JP3117457B2 - スナバ回路 - Google Patents
スナバ回路Info
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- gto
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、GTO素子の破壊防止およびスイッチング損
失の低減を可能にするためのスナバ回路に関する。
失の低減を可能にするためのスナバ回路に関する。
B.発明の概要 本発明のスナバ回路は、アームリアクトルが直列に接
続されているGTO素子のスナバ回路又はスナバエネルギ
回生回路において、アームリアクトルの電源側とスナバ
コンデンサとの間にスナバダイオードと同方向のダイオ
ードを接続し、他相による直流電圧の変動時におけるGT
O素子のON時の過大なスイッチング損失によるGTO素子破
壊の防止及びスイッチング損失の低減を可能にするもの
である。
続されているGTO素子のスナバ回路又はスナバエネルギ
回生回路において、アームリアクトルの電源側とスナバ
コンデンサとの間にスナバダイオードと同方向のダイオ
ードを接続し、他相による直流電圧の変動時におけるGT
O素子のON時の過大なスイッチング損失によるGTO素子破
壊の防止及びスイッチング損失の低減を可能にするもの
である。
C.従来の技術 GTO素子（以下単にGTOという）を使った電力変換器等
半導体応用製品のターンオフ時に、GTOに加わる過電圧
による素子破壊防止のためにGTOと並列にスナバ回路を
接続している。
半導体応用製品のターンオフ時に、GTOに加わる過電圧
による素子破壊防止のためにGTOと並列にスナバ回路を
接続している。
GTOスナバ回路としては、第４図に示す一般的なスナ
バ回路４と、第５図に示すスナバエネルギ回生回路５が
ある。スナバ回路４に於いてスナバダイオードD1を介し
てスナバコンデンサC1に蓄えられるエネルギーはスナバ
抵抗R1を介して流れ損失となる。スナバエネルギ回生回
路５はスナバコンデンサC1の放電電流を電流変成器CT
（以下単にCTという），ダイオードD3を介して直流ライ
ンＰ側に流し、スナナコンデンサC1に蓄えられたエネル
ギーをCTを介して直流ラインP,N側に回生するようにな
っている。
バ回路４と、第５図に示すスナバエネルギ回生回路５が
ある。スナバ回路４に於いてスナバダイオードD1を介し
てスナバコンデンサC1に蓄えられるエネルギーはスナバ
抵抗R1を介して流れ損失となる。スナバエネルギ回生回
路５はスナバコンデンサC1の放電電流を電流変成器CT
（以下単にCTという），ダイオードD3を介して直流ライ
ンＰ側に流し、スナナコンデンサC1に蓄えられたエネル
ギーをCTを介して直流ラインP,N側に回生するようにな
っている。
第６図に電圧形インバータにおける一般的なスナバ回
路４を用いた典形的な一相分回路を示す。３相出力の装
置では直流ラインP,Nを共通として３回路、多重回路構
成では３×ｎ（多重数）回路を有することとなる。
路４を用いた典形的な一相分回路を示す。３相出力の装
置では直流ラインP,Nを共通として３回路、多重回路構
成では３×ｎ（多重数）回路を有することとなる。
また、第９図に電圧形インバータにおけるスナバエネ
ルギ回生回路５を用いた１アーム分回路を示す。なお図
中D3,D7はダイオード,L1,L3はリアクトル,Recは整流
器、ＵはＵ相端子を示す。
ルギ回生回路５を用いた１アーム分回路を示す。なお図
中D3,D7はダイオード,L1,L3はリアクトル,Recは整流
器、ＵはＵ相端子を示す。
D.発明が解決しようとする課題 上記第６図に示すインバータにおいて、GTOがONする
とそのスイッチングによるGTOのアノードとカソード間
電圧波形及び電流波形は第７図に示すように、波形a,b
となる。ところが、他相のGTOがOFFした直後に任意相の
GTOがONするようなモードの場合、他相のGTOのOFF時の
サージ電圧の影響により任意相の直流ラインP,Nの電位
が直流電圧より高くなり、その結果、任意相のスナバコ
ンデンサC1にはアームリアクトルL1およびスナバダイオ
ードD1を通じて電流が流入することになる。
とそのスイッチングによるGTOのアノードとカソード間
電圧波形及び電流波形は第７図に示すように、波形a,b
となる。ところが、他相のGTOがOFFした直後に任意相の
GTOがONするようなモードの場合、他相のGTOのOFF時の
サージ電圧の影響により任意相の直流ラインP,Nの電位
が直流電圧より高くなり、その結果、任意相のスナバコ
ンデンサC1にはアームリアクトルL1およびスナバダイオ
ードD1を通じて電流が流入することになる。
この時、任意相のGTOがONすると、スナバダイオードD
1に流れている電流のために、GTOのON時にはスナバダイ
オードD1の逆回復電流がON瞬時に流れ、その電流波形は
第８図の波形ｂのようになるので、GTOのON時のスイッ
