子52a,52f
(52g,52m)を2つの自己消弧型半導体素子52
b〜52e(52h〜52k)のスイッチング状態に拘
らずターンオフ動作可能なようにしたので、自己消弧型
半導体素子を損傷させることなく異常電流を遮断するこ
とができ、不慮の事故の波及が抑制され、インバータ装
置の信頼性を向上させることができるという効果が得ら
れる。
As described above, according to the seventh embodiment, the four self-extinguishing semiconductor elements 52b to 52e (52h to 52k) of the three-level inverter bridge are replaced with the other self-extinguishing semiconductor elements 52a and 52f. (52g, 52m) are connected in series, and the self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f
(52g, 52m) is replaced with two self-extinguishing type semiconductor elements 52.
Since the turn-off operation is enabled irrespective of the switching state of b to 52e (52h to 52k), the abnormal current can be cut off without damaging the self-extinguishing type semiconductor element, and the occurrence of an accident is suppressed. Therefore, the effect that the reliability of the inverter device can be improved can be obtained.

【0178】また、この実施の形態7によれば、ゲート
制御回路65a,65bが自己消弧型半導体素子52b
〜52e(52h〜52k)のターンオン動作に同期し
て自己消弧型半導体素子52a,52f(52g,52
m)にオン駆動させるようにしたので、自己消弧型半導
体素子52a,52f(52g,52m)を確実にオン
状態にすることができ、半導体ウエハ上の部分的な電流
集中による素子損傷の発生が抑制され、インバータ装置
の信頼性を向上させることができるという効果が得られ
る。
According to the seventh embodiment, gate control circuits 65a and 65b are provided with self-extinguishing type semiconductor element 52b.
To 52e (52h to 52k) in synchronism with the turn-on operation of the self-extinguishing type semiconductor elements 52a and 52f (52g, 52k).
m), the self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f (52g, 52m) can be reliably turned on, and element damage occurs due to partial current concentration on the semiconductor wafer. Is suppressed and the reliability of the inverter device can be improved.

【0179】さらに、この実施の形態7によれば、自己
消弧型半導体素子52b〜52e(52h〜52k)の
スイッチング状態に応じて、異常電流の検出のためのし
きい値に異なる値を使用するようにしたので、その時点
のスイッチング状態に応じて高速に異常電流を検出し遮
断することができ、インバータ装置の信頼性を向上させ
ることができるという効果が得られる。
Further, according to the seventh embodiment, different values are used for the threshold value for detecting an abnormal current according to the switching state of self-extinguishing type semiconductor elements 52b to 52e (52h to 52k). As a result, an abnormal current can be detected and cut off at high speed in accordance with the switching state at that time, and the effect of improving the reliability of the inverter device can be obtained.

【0180】さらに、この実施の形態7によれば、2つ
の自己消弧型半導体素子52b,52d(52c,52
e)(52h,52j)(52i,52k)に対して共
通の電圧クランプ回路を設けたので、自己消弧型半導体
素子52b,52d(52c,52e)(52h,52
j)(52i,52k)のオフ駆動時の電圧が抑制さ
れ、3レベルインバータブリッジでの電力損失を低減す
ることができ、インバータ装置を低損失化することがで
きるという効果が得られる。
Further, according to the seventh embodiment, two self-extinguishing type semiconductor elements 52b, 52d (52c, 52
e) Since a common voltage clamp circuit is provided for (52h, 52j) (52i, 52k), the self-extinguishing type semiconductor elements 52b, 52d (52c, 52e) (52h, 52)
j) The voltage during off driving of (52i, 52k) is suppressed, the power loss in the three-level inverter bridge can be reduced, and the effect of reducing the loss of the inverter device can be obtained.

【0181】さらに、この実施の形態7によれば、自己
消弧型半導体素子52a,52f(52g,52m)の
ターンオフ動作時の自己消弧型半導体素子52b〜52
e(52h〜52k)のスイッチング状態を保持、固定
するようにしたので、自己消弧型半導体素子52b〜5
2e(52h〜52k)が誤って事故電流を遮断して損
傷することを防止してインバータ装置の信頼性を向上さ
せることができるという効果が得られる。
Further, according to the seventh embodiment, the self-extinguishing semiconductor elements 52b to 52 at the time of the turn-off operation of the self-extinguishing semiconductor elements 52a and 52f (52g, 52m).
e (52h-52k) are held and fixed, so that the self-extinguishing type semiconductor elements 52b-5
2e (52h to 52k) can be prevented from being erroneously interrupted and damaged, thereby improving the reliability of the inverter device.

【0182】さらに、この実施の形態7によれば、電流
変化率抑制回路69a,69b(69c,69d)を介
して3レベルインバータブリッジが直流電圧回路に接続
されるので、自己消弧型半導体素子52b〜52e(5
2h〜52k)のターンオン時に流れるオン電流の増加
率を抑制することができ、異常電流の検出時における電
流検出遅れが補償され、インバータ装置の信頼性を向上
させることができるという効果が得られる。
Further, according to the seventh embodiment, since the three-level inverter bridge is connected to the DC voltage circuit via current change rate suppressing circuits 69a, 69b (69c, 69d), the self-extinguishing type semiconductor element 52b to 52e (5
The increase rate of the on-current flowing at the time of turn-on from 2h to 52k) can be suppressed, and the current detection delay at the time of detecting an abnormal current is compensated, so that the effect of improving the reliability of the inverter device can be obtained.

【0183】実施の形態8.図13は、この発明の実施
の形態8によるインバータ装置の構成を示す回路図であ
る。この発明の実施の形態8によるインバータ装置は、
実施の形態7によるインバータ装置(図10)における
自己消弧型半導体素子52a,52f,52g,52
m、フリーホイールダイオード53a,53f,53
g,53m、スナバ回路(スナバダイオード54a,5
4f,54g,54m、スナバコンデンサ55a,55
f,55g,55mおよびスナバ抵抗56a,56f,
56g,56m)の設置位置を図13に示すように変更
したものである。
Embodiment 8 FIG. FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 8 of the present invention. An inverter device according to Embodiment 8 of the present invention
Self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f, 52g, 52 in the inverter device (FIG. 10) according to the seventh embodiment.
m, freewheeling diodes 53a, 53f, 53
g, 53m, a snubber circuit (snubber diodes 54a, 5
4f, 54g, 54m, snubber capacitors 55a, 55
f, 55g, 55m and snubber resistors 56a, 56f,
56g, 56m) are changed as shown in FIG.

【0184】また、自己消弧型半導体素子52b,52
d(52c,52e)(52h,52j)(52i,5
2k)には共通に電圧クランプ回路(クランプダイオー
ド66a〜66d、クランプコンデンサ67a〜67
d、放電抵抗68a〜68d)が接続される。
The self-extinguishing type semiconductor elements 52b, 52
d (52c, 52e) (52h, 52j) (52i, 5
2k) includes a common voltage clamp circuit (clamp diodes 66a to 66d, clamp capacitors 67a to 67d).
d, discharge resistors 68a to 68d) are connected.

【0185】なお、実施の形態8によるインバータ装置
におけるその他の構成要素については実施の形態7によ
るインバータ装置(図10および図11)と同様である
ので、その説明を省略する。
The other components of the inverter device according to the eighth embodiment are the same as those of the inverter device according to the seventh embodiment (FIGS. 10 and 11), and a description thereof will not be repeated.

【0186】また、電流検出回路59a〜59dの設置
位置は自己消弧型半導体素子52a,52f,52g,
52mに流れる電流がそれぞれ等価的に検出できる位置
ならばよく、特に限定されることはない。
The positions of the current detection circuits 59a to 59d are determined by the self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f, 52g,
Any position can be used as long as the current flowing through 52 m can be equivalently detected, and there is no particular limitation.

【0187】次に動作について説明する。この実施の形
態8によるインバータ装置においては、電流変化率抑制
回路69a〜69dがクランプダイオード66a〜66
dおよび放電抵抗68a〜68dとともにそれぞれ閉回
路を構成するため、その各閉回路内に自己消弧型半導体
素子52a,52f,52g,52mなどが配置され
ず、自己消弧型半導体素子52a,52f,52g,5
2mがターンオフした場合に電流変化率抑制回路69a
〜69dに蓄積されるエネルギーの全てがスナバコンデ
ンサ55a,55f,55g,55mに吸収されること
はない。
Next, the operation will be described. In the inverter device according to the eighth embodiment, current change rate suppression circuits 69a to 69d are provided with clamp diodes 66a to 66d.
d and the discharge resistors 68a to 68d, respectively, constitute a closed circuit, so that the self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f, 52g, 52m, etc. are not arranged in each closed circuit, and the self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f , 52g, 5
When the 2m is turned off, the current change rate suppression circuit 69a
All of the energy stored in .about.69d is not absorbed by snubber capacitors 55a, 55f, 55g, and 55m.

【0188】したがって、式(4)の条件に制限される
ことなくスナバコンデンサ55a,55f,55g,5
5mの静電容量Csを設計することができ、実施の形態
3におけるスナバコンデンサ55a,55f,55g,
55mに比較して静電容量は小さく設計される。
Therefore, the snubber capacitors 55a, 55f, 55g, and 5 are not limited to the condition of the expression (4).
A capacitance Cs of 5 m can be designed, and the snubber capacitors 55a, 55f, 55g,
The capacitance is designed to be smaller than 55 m.

【0189】なお、実施の形態8によるインバータ装置
におけるその他の動作については実施の形態7によるイ
ンバータ装置(図10および図11)と同様であるの
で、その説明を省略する。
The other operations of the inverter device according to the eighth embodiment are the same as those of the inverter device according to the seventh embodiment (FIGS. 10 and 11), and a description thereof will not be repeated.

【0190】以上のように、この実施の形態8によれ
ば、実施の形態7による効果の他、スナバコンデンサ5
5a,55f,55g,55mの静電容量を小さく設計
することができるという効果が得られる。
As described above, according to the eighth embodiment, in addition to the effects of the seventh embodiment, the snubber capacitor 5
The effect that the capacitance of 5a, 55f, 55g, and 55m can be designed to be small can be obtained.

