JP2576145B2 - Transistor inverter for three-phase AC motor - Google Patents
Transistor inverter for three-phase AC motorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流電圧源から6つのトランジスタスイッチ
のブリッジ回路を介して三相交流電圧を得て、三相交流
電動機に供給するトランジスタインバータに関する。The present invention relates to a transistor inverter that obtains a three-phase AC voltage from a DC voltage source via a bridge circuit of six transistor switches and supplies the three-phase AC voltage to a three-phase AC motor.
この種のインバータにおいては、トランジスタスイッ
チの開閉にともなって急峻な電圧変化がトランジスタの
コレクタ・エミッタ間に発生する。このために電磁ノイ
ズが発生し、周囲に悪影響を及ぼす。また、トランジス
タのスイッチング損失並びに、はぬ上がり電圧が大き
く、したがって個々のトランジスタとして容量,耐量の
大きな素子が必要になる。これらの問題を解決するため
に、RCスナバ回路もしくはRCDスナバ回路が個々のトラ
ンジスタに並列接続されている。In this type of inverter, a sharp voltage change occurs between the collector and the emitter of the transistor when the transistor switch is opened and closed. As a result, electromagnetic noise is generated, which adversely affects the surroundings. Further, the switching loss of the transistor and the rising voltage are large, and therefore, an element having a large capacity and a large withstand capacity is required as each transistor. To solve these problems, an RC snubber circuit or an RCD snubber circuit is connected in parallel to each transistor.
しかしながら、従来の上述の如きスナバ回路では無視
できないスナバ損失が発生していた。However, a snubber loss that cannot be ignored in the conventional snubber circuit as described above has occurred.
この発明の目的は、スナバ損失を著しく低減した三相
交流電動機用トランジスタインバータを提供することに
ある。An object of the present invention is to provide a transistor inverter for a three-phase AC motor in which snubber loss is significantly reduced.
上記目的は、本発明によれば、それぞれダイオードを
並列接続された6つのトランジスタスイッチのブリッジ
回路を介して直流電圧源から三相交流電圧を得て、三相
交流電動機に供給するトランジスタインバータにおい
て、各トランジスタスイッチに並列にスナバコンデンサ
を直接に接続し、各トランジスタスイッチはそれぞれ交
流1サイクルに1度だけ開閉し、且つ互いに直列接続関
係にあるトランジスタスイッチ対は、常に一方のオフが
行われてから該当トランジスタスイッチ対に属するスナ
バコンデンサの充放電過程が完了する時間後に他方のオ
ンが行われるように制御することによって達成される。According to the present invention, there is provided a transistor inverter which obtains a three-phase AC voltage from a DC voltage source through a bridge circuit of six transistor switches each having a diode connected in parallel, and supplies the voltage to a three-phase AC motor. A snubber capacitor is directly connected in parallel with each transistor switch, each transistor switch opens and closes only once per AC cycle, and one pair of transistor switches connected in series is always turned off after one of them is turned off. This is achieved by controlling the other snubber capacitor belonging to the relevant transistor switch pair to be turned on after the completion of the charging / discharging process.
本発明は、従来のトランジスタインバータでは各素子
と並列に無損失のスナバ,すなわちコンデンサを直接に
接続するだけですますことは許されないと考えられてい
たが、各トランジスタスイッチを交流の1サイクルに1
度だけ開閉し、上下に対向するアームのトランジスタス
イッチ対がともにオフする時間を十分大きく設定する等
の考慮を払えば6個のスイッチすべてにコンデンサを直
接に接続するだけですませることが可能であることを見
い出したことによるものである。本発明は、電圧と負荷
電流の位相関係が比較的固定されている誘導電動機に向
いている。According to the present invention, it has been considered that it is not permissible to simply connect a lossless snubber, that is, a capacitor directly in parallel with each element in the conventional transistor inverter.
It is possible to simply connect capacitors directly to all six switches, taking into account the fact that opening and closing only once, and setting the time for turning off the transistor switch pairs of the vertically opposed arms together to be sufficiently large, etc. It is because I found something. The present invention is suitable for an induction motor in which the phase relationship between voltage and load current is relatively fixed.
第1図は、本発明によるトランジスタインバータの実
施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of a transistor inverter according to the present invention.
