JP2512242B2 - インバ―タ装置 - Google Patents
インバ―タ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自己消弧機能をもつ半導
体素子を用いたインバータ装置の改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に自己消弧機能をもつ半導体素子で
あるゲートターンオフサイリスタ（以下、ＧＴＯと略
す）には、電流しゃ断時の急激な電圧上昇を抑制するた
めにスナバ回路を並列に接続する。図１は比較的良く用
いられるＧＴＯのスナバ回路で、ダイオード３を抵抗４
に並列に接続する点が特徴である。これはＧＴＯ１の電
流しゃ断特性が急峻であるためにダイオード３を通して
スムーズにＧＴＯ１に加わる電圧をスナバコンデンサ４
に吸収するためである。 【０００３】また、この様なスナバ回路を並列に接続し
たＧＴＯを用いた制御装置の主回路を図２に示す。 【０００４】５は電源、６はフィルタリアクトル、７は
フィルタコンデンサ、８はインバータ装置である。 【０００５】さらに、この主回路を実際に組んで配列し
たものが図３である。１１はフィルタコンデンサ箱で１
２はインバータ装置箱でこれらは別々の箱に収納されて
いた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、図
１に示したスナバコンデンサ２の容量が大きいため、ス
ナバ抵抗４も大きくなり、図３に示す装置全体が大型
し、例えば、車両用制御装置として用いた場合、重量
的，容積的にも種々の問題が発生する。 【０００７】本発明の目的は、フィルタと、自己消弧機
能をもつ半導体素子を用いたインバータ装置の小型化を
図ることである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、フィルタコンデンサを分割し、インバータ装置とフ
ィルタコンデンサを直線状に配置した上、同じ箱内に収
納するようにしたものである。 【０００９】 【作用】この構成により、フィルタコンデンサからイン
バータ装置の各相までの配線長を短くすることにより、
配線インダクタンスを小さく抑えることができ、結果と
して装置の小型化を可能とする。 【００１０】 【実施例】以下、本発明の原理を説明した後、実施例を
説明する。 【００１１】図１において、ＧＴＯ１によって電流をし
ゃ断する場合に、電流しゃ断時GTO1に印加される電圧
は、ＧＴＯ１に流れていた電流がＧＴＯ１が電流しゃ断
した後も電源からの配線インダクタンスによりさらに流
れ続けようとするために発生する。この電圧のピーク値
Ｖpeakは、スナバコンデンサ２容量Ｃｓ，配線インダク
タンスＬ，ＧＴＯ１のしゃ断電流ＩGTO，電源電圧ＶFC
を用いて近似的に求めることができる。配線インダクタ
ンスに蓄えられたエネルギーがスナバコンデンサ２への
過充電電圧に変換されるので、電源電圧以上に充電され
る過電圧ΔＶは次式より求められる。 【００１２】 【数１】 【００１３】以上より、 【００１４】 【数２】 【００１５】となる。 【００１６】スナバ回路を設計する上で重要なことは、
このＶpeakがＧＴＯ１の耐圧を上回らないことである。
たとえば素子の耐圧を２５００Ｖ，配線インダクタンス
を４μＨ，ＧＴＯの最大しゃ断電流を１０００Ａとする
と数２より 【００１７】 【数３】 【００１８】ここでＶpeakに０.８ の余裕を見た。この
様にスナバコンデンサ２の容量を４μＦ以上とする必要
がある。 【００１９】ところで電源電圧にまで充電されたスナバ
コンデンサ２のエネルギーはＧＴＯがオンすると同時に
スナバ回路の抵抗４を通って放電する。したがってスナ
バ回路のコンデンサ容量に比例して抵抗４の容量を大き
くする必要がある。たとえば前述の例と同様のスナバ回
路でＧＴＯ１を２００ＨｚでＯＮ−ＯＦＦ動作を繰り返
すとスナバ抵抗４で消費されるエネルギーは、 【００２０】 【数４】【００２１】となる。抵抗器４の容量は余裕を見て消費
電力の約２倍とする必要があり約800W程度とする必要が
ある。この様にスナバ回路の容量を大きくする必要があ
りスナバ回路が制御機器の３０％も占めていた。電源装
置はできるかぎり小型であることが望ましくスナバ抵抗
４は小さい方が良いし、また電力損失の面からもスナバ
コンデンサ２の容量は小さい方が良い。これらの要求を
満たす方法として数２から分かる様にスナバコンデンサ
２の容量を小さくしてもＶpeakを一定に保つためには電
源からの配線インダクタンスを小さくすれば良い。ま
た、インバータ装置８には、電源電圧の振動や急変を抑
えるために図２の様にフィルタ回路を接続する。したが
って問題としている配線インダクタンスはＧＴＯ１から
みて電源であるフィルタコンデンサ７からインバータ装
置８までの配線長により決まる。配線インダクタンスを
小さくするためには極力配線長を短くしなければならな
い。 【００２２】図３は電源装置の機器配列で、インバータ
装置８とコンデンサ７は別々の機器に収納されていた。
したがってコンデンサから制御装置までの配線長を短く
するのに限界があり、配線インダクタンスを４μＨ程度
とするのが限界であった。このままでは、インバータ装