【0191】実施の形態9.図14は、この発明の実施
の形態9によるインバータ装置の構成を示す回路図であ
る。この発明の実施の形態9によるインバータ装置は、
実施の形態7によるインバータ装置(図10)における
電圧クランプ回路(クランプダイオード66a〜66
d、クランプコンデンサ67a〜67dおよび放電抵抗
68a〜68d)の設置位置を図14に示すように変更
したものである。
Embodiment 9 FIG. FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 9 of the present invention. Embodiment 9 An inverter device according to Embodiment 9 of the present invention includes:
Voltage clamp circuit (clamp diodes 66a-66) in the inverter device (FIG. 10) according to the seventh embodiment.
d, the installation positions of the clamp capacitors 67a to 67d and the discharge resistors 68a to 68d) are changed as shown in FIG.

【0192】この実施の形態9によるインバータ装置
(図14)においては、クランプダイオード66a、ク
ランプコンデンサ67aおよび放電抵抗68aで構成さ
れる第2の電圧クランプ回路が自己消弧型半導体素子5
2a,52b,52dに共通に接続され、クランプダイ
オード66b、クランプコンデンサ67bおよび放電抵
抗68bで構成される第3の電圧クランプ回路が自己消
弧型半導体素子52c,52e,52fに共通に接続さ
れる。
In the inverter device according to the ninth embodiment (FIG. 14), the second voltage clamp circuit composed of clamp diode 66a, clamp capacitor 67a and discharge resistor 68a is a self-extinguishing type semiconductor device.
A third voltage clamp circuit, which is commonly connected to 2a, 52b, 52d and includes a clamp diode 66b, a clamp capacitor 67b, and a discharge resistor 68b, is commonly connected to the self-extinguishing type semiconductor elements 52c, 52e, 52f. .

【0193】また同様に、クランプダイオード66c、
クランプコンデンサ67cおよび放電抵抗68cで構成
される第2の電圧クランプ回路が自己消弧型半導体素子
52g,52h,52jに共通に接続され、クランプダ
イオード66d、クランプコンデンサ67dおよび放電
抵抗68dで構成される第3の電圧クランプ回路が自己
消弧型半導体素子52i,52k,52mに共通に接続
される。
Similarly, the clamp diode 66c,
A second voltage clamp circuit including a clamp capacitor 67c and a discharge resistor 68c is commonly connected to the self-extinguishing semiconductor elements 52g, 52h, and 52j, and includes a clamp diode 66d, a clamp capacitor 67d, and a discharge resistor 68d. A third voltage clamp circuit is commonly connected to the self-extinguishing type semiconductor elements 52i, 52k, 52m.

【0194】なお、実施の形態9によるインバータ装置
におけるその他の構成要素については実施の形態7によ
るインバータ装置(図10および図11)と同様である
ので、その説明を省略する。
The other components of the inverter device according to the ninth embodiment are the same as those of the inverter device according to the seventh embodiment (FIGS. 10 and 11), and a description thereof will not be repeated.

【0195】また、電流検出回路59a〜59dの設置
位置は自己消弧型半導体素子52a,52f,52g,
52mに流れる電流が等価的に検出できる位置ならばよ
く、特に限定されることはない。
The current detection circuits 59a to 59d are installed at self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f, 52g,
Any position can be used as long as the current flowing through 52 m can be equivalently detected, and there is no particular limitation.

【0196】次に動作について説明する。自己消弧型半
導体素子52aがターンオフした場合、電流変化率抑制
回路69aに蓄積されたエネルギーはまずスナバコンデ
ンサ55aに吸収されていくが、スナバコンデンサ55
aの充電電圧が直流電圧回路51の電圧E以上になる
と、スナバコンデンサ55aとクランプコンデンサ67
aとにより吸収される。
Next, the operation will be described. When the self-extinguishing type semiconductor element 52a is turned off, the energy stored in the current change rate suppressing circuit 69a is first absorbed by the snubber capacitor 55a.
When the charging voltage of the DC voltage a becomes equal to or higher than the voltage E of the DC voltage circuit 51, the snubber capacitor 55a and the clamp
a.

【0197】同様に、自己消弧型半導体素子52f,5
2g,52mがターンオフした場合、電流変化率抑制回
路69f,69g,69mにそれぞれ蓄積されたエネル
ギーはまずスナバコンデンサ55f,55g,55mに
それぞれ吸収されていくが、スナバコンデンサ55f,
55g,55mの充電電圧が直流電圧回路51の電圧E
以上になると、スナバコンデンサ55b,55c,55
dとクランプコンデンサ67b,67c,67dとによ
り吸収される。
Similarly, self-extinguishing type semiconductor elements 52f and 5f
When the 2g and 52m are turned off, the energy stored in the current change rate suppression circuits 69f, 69g and 69m is first absorbed by the snubber capacitors 55f, 55g and 55m, respectively.
The charging voltage of 55 g and 55 m is the voltage E of the DC voltage circuit 51.
Then, the snubber capacitors 55b, 55c, 55
d and the clamp capacitors 67b, 67c, 67d.

【0198】したがって、スナバコンデンサ55a,5
5f,55g,55mの静電容量を小さく設計すること
ができる。
Therefore, snubber capacitors 55a, 55a
The capacitance of 5f, 55g, and 55m can be designed to be small.

【0199】なお、実施の形態9によるインバータ装置
におけるその他の動作については実施の形態7によるイ
ンバータ装置(図10および図11)と同様であるの
で、その説明を省略する。
The other operations of the inverter device according to the ninth embodiment are the same as those of the inverter device according to the seventh embodiment (FIGS. 10 and 11), and thus the description thereof will be omitted.

【0200】以上のように、この実施の形態9によれ
ば、自己消弧型半導体素子52a,52b,52d(5
2c,52e,52f)(52g,52h,52j)
(52i,52k,52m)に対して共通の電圧クラン
プ回路を設けたので、自己消弧型半導体素子52a,5
2b,52d(52c,52e,52f)(52g,5
2h,52j)(52i,52k,52m)のオフ駆動
時の電圧が抑制され、異常電流を遮断するための自己消
弧型半導体素子52a,52f,52g,52mにそれ
ぞれ接続されるスナバコンデンサ55a,55f,55
g,55mの静電容量を低減することができ、インバー
タ装置を小型化することができるという効果が得られ
る。
As described above, according to the ninth embodiment, self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52b, 52d (5
2c, 52e, 52f) (52g, 52h, 52j)
Since a common voltage clamp circuit is provided for (52i, 52k, 52m), self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52
2b, 52d (52c, 52e, 52f) (52g, 5
2h, 52j) (52i, 52k, 52m), the voltage at the time of off driving is suppressed, and snubber capacitors 55a connected to self-extinguishing semiconductor elements 52a, 52f, 52g, 52m for interrupting abnormal current, respectively. 55f, 55
g, 55 m of capacitance can be reduced and the inverter device can be downsized.

【0201】実施の形態10.図15は、この発明の実
施の形態10によるインバータ装置の構成を示す回路図
である。この発明の実施の形態10によるインバータ装
置は、実施の形態9によるインバータ装置(図14)に
おける第2および第3の電圧クランプ回路(クランプダ
イオード66a〜66d、クランプコンデンサ67a〜
67dおよび放電抵抗68a〜68dの設置位置を図1
5に示すように変更するとともに、放電抵抗68a〜6
8dをスナバ抵抗としても使用するようにしたものであ
る。
Embodiment 10 FIG. FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 10 of the present invention. The inverter device according to the tenth embodiment of the present invention is different from the inverter device according to the ninth embodiment (FIG. 14) in the second and third voltage clamp circuits (clamp diodes 66a to 66d, clamp capacitors 67a to 67d).
FIG. 1 shows the installation positions of 67d and discharge resistors 68a to 68d.
5 and the discharge resistors 68a to 68a
8d is also used as a snubber resistor.

【0202】この実施の形態10によるインバータ装置
(図15)においては、スナバ回路のスナバ抵抗56
a,56f,56g,56mが省略されるとともに、ク
ランプダイオード66a〜66dのアノードがスナバダ
イオード54a,54f,54g,54mのカソードに
それぞれ接続される。
In the inverter device according to the tenth embodiment (FIG. 15), snubber resistor 56 of the snubber circuit is used.
a, 56f, 56g, and 56m are omitted, and the anodes of the clamp diodes 66a to 66d are connected to the cathodes of the snubber diodes 54a, 54f, 54g, and 54m, respectively.

【0203】なお、実施の形態10によるインバータ装
置におけるその他の構成要素については実施の形態9に
よるインバータ装置(図14)と同様であるので、その
説明を省略する。また動作についても実施の形態9によ
るインバータ装置と同様であるので、その説明を省略す
る。
The other components of the inverter device according to the tenth embodiment are the same as those of the inverter device according to the ninth embodiment (FIG. 14), and therefore description thereof is omitted. Also, the operation is the same as that of the inverter device according to the ninth embodiment, and the description thereof is omitted.

【0204】また、電流検出回路69a〜69dの設置
位置は自己消弧型半導体素子52a,52f,52g,
52mに流れる電流が等価的に検出できる位置ならばよ
く、特に限定されることはない。
The positions of the current detecting circuits 69a to 69d are determined by the self-extinguishing type semiconductor elements 52a, 52f, 52g,
Any position can be used as long as the current flowing through 52 m can be equivalently detected, and there is no particular limitation.

