JP3004774B2 - スナバ回路 - Google Patents
スナバ回路Info
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- JP3004774B2 JP3004774B2 JP3194831A JP19483191A JP3004774B2 JP 3004774 B2 JP3004774 B2 JP 3004774B2 JP 3194831 A JP3194831 A JP 3194831A JP 19483191 A JP19483191 A JP 19483191A JP 3004774 B2 JP3004774 B2 JP 3004774B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、直列接続された自己消
弧型半導体素子に接続する保護回路であるスナバ回路に
関するものである。
弧型半導体素子に接続する保護回路であるスナバ回路に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自己消弧型半導体素子、例えばＧＴＯサ
イリスタをオンオフ制御する際には、自己消弧型半導体
素子に加わる電圧及び電流の急峻な立ち上りによる素子
破壊を防ぐ為に、必ずスナバ回路と呼ばれる保護回路が
設けられている。以下、自己消弧型半導体素子をＧＴＯ
サイリスタ（以下ＧＴＯと略す）とした場合に限定して
記述する。
イリスタをオンオフ制御する際には、自己消弧型半導体
素子に加わる電圧及び電流の急峻な立ち上りによる素子
破壊を防ぐ為に、必ずスナバ回路と呼ばれる保護回路が
設けられている。以下、自己消弧型半導体素子をＧＴＯ
サイリスタ（以下ＧＴＯと略す）とした場合に限定して
記述する。
【０００３】図６と図７は従来のスナバ回路とそのスナ
バ回路を直列接続ＧＴＯインバータのハーフブリッジに
適用した場合の構成図である。図７において、正側アー
ムはＧＴＯ１ａ、１ｂとそれに逆並列接続されるフリー
ホイールダイオード２ａ、２ｂにより、負側アームはＧ
ＴＯ１ｃ、１ｄとフリーホイールダイオード２ｃ、２ｄ
により構成されている。正側アームのＧＴＯ１ａ、１ｂ
にかかる電流上昇率を抑制するために、アノードリアク
トル３ａとスナバダイオード４ａ及びスナバ抵抗５ａか
ら構成されるスナバ回路を接続している。これを特に直
列スナバ回路と呼ぶ。また、正側アームのＧＴＯ１ａ、
１ｂの各々にかかる電圧上昇率を抑制するために、スナ
バコンデンサ６ａ、６ｂと、スナバダイオード７ａ、７
ｂ及びスナバ抵抗８ａ、８ｂから構成されるスナバ回路
を接続している。これを特に並列スナバ回路と呼ぶ。負
アームのＧＴＯ１ｃ、１ｄについても同様である。ま
た、９はインバータの直流電源であり、点Ａは出力端子
である。但し定常状態における電圧分担の為のバランス
抵抗は省略している。
バ回路を直列接続ＧＴＯインバータのハーフブリッジに
適用した場合の構成図である。図７において、正側アー
ムはＧＴＯ１ａ、１ｂとそれに逆並列接続されるフリー
ホイールダイオード２ａ、２ｂにより、負側アームはＧ
ＴＯ１ｃ、１ｄとフリーホイールダイオード２ｃ、２ｄ
により構成されている。正側アームのＧＴＯ１ａ、１ｂ
にかかる電流上昇率を抑制するために、アノードリアク
トル３ａとスナバダイオード４ａ及びスナバ抵抗５ａか
ら構成されるスナバ回路を接続している。これを特に直
列スナバ回路と呼ぶ。また、正側アームのＧＴＯ１ａ、
１ｂの各々にかかる電圧上昇率を抑制するために、スナ
バコンデンサ６ａ、６ｂと、スナバダイオード７ａ、７
ｂ及びスナバ抵抗８ａ、８ｂから構成されるスナバ回路
を接続している。これを特に並列スナバ回路と呼ぶ。負
アームのＧＴＯ１ｃ、１ｄについても同様である。ま
た、９はインバータの直流電源であり、点Ａは出力端子
である。但し定常状態における電圧分担の為のバランス
抵抗は省略している。
【０００４】次に動作について図７を用いて説明する。
図７の出力端子Ａには図示しない誘導性負荷が接続され
ており、その負荷電流Ｉ0 は図中矢印の向きに流れてい
るものとする。また、直流電源９の電圧はＥとする。さ
て、正アームＧＴＯ１ａ、１ｂがオンしており、直流電
源９−アノードリアクトル３ａ−ＧＴＯ１ａ−ＧＴＯ１
ｂ−出力端子Ａの経路により負荷電流Ｉ0 が流れてい
て、スナバコンデンサ６ａ、６ｂの電圧は０、スナバコ
ンデンサ６ｃ、６ｄの電圧は各々Ｅ／２に充電された状
態から、ＧＴＯ１ａ、１ｂを同時にオフさせ、負荷電流
Ｉ0 を遮断した場合を考える。ＧＴＯ１ａ、１ｂを同時
にオフさせると、遮断された負荷電流Ｉ0はスナバダイ
オード７ａ−スナバコンデンサ６ａ−スナバダイオード
７ｂ−スナバコンデンサ６ｂ−出力端子Ａの経路にバイ
パスされてスナバコンデンサ６ａ、６ｂを充電し、その
充電電圧が各々Ｅ／２以上になると、フリーホイールダ
イオード２ｃ、２ｄが導通し、負荷電流Ｉ0 はアノード