第1図において、1は直流電圧源であり、これは特に
可変の直流電圧源であるとよい。2は負荷であり、特に
三相誘導電動機である。31〜36は三相ブリッジ結線され
た6つのトランジスタであり、これらにはそれぞれ1つ
のダイオード41〜46が並列接続されている。各トランジ
スタにそれぞれ1つのスナバコンデンサ51〜56が直接に
並列接続されている。6は各トランジスタ41〜46を開閉
制御するための制御回路である。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a DC voltage source, which may be a variable DC voltage source. Reference numeral 2 denotes a load, particularly a three-phase induction motor. 31 to 36 are six transistors connected in a three-phase bridge connection, each of which is connected to one diode 41 to 46 in parallel. One snubber capacitor 51 to 56 is directly connected in parallel to each transistor. Reference numeral 6 denotes a control circuit for controlling the opening and closing of each of the transistors 41 to 46.
第2図には、制御回路6から与えられる各トランジス
タ31〜36のオンオフ指令信号と、トランジスタ32,34,36
の極間電圧(コレクタ・エミッタ間電圧)V32,V34,V36
と、出力線間電圧VUVと、相電流iUのタイムチャートで
交流の1サイクル(電気角で360゜)分が示されてい
る。FIG. 2 shows ON / OFF command signals for the transistors 31 to 36 provided from the control circuit 6 and transistors 32, 34, 36
Voltage (collector-emitter voltage) V 32 , V 34 , V 36
When a voltage V UV between the output line, (an electrical angle of 360 °) 1 cycle of alternating current in the time chart of the phase current i U is worth is shown.
トランジスタインバータの一般的な動作は、よく知ら
れているので、これを省略して、本発明にとって重要な
点についてのみ説明する。Since the general operation of a transistor inverter is well known, it is omitted and only the points important for the present invention will be described.
第2図の時点t1まではトランジスタ31がオフ,トランジ
スタ32がオンとなっており、電流iUはモータ端子Uから
トランジスタ32を通って電源1の負極に流れ込んでい
る。時点t1でトランジスタ32がオフされると、トランジ
スタ32の電圧は一瞬にはね上がり、電源1の電位を越え
ようとするが、ダイオード41によりクランプされ、電流
iUは一瞬に電源1の正極に流れる。従来はこの瞬間トラ
ンジスタ32にひげ状の高いはね上がり電圧が発生し素子
の耐量をおびやかしていた。しかし、この発明ではコン
デンサ51,52があるので、時点t1でトランジスタ32がオ
フした瞬間に電流iUはコンデンサ52が受けとめる。やや
遅れてコンデンサ51がその半分を受けとめる。この結果
コンデンサ51,52の静電容量と電流iuとで決まるゆっく
りした傾斜でトランジスタ32の極間電圧V32は上昇し、
充放電時間Tc後電源電圧VDCに達することが第2図に示
されている。V32がVDCに達すると電流iuはコンデンサ5
1,52からダイオード41に円滑に転流し、ほとんどはね上
がり電圧は生じない。設定時間tsが経過後時点t2でスイ
ッチ31がターンオンされるが、このとき電流iUが41に流
れており、そのダイオードの順電圧降下がわずかである
ため、スイッチ31のオン責務は全く軽微なものである。
今まで述べた基本動作の逆を時点t7〜t8で行うようにす
れば、1サイクル360゜の間にスイッチは非常に軽微な
責務オンとオフを1度ずつ行うことでよい。Transistor 31 until the time t 1 of FIG. 2 is turned off, the transistor 32 is turned on, the current i U is flowing to the negative electrode of the power source 1 through the transistor 32 from the motor terminal U. When the transistor 32 at time t 1 is turned off, the voltage of the transistor 32 is jumping in a moment, but is about to exceed the potential of the power supply 1, it is clamped by the diode 41, the current
i U flows instantaneously to the positive electrode of the power supply 1. Conventionally, a high whisker-like surge voltage is generated in the transistor 32 at this moment, and the withstand voltage of the element is threatened. However, in the present invention has a capacitor 51, the current i U capacitor 52 at the moment the transistor 32 is turned off at time t 1 catch. With a slight delay, the capacitor 51 receives half of that. As a result inter-electrode voltage V 32 of the transistor 32 in inclined a slow determined by the capacitance and the current i u of capacitors 51 and 52 is increased,
FIG. 2 shows that the power supply voltage VDC is reached after the charging / discharging time Tc . Current i u capacitor 5 when V 32 reaches V DC
Commutation from 1,52 to the diode 41 smoothly occurs, and almost no surge voltage occurs. Although the set time t s is the switch 31 is turned on at the elapse time t 2, the time and current i U flows in 41, because the forward voltage drop of the diode is small, on-duty of the switch 31 is quite It is minor.
If so performs the inverse basic operation described up to now point t 7 ~t 8, the switch may by performing one time a very minor responsibilities on and off one cycle 360 °.