【0205】以上のように、この実施の形態10によれ
ば、クランプダイオード66a〜66dのアノードをス
ナバダイオード54a,54f,54g,54mのカソ
ードにそれぞれ接続し、電圧クランプ回路の放電抵抗6
8a〜68dをスナバ回路のスナバ抵抗56a,56
f,56g,56mとしても使用するようにしてスナバ
抵抗56a,56f,56g,56mを省略するように
したので、部品点数が減り、インバータ装置のサイズお
よびコストを低減することができるという効果が得られ
る。
As described above, according to the tenth embodiment, the anodes of the clamp diodes 66a to 66d are connected to the cathodes of the snubber diodes 54a, 54f, 54g, 54m, respectively, and the discharge resistor 6 of the voltage clamp circuit is connected.
8a to 68d are connected to snubber resistors 56a and 56 of the snubber circuit.
Since the snubber resistors 56a, 56f, 56g, and 56m are omitted because they are also used as f, 56g, and 56m, the number of parts is reduced, and the size and cost of the inverter device can be reduced. Can be

【0206】実施の形態11.上述の実施の形態3から
実施の形態10によるインバータ装置においては電圧ク
ランプ回路、第2および第3の電圧クランプ回路の放電
抵抗18a,18b,68a〜68dにおいて電力損失
が生ずるが、この発明の実施の形態11によるインバー
タ装置は、放電抵抗の代わりに、電力を回生するための
回路を設け、電力損失を低減するものである。
Embodiment 11 FIG. In the inverter devices according to the third to tenth embodiments described above, power loss occurs in the voltage clamp circuit and the discharge resistors 18a, 18b, 68a to 68d of the second and third voltage clamp circuits. In the inverter device according to the eleventh aspect, a circuit for regenerating power is provided instead of the discharge resistor to reduce power loss.

【0207】図16は、この発明の実施の形態11によ
り、放電抵抗の代わりに2レベルインバータブリッジに
設けた電力回生回路の一例を示す回路図である。図17
は、この発明の実施の形態11により、放電抵抗の代わ
りに3レベルインバータブリッジに設けた電力回生回路
の一例を示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of a power regeneration circuit provided in a two-level inverter bridge instead of a discharge resistor according to the eleventh embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 26 is a circuit diagram showing an example of a power regeneration circuit provided in a three-level inverter bridge instead of a discharge resistor according to Embodiment 11 of the present invention.

【0208】図において、87、87aおよび87bは
電圧クランプ時に生ずる余剰電荷を一時的に蓄積する回
収コンデンサであり、88、88aおよび88bは電圧
クランプ時に生ずる余剰電荷を回収コンデンサ87,8
7a,87bにそれぞれ導通させる回収ダイオードであ
り、89、89aおよび89bは回収コンデンサ87,
87a,87bに蓄積された電荷を直流電圧回路1,5
1に回生する電力回生回路である。
In the figure, reference numerals 87, 87a and 87b denote recovery capacitors for temporarily storing surplus electric charges generated at the time of voltage clamping, and reference numerals 88, 88a and 88b denote surplus electric charges generated at the time of voltage clamping.
7a and 87b are recovery diodes which conduct to the recovery capacitors 87, 89a and 89b, respectively.
The electric charges accumulated in 87a and 87b are transferred to DC voltage circuits 1 and 5
This is a power regeneration circuit that regenerates power to one.

【0209】なお、図16におけるその他の構成要素に
ついては実施の形態3(図4)によるものと同様であ
り、図17におけるその他の構成要素については実施の
形態7(図10)によるものと同様であるので、それら
の説明を省略する。
The other components in FIG. 16 are the same as those in the third embodiment (FIG. 4), and the other components in FIG. 17 are the same as those in the seventh embodiment (FIG. 10). Therefore, their description is omitted.

【0210】次に動作について説明する。回収ダイオー
ド88,88a,88bは電圧クランプ時に生ずる余剰
電荷を回収コンデンサ87,87a,87bにそれぞれ
導通させ、回収コンデンサ87,87a,87bはその
電荷を蓄積する。そして、電力回生回路89,89a,
89bは回収コンデンサ87,87a,87bに蓄積さ
れた電荷を直流電圧回路1,51に回生する。これによ
り電圧クランプ時の余剰電荷が再利用される。
Next, the operation will be described. The recovery diodes 88, 88a, and 88b conduct excess charges generated during voltage clamping to the recovery capacitors 87, 87a, and 87b, respectively, and the recovery capacitors 87, 87a, and 87b store the charges. The power regeneration circuits 89, 89a,
Reference numeral 89b regenerates the electric charges stored in the recovery capacitors 87, 87a, 87b to the DC voltage circuits 1, 51. As a result, the surplus charge at the time of voltage clamping is reused.

【0211】なお、その他の動作については、実施の形
態3および実施の形態7の場合とそれぞれ同様であるの
で、それらの説明を省略する。
The other operations are the same as those in the third and seventh embodiments, respectively, and the description thereof is omitted.

【0212】なお、上記図16の装置は、実施の形態3
による装置に電力回生回路を設けたものであるが、同様
に実施の形態4から実施の形態6による装置に電力回生
回路を設けることも可能である。また、上記図17の装
置は、実施の形態7による装置に電力回生回路を設けた
ものであるが、同様に実施の形態8から実施の形態10
による装置に電力回生回路を設けることも可能である。
The apparatus shown in FIG. 16 is similar to that of the third embodiment.
Although the power regeneration circuit is provided in the device according to the present invention, it is also possible to similarly provide the power regeneration circuit in the devices according to the fourth to sixth embodiments. Although the device of FIG. 17 is provided with a power regeneration circuit in the device of the seventh embodiment, the devices of the eighth to tenth embodiments are similarly provided.
It is also possible to provide a power regeneration circuit in the device according to the above.

【0213】以上のように、この実施の形態11によれ
ば、電圧クランプ回路の放電抵抗の代わりに電力を回生
するための回路を設けたので、電力損失を低減すること
ができるという効果が得られる。
As described above, according to the eleventh embodiment, since a circuit for regenerating power is provided instead of the discharge resistor of the voltage clamp circuit, the effect that power loss can be reduced can be obtained. Can be

【0214】なお、例えば図4の装置において電流検出
回路9aは自己消弧型半導体素子2aのカソード側に挿
入されているが、アノード側に挿入されても何ら問題は
ない。
For example, in the device shown in FIG. 4, the current detection circuit 9a is inserted on the cathode side of the self-extinguishing type semiconductor element 2a, but there is no problem if it is inserted on the anode side.

【0215】また、自己消弧型半導体素子2aに導通す
る電流を直接検出しなくても、例えば自己消弧型半導体
素子2cに導通する電流と負荷電流とから演算により求
めるようにしてもよい。
Further, instead of directly detecting the current flowing through the self-extinguishing type semiconductor element 2a, the current may be obtained by calculation from the current flowing through the self-extinguishing type semiconductor element 2c and the load current.

【0216】さらに、図9の装置においては放電抵抗1
8aをスナバ抵抗としても使用するようにしているが、
例えば図18に示すようにしてスナバ抵抗を省略するこ
ともできる。この場合に、補助的なクランプダイオード
91aを使用する。
Further, in the apparatus shown in FIG.
8a is also used as a snubber resistor,
For example, the snubber resistor may be omitted as shown in FIG. In this case, an auxiliary clamp diode 91a is used.

【0217】なお、本発明は、以上の実施の形態に示す
装置などに限定されることはなく、各実施の形態による
装置についてはこのように様々な修正および変形が可能
である。
Note that the present invention is not limited to the devices and the like described in the above embodiments, and various modifications and variations can be made to the devices according to the embodiments.

【0218】[0218]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、直流
電圧回路からインバータブリッジを介して直流電圧回路
に戻る第1の閉回路並びにインバータブリッジから負荷
回路および他のインバータブリッジを介して元のインバ
ータブリッジに戻る第2の閉回路において共通する経路
にインバータブリッジ毎に挿入され、異常電流を遮断す
る遮断用自己消弧型半導体素子と、遮断用自己消弧型半
導体素子に逆並列に接続される遮断用フリーホイールダ
イオードと、遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電
流が所定のしきい値以上になった場合に遮断用自己消弧
型半導体素子をターンオフさせるゲート制御回路とを備
えるようにしたので、何らかの原因によりインバータブ
リッジに異常が発生して過電流が生じた場合にその過電
流を遮断し除去することができるという効果がある。ひ
いては、短絡経路と還流経路とに共通な経路に接続され
る自己消弧型半導体素子により異常電流を遮断するた
め、不慮の事故が波及することを抑制し、インバータ装
置の信頼性を向上させることができるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention, the first closed circuit returning from the DC voltage circuit to the DC voltage circuit via the inverter bridge, and the original circuit from the inverter bridge via the load circuit and another inverter bridge. A self-extinguishing semiconductor element for interrupting, which is inserted for each inverter bridge in the second closed circuit returning to the inverter bridge for each inverter bridge and interrupts abnormal current, and is connected in anti-parallel to the self-extinguishing semiconductor element for interrupting And a gate control circuit for turning off the self-extinguishing semiconductor element for shut-off when the current conducted to the self-extinguishing semiconductor element for interrupting becomes equal to or more than a predetermined threshold value. In the event that an abnormality occurs in the inverter bridge for some reason and an overcurrent occurs, the overcurrent is cut off and removed. That there is an effect that it is. Eventually, the self-extinguishing type semiconductor element connected to the common path of the short-circuit path and the return path cuts off the abnormal current, thereby suppressing the occurrence of accidental accidents and improving the reliability of the inverter device. There is an effect that can be.

【0219】この発明によれば、遮断用自己消弧型半導
体素子の両端の電圧の上昇を抑制する電流変化率抑制回
路を備えるようにしたので、異常電流遮断時に発生する
ターンオフ損失が低減され、遮断限界が高くなり異常電
流遮断動作に対する信頼性が向上し、ひいてはインバー
タ装置の信頼性を向上することができるという効果があ
る。
According to the present invention, since the current change rate suppressing circuit for suppressing the rise of the voltage across the self-extinguishing type semiconductor element for cutoff is provided, the turn-off loss generated at the time of abnormal current cutoff is reduced. There is an effect that the cutoff limit is increased, the reliability of the abnormal current cutoff operation is improved, and the reliability of the inverter device can be improved.