リアクトル３ｂ−フリーホイールダイオード２ｄ−フリ
ーホイールダイオード２ｃ−出力端子Ａの経路により流
れる。
図７の出力端子Ａには図示しない誘導性負荷が接続され
ており、その負荷電流Ｉ0 は図中矢印の向きに流れてい
るものとする。また、直流電源９の電圧はＥとする。さ
て、正アームＧＴＯ１ａ、１ｂがオンしており、直流電
源９−アノードリアクトル３ａ−ＧＴＯ１ａ−ＧＴＯ１
ｂ−出力端子Ａの経路により負荷電流Ｉ0 が流れてい
て、スナバコンデンサ６ａ、６ｂの電圧は０、スナバコ
ンデンサ６ｃ、６ｄの電圧は各々Ｅ／２に充電された状
態から、ＧＴＯ１ａ、１ｂを同時にオフさせ、負荷電流
Ｉ0 を遮断した場合を考える。ＧＴＯ１ａ、１ｂを同時
にオフさせると、遮断された負荷電流Ｉ0はスナバダイ
オード７ａ−スナバコンデンサ６ａ−スナバダイオード
７ｂ−スナバコンデンサ６ｂ−出力端子Ａの経路にバイ
パスされてスナバコンデンサ６ａ、６ｂを充電し、その
充電電圧が各々Ｅ／２以上になると、フリーホイールダ
イオード２ｃ、２ｄが導通し、負荷電流Ｉ0 はアノード
リアクトル３ｂ−フリーホイールダイオード２ｄ−フリ
ーホイールダイオード２ｃ−出力端子Ａの経路により流
れる。
【０００５】この過程においてスナバコンデンサ６ａ，
６ｂが所定の電圧に充電されれば、スナバダイオード４
ａが導通し、アノードリアクトル３ａの電流はアノード
リアクトル３ａ−スナバダイオード４ａ−スナバ抵抗５
ａ−アノードリアクトル３ａの経路を還流し、アノード
リアクトル３ａに蓄えられたエネルギはスナバ抵抗５ａ
で消費される。また、スナバコンデンサ６ｃ、６ｄに蓄
えられていたエネルギはスナバ抵抗８ｃ、８ｄを通って
放電、消費される。ＧＴＯ１ａ、１ｂをオフした後にＧ
ＴＯ１ｃ、１ｄを同時にオンした際、スナバコンデンサ
６ｃ、６ｄにエネルギが残っている場合は、スナバコン
デンサ６ｃ−ＧＴＯ１ｃ−スナバ抵抗８ｃ−スナバコン
デンサ６ｃの経路及びスナバコンデンサ６ｄ−ＧＴＯ１
ｄ−スナバ抵抗８ｄ−スナバコンデンサ６ｄの経路によ
りそのエネルギは全てスナバ抵抗８ｃ、８ｄで消費され
る。
６ｂが所定の電圧に充電されれば、スナバダイオード４
ａが導通し、アノードリアクトル３ａの電流はアノード
リアクトル３ａ−スナバダイオード４ａ−スナバ抵抗５
ａ−アノードリアクトル３ａの経路を還流し、アノード
リアクトル３ａに蓄えられたエネルギはスナバ抵抗５ａ
で消費される。また、スナバコンデンサ６ｃ、６ｄに蓄
えられていたエネルギはスナバ抵抗８ｃ、８ｄを通って
放電、消費される。ＧＴＯ１ａ、１ｂをオフした後にＧ
ＴＯ１ｃ、１ｄを同時にオンした際、スナバコンデンサ
６ｃ、６ｄにエネルギが残っている場合は、スナバコン
デンサ６ｃ−ＧＴＯ１ｃ−スナバ抵抗８ｃ−スナバコン
デンサ６ｃの経路及びスナバコンデンサ６ｄ−ＧＴＯ１
ｄ−スナバ抵抗８ｄ−スナバコンデンサ６ｄの経路によ
りそのエネルギは全てスナバ抵抗８ｃ、８ｄで消費され
る。
【０００６】次に、ＧＴＯ１ｃ、１ｄを同時にオフした
後にＧＴＯ１ａ、１ｂを同時にオンした場合を考える。
この時、負荷電流Ｉ0 は図中の方向であり、ＧＴＯ１
ｃ、１ｄは電流を遮断していない。ＧＴＯ１ａ、１ｂを
同時にオンさせるとスナバコンデンサ６ａ、６ｂに蓄え
られていたエネルギはスナバコンデンサ６ａ−スナバ抵
抗８ａ−ＧＴＯ１ａ−スナバコンデンサ６ａの経路及び
スナバコンデンサ６ｂ−スナバ抵抗８ｂ−ＧＴＯ１ｂ−
スナバコンデンサ６ｂの経路によりスナバ抵抗８ａ、８
ｂで消費され、スナバコンデンサ６ｃ、６ｄは直流電源
９−アノードリアクトル３ａ−ＧＴＯ１ａ−ＧＴＯ１ｂ
−スナバコンデンサ６ｃ−スナバダイオード７ｃ−スナ
バコンデンサ６ｄ−スナバダイオード７ｄ−アノードリ
アクトル３ｂ−直流電源９の経路により各々Ｅ／２まで
充電される。
後にＧＴＯ１ａ、１ｂを同時にオンした場合を考える。
この時、負荷電流Ｉ0 は図中の方向であり、ＧＴＯ１
ｃ、１ｄは電流を遮断していない。ＧＴＯ１ａ、１ｂを
同時にオンさせるとスナバコンデンサ６ａ、６ｂに蓄え
られていたエネルギはスナバコンデンサ６ａ−スナバ抵
抗８ａ−ＧＴＯ１ａ−スナバコンデンサ６ａの経路及び
スナバコンデンサ６ｂ−スナバ抵抗８ｂ−ＧＴＯ１ｂ−
スナバコンデンサ６ｂの経路によりスナバ抵抗８ａ、８
ｂで消費され、スナバコンデンサ６ｃ、６ｄは直流電源
９−アノードリアクトル３ａ−ＧＴＯ１ａ−ＧＴＯ１ｂ
−スナバコンデンサ６ｃ−スナバダイオード７ｃ−スナ
バコンデンサ６ｄ−スナバダイオード７ｄ−アノードリ
アクトル３ｂ−直流電源９の経路により各々Ｅ／２まで
充電される。
【０００７】また、アノードリアクトル３ａ、３ｂに過
剰に蓄えられたエネルギは、アノードリアクトル３ａ−
スナバ抵抗５ａ−スナバダイオード４ａ−アノードリア
クトル３ａの経路及びアノードリアクトル３ｂ−スナバ
抵抗５ｂ−スナバダイオード４ｂ−アノードリアクトル
３ｂの経路によりスナバ抵抗５ａ、５ｂで消費されつ