置を、例えば、車両用制御装置として用いた場合小形化
を図ることができない。この点を解決した実施例を以
下、説明する。 【００２３】図４に３相インバータに本発明を適用した
場合を示した。３相インバータの各相は、例えば、実開
昭55−43324 号公報に記載されているように、Ｕ相，Ｖ
相，Ｗ相の各相は主サイリスタが直列に接続された構成
となっている。 【００２４】このように構成された３相インバータの各
相毎に隣接させてそれぞれ分割されたフィルタコンデン
サを配置したインバータ装置の例が図４である。この時
の配線インダクタンスは、前述のように、各相のインバ
ータからその隣りに分割配置されたフィルタコンデンサ
までの配線長により決まる。つまり、この実施例の場合
は、各相毎に分割配置されたフィルタコンデンサからそ
の相のインバータのＧＴＯまでの配線長を非常に短くす
ることができ、前述のように、フィルタコンデンサとイ
ンバータ間の配線インダクタンスを小さくすることがで
きる。従って、ＧＴＯのスナバ回路のスナバコンデンサ
及びスナバ抵抗を小さくすることができるので、インバ
ータ装置全体の小型化を図ることができる。 【００２５】次に、他の実施例を図５を用いて説明す
る。 【００２６】図５はフィルタコンデンサをインバータの
両脇に２分割配置したインバータ装置の例である。 【００２７】この場合、中間に配列されたインバータと
フィルタコンデンサ間の配線長は、図４に記載の中間に
配列されたインバータとフィルタコンデンサ間の配線長
に比べ若干長くなる。しかし、両側の２つのインバータ
とフィルタコンデンサ間の配線長は、図４に示す実施例
と同様の配線長とすることができる。従って、前述のよ
うに、配線長の短いＧＴＯのスナバ回路を小さくするこ
とができるので、インバータ装置の小型化を図ることが
できる。 【００２８】また、図６に他の実施例を示した。図６は
フィルタコンデンサを各相のインバータの中間および両
脇に分割した場合である。各インバータは両側にフィル
タコンデンサを有し、この場合は最も配線インダクタン
スを小さくできる。 【００２９】 【発明の効果】以上の様に、フィルタコンデンサを分割
し、３相インバータと直線的に配置することにより、エ
ネルギー源であるコンデンサとＧＴＯ間の配線長がより
短くなり、ＧＴＯターンオフ時に発生する過電圧をより
容量の小さなスナバコンデンサで吸収することができる
ので電力損失が少なく、比較的小型の制御装置を提供す
ることができる。
体素子を用いたインバータ装置の改良に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に自己消弧機能をもつ半導体素子で
あるゲートターンオフサイリスタ（以下、ＧＴＯと略
す）には、電流しゃ断時の急激な電圧上昇を抑制するた
めにスナバ回路を並列に接続する。図１は比較的良く用
いられるＧＴＯのスナバ回路で、ダイオード３を抵抗４
に並列に接続する点が特徴である。これはＧＴＯ１の電
流しゃ断特性が急峻であるためにダイオード３を通して
スムーズにＧＴＯ１に加わる電圧をスナバコンデンサ４
に吸収するためである。 【０００３】また、この様なスナバ回路を並列に接続し
たＧＴＯを用いた制御装置の主回路を図２に示す。 【０００４】５は電源、６はフィルタリアクトル、７は
フィルタコンデンサ、８はインバータ装置である。 【０００５】さらに、この主回路を実際に組んで配列し
たものが図３である。１１はフィルタコンデンサ箱で１
２はインバータ装置箱でこれらは別々の箱に収納されて
いた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、図
１に示したスナバコンデンサ２の容量が大きいため、ス
ナバ抵抗４も大きくなり、図３に示す装置全体が大型
し、例えば、車両用制御装置として用いた場合、重量
的，容積的にも種々の問題が発生する。 【０００７】本発明の目的は、フィルタと、自己消弧機
能をもつ半導体素子を用いたインバータ装置の小型化を
図ることである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、フィルタコンデンサを分割し、インバータ装置とフ
ィルタコンデンサを直線状に配置した上、同じ箱内に収
納するようにしたものである。 【０００９】 【作用】この構成により、フィルタコンデンサからイン
バータ装置の各相までの配線長を短くすることにより、
配線インダクタンスを小さく抑えることができ、結果と
して装置の小型化を可能とする。 【００１０】 【実施例】以下、本発明の原理を説明した後、実施例を
説明する。 【００１１】図１において、ＧＴＯ１によって電流をし
ゃ断する場合に、電流しゃ断時GTO1に印加される電圧
は、ＧＴＯ１に流れていた電流がＧＴＯ１が電流しゃ断
した後も電源からの配線インダクタンスによりさらに流
れ続けようとするために発生する。この電圧のピーク値
Ｖpeakは、スナバコンデンサ２容量Ｃｓ，配線インダク
タンスＬ，ＧＴＯ１のしゃ断電流ＩGTO，電源電圧ＶFC
を用いて近似的に求めることができる。配線インダクタ
ンスに蓄えられたエネルギーがスナバコンデンサ２への
過充電電圧に変換されるので、電源電圧以上に充電され