【0220】この発明によれば、互いに直列に接続さ
れ、所定のスイッチング信号に従ってインバータ駆動さ
れる第1および第2の自己消弧型半導体素子と、第1お
よび第2の自己消弧型半導体素子にそれぞれ逆並列に接
続される第1および第2のフリーホイールダイオード
と、第1および第2の自己消弧型半導体素子にそれぞれ
ゲート信号を供給して駆動する第1および第2のゲート
駆動回路と、第1および第2の自己消弧型半導体素子に
直列に接続され、異常電流を遮断する遮断用自己消弧型
半導体素子と、遮断用自己消弧型半導体素子に逆並列に
接続される遮断用フリーホイールダイオードと、遮断用
自己消弧型半導体素子の両端の電圧の上昇を抑制する電
流変化率抑制回路と、遮断用自己消弧型半導体素子にゲ
ート信号を供給して駆動する第3のゲート駆動回路と、
遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流が所定のし
きい値以上になった場合に第3のゲート駆動回路を制御
して遮断用自己消弧型半導体素子をターンオフさせるゲ
ート制御回路とを2レベルインバータブリッジ毎に備え
るようにしたので、遮断用自己消弧型半導体素子により
第1および第2の自己消弧型半導体素子のスイッチング
状態に拘らずターンオフ動作させて異常電流を遮断し、
不慮の事故が波及することを抑制し、インバータ装置の
信頼性を向上させることができるという効果がある。
According to the present invention, the first and second self-extinguishing semiconductor devices, which are connected in series with each other and are inverter-driven in accordance with a predetermined switching signal, and the first and second self-extinguishing semiconductor devices First and second freewheeling diodes connected in anti-parallel to each other, and first and second gate driving circuits for supplying and driving gate signals to the first and second self-extinguishing semiconductor elements, respectively. Are connected in series to the first and second self-extinguishing semiconductor elements and are connected in anti-parallel to the shut-off self-extinguishing semiconductor element for interrupting the abnormal current, and to the interrupting self-extinguishing semiconductor element. A free-wheeling diode for cut-off, a current change rate suppression circuit for suppressing a rise in voltage across the self-turn-off semiconductor device for cut-off, and a gate signal supplied to the self-turn-off semiconductor device for cut-off. A third gate driving circuit,
A gate control circuit for controlling a third gate drive circuit to turn off the self-extinguishing semiconductor device for shut-off when the current conducted to the self-extinguishing semiconductor device for shutting-off becomes equal to or more than a predetermined threshold value; Since it is provided for each two-level inverter bridge, the abnormal current is cut off by turning off the first and second self-turn-off semiconductor elements by the turning-off self-turn-off semiconductor element regardless of the switching state of the first and second self-turn-off semiconductor elements.
There is an effect that it is possible to suppress the occurrence of an unexpected accident and improve the reliability of the inverter device.

【0221】この発明によれば、第1および第2の自己
消弧型半導体素子がそれぞれターンオンするタイミング
に同期して遮断用自己消弧型半導体素子をターンオンさ
せるように構成したので、遮断用自己消弧型半導体素子
を確実にオン状態にすることができ、半導体ウエハ上の
部分的な電流集中による素子損傷の発生を抑制すること
ができ、インバータ装置の信頼性を向上させることがで
きるという効果がある。
According to the present invention, the shut-off self-extinguishing semiconductor element is turned on in synchronization with the timing at which the first and second self-extinguishing semiconductor elements are turned on. The arc-extinguishing type semiconductor element can be reliably turned on, the element damage due to partial current concentration on the semiconductor wafer can be suppressed, and the reliability of the inverter device can be improved. There is.

【0222】この発明によれば、所定のしきい値を、第
1の自己消弧型半導体素子のターンオンのタイミングか
ら第2の自己消弧型半導体素子のターンオンのタイミン
グまでの期間と、それ以外の期間とでそれぞれ所定の値
に変化させるしきい値変更回路を備えるようにしたの
で、その時点のスイッチング状態に応じて高速に異常電
流を検出し遮断することができ、インバータ装置の信頼
性を向上させることができるという効果がある。
According to the present invention, the predetermined threshold value is set to the period from the turn-on timing of the first self-turn-off semiconductor device to the turn-on timing of the second self-turn-off semiconductor device, And the threshold change circuit that changes each value to a predetermined value during the period of time, an abnormal current can be detected and cut off at a high speed according to the switching state at that time, and the reliability of the inverter device is improved. There is an effect that it can be improved.

【0223】この発明によれば、第1および第2の自己
消弧型半導体素子に対してオフ駆動時に印加される電圧
を所定の電圧以下にクランプする電圧クランプ回路を備
えるようにしたので、第1および第2の自己消弧型半導
体素子のオフ駆動時の電圧が抑制され、2レベルインバ
ータブリッジでの電力損失を低減することができ、イン
バータ装置を低損失化することができるという効果があ
る。
According to the present invention, since the voltage clamping circuit for clamping the voltage applied to the first and second self-extinguishing semiconductor elements at the time of off-driving to a predetermined voltage or less is provided. Voltages at the time of off-drive of the first and second self-extinguishing semiconductor elements are suppressed, so that power loss in the two-level inverter bridge can be reduced, and the inverter device can be reduced in loss. .

【0224】この発明によれば、第1および第2の自己
消弧型半導体素子並びに遮断用自己消弧型半導体素子に
対してオフ駆動時に印加される電圧を所定の電圧以下に
クランプする電圧クランプ回路を備えるように構成した
ので、第1および第2の自己消弧型半導体素子のオフ駆
動時の電圧が抑制され、2レベルインバータブリッジで
の電力損失を低減することができ、インバータ装置を低
損失化することができるとともに、遮断用自己消弧型半
導体素子に接続されるスナバコンデンサの静電容量を低
減でき、インバータ装置を小型化することができるとい
う効果がある。
According to the present invention, the voltage clamp for clamping the voltage applied to the first and second self-arc-extinguishing semiconductor elements and the self-extinguishing semiconductor element for shut-off to a predetermined voltage or less during off-driving is provided. Since the first and second self-extinguishing semiconductor elements are configured to have a circuit, the voltage at the time of off-drive of the first and second self-extinguishing semiconductor elements can be suppressed, the power loss in the two-level inverter bridge can be reduced, and It is possible to reduce the loss and reduce the capacitance of the snubber capacitor connected to the self-extinguishing type semiconductor element for shutting off, thereby reducing the size of the inverter device.

【0225】この発明によれば、遮断用自己消弧型半導
体素子がターンオフしたときの第1および第2の自己消
弧型半導体素子のスイッチング状態を所定の期間だけそ
のまま保持する第2のゲート制御回路を備えるようにし
たので、第1および第2の自己消弧型半導体素子が誤っ
て事故電流を遮断して損傷することを抑制してインバー
タ装置の信頼性を向上させることができるという効果が
ある。
According to the present invention, the second gate control for maintaining the switching state of the first and second self-extinguishing semiconductor elements when the self-extinguishing semiconductor element for shutting off is turned off for a predetermined period of time. Since the circuit is provided, the first and second self-extinguishing type semiconductor elements can be prevented from being erroneously interrupted and damaged by an accident current, thereby improving the reliability of the inverter device. is there.

【0226】この発明によれば、遮断用自己消弧型半導
体素子に導通する電流の変化を抑制する電圧上昇率抑制
回路を備えるようにしたので、第1および第2の自己消
弧型半導体素子のターンオン時に流れるオン電流の増加
率を抑制することができ、異常電流の検出時における電
流検出遅れが補償され、インバータ装置の信頼性を向上
させることができるという効果がある。
According to the present invention, the first and second self-extinguishing type semiconductor elements are provided with the voltage rise rate suppressing circuit for suppressing the change in the current conducted to the self-extinguishing type semiconductor element for interruption. Thus, the increase rate of the ON current flowing at the time of turn-on can be suppressed, the current detection delay at the time of detection of an abnormal current is compensated, and the reliability of the inverter device can be improved.

【0227】この発明によれば、互いに直列に接続さ
れ、所定のスイッチング信号に従ってインバータ駆動さ
れる第3〜第6の自己消弧型半導体素子と、それらにそ
れぞれ逆並列に接続される第3〜第6のフリーホイール
ダイオードと、第3〜第6の自己消弧型半導体素子にそ
れぞれゲート信号を供給して駆動する第3〜第6のゲー
ト駆動回路と、第3の自己消弧型半導体素子と第4の自
己消弧型半導体素子との接続点と直流電圧回路の中性点
との間に接続される第1の結合ダイオードと、第5の自
己消弧型半導体素子と第6の自己消弧型半導体素子との
接続点と直流電圧回路の中性点との間に接続される第2
の結合ダイオードと、第3および第4の自己消弧型半導
体素子に直列に接続され、異常電流を遮断する第1の遮
断用自己消弧型半導体素子と、第1の遮断用自己消弧型
半導体素子に逆並列に接続される第1の遮断用フリーホ
イールダイオードと、第1の遮断用自己消弧型半導体素
子の両端の電圧の上昇を抑制する第1の電圧上昇率抑制
回路と、第5および第6の自己消弧型半導体素子に直列
に接続され、異常電流を遮断する第2の遮断用自己消弧
型半導体素子と、第2の遮断用自己消弧型半導体素子に
逆並列に接続される第2の遮断用フリーホイールダイオ
ードと、第2の遮断用自己消弧型半導体素子の両端の電
圧の上昇を抑制する第2の電圧上昇率抑制回路と、第1
および第2の遮断用自己消弧型半導体素子にそれぞれゲ
ート信号を供給して駆動する第7および第8のゲート駆
動回路と、第1の遮断用自己消弧型半導体素子に導通す
る電流が所定の第1のしきい値以上になった場合に第7
のゲート駆動回路を制御して第1の遮断用自己消弧型半
導体素子をターンオフさせる第3のゲート制御回路と、
第2の遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流が所
定の第2のしきい値以上になった場合に第8のゲート駆
動回路を制御して第2の遮断用自己消弧型半導体素子を
ターンオフさせる第4のゲート制御回路とを3レベルイ
ンバータブリッジ毎に備えるようにしたので、第1およ
び第2の遮断用自己消弧型半導体素子により第3〜第6
の自己消弧型半導体素子のスイッチング状態に拘らずタ
ーンオフ動作させ、異常電流を遮断するため、自己消弧
型半導体素子を損傷させることなく異常電流を遮断する
ことができ、不慮の事故の波及が抑制され、インバータ
装置の信頼性を向上させることができるという効果があ
る。
According to the present invention, the third to sixth self-extinguishing semiconductor elements which are connected in series with each other and driven by an inverter according to a predetermined switching signal, and the third to sixth self-extinguishing semiconductor elements which are respectively connected in anti-parallel to each other A sixth freewheeling diode, third to sixth gate drive circuits for supplying and driving gate signals to the third to sixth self-turn-off semiconductor elements, and a third self-turn-off semiconductor element A first coupling diode connected between a connection point between the first self-extinguishing semiconductor device and a neutral point of the DC voltage circuit, a fifth self-extinguishing semiconductor device and a sixth self-extinguishing semiconductor device. A second terminal connected between a connection point with the arc-extinguishing type semiconductor element and a neutral point of the DC voltage circuit;
A first switching self-extinguishing semiconductor element connected in series to the third and fourth self-extinguishing semiconductor elements for interrupting an abnormal current; A first blocking freewheel diode connected in anti-parallel to the semiconductor element, a first voltage rise rate suppressing circuit for suppressing a rise in voltage across the first self-turn-off semiconductor element for blocking, A second self-extinguishing semiconductor element for interrupting, which is connected in series to the fifth and sixth self-extinguishing semiconductor elements and interrupts abnormal current; and an anti-parallel to the second self-extinguishing semiconductor element for interrupting. A second cut-off freewheel diode connected thereto, a second voltage rise rate suppressing circuit for suppressing a rise in voltage across the second cut-off self-extinguishing semiconductor device,
A seventh and an eighth gate drive circuit for supplying a gate signal to each of the first and second self-extinguishing semiconductor devices for shutting off to drive the semiconductor device; If the threshold value is equal to or greater than the first threshold value,
A third gate control circuit for controlling the first gate drive circuit to turn off the first shut-off self-extinguishing semiconductor device;
An eighth gate drive circuit is controlled when the current conducted to the second shut-off self-arc-extinguishing semiconductor element becomes equal to or more than a predetermined second threshold value, and the second shut-off self-arc-extinguishing semiconductor is controlled. Since a fourth gate control circuit for turning off the element is provided for each three-level inverter bridge, the third and sixth self-turn-off semiconductor elements for interrupting are provided by the first and second shut-off self-extinguishing semiconductor elements.
The self-extinguishing type semiconductor device is turned off regardless of the switching state and the abnormal current is interrupted, so that the abnormal current can be interrupted without damaging the self-extinguishing type semiconductor device, and the accidental spread of accidents Thus, there is an effect that the reliability of the inverter device can be improved.