つ、負荷電流Ｉ0 は直流電源９−アノードリアクトル３
ａ−ＧＴＯ１ａ−ＧＴＯ１ｂ−出力端子Ａの経路により
流れる。以上は負荷電流Ｉ0 が図中矢印の方向に流れて
いる場合の動作についての説明であるが、負荷電流Ｉ0
が図中矢印の逆方向に流れている場合の動作は、前述し
た動作と全く対称な為、説明を省略する。
剰に蓄えられたエネルギは、アノードリアクトル３ａ−
スナバ抵抗５ａ−スナバダイオード４ａ−アノードリア
クトル３ａの経路及びアノードリアクトル３ｂ−スナバ
抵抗５ｂ−スナバダイオード４ｂ−アノードリアクトル
３ｂの経路によりスナバ抵抗５ａ、５ｂで消費されつ
つ、負荷電流Ｉ0 は直流電源９−アノードリアクトル３
ａ−ＧＴＯ１ａ−ＧＴＯ１ｂ−出力端子Ａの経路により
流れる。以上は負荷電流Ｉ0 が図中矢印の方向に流れて
いる場合の動作についての説明であるが、負荷電流Ｉ0
が図中矢印の逆方向に流れている場合の動作は、前述し
た動作と全く対称な為、説明を省略する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来のスナバ回路は以
上のように構成されており、ＧＴＯなどの自己消弧型半
導体素子を用いた電力変換装置に適用した場合、そのオ
ンオフ動作により、スナバ回路内のエネルギ蓄積要素で
あるリアクトル、コンデンサに蓄えられたエネルギは抵
抗で消費されることになり、自己消弧型半導体素子を直
列接続した場合、さらに消費されるエネルギは増大し、
電力変換装置の効率低下要因となり、また、電力変換装
置に備えられる冷却部品或いはその装置が大形化し、電
力変換装置の大形化を招くなどの問題点があった。さら
に、抵抗で消費されるエネルギは自己消弧型半導体素子
のスイッチング周波数に比例するため、電力変換装置の
高周波化が困難であった。
上のように構成されており、ＧＴＯなどの自己消弧型半
導体素子を用いた電力変換装置に適用した場合、そのオ
ンオフ動作により、スナバ回路内のエネルギ蓄積要素で
あるリアクトル、コンデンサに蓄えられたエネルギは抵
抗で消費されることになり、自己消弧型半導体素子を直
列接続した場合、さらに消費されるエネルギは増大し、
電力変換装置の効率低下要因となり、また、電力変換装
置に備えられる冷却部品或いはその装置が大形化し、電
力変換装置の大形化を招くなどの問題点があった。さら
に、抵抗で消費されるエネルギは自己消弧型半導体素子
のスイッチング周波数に比例するため、電力変換装置の
高周波化が困難であった。
【０００９】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、直接接続された自己消弧型半導
体素子に接続するスナバ回路内に蓄えられたエネルギを
抵抗で消費することなく、直流電源等に回生できる機能
を有するスナバ回路を得ることを目的としている。
ためになされたもので、直接接続された自己消弧型半導
体素子に接続するスナバ回路内に蓄えられたエネルギを
抵抗で消費することなく、直流電源等に回生できる機能
を有するスナバ回路を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスナバ回路
は、同時にオンオフ制御される２つの自己消弧型半導体
素子をリアクトルを介して直列に接続し、上記自己消弧
型半導体素子の各々に逆並列にダイオードを接続し、上
記各自己消弧型半導体素子に、コンデンサとそのコンデ
ンサの充電極性を定めるダイオードからなる第１の直列
体を並列接続すると共に、これら第１の直列体のコンデ
ンサとダイオードの直列接続点間にダイオードとコンデ
ンサからなる第２の直列体を接続して、上記リアクトル
と上記各第１の直列体にあるダイオードと上記第２の直
列体とで閉回路を構成し、かつ上記リアクトル及び各第
１の直列体にあるコンデンサに蓄えられるエネルギを第
２の直列体にあるコンデンサに回収すると共に、第２の
直列体にあるコンデンサからエネルギを取り出して直流
電源等に回生する電力回生装置を備えたものである。
は、同時にオンオフ制御される２つの自己消弧型半導体
素子をリアクトルを介して直列に接続し、上記自己消弧
型半導体素子の各々に逆並列にダイオードを接続し、上
記各自己消弧型半導体素子に、コンデンサとそのコンデ
ンサの充電極性を定めるダイオードからなる第１の直列
体を並列接続すると共に、これら第１の直列体のコンデ
ンサとダイオードの直列接続点間にダイオードとコンデ
ンサからなる第２の直列体を接続して、上記リアクトル
と上記各第１の直列体にあるダイオードと上記第２の直
列体とで閉回路を構成し、かつ上記リアクトル及び各第
１の直列体にあるコンデンサに蓄えられるエネルギを第
２の直列体にあるコンデンサに回収すると共に、第２の
直列体にあるコンデンサからエネルギを取り出して直流
電源等に回生する電力回生装置を備えたものである。
【００１１】
【作用】本発明におけるスナバ回路は、同時にオンオフ
される２つの自己消弧型半導体素子に加わる急峻な電
