JP2875563B2 - ブリッジ形変換回路 - Google Patents
ブリッジ形変換回路Info
- Publication number
- JP2875563B2 JP2875563B2 JP2004515A JP451590A JP2875563B2 JP 2875563 B2 JP2875563 B2 JP 2875563B2 JP 2004515 A JP2004515 A JP 2004515A JP 451590 A JP451590 A JP 451590A JP 2875563 B2 JP2875563 B2 JP 2875563B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- mct
- transistor
- type
- bridge
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、自己ターンオフ素子を用い、駆動と保護を
改良したブリッジ形変換回路に関する。
改良したブリッジ形変換回路に関する。
（従来の技術） トランジスタを使用した電圧形インバータの主回路と
保護に関して第２図に従って説明する。
保護に関して第２図に従って説明する。
交流電源１の交流電圧は、ダイオードブリッジ２によ
り直流電圧に変換されコンデンサ３により平滑化され
る。この直流電圧は、インバータブリッジ４により第２
の交流電圧に変換され負荷電動機５に供給される。イン
バータブリッジ４のスイッチタ素子41〜46はIGBT（Insu
lated Gate Bipolor Transistor）が使用される。
り直流電圧に変換されコンデンサ３により平滑化され
る。この直流電圧は、インバータブリッジ４により第２
の交流電圧に変換され負荷電動機５に供給される。イン
バータブリッジ４のスイッチタ素子41〜46はIGBT（Insu
lated Gate Bipolor Transistor）が使用される。
負荷電流は電流検出器6,7で検出され、直流側電流は
電流検出器８で検出される。過電流が発生した場合はこ
れら電流検出器の出力レベルを駆動制御回路９内で検出
し、駆動信号をオフすることにより過電流を遮断し、保
護を行っている。
電流検出器８で検出される。過電流が発生した場合はこ
れら電流検出器の出力レベルを駆動制御回路９内で検出
し、駆動信号をオフすることにより過電流を遮断し、保
護を行っている。
第３図は、IGBTの駆動電圧VGE（ゲート・エミッタ間
電圧）をパラメータにしたVCE（コレクタ・エミッタ間
電圧）、IC（コレクタ電流）の特性図である。トランジ
スタ形のパワー素子の特長はICが一定値以上流れるとV
CEが急激に上昇する。言い換えると定電流特性を持って
いる。一方、弱点としてはICに対してVCEが比較的高い
即ち抵抗分が大きい素子である。
電圧）をパラメータにしたVCE（コレクタ・エミッタ間
電圧）、IC（コレクタ電流）の特性図である。トランジ
スタ形のパワー素子の特長はICが一定値以上流れるとV
CEが急激に上昇する。言い換えると定電流特性を持って
いる。一方、弱点としてはICに対してVCEが比較的高い
即ち抵抗分が大きい素子である。
サイリスタ形（GTOサイリスタやMCT等）素子を使用し
た電圧形インバータの例を第５図に示す。
た電圧形インバータの例を第５図に示す。
このインバータブリッジ４のスイッチ素子51〜56はMC
T（Mos Controled Thyristor）で構成している。直流電
源とインバータブリッジ４の間には、電流上昇率を抑制
するリアクトル10とリアクトルが発生するサージ電圧を
抑える目的で高速ダイオード11がリアクトルと並列に接
続されている。
T（Mos Controled Thyristor）で構成している。直流電
源とインバータブリッジ４の間には、電流上昇率を抑制
するリアクトル10とリアクトルが発生するサージ電圧を
抑える目的で高速ダイオード11がリアクトルと並列に接
続されている。
MCTは第６図（ａ）に示すようにPNPとNPNトランジス
タから成るサイリスタ構造をしている。ゲート信号によ
りONFETをオンさせるとNPNトランジスタがオンしPNPト
ランジスタがオンして自己保持されサイリスタと等価の
動作を行い低い電圧降下特性を示す。また、ゲート信号
によりoff FETをオンさせるとPNPトランジスタのベース
エミッタ間が短絡されたPNPトランジスタがオフしNPNト
ランジスタがオフしてサイリスタ動作を中止する。同図
（ｂ）はMCTのシンボルを示す。
タから成るサイリスタ構造をしている。ゲート信号によ
りONFETをオンさせるとNPNトランジスタがオンしPNPト