【0228】この発明によれば、第3および第5の自己
消弧型半導体素子がそれぞれターンオンするタイミング
に同期して第1の遮断用自己消弧型半導体素子をターン
オンさせ、第4および第6の自己消弧型半導体素子がそ
れぞれターンオンするタイミングに同期して第2の遮断
用自己消弧型半導体素子をターンオンさせるように構成
したので、第1および第2の遮断用自己消弧型半導体素
子を確実にオン状態にすることができ、半導体ウエハ上
の部分的な電流集中による素子損傷の発生を抑制するこ
とができ、インバータ装置の信頼性を向上させることが
できるという効果がある。
According to the present invention, the first shut-off self-extinguishing type semiconductor element is turned on in synchronization with the timing at which the third and fifth self-extinguishing type semiconductor elements are turned on. Is configured to turn on the second self-extinguishing semiconductor element for shut-off in synchronization with the timing at which each of the self-extinguishing semiconductor elements of (1) and (2) is turned on. Can be reliably turned on, the occurrence of element damage due to partial current concentration on the semiconductor wafer can be suppressed, and the reliability of the inverter device can be improved.

【0229】この発明によれば、所定の第1のしきい値
を、第3の自己消弧型半導体素子のターンオンのタイミ
ングから第5の自己消弧型半導体素子のターンオンのタ
イミングまでの期間と、それ以外の期間とでそれぞれ所
定の値に変化させる第1のしきい値変更回路と、所定の
第2のしきい値を、第4の自己消弧型半導体素子のター
ンオンのタイミングから第6の自己消弧型半導体素子の
ターンオンのタイミングまでの期間と、それ以外の期間
とでそれぞれ所定の値に変化させる第2のしきい値変更
回路とを備えるようにしたので、その時点のスイッチン
グ状態に応じて高速に異常電流を検出し遮断することが
でき、インバータ装置の信頼性を向上させることができ
るという効果がある。
According to the present invention, the predetermined first threshold value is set to the period from the turn-on timing of the third self-turn-off semiconductor device to the turn-on timing of the fifth self-turn-off semiconductor device. A first threshold value changing circuit for changing to a predetermined value in each of the other periods, and a predetermined second threshold value, which is changed from the turn-on timing of the fourth self-arc-extinguishing type semiconductor device to the sixth value. And a second threshold value changing circuit for changing to a predetermined value in each of the period up to the turn-on timing of the self-extinguishing type semiconductor element and the other period. Accordingly, an abnormal current can be detected and cut off at a high speed in accordance with the above, and there is an effect that the reliability of the inverter device can be improved.

【0230】この発明によれば、第3および第5の自己
消弧型半導体素子に対してオフ駆動時に印加される電圧
を所定の電圧以下にクランプする第2の電圧クランプ回
路と、第4および第6の自己消弧型半導体素子に対して
オフ駆動時に印加される電圧を所定の電圧以下にクラン
プする第3の電圧クランプ回路とを備えるようにしたの
で、第3および第5の自己消弧型半導体素子のオフ駆動
時の電圧および第4および第6の自己消弧型半導体素子
のオフ駆動時の電圧が抑制され、3レベルインバータブ
リッジでの電力損失を低減することができ、インバータ
装置を低損失化することができるという効果がある。
According to the present invention, the second voltage clamp circuit for clamping the voltage applied to the third and fifth self-extinguishing semiconductor elements at the time of off driving to a predetermined voltage or less, A third voltage clamping circuit for clamping the voltage applied to the sixth self-extinguishing type semiconductor element at the time of off driving to a predetermined voltage or less, so that the third and fifth self-extinguishing arcs are provided. The voltage at the time of off-drive of the semiconductor element and the voltage at the time of off-drive of the fourth and sixth self-extinguishing semiconductor elements can be suppressed, and the power loss in the three-level inverter bridge can be reduced. There is an effect that the loss can be reduced.

【0231】この発明によれば、第3および第5の自己
消弧型半導体素子並びに第1の遮断用自己消弧型半導体
素子に対してオフ駆動時に印加される電圧を所定の電圧
以下にクランプする第2の電圧クランプ回路と、第4お
よび第6の自己消弧型半導体素子並びに第2の遮断用自
己消弧型半導体素子に対してオフ駆動時に印加される電
圧を所定の電圧以下にクランプする第3の電圧クランプ
回路とを備えるように構成したので、第3および第5の
自己消弧型半導体素子のオフ駆動時の電圧および第4お
よび第6の自己消弧型半導体素子のオフ駆動時の電圧が
抑制され、3レベルインバータブリッジでの電力損失を
低減することができ、インバータ装置を低損失化するこ
とができるとともに、第1および第2の遮断用自己消弧
型半導体素子に接続されるスナバコンデンサの静電容量
を低減でき、インバータ装置を小型化することができる
という効果がある。
According to the present invention, the voltage applied to the third and fifth self-arc-extinguishing semiconductor elements and the first shut-off self-arc-extinguishing semiconductor element during off driving is clamped to a predetermined voltage or less. And a second voltage clamping circuit for clamping the voltage applied to the fourth and sixth self-extinguishing semiconductor devices and the second self-extinguishing semiconductor device for shutting off to a predetermined voltage or less during off driving. And a third voltage clamp circuit that performs the off-driving of the third and fifth self-turn-off semiconductor devices and the off-drive of the fourth and sixth self-turn-off semiconductor devices. Voltage at the time of power supply can be suppressed, power loss in the three-level inverter bridge can be reduced, the inverter device can be reduced in loss, and the first and second self-extinguishing semiconductor elements for shutting off can be connected. Is the possible to reduce the capacitance of the snubber capacitor, there is an effect that an inverter apparatus can be miniaturized.

【0232】この発明によれば、第1および第2の遮断
用自己消弧型半導体素子のいずれかがターンオフしたと
きの第3〜第6の自己消弧型半導体素子のスイッチング
状態を所定の期間だけそのまま保持する第5のゲート制
御回路を備えるように構成したので、第3〜第6の自己
消弧型半導体素子が誤って事故電流を遮断して損傷する
ことを抑制してインバータ装置の信頼性を向上させるこ
とができるという効果がある。
According to the present invention, the switching state of the third to sixth self-extinguishing semiconductor elements when one of the first and second shut-off self-extinguishing semiconductor elements is turned off for a predetermined period. , The third to sixth self-extinguishing type semiconductor elements are prevented from being erroneously interrupted by an accident current and damaged, and the reliability of the inverter device is reduced. There is an effect that the performance can be improved.

【0233】この発明によれば、第1の遮断用自己消弧
型半導体素子に導通する電流の変化を抑制する第1の電
流変化率抑制回路と、第2の遮断用自己消弧型半導体素
子に導通する電流の変化を抑制する第2の電流変化率抑
制回路とを備えるようにしたので、第3〜第6の自己消
弧型半導体素子のターンオン時に流れるオン電流の増加
率を抑制することができ、異常電流の検出時における電
流検出遅れが補償され、インバータ装置の信頼性を向上
させることができるという効果がある。
According to the present invention, the first current change rate suppressing circuit for suppressing a change in the current conducted to the first self-extinguishing semiconductor device for interruption, and the second self-extinguishing semiconductor device for interrupting And a second current change rate suppression circuit for suppressing a change in current conducted to the third self-extinguishing type semiconductor element. Therefore, the current detection delay at the time of detection of an abnormal current is compensated, and the reliability of the inverter device can be improved.

【0234】この発明によれば、第1〜第6の自己消弧
型半導体素子、遮断用自己消弧型半導体素子並びに第1
および第2の遮断用自己消弧型半導体素子に、ゲート転
流型ターンオフサイリスタを使用したので、大容量のイ
ンバータブリッジを実現することができるという効果が
ある。
According to the present invention, the first to sixth self-extinguishing semiconductor devices, the shut-off self-extinguishing semiconductor device, and the first
In addition, since the gate commutation type turn-off thyristor is used for the second self-extinguishing semiconductor device for shutoff, there is an effect that a large-capacity inverter bridge can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1によるインバータ装
置の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 図1における自己消弧型半導体素子のゲート
駆動回路とその周辺回路の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a gate drive circuit of the self-extinguishing semiconductor device in FIG. 1 and peripheral circuits thereof.