圧、電流の立ち上りを抑制し、スナバ回路を構成するア
ノードリアクトルとスナバコンデンサに蓄えられたエネ
ルギを抵抗で消費することなく、１つのエネルギを回生
するためのコンデンサに回収し、そのコンデンサからエ
ネルギを取り出し、電源等に回生する。
される２つの自己消弧型半導体素子に加わる急峻な電
圧、電流の立ち上りを抑制し、スナバ回路を構成するア
ノードリアクトルとスナバコンデンサに蓄えられたエネ
ルギを抵抗で消費することなく、１つのエネルギを回生
するためのコンデンサに回収し、そのコンデンサからエ
ネルギを取り出し、電源等に回生する。
【００１２】
【実施例】実施例１．以下、本発明の一実施例を図につ
いて説明する。図１は実施例１に係るスナバ回路の回路
図を示し、図において、１ａ、１ｂは同時にオンオフ制
御される自己消弧型半導体素子の一例としてのＧＴＯ、
２ａ、２ｂはＧＴＯ１ａ、１ｂに逆並列接続されるフリ
ーホイールダイオード、３はＧＴＯ１ａ、１ｂに加わる
電流上昇率を抑制するアノードリアクトル、６ａ、６ｂ
はＧＴＯ１ａ、１ｂの各々に加わる電圧上昇率を抑制す
るスナバコンデンサ、７ａ、７ｂはスナバコンデンサ６
ａ、６ｂの充電極性を定めるスナバダイオード、１１は
アノードリアクトル３とスナバコンデンサ６ａ、６ｂに
蓄えられたエネルギを回収するための回収コンデンサ、
１２は回収コンデンサ１１の充電極性を定める回収ダイ
オード、１３は回収コンデンサ１１からエネルギを取り
出して電源等に回生すると共に、回収コンデンサ１１を
一定電圧に制御する機能を持つ電力回生装置である。
いて説明する。図１は実施例１に係るスナバ回路の回路
図を示し、図において、１ａ、１ｂは同時にオンオフ制
御される自己消弧型半導体素子の一例としてのＧＴＯ、
２ａ、２ｂはＧＴＯ１ａ、１ｂに逆並列接続されるフリ
ーホイールダイオード、３はＧＴＯ１ａ、１ｂに加わる
電流上昇率を抑制するアノードリアクトル、６ａ、６ｂ
はＧＴＯ１ａ、１ｂの各々に加わる電圧上昇率を抑制す
るスナバコンデンサ、７ａ、７ｂはスナバコンデンサ６
ａ、６ｂの充電極性を定めるスナバダイオード、１１は
アノードリアクトル３とスナバコンデンサ６ａ、６ｂに
蓄えられたエネルギを回収するための回収コンデンサ、
１２は回収コンデンサ１１の充電極性を定める回収ダイ
オード、１３は回収コンデンサ１１からエネルギを取り
出して電源等に回生すると共に、回収コンデンサ１１を
一定電圧に制御する機能を持つ電力回生装置である。
【００１３】また、図２は図１のスナバ回路を、直列接
続ＧＴＯインバータのハーフブリッジに適用した場合の
構成図であり、上側アームと下側アームは対称な回路と
なっている。なお構成部分に付した符号については、数
字が同じものについては同じ機能を有するものとする。
また、従来と同じ構成の部分には従来と同じ符号を付け
ている。
続ＧＴＯインバータのハーフブリッジに適用した場合の
構成図であり、上側アームと下側アームは対称な回路と
なっている。なお構成部分に付した符号については、数
字が同じものについては同じ機能を有するものとする。
また、従来と同じ構成の部分には従来と同じ符号を付け
ている。
【００１４】以下、図２を用いて本発明のスナバ回路の
動作について説明する。ここでは、出力端子Ａに図示し
ない誘導性負荷が接続されており、負荷電流Ｉ0 が図中
矢印の方向に流れている場合の動作についてのみ説明
し、負荷電流Ｉ0 が図中矢印の逆方向に流れている場合
の動作については前述した場合の動作と全く対称な為、
省略する。なお、直流電源９の電圧はＥとし、回収コン
デンサ１１ａ、１１ｂはそれぞれ電力回生装置１３ａ、
１３ｂにより一定電圧ｅに制御されているものとする。
但し、電圧ｅは電圧Ｅの数分の１の値とする。
動作について説明する。ここでは、出力端子Ａに図示し
ない誘導性負荷が接続されており、負荷電流Ｉ0 が図中
矢印の方向に流れている場合の動作についてのみ説明
し、負荷電流Ｉ0 が図中矢印の逆方向に流れている場合
の動作については前述した場合の動作と全く対称な為、
省略する。なお、直流電源９の電圧はＥとし、回収コン
デンサ１１ａ、１１ｂはそれぞれ電力回生装置１３ａ、
１３ｂにより一定電圧ｅに制御されているものとする。
但し、電圧ｅは電圧Ｅの数分の１の値とする。
【００１５】今、ＧＴＯ１ａ、１ｂがオンしており、直
流電源９−ＧＴＯ１ａ−アノードリアクトル３ａ−ＧＴ
Ｏ１ｂ−出力端子Ａの経路により負荷電流Ｉ0 が流れて
おり、スナバコンデンサ６ａ、６ｂの電圧は０、スナバ
コンデンサ６ｃ、６ｄの電圧は各々Ｅ／２に充電された
状態からＧＴＯ１ａ、１ｂを同時にオフさせ、負荷電流
Ｉ0 を遮断した場合を考える。ＧＴＯ１ａ、１ｂを同時
にオフさせると、遮断された負荷電流Ｉ0 は、スナバコ
ンデンサ６ａ−スナバダイオード７ａ−アノードリアク
トル３ａ−スナバダイオード７ｂ−スナバコンデンサ６
ｂ−出力端子Ａの経路にバイパスされて、スナバコンデ