ランジスタがオンして自己保持されサイリスタと等価の
動作を行い低い電圧降下特性を示す。また、ゲート信号
によりoff FETをオンさせるとPNPトランジスタのベース
エミッタ間が短絡されたPNPトランジスタがオフしNPNト
ランジスタがオフしてサイリスタ動作を中止する。同図
（ｂ）はMCTのシンボルを示す。
第７図はMCTのアノード電流IA対アノード・カソード
間電圧VA-Kの特性図である。この図で示すように、MCT
がオフの場合は電流はほとんど流れず、MCTがオンする
と電圧降下が低い値を示す。しかもトランジスタ型の素
子と異って定電流特性は無く低い抵抗体と考えることが
できる。
間電圧VA-Kの特性図である。この図で示すように、MCT
がオフの場合は電流はほとんど流れず、MCTがオンする
と電圧降下が低い値を示す。しかもトランジスタ型の素
子と異って定電流特性は無く低い抵抗体と考えることが
できる。
（発明が解決しようとする課題） インバータブリッジのスイッチ素子としてトランジス
タ形の素子を採用した第２図の電圧形インバータでは負
荷電動機の端子が短絡したり、電動機がレアーショート
した場合には第４図に示すように保護動作が行われる。
すなわち、時刻t1でオンした後、過電流が検出され、時
刻t2で駆動信号をオフすることによりトランジスタの定
電流特性で限流された事故電流を安全に遮断することが
できる。
タ形の素子を採用した第２図の電圧形インバータでは負
荷電動機の端子が短絡したり、電動機がレアーショート
した場合には第４図に示すように保護動作が行われる。
すなわち、時刻t1でオンした後、過電流が検出され、時
刻t2で駆動信号をオフすることによりトランジスタの定
電流特性で限流された事故電流を安全に遮断することが
できる。
しかしトランジスタ形素子は第３図に示すように電圧
降下が大きい（部抗分が大きい）のでインバータ部の電
力損失が大きく効率が低い欠点がある。
降下が大きい（部抗分が大きい）のでインバータ部の電
力損失が大きく効率が低い欠点がある。
一方、MCTのようなサイリスタ形の素子は電圧降下は
低いが限流効果（定電流特性）がないので第５図に示す
ように直流回路にリアクトルを挿入し、電流の上昇率を
抑え電流が過大にならない内に駆動信号をオフする。こ
の様子を第８図に示す。MCTにはターンオフ可能な最大
電流Ioffmaxが存在し、この電流以下でMCTをオフさせる
必要がある。
低いが限流効果（定電流特性）がないので第５図に示す
ように直流回路にリアクトルを挿入し、電流の上昇率を
抑え電流が過大にならない内に駆動信号をオフする。こ
の様子を第８図に示す。MCTにはターンオフ可能な最大
電流Ioffmaxが存在し、この電流以下でMCTをオフさせる
必要がある。
リアクトルが無い場合の電動機端子間短絡時の電流を
破線で示す。この場合、電流の立上りが早くIoffmax以
前にMCTをターンオフさせることが不可能である。
破線で示す。この場合、電流の立上りが早くIoffmax以
前にMCTをターンオフさせることが不可能である。
リアクトルを挿入した場合は実線のように電流の立上
りが抑制され、時刻t2で駆動信号をオフすれば、時刻t3
で電流を零にすることができる。
りが抑制され、時刻t2で駆動信号をオフすれば、時刻t3
で電流を零にすることができる。
MCTはオン時の電圧降下が低く効率が良いが第４図の
ようにリアクトル10と高速ダイオード11が必要であり、
しかもリアクトルは過電流でも飽和しない定格のものが
必要になり大形となり、中小容量のインバータは経済的
に設計できなかった。
ようにリアクトル10と高速ダイオード11が必要であり、
しかもリアクトルは過電流でも飽和しない定格のものが
必要になり大形となり、中小容量のインバータは経済的
に設計できなかった。
本発明は以上述べた問題点が少ない、即ち高効率で小
形で経済的なブリッジ形変換器を提供することを目的と
している。
形で経済的なブリッジ形変換器を提供することを目的と
している。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、主電流が流入
する主端子と制御端子間に加えられる駆動信号により制
御されるサイリスタ形スイッチ素子を用いて直流正極側
ブリッジを、主電流が流出する主端子と制御端子間に加
えられる駆動信号に応じて通電電流が制限され定電流特
性を有するトランジスタ形スイッチ素子を用いて直流負
極側ブリッジを各々構成することを特徴とする。
する主端子と制御端子間に加えられる駆動信号により制
御されるサイリスタ形スイッチ素子を用いて直流正極側
ブリッジを、主電流が流出する主端子と制御端子間に加
えられる駆動信号に応じて通電電流が制限され定電流特