る過電圧ΔＶは次式より求められる。 【００１２】 【数１】 【００１３】以上より、 【００１４】 【数２】 【００１５】となる。 【００１６】スナバ回路を設計する上で重要なことは、
このＶpeakがＧＴＯ１の耐圧を上回らないことである。
たとえば素子の耐圧を２５００Ｖ，配線インダクタンス
を４μＨ，ＧＴＯの最大しゃ断電流を１０００Ａとする
と数２より 【００１７】 【数３】 【００１８】ここでＶpeakに０.８ の余裕を見た。この
様にスナバコンデンサ２の容量を４μＦ以上とする必要
がある。 【００１９】ところで電源電圧にまで充電されたスナバ
コンデンサ２のエネルギーはＧＴＯがオンすると同時に
スナバ回路の抵抗４を通って放電する。したがってスナ
バ回路のコンデンサ容量に比例して抵抗４の容量を大き
くする必要がある。たとえば前述の例と同様のスナバ回
路でＧＴＯ１を２００ＨｚでＯＮ−ＯＦＦ動作を繰り返
すとスナバ抵抗４で消費されるエネルギーは、 【００２０】 【数４】【００２１】となる。抵抗器４の容量は余裕を見て消費
電力の約２倍とする必要があり約800W程度とする必要が
ある。この様にスナバ回路の容量を大きくする必要があ
りスナバ回路が制御機器の３０％も占めていた。電源装
置はできるかぎり小型であることが望ましくスナバ抵抗
４は小さい方が良いし、また電力損失の面からもスナバ
コンデンサ２の容量は小さい方が良い。これらの要求を
満たす方法として数２から分かる様にスナバコンデンサ
２の容量を小さくしてもＶpeakを一定に保つためには電
源からの配線インダクタンスを小さくすれば良い。ま
た、インバータ装置８には、電源電圧の振動や急変を抑
えるために図２の様にフィルタ回路を接続する。したが
って問題としている配線インダクタンスはＧＴＯ１から
みて電源であるフィルタコンデンサ７からインバータ装
置８までの配線長により決まる。配線インダクタンスを
小さくするためには極力配線長を短くしなければならな
い。 【００２２】図３は電源装置の機器配列で、インバータ
装置８とコンデンサ７は別々の機器に収納されていた。
したがってコンデンサから制御装置までの配線長を短く
するのに限界があり、配線インダクタンスを４μＨ程度
とするのが限界であった。このままでは、インバータ装
置を、例えば、車両用制御装置として用いた場合小形化
を図ることができない。この点を解決した実施例を以
下、説明する。 【００２３】図４に３相インバータに本発明を適用した
場合を示した。３相インバータの各相は、例えば、実開
昭55−43324 号公報に記載されているように、Ｕ相，Ｖ
相，Ｗ相の各相は主サイリスタが直列に接続された構成
となっている。 【００２４】このように構成された３相インバータの各
相毎に隣接させてそれぞれ分割されたフィルタコンデン
サを配置したインバータ装置の例が図４である。この時
の配線インダクタンスは、前述のように、各相のインバ
ータからその隣りに分割配置されたフィルタコンデンサ
までの配線長により決まる。つまり、この実施例の場合
は、各相毎に分割配置されたフィルタコンデンサからそ
の相のインバータのＧＴＯまでの配線長を非常に短くす
ることができ、前述のように、フィルタコンデンサとイ
ンバータ間の配線インダクタンスを小さくすることがで
きる。従って、ＧＴＯのスナバ回路のスナバコンデンサ
及びスナバ抵抗を小さくすることができるので、インバ
ータ装置全体の小型化を図ることができる。 【００２５】次に、他の実施例を図５を用いて説明す
る。 【００２６】図５はフィルタコンデンサをインバータの
両脇に２分割配置したインバータ装置の例である。 【００２７】この場合、中間に配列されたインバータと
フィルタコンデンサ間の配線長は、図４に記載の中間に
配列されたインバータとフィルタコンデンサ間の配線長
に比べ若干長くなる。しかし、両側の２つのインバータ
とフィルタコンデンサ間の配線長は、図４に示す実施例
と同様の配線長とすることができる。従って、前述のよ
うに、配線長の短いＧＴＯのスナバ回路を小さくするこ
とができるので、インバータ装置の小型化を図ることが
できる。 【００２８】また、図６に他の実施例を示した。図６は
フィルタコンデンサを各相のインバータの中間および両
脇に分割した場合である。各インバータは両側にフィル
タコンデンサを有し、この場合は最も配線インダクタン
スを小さくできる。 【００２９】 【発明の効果】以上の様に、フィルタコンデンサを分割
し、３相インバータと直線的に配置することにより、エ
ネルギー源であるコンデンサとＧＴＯ間の配線長がより
短くなり、ＧＴＯターンオフ時に発生する過電圧をより
容量の小さなスナバコンデンサで吸収することができる
ので電力損失が少なく、比較的小型の制御装置を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】比較的良く用いられているＧＴＯのスナバ回
路。 【図２】フィルタ回路と制御装置。 【図３】フィルタコンデンサと制御装置を別々の箱に収
納した従来例。 【図４】本発明の一実施例。 【図５】本発明の一実施例。 【図６】本発明の一実施例。 【符号の説明】 １…ＧＴＯ、２…スナバコンデンサ、３…ダイオード、
４…スナバ抵抗、５…電源、６…フィルタリアクトル、
７，２１…フィルタコンデンサ、８…インバータ装置、