ンサ６ａ、６ｂを充電する。それらの充電電圧が電圧ｅ
以上になれば、回収ダイオード１２ｂが導通し、スナバ
コンデンサ６ｃ、６ｄの放電が始まり、それらに蓄えら
れていたエネルギは回収コンデンサ１１ｂに回収される
ことになる。
流電源９−ＧＴＯ１ａ−アノードリアクトル３ａ−ＧＴ
Ｏ１ｂ−出力端子Ａの経路により負荷電流Ｉ0 が流れて
おり、スナバコンデンサ６ａ、６ｂの電圧は０、スナバ
コンデンサ６ｃ、６ｄの電圧は各々Ｅ／２に充電された
状態からＧＴＯ１ａ、１ｂを同時にオフさせ、負荷電流
Ｉ0 を遮断した場合を考える。ＧＴＯ１ａ、１ｂを同時
にオフさせると、遮断された負荷電流Ｉ0 は、スナバコ
ンデンサ６ａ−スナバダイオード７ａ−アノードリアク
トル３ａ−スナバダイオード７ｂ−スナバコンデンサ６
ｂ−出力端子Ａの経路にバイパスされて、スナバコンデ
ンサ６ａ、６ｂを充電する。それらの充電電圧が電圧ｅ
以上になれば、回収ダイオード１２ｂが導通し、スナバ
コンデンサ６ｃ、６ｄの放電が始まり、それらに蓄えら
れていたエネルギは回収コンデンサ１１ｂに回収される
ことになる。
【００１６】この期間中、アノードリアクトル３ａの初
期電流がアノードリアクトル３ａ−スナバダイオード７
ｂ−回収コンデンサ１１ａ−回収ダイオード１２ａ−ス
ナバコンデンサ７ａの経路を還流し、アノードリアクト
ル３ａに蓄えられていたエネルギは回収コンデンサ１１
ａに回収されていく。スナバコンデンサ６ａ、６ｂが各
々Ｅ／２まで充電され、スナバコンデンサ６ｃ、６ｄは
各々０まで放電されて、負荷電流Ｉ0 はフリーホイール
ダイオード２ｄ−アノードリアクトル３ｂ−フリーホイ
ールダイオード２ｃ−出力端子Ａの経路により流れるこ
とになる。スナバコンデンサ６ａ、６ｂはＥ／２より高
い電圧値まで充電されるが、アノードリアクトル３ａの
電流が０となった後に、フリーホイールダイオード２ｄ
−アノードリアクトル３ｂ−フリーホイールダイオード
２ｃ−スナバコンデンサ６ｂ−回収コンデンサ１１ａ−
回収ダイオード１２ａ−スナバコンデンサ６ａ−直流電
源９−フリーホイールダイオード２ｄの経路により、過
充電分のエネルギが放電されてＥ／２に収まる。その状
態で、ＧＴＯ１ｃ、１ｄをオンしても回路状態には変化
はない。
期電流がアノードリアクトル３ａ−スナバダイオード７
ｂ−回収コンデンサ１１ａ−回収ダイオード１２ａ−ス
ナバコンデンサ７ａの経路を還流し、アノードリアクト
ル３ａに蓄えられていたエネルギは回収コンデンサ１１
ａに回収されていく。スナバコンデンサ６ａ、６ｂが各
々Ｅ／２まで充電され、スナバコンデンサ６ｃ、６ｄは
各々０まで放電されて、負荷電流Ｉ0 はフリーホイール
ダイオード２ｄ−アノードリアクトル３ｂ−フリーホイ
ールダイオード２ｃ−出力端子Ａの経路により流れるこ
とになる。スナバコンデンサ６ａ、６ｂはＥ／２より高
い電圧値まで充電されるが、アノードリアクトル３ａの
電流が０となった後に、フリーホイールダイオード２ｄ
−アノードリアクトル３ｂ−フリーホイールダイオード
２ｃ−スナバコンデンサ６ｂ−回収コンデンサ１１ａ−
回収ダイオード１２ａ−スナバコンデンサ６ａ−直流電
源９−フリーホイールダイオード２ｄの経路により、過
充電分のエネルギが放電されてＥ／２に収まる。その状
態で、ＧＴＯ１ｃ、１ｄをオンしても回路状態には変化
はない。
【００１７】次に、ＧＴＯ１ｃ、１ｄを同時にオフした
後にＧＴＯ１ａ、１ｂを同時にオンした場合を考える。
この時、負荷電流Ｉ0 は図中の方向であり、ＧＴＯ１
ｃ、１ｄはオフした時に電流を遮断していない。ＧＴＯ
１ａ、１ｂを同時にオンさせると、スナバコンデンサ６
ａ、６ｂに蓄えられていたエネルギは、スナバコンデン
サ６ａ−ＧＴＯ１ａ−アノードリアクトル３ａ−ＧＴＯ
１ｂ−スナバコンデンサ６ｂ−回収コンデンサ１１ａ−
回収ダイオード１２ａ−スナバコンデンサ６ａの経路に
より回収コンデンサ１１ａに回収される。負荷電流Ｉ0
は、直流電源９−ＧＴＯ１ａ−アノードリアクトル３ａ
−ＧＴＯ１ｂ−出力端子Ａの経路により供給されるが、
ＧＴＯ１ａ−アノードリアクトル３ａ−ＧＴＯ１ｂの経
路の電流は負荷電流Ｉ0 より大きくなり、その電流はス
ナバコンデンサ６ｃ−スナバダイオード７ｃ−アノード
リアクトル３ｂ−スナバコンデンサ６ｄの経路に分流さ
れ、スナバコンデンサ６ｃ、６ｄを充電することにな
る。
後にＧＴＯ１ａ、１ｂを同時にオンした場合を考える。
この時、負荷電流Ｉ0 は図中の方向であり、ＧＴＯ１
ｃ、１ｄはオフした時に電流を遮断していない。ＧＴＯ
１ａ、１ｂを同時にオンさせると、スナバコンデンサ６
ａ、６ｂに蓄えられていたエネルギは、スナバコンデン
サ６ａ−ＧＴＯ１ａ−アノードリアクトル３ａ−ＧＴＯ
１ｂ−スナバコンデンサ６ｂ−回収コンデンサ１１ａ−
回収ダイオード１２ａ−スナバコンデンサ６ａの経路に
より回収コンデンサ１１ａに回収される。負荷電流Ｉ0
は、直流電源９−ＧＴＯ１ａ−アノードリアクトル３ａ
−ＧＴＯ１ｂ−出力端子Ａの経路により供給されるが、