【図3】 この発明の実施の形態2によるインバータ装
置の構成を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態3によるインバータ装
置の構成を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図5】 図4における自己消弧型半導体素子のゲート
駆動回路とその周辺回路の一例を示す図である。
5 is a diagram showing an example of a gate drive circuit of the self-extinguishing type semiconductor device in FIG. 4 and peripheral circuits thereof.

【図6】 図4および図5に示すインバータ装置の動作
を説明するタイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the inverter device shown in FIGS. 4 and 5;

【図7】 この発明の実施の形態4によるインバータ装
置の構成を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態5によるインバータ装
置の構成を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態6によるインバータ装
置の構成を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 6 of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態7によるインバータ
装置の構成を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図11】 図10における自己消弧型半導体素子のゲ
ート駆動回路とその周辺回路の一例を示す図である。
11 is a diagram showing an example of a gate drive circuit of the self-extinguishing type semiconductor element in FIG. 10 and its peripheral circuits.

【図12】 図10および図11に示すインバータ装置
の動作を説明するタイミングチャートである。
FIG. 12 is a timing chart illustrating the operation of the inverter device shown in FIGS. 10 and 11;

【図13】 この発明の実施の形態8によるインバータ
装置の構成を示す回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図14】 この発明の実施の形態9によるインバータ
装置の構成を示す回路図である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to Embodiment 9 of the present invention.

【図15】 この発明の実施の形態10によるインバー
タ装置の構成を示す回路図である。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of an inverter device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図16】 この発明の実施の形態11により、放電抵
抗の代わりに2レベルインバータブリッジに設けた電力
回生回路の一例を示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of a power regeneration circuit provided in a two-level inverter bridge instead of a discharge resistor according to Embodiment 11 of the present invention.

【図17】 この発明の実施の形態11により、放電抵
抗の代わりに3レベルインバータブリッジに設けた電力
回生回路の一例を示す回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram showing an example of a power regeneration circuit provided in a three-level inverter bridge instead of a discharge resistor according to Embodiment 11 of the present invention.

【図18】 図9のインバータ装置の変形例を示す回路
図である。
FIG. 18 is a circuit diagram showing a modification of the inverter device of FIG. 9;

【図19】 従来のインバータ装置の構成を示す回路図
である。
FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional inverter device.

【図20】 従来のインバータ装置についての課題を示
す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a problem with a conventional inverter device.

【図21】 従来のインバータ装置についての課題を示
す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a problem with a conventional inverter device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51 直流電圧回路、2a,2d 自己消弧型半導
体素子(遮断用自己消弧型半導体素子)、2b,2e
自己消弧型半導体素子(第1の自己消弧型半導体素
子)、2c,2f 自己消弧型半導体素子(第2の自己
消弧型半導体素子)、3a,3d フリーホイールダイ
オード(遮断用フリーホイールダイオード)、3b,3
e フリーホイールダイオード(第1のフリーホイール
ダイオード)、3c,3f フリーホイールダイオード
(第2のフリーホイールダイオード)、4a,4d ス
ナバダイオード(電圧上昇率抑制回路)、5a,5d
スナバコンデンサ(電圧上昇率抑制回路)、6a,6d
スナバ抵抗(電圧上昇率抑制回路)、10,60 負
荷回路、15a,26a ゲート制御回路、16a,1
6b クランプダイオード(電圧クランプ回路)、17
a,17b クランプコンデンサ(電圧クランプ回
路)、18a,18b 放電抵抗(電圧クランプ回
路)、19a,19b 電流変化率抑制回路、21a
しきい値選択回路(しきい値変更回路)、23a ゲー
ト駆動回路(第3のゲート駆動回路)、23b ゲート
駆動回路(第1のゲート駆動回路)、23c ゲート駆
動回路(第2のゲート駆動回路)、24a スイッチン
グ信号保持回路(第2のゲート制御回路)、52a,5
2g 自己消弧型半導体素子(第1の遮断用自己消弧型
半導体素子)、52b,52h 自己消弧型半導体素子
(第3の自己消弧型半導体素子)、52c,52i 自
己消弧型半導体素子(第4の自己消弧型半導体素子)、
52d,52j 自己消弧型半導体素子(第5の自己消
弧型半導体素子)、52e,52k 自己消弧型半導体
素子(第6の自己消弧型半導体素子)、52f,52m
自己消弧型半導体素子(第2の遮断用自己消弧型半導体
素子)、53a,53g フリーホイールダイオード
(第1の遮断用フリーホイールダイオード)、53b,
53h フリーホイールダイオード(第3のフリーホイ
ールダイオード)、53c,53i フリーホイールダ
イオード(第4のフリーホイールダイオード)、53
d,53j フリーホイールダイオード(第5のフリー
ホイールダイオード)、53e,53k フリーホイー
ルダイオード(第6のフリーホイールダイオード)、5
3f,53m フリーホイールダイオード(第2の遮断
用フリーホイールダイオード)、54a,54g スナ
バダイオード(第1の電圧上昇率抑制回路)、54f,
54m スナバダイオード(第2の電圧上昇率抑制回
路)、55a,55g スナバコンデンサ(第1の電圧
上昇率抑制回路)、55f,55m スナバコンデンサ
(第2の電圧上昇率抑制回路)、56a,56gスナバ
抵抗(第1の電圧上昇率抑制回路)、56f,56m
スナバ抵抗(第2の電圧上昇率抑制回路)、65a ゲ
ート制御回路(第3のゲート制御回路)、65b ゲー
ト制御回路(第4のゲート制御回路)、66a,66c
クランプダイオード(第2の電圧クランプ回路)、6
6b,66d クランプダイオード(第3の電圧クラン
プ回路)、67a,67c クランプコンデンサ(第2
の電圧クランプ回路)、67b,67d クランプコン
デンサ(第3の電圧クランプ回路)、68a,68c
放電抵抗(第2の電圧クランプ回路)、68b,68d
放電抵抗(第3の電圧クランプ回路)、69a,69
c 電流変化率抑制回路(第1の電流変化率抑制回
路)、69b,69d 電流変化率抑制回路(第2の電
流変化率抑制回路)、71a しきい値選択回路(第1
のしきい値変更回路)、71b しきい値選択回路(第
2のしきい値変更回路)、73a ゲート駆動回路(第
7のゲート駆動回路)、73b ゲート駆動回路(第3
のゲート駆動回路)、73c ゲート駆動回路(第4の
ゲート駆動回路)、73d ゲート駆動回路(第5のゲ
ート駆動回路)、73e ゲート駆動回路(第6のゲー
ト駆動回路)、73f ゲート駆動回路(第8のゲート
駆動回路)、74a スイッチング信号保持回路(第5
のゲート制御回路)、76a,76c 結合ダイオード
(第1の結合ダイオード)、76b,76d 結合ダイ
オード(第2の結合ダイオード)。
1,51 DC voltage circuit, 2a, 2d Self-extinguishing type semiconductor element (self-extinguishing type semiconductor element for cutoff), 2b, 2e
Self-extinguishing type semiconductor element (first self-extinguishing type semiconductor element), 2c, 2f Self-extinguishing type semiconductor element (second self-extinguishing type semiconductor element), 3a, 3d Freewheel diode (freewheel for breaking) Diode), 3b, 3
e Freewheel diode (first freewheel diode), 3c, 3f Freewheel diode (second freewheel diode), 4a, 4d Snubber diode (voltage rise rate suppression circuit), 5a, 5d
Snubber capacitor (voltage rise rate suppression circuit), 6a, 6d
Snubber resistance (voltage rise rate suppression circuit), 10, 60 load circuit, 15a, 26a Gate control circuit, 16a, 1
6b Clamp diode (voltage clamp circuit), 17
a, 17b Clamp capacitor (voltage clamp circuit), 18a, 18b Discharge resistor (voltage clamp circuit), 19a, 19b Current change rate suppression circuit, 21a
Threshold selection circuit (threshold change circuit), 23a Gate drive circuit (third gate drive circuit), 23b Gate drive circuit (first gate drive circuit), 23c Gate drive circuit (second gate drive circuit) ), 24a switching signal holding circuit (second gate control circuit), 52a, 5
2g Self-extinguishing semiconductor device (first self-extinguishing semiconductor device for interrupting), 52b, 52h Self-extinguishing semiconductor device (third self-extinguishing semiconductor device), 52c, 52i Self-extinguishing semiconductor Device (fourth self-extinguishing semiconductor device),
52d, 52j Self-extinguishing type semiconductor element (fifth self-extinguishing type semiconductor element), 52e, 52k Self-extinguishing type semiconductor element (sixth self-extinguishing type semiconductor element), 52f, 52m
Self-arc-extinguishing type semiconductor element (second shut-off self-extinguishing type semiconductor element), 53a, 53g Freewheel diode (first interrupting freewheel diode), 53b,
53h freewheel diode (third freewheel diode), 53c, 53i freewheel diode (fourth freewheel diode), 53
d, 53j freewheel diode (fifth freewheel diode), 53e, 53k freewheel diode (sixth freewheel diode), 5
3f, 53m freewheel diode (second blocking freewheel diode), 54a, 54g snubber diode (first voltage rise rate suppression circuit), 54f,
54m snubber diode (second voltage rise rate suppression circuit), 55a, 55g snubber capacitor (first voltage rise rate suppression circuit), 55f, 55m snubber capacitor (second voltage rise rate suppression circuit), 56a, 56g snubber Resistance (first voltage rise rate suppression circuit), 56f, 56m
Snubber resistance (second voltage rise rate suppression circuit), 65a Gate control circuit (third gate control circuit), 65b Gate control circuit (fourth gate control circuit), 66a, 66c
Clamp diode (second voltage clamp circuit), 6
6b, 66d Clamp diode (third voltage clamp circuit), 67a, 67c Clamp capacitor (second
Voltage clamp circuit), 67b, 67d Clamp capacitors (third voltage clamp circuit), 68a, 68c
Discharge resistance (second voltage clamp circuit), 68b, 68d
Discharge resistance (third voltage clamp circuit), 69a, 69
c current change rate suppression circuit (first current change rate suppression circuit), 69b, 69d current change rate suppression circuit (second current change rate suppression circuit), 71a threshold value selection circuit (first
Threshold change circuit), 71b threshold select circuit (second threshold change circuit), 73a gate drive circuit (seventh gate drive circuit), 73b gate drive circuit (third change circuit)
Gate drive circuit (fourth gate drive circuit), 73d gate drive circuit (fifth gate drive circuit), 73e gate drive circuit (sixth gate drive circuit), 73f gate drive circuit ( Eighth gate drive circuit), 74a Switching signal holding circuit (fifth
Gate control circuit), 76a, 76c coupling diode (first coupling diode), 76b, 76d coupling diode (second coupling diode).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 弘昭 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5H007 AA06 AA17 CA05 CB04 CB05 CC04 CC23 DA05 DB01 DC02 EA02 FA03 FA08 FA13 FA19 FA20 GA08  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hiroaki Yamaguchi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 5H007 AA06 AA17 CA05 CB04 CB05 CC04 CC23 DA05 DB01 DC02 EA02 FA03 FA08 FA13 FA19 FA20 GA08