性を有するトランジスタ形スイッチ素子を用いて直流負
極側ブリッジを各々構成することを特徴とする。
（作用） このように構成された本発明においては、トランジス
タ形スイッチ素子の電流制限作用により事故電流を限流
し、サイリスタ形スイッチ素子と当該トランジスタ形ス
イッチ素子をオフすることにより、事故電流を安全に遮
断する。
タ形スイッチ素子の電流制限作用により事故電流を限流
し、サイリスタ形スイッチ素子と当該トランジスタ形ス
イッチ素子をオフすることにより、事故電流を安全に遮
断する。
（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示しその動作を説明す
る。第２図、第５図と重複する部分は同一番号を記し説
明を省略する。
る。第２図、第５図と重複する部分は同一番号を記し説
明を省略する。
インバータブリッジ４の正側直流母線にMCT51,53,55
を接続し、インバータブリッジ４の負側直流母線にIGBT
42,44,46を接続する。
を接続し、インバータブリッジ４の負側直流母線にIGBT
42,44,46を接続する。
第１図において負荷端子において短絡が発生すると直
流電源から流れる電流はMCTとIGBTを通るパスが出来
る。事故電流はIGBTのトランジスタ作用により限流され
過電流を検出し速やかにMCTとIGBTをオフ動作させればM
CTの最大遮断電流以下で電流を遮断することが出来る。
流電源から流れる電流はMCTとIGBTを通るパスが出来
る。事故電流はIGBTのトランジスタ作用により限流され
過電流を検出し速やかにMCTとIGBTをオフ動作させればM
CTの最大遮断電流以下で電流を遮断することが出来る。
本実施例によれば、MCTの低損失特性とIGBTの定電流
特性を効果的に作用させ、運転効率を向上させると共に
リアクトル等の大形機器を用いることなく負荷短絡等に
よる過電流をMCTの安全遮断電流内で遮断することが出
来るので、小形で経済的なブリッジ形変換回路を得るこ
とができる。
特性を効果的に作用させ、運転効率を向上させると共に
リアクトル等の大形機器を用いることなく負荷短絡等に
よる過電流をMCTの安全遮断電流内で遮断することが出
来るので、小形で経済的なブリッジ形変換回路を得るこ
とができる。
また、MCTを直流母線の正側に配置することによりMCT
のゲート電源１個とすることができ、IGBTを直流母線の
負側に配置することにより、IGBTのゲート電源も１個と
することができるので極めて小形で経済的なブリッジ形
変換回路を得ることが可能である。
のゲート電源１個とすることができ、IGBTを直流母線の
負側に配置することにより、IGBTのゲート電源も１個と
することができるので極めて小形で経済的なブリッジ形
変換回路を得ることが可能である。
なお、第１図においてMCTとIGBTの上下関係を交換す
ることも可能である。
ることも可能である。
また、２ケ直列のインバータブリッジについて説明し
たが素子の直列個数やブリッジの構成方法については特
に制限がないのは説明するまでもない。
たが素子の直列個数やブリッジの構成方法については特
に制限がないのは説明するまでもない。
また素子はMCTとIGBTに限定するものではない。
［発明の効果］ 本発明によれば、低損失特性を有するサイリスタ形ス
イッチ素子を使用するので、高効率の運転が可能になる
と共に、定電流特性を有するトランジスタ形スイッチ素
子を使用するので、大形のリアクトルや高価な高速ダイ
オードを用いることなく当該トランジスタ形スイッチ素
子の最大許容電流以下に限流し安全に事故電流を遮断す
ることができる。更に、直流母線の正側に低損失特性の
サイリスタ形スイッチ素子を、直流母線の負側に定電流
特性のトランジスタ形スイッチ素子を各々設けることに
より、ゲート駆動電源を最小化でき、小形で経済的なブ
リッジ形変換回路を提供することができる。
イッチ素子を使用するので、高効率の運転が可能になる
と共に、定電流特性を有するトランジスタ形スイッチ素
子を使用するので、大形のリアクトルや高価な高速ダイ
オードを用いることなく当該トランジスタ形スイッチ素
子の最大許容電流以下に限流し安全に事故電流を遮断す
ることができる。更に、直流母線の正側に低損失特性の
サイリスタ形スイッチ素子を、直流母線の負側に定電流
特性のトランジスタ形スイッチ素子を各々設けることに
より、ゲート駆動電源を最小化でき、小形で経済的なブ
リッジ形変換回路を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例図、第２図は従来のトランジ
スタインバータの構成図、第３図はIGBTの特性図、第４
図はトランジスタ形インバータの保護動作説明図、第５