ＧＴＯ１ａ−アノードリアクトル３ａ−ＧＴＯ１ｂの経
路の電流は負荷電流Ｉ0 より大きくなり、その電流はス
ナバコンデンサ６ｃ−スナバダイオード７ｃ−アノード
リアクトル３ｂ−スナバコンデンサ６ｄの経路に分流さ
れ、スナバコンデンサ６ｃ、６ｄを充電することにな
る。
【００１８】スナバコンデンサ６ｃ、６ｄが各々Ｅ／２
以上充電されれば、アノードリアクトル３ａの電流の負
荷電流Ｉ0 以上の電流は、アノードリアクトル３ａ−ス
ナバダイオード７ｂ−回収コンデンサ１１ａ−回収ダイ
オード１２ａ−スナバダイオード７ａ−アノードリアク
トル３ａの経路に分流され始め、また、アノードリアク
トル３ｂの電流は、アノードリアクトル３ｂ−スナバダ
イオード７ｄ−回収コンデンサ１１ｂ−回収ダイオード
１２ｂ−スナバダイオード７ｃ−アノードリアクトル３
ｂの経路に分流され始め、各々のアノードリアクトル３
ａ、３ｂに蓄えられたエネルギは回収コンデンサ１１
ａ、１１ｂに回収される。この期間で、スナバコンデン
サ６ｃ、６ｄはＥ／２より高い電圧値まで充電される
が、アノードリアクトル３ｂの電流が０となった後に、
スナバコンデンサ６ｄ−回収コンデンサ１１ｂ−回収ダ
イオード１２ｂ−スナバコンデンサ６ｃの経路により過
充電分のエネルギが放電されてＥ／２に収まるが、その
放電電流は、直流電源９−ＧＴＯ１ａ−アノードリアク
トル３ａ−ＧＴＯ１ｂ−出力端子Ａの経路より供給され
る負荷電流Ｉ0 に重畳される。
以上充電されれば、アノードリアクトル３ａの電流の負
荷電流Ｉ0 以上の電流は、アノードリアクトル３ａ−ス
ナバダイオード７ｂ−回収コンデンサ１１ａ−回収ダイ
オード１２ａ−スナバダイオード７ａ−アノードリアク
トル３ａの経路に分流され始め、また、アノードリアク
トル３ｂの電流は、アノードリアクトル３ｂ−スナバダ
イオード７ｄ−回収コンデンサ１１ｂ−回収ダイオード
１２ｂ−スナバダイオード７ｃ−アノードリアクトル３
ｂの経路に分流され始め、各々のアノードリアクトル３
ａ、３ｂに蓄えられたエネルギは回収コンデンサ１１
ａ、１１ｂに回収される。この期間で、スナバコンデン
サ６ｃ、６ｄはＥ／２より高い電圧値まで充電される
が、アノードリアクトル３ｂの電流が０となった後に、
スナバコンデンサ６ｄ−回収コンデンサ１１ｂ−回収ダ
イオード１２ｂ−スナバコンデンサ６ｃの経路により過
充電分のエネルギが放電されてＥ／２に収まるが、その
放電電流は、直流電源９−ＧＴＯ１ａ−アノードリアク
トル３ａ−ＧＴＯ１ｂ−出力端子Ａの経路より供給され
る負荷電流Ｉ0 に重畳される。
【００１９】以上の動作により、直列接続されたＧＴＯ
１ａ、１ｂ又は１ｃ、１ｄの電圧上昇率を抑えるスナバ
コンデンサ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄや電流上昇率を抑え
るアノードリアクトル３ａ、３ｂに蓄えられたエネルギ
を全て、回収コンデンサ１１ａ、１１ｂに回収すること
ができることを示したが、次に、回収コンデンサ１１ａ
或は１１ｂからエネルギを取り出し、電源９等に回生で
き、さらに、回収コンデンサ１１を一定電圧に制御でき
る機能を有する電力回生装置１３ａ、１３ｂの具体的な
回路の一例を示して、このスナバ回路が実現可能である
ことを示す。
１ａ、１ｂ又は１ｃ、１ｄの電圧上昇率を抑えるスナバ
コンデンサ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄや電流上昇率を抑え
るアノードリアクトル３ａ、３ｂに蓄えられたエネルギ
を全て、回収コンデンサ１１ａ、１１ｂに回収すること
ができることを示したが、次に、回収コンデンサ１１ａ
或は１１ｂからエネルギを取り出し、電源９等に回生で
き、さらに、回収コンデンサ１１を一定電圧に制御でき
る機能を有する電力回生装置１３ａ、１３ｂの具体的な
回路の一例を示して、このスナバ回路が実現可能である
ことを示す。
【００２０】その電力回生回路１３の具体例を図３に示
す。図３において、９ａはエネルギを回生する直流電
源、１４ａ、１４ｂは自己消弧型半導体素子、１５ａ、
１５ｂはダイオード、１６はリアクトルである。なお、
自己消弧型半導体素子１４ａ、１４ｂには一例としてＧ
ＴＯを適用している。
す。図３において、９ａはエネルギを回生する直流電
源、１４ａ、１４ｂは自己消弧型半導体素子、１５ａ、
１５ｂはダイオード、１６はリアクトルである。なお、
自己消弧型半導体素子１４ａ、１４ｂには一例としてＧ
ＴＯを適用している。
【００２１】今、電力回生回路１３のＧＴＯ１４ａ、１
４ｂを同時にオンすると、回収コンデンサ１１−ＧＴＯ
１４ｂ−リアクトル１６−ＧＴＯ１４ａ−回収コンデン
サ１１の経路により、回収コンデンサ１１に蓄えられた
エネルギがリアクトル１６に移される。その後、ＧＴＯ
１４ａ、１４ｂをオフすると、リアクトル１６に流れる
電流は、リアクトル１６−ダイオード１５ａ−直流電源