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の自己消弧型半導体素子と前記複数
の自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるフリーホ
イールダイオードとを有し、直流電圧回路に接続される
インバータブリッジを所定の数だけ備え、負荷回路に電
力を供給するインバータ装置において、 前記直流電圧回路から前記インバータブリッジを介して
前記直流電圧回路に戻る第1の閉回路並びに前記インバ
ータブリッジから前記負荷回路および他のインバータブ
リッジを介して元のインバータブリッジに戻る第2の閉
回路において共通する経路に、前記インバータブリッジ
毎に挿入され、異常電流を遮断する遮断用自己消弧型半
導体素子と、 前記遮断用自己消弧型半導体素子に逆並列に接続される
遮断用フリーホイールダイオードと、 前記遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流が所定
のしきい値以上になった場合に前記遮断用自己消弧型半
導体素子をターンオフさせるゲート制御回路とを備える
ことを特徴とするインバータ装置。
1. A semiconductor device comprising: a plurality of self-extinguishing type semiconductor elements; and a freewheel diode connected in anti-parallel to the plurality of self-extinguishing type semiconductor elements. An inverter device for supplying power to a load circuit, the first closed circuit returning from the DC voltage circuit to the DC voltage circuit via the inverter bridge, and the load circuit and another inverter bridge from the inverter bridge. A self-extinguishing semiconductor element for interrupting, which is inserted for each inverter bridge and interrupts an abnormal current, in a common path in a second closed circuit returning to the original inverter bridge via A blocking freewheel diode connected in antiparallel to the semiconductor element; and a self-turn-off semiconductor element for blocking. An inverter device, comprising: a gate control circuit that turns off the self-extinguishing semiconductor element for shutting off when a current flowing through the semiconductor element exceeds a predetermined threshold value.
【請求項2】 遮断用自己消弧型半導体素子の両端の電
圧の上昇を抑制する電圧上昇率抑制回路を備えることを
特徴とする請求項1記載のインバータ装置。
2. The inverter device according to claim 1, further comprising a voltage rise rate suppression circuit that suppresses a rise in voltage across both ends of the self-extinguishing type semiconductor element for cutoff.
【請求項3】 複数の自己消弧型半導体素子と前記複数
の自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるフリーホ
イールダイオードとを有し、直流電圧回路に接続される
2レベルインバータブリッジを所定の数だけ備え、負荷
回路に電力を供給するインバータ装置において、 互いに直列に接続され、所定のスイッチング信号に従っ
てインバータ駆動される第1および第2の自己消弧型半
導体素子と、 前記第1および第2の自己消弧型半導体素子にそれぞれ
逆並列に接続される第1および第2のフリーホイールダ
イオードと、 前記第1および第2の自己消弧型半導体素子にそれぞれ
ゲート信号を供給して駆動する第1および第2のゲート
駆動回路と、 前記第1および第2の自己消弧型半導体素子に直列に接
続され、異常電流を遮断する遮断用自己消弧型半導体素
子と、 前記遮断用自己消弧型半導体素子に逆並列に接続される
遮断用フリーホイールダイオードと、 前記遮断用自己消弧型半導体素子の両端の電圧の上昇を
抑制する電圧上昇率抑制回路と、 前記遮断用自己消弧型半導体素子にゲート信号を供給し
て駆動する第3のゲート駆動回路と、 前記遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流が所定
のしきい値以上になった場合に前記第3のゲート駆動回
路を制御して前記遮断用自己消弧型半導体素子をターン
オフさせるゲート制御回路とを前記2レベルインバータ
ブリッジ毎に備えることを特徴とするインバータ装置。
3. A two-level inverter bridge having a plurality of self-arc-extinguishing semiconductor elements and a freewheel diode connected in anti-parallel to the plurality of self-arc-extinguishing semiconductor elements and connected to a DC voltage circuit. An inverter device that is provided with a predetermined number and supplies power to a load circuit; a first and a second self-extinguishing type semiconductor element that are connected in series with each other and are inverter-driven according to a predetermined switching signal; A first and a second freewheeling diode connected in anti-parallel to the second self-turn-off semiconductor element, and a gate signal supplied to each of the first and second self-turn-off semiconductor elements for driving First and second gate drive circuits, which are connected in series with the first and second self-extinguishing semiconductor elements, and a shutoff circuit for shutting off an abnormal current. An arc-extinguishing type semiconductor element; a blocking freewheel diode connected in anti-parallel to the blocking self-extinguishing type semiconductor element; and a voltage rise that suppresses a rise in voltage across the blocking self-extinguishing type semiconductor element. Rate suppressing circuit; a third gate drive circuit that supplies a gate signal to the self-extinguishing semiconductor element for interrupting to drive the semiconductor element; An inverter device comprising, for each of the two-level inverter bridges, a gate control circuit for controlling the third gate drive circuit to turn off the self-turn-off semiconductor element for shutting down in the case described above.
【請求項4】 ゲート制御回路は、第1および第2の自
己消弧型半導体素子がそれぞれターンオンするタイミン
グに同期して遮断用自己消弧型半導体素子をターンオン
させることを特徴とする請求項3記載のインバータ装
置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the gate control circuit turns on the shut-off self-extinguishing semiconductor device in synchronization with a timing at which the first and second self-extinguishing semiconductor devices are turned on. The inverter device as described.
【請求項5】 所定のしきい値を、第1の自己消弧型半
導体素子のターンオンのタイミングから第2の自己消弧
型半導体素子のターンオンのタイミングまでの期間と、
それ以外の期間とでそれぞれ所定の値に変化させるしき
い値変更回路を備えることを特徴とする請求項3または
請求項4記載のインバータ装置。
5. A method according to claim 1, wherein the predetermined threshold value is a period from a turn-on timing of the first self-turn-off semiconductor device to a turn-on timing of the second self-turn-off semiconductor device.
5. The inverter device according to claim 3, further comprising a threshold value changing circuit for changing the threshold value to a predetermined value during other periods.
【請求項6】 第1および第2の自己消弧型半導体素子
に対してオフ駆動時に印加される電圧を所定の電圧以下
にクランプする電圧クランプ回路を備えることを特徴と
する請求項3から請求項5のうちのいずれか1項記載の
インバータ装置。
6. The semiconductor device according to claim 3, further comprising a voltage clamp circuit for clamping a voltage applied to the first and second self-extinguishing type semiconductor elements during off driving to a predetermined voltage or less. Item 6. The inverter device according to any one of Items 5.
【請求項7】 第1および第2の自己消弧型半導体素子
並びに遮断用自己消弧型半導体素子に対してオフ駆動時
に印加される電圧を所定の電圧以下にクランプする電圧
クランプ回路を備えることを特徴とする請求項3から請
求項5のうちのいずれか1項記載のインバータ装置。
7. A voltage clamp circuit for clamping a voltage applied to the first and second self-arc-extinguishing semiconductor elements and the shut-off self-extinguishing semiconductor element during off-drive to a predetermined voltage or less. The inverter device according to any one of claims 3 to 5, wherein:
【請求項8】 遮断用自己消弧型半導体素子がターンオ
フしたときの第1および第2の自己消弧型半導体素子の
スイッチング状態を所定の期間だけそのまま保持する第
2のゲート制御回路を備えることを特徴とする請求項3
から請求項7のうちのいずれか1項記載のインバータ装
置。
8. A semiconductor device comprising a second gate control circuit for maintaining a switching state of the first and second self-arc-extinguishing semiconductor devices when the self-extinguishing semiconductor device for shut-off is turned off for a predetermined period. Claim 3 characterized by the following:
The inverter device according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 遮断用自己消弧型半導体素子に導通する
電流の変化を抑制する電流変化率抑制回路を備えること
を特徴とする請求項3から請求項8のうちのいずれか1
項記載のインバータ装置。
9. The semiconductor device according to claim 3, further comprising a current change rate suppression circuit for suppressing a change in a current flowing through the self-extinguishing type semiconductor element for interruption.
The inverter device according to the item.
【請求項10】 複数の自己消弧型半導体素子と前記複
数の自己消弧型半導体素子に逆並列に接続されるフリー
ホイールダイオードとを有し、直流電圧回路に接続され
る3レベルインバータブリッジを所定の数だけ備え、負
荷回路に電力を供給するインバータ装置において、 互いに直列に接続され、所定のスイッチング信号に従っ
てインバータ駆動される第3〜第6の自己消弧型半導体
素子と、 前記第3〜第6の自己消弧型半導体素子にそれぞれ逆並
列に接続される第3〜第6のフリーホイールダイオード
と、 前記第3〜第6の自己消弧型半導体素子にそれぞれゲー
ト信号を供給して駆動する第3〜第6のゲート駆動回路
と、 前記第3の自己消弧型半導体素子と第4の自己消弧型半
導体素子との接続点と前記直流電圧回路の中性点との間
に接続される第1の結合ダイオードと、 前記第5の自己消弧型半導体素子と第6の自己消弧型半
導体素子との接続点と前記直流電圧回路の中性点との間
に接続される第2の結合ダイオードと、 前記第3および第4の自己消弧型半導体素子に直列に接
続され、異常電流を遮断する第1の遮断用自己消弧型半
導体素子と、 前記第1の遮断用自己消弧型半導体素子に逆並列に接続
される第1の遮断用フリーホイールダイオードと、 前記第1の遮断用自己消弧型半導体素子の両端の電圧の
上昇を抑制する第1の電圧上昇率抑制回路と、 前記第5および第6の自己消弧型半導体素子に直列に接
続され、異常電流を遮断する第2の遮断用自己消弧型半
導体素子と、 前記第2の遮断用自己消弧型半導体素子に逆並列に接続
される第2の遮断用フリーホイールダイオードと、 前記第2の遮断用自己消弧型半導体素子の両端の電圧の
上昇を抑制する第2の電圧上昇率抑制回路と、 前記第1および第2の遮断用自己消弧型半導体素子にそ
れぞれゲート信号を供給して駆動する第7および第8の
ゲート駆動回路と、 前記第1の遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流
が所定の第1のしきい値以上になった場合に前記第7の
ゲート駆動回路を制御して前記第1の遮断用自己消弧型
半導体素子をターンオフさせる第3のゲート制御回路
と、 前記第2の遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電流
が所定の第2のしきい値以上になった場合に前記第8の
ゲート駆動回路を制御して前記第2の遮断用自己消弧型
半導体素子をターンオフさせる第4のゲート制御回路と
を前記3レベルインバータブリッジ毎に備えることを特
徴とするインバータ装置。