１１…フィルタコンデンサ箱、１２…インバータ装置
箱、２２Ｕ…Ｕ相インバータ、２２Ｖ…Ｖ相インバー
タ、２２Ｗ…Ｗ相インバータ、２３…制御装置内の配
線。
路。 【図２】フィルタ回路と制御装置。 【図３】フィルタコンデンサと制御装置を別々の箱に収
納した従来例。 【図４】本発明の一実施例。 【図５】本発明の一実施例。 【図６】本発明の一実施例。 【符号の説明】 １…ＧＴＯ、２…スナバコンデンサ、３…ダイオード、
４…スナバ抵抗、５…電源、６…フィルタリアクトル、
７，２１…フィルタコンデンサ、８…インバータ装置、
１１…フィルタコンデンサ箱、１２…インバータ装置
箱、２２Ｕ…Ｕ相インバータ、２２Ｖ…Ｖ相インバー
タ、２２Ｗ…Ｗ相インバータ、２３…制御装置内の配
線。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．自己消弧機能をもつ半導体素子を用いた３相インバ
ータとこの３相インバータの直流側に設けられたフィル
タコンデンサとを備えたインバータ装置において、この
フィルタコンデンサを複数に分割し、前記３相インバー
タの各相を直線的に配列し、前記分割されたフィルタコ
ンデンサを前記直線的に配列された３相インバータの各
相間及び両端に夫々配置し、前記３相インバータと、前
記分割されたフィルタコンデンサとを同一箱内に収納し
たインバータ装置。 ２．自己消弧機能をもつ半導体素子を用いた３相インバ
ータと、この３相インバータの直流側に設けられたフィ
ルタコンデンサとを備えたインバータ装置において、こ
のフィルタコンデンサを複数に分割し、前記３相インバ
ータを直線的に配列し、前記分割されたフィルタコンデ
ンサを前記直線的に配列された３相インバータの両側に
配置し、前記３相インバータと、前記分割されたフィル
タコンデンサとを同一箱内に収納したインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3079641A JP2512242B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | インバ―タ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3079641A JP2512242B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | インバ―タ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57047443A Division JPS58165602A (ja) | 1982-03-26 | 1982-03-26 | インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07111783A JPH07111783A (ja) | 1995-04-25 |
| JP2512242B2 true JP2512242B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=13695731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3079641A Expired - Lifetime JP2512242B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | インバ―タ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512242B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001229561A (ja) | 2000-02-09 | 2001-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザ制御装置 |
| JP2001352767A (ja) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Toshiba Corp | 電力変換器用パワーユニット |
| US8107334B2 (en) | 2005-12-12 | 2012-01-31 | Panasonic Corporation | Laser power control method and optical information recording/reproducing device |
| JP2019176566A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置 |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP3079641A patent/JP2512242B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07111783A (ja) | 1995-04-25 |
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