図は従来のMCTのインバータの構成図、第６図はMCTの原
理図、第７図はMCTの特性図、第８図はMCT（サイリスタ
形）インバータの保護動作説明図を示す。 １…交流電源 ２…ダイオードブリッジ、３…コンデンサ ４…インバータブリッジ、５…負荷電動機 6,7,8…電流検出器 ９…駆動制御回路 41,42,43,44,45,46…IGBT 10…リアクトル 11…高速ダイオード 51,52,53,54,55,56…MCT
スタインバータの構成図、第３図はIGBTの特性図、第４
図はトランジスタ形インバータの保護動作説明図、第５
図は従来のMCTのインバータの構成図、第６図はMCTの原
理図、第７図はMCTの特性図、第８図はMCT（サイリスタ
形）インバータの保護動作説明図を示す。 １…交流電源 ２…ダイオードブリッジ、３…コンデンサ ４…インバータブリッジ、５…負荷電動機 6,7,8…電流検出器 ９…駆動制御回路 41,42,43,44,45,46…IGBT 10…リアクトル 11…高速ダイオード 51,52,53,54,55,56…MCT
Claims (1)
- 【請求項１】主電流が流入する主端子と制御端子間に加
えられる駆動信号により制御されるサイリスタ形スイッ
チ素子を用いて直流正極側ブリッジを、主電流が流出す
る主端子と制御端子間に加えられる駆動信号に応じて通
電電流が制限され定電流特性を有するトランジスタ形ス
イッチ素子を用いて直流負極側ブリッジを各々構成した
ことを特徴とするブリッジ形変換回路。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004515A JP2875563B2 (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | ブリッジ形変換回路 |
| DE69025045T DE69025045T2 (de) | 1989-12-04 | 1990-11-30 | Leistungswandler vom Brückentyp mit verbessertem Wirkungsgrad |
| EP90122961A EP0431492B1 (en) | 1989-12-04 | 1990-11-30 | Bridge type power converter with improved efficiency |
| US07/619,917 US5123746A (en) | 1989-12-04 | 1990-11-30 | Bridge type power converter with improved efficiency |
| KR1019900019824A KR930008464B1 (ko) | 1989-12-04 | 1990-12-04 | 고효율 브리지형 파워 콘버터 |
| CN90109782A CN1018499B (zh) | 1989-12-04 | 1990-12-04 | 改进效率的桥式电力变换器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004515A JP2875563B2 (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | ブリッジ形変換回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03212172A JPH03212172A (ja) | 1991-09-17 |
| JP2875563B2 true JP2875563B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=11586189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004515A Expired - Lifetime JP2875563B2 (ja) | 1989-12-04 | 1990-01-16 | ブリッジ形変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2875563B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-16 JP JP2004515A patent/JP2875563B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03212172A (ja) | 1991-09-17 |
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