10. A three-level inverter bridge having a plurality of self-arc-extinguishing semiconductor elements and a freewheel diode connected in anti-parallel to the plurality of self-arc-extinguishing semiconductor elements and connected to a DC voltage circuit. An inverter device that is provided with a predetermined number and supplies power to a load circuit; a third to a sixth self-extinguishing type semiconductor elements that are connected in series with each other and are inverter-driven according to a predetermined switching signal; A third to a sixth freewheeling diode connected in anti-parallel to the sixth self-turn-off semiconductor element, and a gate signal supplied to the third to sixth self-turn-off semiconductor element for driving A third to a sixth gate drive circuit, between a connection point between the third self-extinguishing type semiconductor element and the fourth self-extinguishing type semiconductor element and a neutral point of the DC voltage circuit. A first coupling diode connected to the fifth self-extinguishing semiconductor device and a sixth self-extinguishing semiconductor device and a neutral point of the DC voltage circuit. A second coupling diode, a first self-extinguishing semiconductor device for interrupting, which is connected in series to the third and fourth self-extinguishing semiconductor devices, and interrupts an abnormal current; A first blocking freewheel diode connected in anti-parallel to the self-turn-off semiconductor element, and a first voltage rising rate for suppressing a rise in voltage across the first blocking self-turn-off semiconductor element A suppression circuit, a second self-extinguishing semiconductor device for interrupting, which is connected in series to the fifth and sixth self-extinguishing semiconductor devices, and interrupts an abnormal current; Blocking freewheel connected in anti-parallel to the semiconductor device A diode; a second voltage rise rate suppression circuit for suppressing a rise in voltage across the second self-extinguishing semiconductor element for interruption; and a first and second self-extinguishing semiconductor element for interruption. A seventh and an eighth gate drive circuit for respectively supplying and driving a gate signal; and a case where a current conducted to the first shut-off self-turn-off semiconductor element becomes equal to or more than a predetermined first threshold value. A third gate control circuit for controlling the seventh gate drive circuit to turn off the first shut-off self-extinguishing semiconductor device; and conducting to the second shut-off self-extinguishing semiconductor device. And a fourth gate control circuit for controlling the eighth gate drive circuit to turn off the second shut-off self-extinguishing type semiconductor element when the current exceeds a predetermined second threshold value. Provided for each of the three-level inverter bridges An inverter device characterized by the following.
【請求項11】 第3のゲート制御回路は、第3および
第5の自己消弧型半導体素子がそれぞれターンオンする
タイミングに同期して第1の遮断用自己消弧型半導体素
子をターンオンさせ、第4のゲート制御回路は、第4お
よび第6の自己消弧型半導体素子がそれぞれターンオン
するタイミングに同期して第2の遮断用自己消弧型半導
体素子をターンオンさせることを特徴とする請求項10
に記載のインバータ装置。
11. The third gate control circuit turns on the first shut-off self-extinguishing semiconductor device in synchronization with the timing at which the third and fifth self-extinguishing semiconductor devices turn on, respectively. 11. The gate control circuit according to claim 4, wherein the second shut-off self-extinguishing semiconductor element is turned on in synchronization with a timing at which the fourth and sixth self-extinguishing semiconductor elements are turned on.
3. The inverter device according to claim 1.
【請求項12】 所定の第1のしきい値を、第3の自己
消弧型半導体素子のターンオンのタイミングから第5の
自己消弧型半導体素子のターンオンのタイミングまでの
期間と、それ以外の期間とでそれぞれ所定の値に変化さ
せる第1のしきい値変更回路と、所定の第2のしきい値
を、第4の自己消弧型半導体素子のターンオンのタイミ
ングから第6の自己消弧型半導体素子のターンオンのタ
イミングまでの期間と、それ以外の期間とでそれぞれ所
定の値に変化させる第2のしきい値変更回路とを備える
ことを特徴とする請求項10または請求項11記載のイ
ンバータ装置。
12. The method according to claim 11, wherein the predetermined first threshold value is a period between a turn-on timing of the third self-turn-off semiconductor device and a turn-on timing of the fifth self-turn-off semiconductor device, and A first threshold value changing circuit for changing to a predetermined value in each of the periods, and a sixth self-extinguishing method for changing the predetermined second threshold value from the turn-on timing of the fourth self-extinguishing type semiconductor element. 12. The semiconductor device according to claim 10, further comprising a second threshold value changing circuit that changes a value to a predetermined value during a period until the turn-on timing of the type semiconductor element and during the other periods. Inverter device.
【請求項13】 第3および第5の自己消弧型半導体素
子に対してオフ駆動時に印加される電圧を所定の電圧以
下にクランプする第2の電圧クランプ回路と、第4およ
び第6の自己消弧型半導体素子に対してオフ駆動時に印
加される電圧を所定の電圧以下にクランプする第3の電
圧クランプ回路とを備えることを特徴とする請求項10
から請求項12のうちのいずれか1項記載のインバータ
装置。
13. A second voltage clamp circuit for clamping a voltage applied to a third and a fifth self-extinguishing type semiconductor element at the time of off driving to a predetermined voltage or less, and a fourth and a sixth self-extinguishing semiconductor element. 11. The semiconductor device according to claim 10, further comprising: a third voltage clamp circuit that clamps a voltage applied to the arc-extinguishing type semiconductor element at the time of off driving to a predetermined voltage or less.
The inverter device according to any one of claims 1 to 12.
【請求項14】 第3および第5の自己消弧型半導体素
子並びに第1の遮断用自己消弧型半導体素子に対してオ
フ駆動時に印加される電圧を所定の電圧以下にクランプ
する第2の電圧クランプ回路と、第4および第6の自己
消弧型半導体素子並びに第2の遮断用自己消弧型半導体
素子に対してオフ駆動時に印加される電圧を所定の電圧
以下にクランプする第3の電圧クランプ回路とを備える
ことを特徴とする請求項10から請求項12のうちのい
ずれか1項記載のインバータ装置。
14. A second clamper for clamping a voltage applied to the third and fifth self-extinguishing semiconductor devices and the first shut-off self-extinguishing semiconductor device during off driving to a predetermined voltage or less. A voltage clamping circuit, and a third circuit for clamping a voltage applied to the fourth and sixth self-extinguishing semiconductor devices and the second self-extinguishing semiconductor device for shut-off to a predetermined voltage or less during off driving. The inverter device according to any one of claims 10 to 12, further comprising a voltage clamp circuit.
【請求項15】 第1および第2の遮断用自己消弧型半
導体素子のいずれかがターンオフしたときの第3〜第6
の自己消弧型半導体素子のスイッチング状態を所定の期
間だけそのまま保持する第5のゲート制御回路を備える
ことを特徴とする請求項10から請求項14のうちのい
ずれか1項記載のインバータ装置。
15. A third to sixth semiconductor device when one of the first and second self-turn-off semiconductor devices for shut-off is turned off.
The inverter device according to any one of claims 10 to 14, further comprising a fifth gate control circuit that keeps a switching state of the self-extinguishing type semiconductor element as it is for a predetermined period.
【請求項16】 第1の遮断用自己消弧型半導体素子に
導通する電流の変化を抑制する第1の電流変化率抑制回
路と、第2の遮断用自己消弧型半導体素子に導通する電
流の変化を抑制する第2の電流変化率抑制回路とを備え
ることを特徴とする請求項10から請求項15のうちの
いずれか1項記載のインバータ装置。
16. A first current change rate suppressing circuit for suppressing a change in a current conducted to a first interrupting self-extinguishing semiconductor device, and a current conducting to a second interrupting self-extinguishing semiconductor device. The inverter device according to any one of claims 10 to 15, further comprising: a second current change rate suppression circuit that suppresses a change in the current.
【請求項17】 第1〜第6の自己消弧型半導体素子、
遮断用自己消弧型半導体素子並びに第1および第2の遮
断用自己消弧型半導体素子は、ゲート転流型ターンオフ
サイリスタであることを特徴とする請求項3から請求項
16のうちのいずれか1項記載のインバータ装置。
17. A first to sixth self-extinguishing type semiconductor device,
17. The semiconductor device according to claim 3, wherein the self-extinguishing semiconductor device for interrupting and the first and second self-extinguishing semiconductor devices for interrupting are gate commutation type turn-off thyristors. 2. The inverter device according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005218270A (en) * 2004-02-02 2005-08-11 Sanken Electric Co Ltd Direct current to alternating current conversion apparatus
US7570502B2 (en) 2003-07-24 2009-08-04 The Kansai Electric Power Co., Inc. Inverter apparatus comprising switching elements
JP2013021907A (en) * 2011-07-13 2013-01-31 Taida Electronic Ind Co Ltd Inverter

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