９ａ−ダイオード１５ｂ−リアクトル１６の経路を還流
し、リアクトル１６に移されたエネルギは直流電源９ａ
に回生される。この一連の回路動作により、回収コンデ
ンサ１１からエネルギを取り出し、直流電源９ａに回生
できる。さらに、回収コンデンサ１１の電圧制御はＧＴ
Ｏ１４ａ、１４ｂのオン時間を制御することにより可能
であることは容易に考えられる。
４ｂを同時にオンすると、回収コンデンサ１１−ＧＴＯ
１４ｂ−リアクトル１６−ＧＴＯ１４ａ−回収コンデン
サ１１の経路により、回収コンデンサ１１に蓄えられた
エネルギがリアクトル１６に移される。その後、ＧＴＯ
１４ａ、１４ｂをオフすると、リアクトル１６に流れる
電流は、リアクトル１６−ダイオード１５ａ−直流電源
９ａ−ダイオード１５ｂ−リアクトル１６の経路を還流
し、リアクトル１６に移されたエネルギは直流電源９ａ
に回生される。この一連の回路動作により、回収コンデ
ンサ１１からエネルギを取り出し、直流電源９ａに回生
できる。さらに、回収コンデンサ１１の電圧制御はＧＴ
Ｏ１４ａ、１４ｂのオン時間を制御することにより可能
であることは容易に考えられる。
【００２２】このように、本実施例のスナバ回路に備え
られる電力回生回路１３としては容易な回路で実現され
るが、その他にも、公知なＤＣ−ＤＣコンバータ回路構
成を適用して実現することが可能である。なお、図３の
直流電圧９ａと、図２の直流電源９は必ずしも同じもの
でなくても良い。また、多相インバータを構成した場
合、各ハーフブリッジの回収コンデンサ１１ａ、１１ｂ
の上アーム、下アームを共通に接続して２つの電力回生
装置１３ａ、１３ｂを備える構成も容易に考えられる。
られる電力回生回路１３としては容易な回路で実現され
るが、その他にも、公知なＤＣ−ＤＣコンバータ回路構
成を適用して実現することが可能である。なお、図３の
直流電圧９ａと、図２の直流電源９は必ずしも同じもの
でなくても良い。また、多相インバータを構成した場
合、各ハーフブリッジの回収コンデンサ１１ａ、１１ｂ
の上アーム、下アームを共通に接続して２つの電力回生
装置１３ａ、１３ｂを備える構成も容易に考えられる。
【００２３】実施例２．本発明の実施例１では、インバ
ータに適用した場合について説明したが、チョッパに適
用することも可能である。その一実施例として図４に示
す。図４において、１７は負荷回路である。図示回路動
作としては、図２に示したインバータの場合と同様であ
る。
ータに適用した場合について説明したが、チョッパに適
用することも可能である。その一実施例として図４に示
す。図４において、１７は負荷回路である。図示回路動
作としては、図２に示したインバータの場合と同様であ
る。
【００２４】実施例３． 本発明の実施例１の図１において、回収コンデンサ１１
は電力回生装置１３によって定電圧制御されるが、それ
と同様の効果を得るための別手段として、変成器を用い
ることができる。この一実施例を図５に示す。変成器１
８の１次巻線との巻数比を設定することにより、同様の
回路動作となる。ただし変成器１８のリセットを考慮す
ると、図１の回収ダイオード１２は、自己消弧型半導体
素子１９に置換し、エネルギ回生が終了すれば、オフ動
作をさせる必要がある。また、図５の様に変成器１８の
２次側にダイオードブリッジ１０を接続して、エネルギ
を回生する直流電源９ｂに接続すれば、図３と同様の効
果が得られる。
は電力回生装置１３によって定電圧制御されるが、それ
と同様の効果を得るための別手段として、変成器を用い
ることができる。この一実施例を図５に示す。変成器１
８の１次巻線との巻数比を設定することにより、同様の
回路動作となる。ただし変成器１８のリセットを考慮す
ると、図１の回収ダイオード１２は、自己消弧型半導体
素子１９に置換し、エネルギ回生が終了すれば、オフ動
作をさせる必要がある。また、図５の様に変成器１８の
２次側にダイオードブリッジ１０を接続して、エネルギ
を回生する直流電源９ｂに接続すれば、図３と同様の効
果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、自己消
弧型半導体素子に接続するスナバ回路内のエネルギ蓄積
要素であるアノードリアクトルとスナバコンデンサに蓄
えられたエネルギを直流電源等に回生できるように構成
したので、高効率な電力変換装置が得られ、装置に備え
る冷却装置が小形にできると共に装置全体を小形化で
き、さらに、自己消弧型半導体素子の高周波スイッチン
グが可能となるような効果が得られる。
弧型半導体素子に接続するスナバ回路内のエネルギ蓄積
要素であるアノードリアクトルとスナバコンデンサに蓄
えられたエネルギを直流電源等に回生できるように構成
したので、高効率な電力変換装置が得られ、装置に備え
る冷却装置が小形にできると共に装置全体を小形化で
き、さらに、自己消弧型半導体素子の高周波スイッチン
グが可能となるような効果が得られる。
【図１】本発明のスナバ回路を示す回路図である。