このように適正な充放電時間tcをもつコンデンサ51〜
56を接続し、直列のトランジスタ対が共にオフとなる設
定時間tsをtcより大となるように設定することにより新
しい良好なトランジスタインバータが得られる。Capacitor 51 to having this proper charging and discharging time t c
By connecting 56 and setting the set time t s at which both pairs of transistors in the series are turned off to be greater than t c, a new good transistor inverter is obtained.
また、スナバコンデンサとしては、スイッチオフ時の
電圧急変を押さえる効果があればよく、第3図の57〜59
の如き接続でも51〜56とほぼ同等の電気的効果があり他
にも種々の接続が考えられる。The snubber capacitor only needs to have an effect of suppressing a sudden change in voltage when the switch is turned off.
The connection described above has an electrical effect substantially equivalent to that of 51 to 56, and various other connections can be considered.
可変電圧可変周波数インバータを得るには、この方形
波インバータ自身は出力電圧を変えられないので入力直
流電圧はチョッパ等により可変となっている方が都合が
よい。In order to obtain a variable voltage variable frequency inverter, the input DC voltage is preferably variable by a chopper or the like because the square wave inverter itself cannot change the output voltage.
この発明によれば損失のないスナバコンデンサが実現
するので素子のオン,オフ責務は激減しスイッチング損
失も激減する。これによりインバータ部分の効率は95%
から98%に上がったものもある。According to the present invention, since a snubber capacitor having no loss is realized, the duty of turning on and off the element is drastically reduced, and the switching loss is drastically reduced. As a result, the efficiency of the inverter section is 95%
Some have risen to 98%.
また、モータへの3本の電線に生ずる対地電圧の変化
率dv/dtは数百分の一に低減した例もあり、これにより
電磁ノイズが測定出来ないレベルすなわち皆無となった
例もある。Further, in some cases, the rate of change dv / dt of the ground voltage generated in the three wires to the motor is reduced to several hundredths, and in some cases, the level at which electromagnetic noise cannot be measured, that is, there is no example.
さらに、充放電時間tcが十分大となると出力波形は方
形波から台形波となり、より正弦波に近付くため電動機
の効率向上、高調波の低減による電動機騒音,振動の低
減がある。Further, the output waveform discharge time t c is sufficiently large becomes trapezoidal wave from square wave, more efficiency of the motor to approach a sine wave, the motor noise by reducing harmonics, there is a reduction of vibration.
また、電動機の種類によっては二相とか四相の多相電
動機用のインバータにも適用できる。Further, depending on the type of the motor, the present invention can be applied to an inverter for a two-phase or four-phase polyphase motor.
第1図は本発明一実施例を示す回路図、第2図は第1図
の実施例の動作を説明するためのタイムチャート。第3
図は本発明の他の実施例を示す回路図である。 1……直流電源、2……三相電動機、31〜36……トラン
ジスタスイッチ、41〜46……ダイオード、51〜59……ス
ナバコンデンサ、6……制御回路。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the embodiment of FIG. Third
FIG. 10 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. 1. DC power supply, 2. 3-phase motor, 31 to 36 .. Transistor switch, 41 to 46 .. Diode, 51 to 59 .. Snubber capacitor, 6. Control circuit.
Claims (1)
のトランジスタスイッチをブリッジ接続し、該ブリッジ
接続回路を介して直流電源から三相交流電圧を得て、三
相交流電動機に供給するトランジスタインバータにおい
て、 各トランジスタスイッチに並列にスナバコンデンサを直
接に接続し、 各トランジスタスイッチはそれぞれ交流1サイクルに1
度だけ開閉し、 かつ互いに直列関係にあるトランジスタスイッチ対は、
常に一方のオフが行われてから当該トランジスタ対に属
するスナバコンデンサの充放電過程が完了する時間後に
他方のオンを行うことを特徴とする三相交流電動機用ト
ランジスタインバータ。1. A transistor inverter in which six transistor switches each having a diode connected in anti-parallel are bridge-connected, a three-phase AC voltage is obtained from a DC power supply via the bridge connection circuit, and supplied to a three-phase AC motor. A snubber capacitor is directly connected in parallel with each transistor switch.
Transistor switch pairs that open and close only once and are in series with each other
3. A transistor inverter for a three-phase AC motor, wherein one of the transistors is always turned off and then the other is turned on after a time when the charging / discharging process of the snubber capacitor belonging to the transistor pair is completed.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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JPS62247764A (en) * | 1986-04-18 | 1987-10-28 | Nippon Reliance Kk | Natsuyokuseisochi |
-
1987
- 1987-09-21 JP JP62236482A patent/JP2576145B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPS6481669A (en) | 1989-03-27 |
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