【図２】本発明のスナバ回路をインバータハーフブリッ
ジに適用した場合の一実施例を示す回路図である。
ジに適用した場合の一実施例を示す回路図である。
【図３】本発明のスナバ回路に接続される電力回生装置
の一具体例を示す回路図である。
の一具体例を示す回路図である。
【図４】本発明のスナバ回路をチョッパに適用した場合
の一実施例を示す回路図である。
の一実施例を示す回路図である。
【図５】本発明のスナバ回路と同様の効果が得られるス
ナバ回路を示す回路図である。
ナバ回路を示す回路図である。
【図６】従来のスナバ回路を示す回路図である。
【図７】従来のスナバ回路を自己消弧型半導体素子を直
列接続したインバータハーフブリッジに適用した場合を
示す回路図である。
列接続したインバータハーフブリッジに適用した場合を
示す回路図である。
１ａ、１ｂ 自己消弧型半導体素子（ＧＴＯ） ２ａ、２ｂ フリーホイールタイオード ３ アノードリアクトル ６ａ、６ｂ スナバコンデンサ ７ａ、７ｂ スナバダイオード ９ 直流電源 １１ 回収コンデンサ １２ 回収ダイオード １３、１３ａ、１３ｂ 電力回生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 1/06 H02M 1/00
Claims (1)
- 【請求項１】 同時にオンオフ制御される２つの自己消
弧型半導体素子をリアクトルを介して直列に接続すると
共に、上記自己消弧型半導体素子の各々に逆並列にダイ
オードを接続し、上記各自己消弧型半導体素子に、コン
デンサとそのコンデンサの充電極性を定めるダイオード
からなる第１の直列体を並列接続すると共に、これら第
１の直列体のコンデンサとダイオードの直列接続点間に
ダイオードとコンデンサからなる第２の直列体を接続し
て、上記リアクトルと上記各第１の直列体にあるダイオ
ードと上記第２の直列体とで閉回路を構成し、かつ上記
リアクトル及び各第１の直列体にあるコンデンサに蓄え
られるエネルギを第２の直列体にあるコンデンサに回収
すると共に、第２の直列体にあるコンデンサからエネル
ギを取り出して直流電源等に回生する電力回生装置を備
えたスナバ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194831A JP3004774B2 (ja) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | スナバ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3194831A JP3004774B2 (ja) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | スナバ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0522929A JPH0522929A (ja) | 1993-01-29 |
| JP3004774B2 true JP3004774B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=16330987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3194831A Expired - Lifetime JP3004774B2 (ja) | 1991-07-09 | 1991-07-09 | スナバ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3004774B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1067139C (zh) * | 1996-12-10 | 2001-06-13 | 三菱重工业株式会社 | 便携式发动机 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003244969A (ja) | 2002-02-15 | 2003-08-29 | Mitsubishi Electric Corp | 高出力変換器内での直列接続用の構成ブロック |
-
1991
- 1991-07-09 JP JP3194831A patent/JP3004774B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1067139C (zh) * | 1996-12-10 | 2001-06-13 | 三菱重工业株式会社 | 便携式发动机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0522929A (ja) | 1993-01-29 |
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