チング損失が過大となるとともに、GTO素子破壊に至る
可能性もある。
1に流れている電流のために、GTOのON時にはスナバダイ
オードD1の逆回復電流がON瞬時に流れ、その電流波形は
第８図の波形ｂのようになるので、GTOのON時のスイッ
チング損失が過大となるとともに、GTO素子破壊に至る
可能性もある。
また、上記第９図に１アーム分を示すインバータにお
いても、他相のGTOのOFF時の任意相の直流ラインP,Nの
電圧上昇により、他相から任意相のスナバコンデンサC1
にアームリアクトルL1およびスナバダイオードD1を通じ
て電流が流入した時や、その後直流電圧より高くなった
スナバコンデンサC1からCTとダイオードD3を通って直流
ラインP,Nに電流が流れた例、CT→ダイオードD3→アー
ムリアクトルL1→スナバダイオードD1を還流する電流が
存在するが、この時にGTOがONするとスナバダイオードD
1に電流が流れているため、スイッチング波形は第８図
の電流波形ｂのようになる。この現象はPWM制御等スイ
ッチング周波数を増す場合や回路が多重化される程現れ
やすくなる。
いても、他相のGTOのOFF時の任意相の直流ラインP,Nの
電圧上昇により、他相から任意相のスナバコンデンサC1
にアームリアクトルL1およびスナバダイオードD1を通じ
て電流が流入した時や、その後直流電圧より高くなった
スナバコンデンサC1からCTとダイオードD3を通って直流
ラインP,Nに電流が流れた例、CT→ダイオードD3→アー
ムリアクトルL1→スナバダイオードD1を還流する電流が
存在するが、この時にGTOがONするとスナバダイオードD
1に電流が流れているため、スイッチング波形は第８図
の電流波形ｂのようになる。この現象はPWM制御等スイ
ッチング周波数を増す場合や回路が多重化される程現れ
やすくなる。
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、他相による直流
電圧の変動があってもGTOのON時の過大なスイッチング
損失によるGTO素子の破壊が防止しうると共にスイッチ
ング損失を低減しうるスナバ回路を提供することにあ
る。
ものであり、その目的とするところは、他相による直流
電圧の変動があってもGTOのON時の過大なスイッチング
損失によるGTO素子の破壊が防止しうると共にスイッチ
ング損失を低減しうるスナバ回路を提供することにあ
る。
E.課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明におけるスナバ回
路は、アームリアクトルが直列に接続されダイオードが
逆並列に接続されているGTO素子に、並列接続されたス
ナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路と、この
スナバダイオードと並列接続されたスナバ抵抗を備えた
スナバ回路において、 前記アームリアクトルの電源側と前記スナバダイオー
ドとスナバコンデンサとの接続点間に、前記スナバダイ
オードと同方向のダイオードを接続したことを特徴とす
るものである。
路は、アームリアクトルが直列に接続されダイオードが
逆並列に接続されているGTO素子に、並列接続されたス
ナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路と、この
スナバダイオードと並列接続されたスナバ抵抗を備えた
スナバ回路において、 前記アームリアクトルの電源側と前記スナバダイオー
ドとスナバコンデンサとの接続点間に、前記スナバダイ
オードと同方向のダイオードを接続したことを特徴とす
るものである。
または、アームリアクトルが直列に接続されダイオー
ドが逆並列に接続されているGTO素子に、並列接続され
たスナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路と、
このスナバダイオードのカソードとアームリアクトルの
電源側間にスナバ抵抗を設置したスナバ回路において、 前記アームリアクトルの電源側と前記スナバダイオー
ドとスナバコンデンサとの接続点間に、前記スナバダイ
オードと同方向のダイオードを接続したことを特徴とす
るものである。
ドが逆並列に接続されているGTO素子に、並列接続され
たスナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路と、
このスナバダイオードのカソードとアームリアクトルの
電源側間にスナバ抵抗を設置したスナバ回路において、 前記アームリアクトルの電源側と前記スナバダイオー
ドとスナバコンデンサとの接続点間に、前記スナバダイ
オードと同方向のダイオードを接続したことを特徴とす
るものである。
あるいは、アームリアクトルが直列に接続されダイオ
ードが逆並列に接続されているGTO素子に、並列接続さ
れたスナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路
と、このスナバダイオードのカソードとアームリアクト
ルの電源側間にスナバエネルギー回生用CTおよび多直列
したダイオードを設置し、CTの２次側にリアクトルおよ
び単相整流器を設置し、整流器の出力を正，負の直流母
線に接続したスナバ回路において、 前記アームリアクトルの電源側と前記スナバダイオー
ドとスナバコンデンサとの接続点間に、前記スナバダイ
オードと同方向のダイオードを接続したことを特徴とす
るものである。
ードが逆並列に接続されているGTO素子に、並列接続さ
れたスナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路
と、このスナバダイオードのカソードとアームリアクト
ルの電源側間にスナバエネルギー回生用CTおよび多直列
したダイオードを設置し、CTの２次側にリアクトルおよ
び単相整流器を設置し、整流器の出力を正，負の直流母
線に接続したスナバ回路において、 前記アームリアクトルの電源側と前記スナバダイオー
ドとスナバコンデンサとの接続点間に、前記スナバダイ
オードと同方向のダイオードを接続したことを特徴とす
るものである。
F.作用 他相のGTOのOFF時に当該相の直流電圧が上昇する。こ
の電圧上昇による電流はアームリアクトルの電源側とス
ナバコンデンサとの間に接続したダイオードを通じてス
ナバコンデンサに流れるが、スナバダイオードには僅か
しか電流が流れ込まないため、この時GTOがONしてもス
ナバコンデンサからスナバダイオードの逆回復電流は殆
ど流れない。また、この時電源側とスナバコンデンサと
の間に接続したダイオードに逆回復電流が発生するが、
アームリアクトルにより所定のdi/dt許容値内の電流立
ち上がり波形となる。
の電圧上昇による電流はアームリアクトルの電源側とス
ナバコンデンサとの間に接続したダイオードを通じてス
ナバコンデンサに流れるが、スナバダイオードには僅か
しか電流が流れ込まないため、この時GTOがONしてもス
ナバコンデンサからスナバダイオードの逆回復電流は殆
ど流れない。また、この時電源側とスナバコンデンサと
の間に接続したダイオードに逆回復電流が発生するが、
アームリアクトルにより所定のdi/dt許容値内の電流立
ち上がり波形となる。
このように、他相による直流電圧の上昇があったとし
てもGTOのON時にスナバダイオードの逆回復電流は殆ど
流れないので、スイッチング波形は許容値内の電流立ち
上がり波形となる。そのため、GTOのON時の過大なスイ
ッチング損失によるGTO素子破壊の防止及びスイッチン
グ損失の低減が可能になる。
てもGTOのON時にスナバダイオードの逆回復電流は殆ど
流れないので、スイッチング波形は許容値内の電流立ち
上がり波形となる。そのため、GTOのON時の過大なスイ
ッチング損失によるGTO素子破壊の防止及びスイッチン
グ損失の低減が可能になる。
G.実施例 本発明の実施例について図面を参照して説明する。な
お、前記従来第４図〜第９図に示したものと同一構成部
分は同一符号を付してその重複する説明を省略する。
お、前記従来第４図〜第９図に示したものと同一構成部
分は同一符号を付してその重複する説明を省略する。
実施例１ 第１図はGTOを用いたインバータの１アーム分を示
す。GTOにはアームリアクトルL1が直列に接続されると
共にダイオードD5に並列に接続されている。１は本発明
にかかるスナバ回路で、GTOに並列に接続されたスナバ
ダイオードD1とスナバコンデンサC1の直列回路と、この
スナバダイオードと並列に接続されたスナバ抵抗からな
る一般的スナバ回路４と、アームリアクトルL1の電源側
ＰとスナバダイオードD1とスナバコンデンサC1との接続
点間に接続されたスナバダイオードD1と同方向のダイオ
ードD10とにより構成されている。
す。GTOにはアームリアクトルL1が直列に接続されると
共にダイオードD5に並列に接続されている。１は本発明
にかかるスナバ回路で、GTOに並列に接続されたスナバ
ダイオードD1とスナバコンデンサC1の直列回路と、この
スナバダイオードと並列に接続されたスナバ抵抗からな
る一般的スナバ回路４と、アームリアクトルL1の電源側
ＰとスナバダイオードD1とスナバコンデンサC1との接続
点間に接続されたスナバダイオードD1と同方向のダイオ
ードD10とにより構成されている。
次に第１図の回路の動作について説明する。他相のGT
OのOFF時の直流電圧の上昇があった時、GTOと直列にア
ームリアクトルL1があるため、その上昇電圧による電流
はダイオードD10を通ってスナバコンデンサC1に流れ込
み、スナバダイオードD1には僅かな電流しか流れ込まな
い。
OのOFF時の直流電圧の上昇があった時、GTOと直列にア
ームリアクトルL1があるため、その上昇電圧による電流
はダイオードD10を通ってスナバコンデンサC1に流れ込
み、スナバダイオードD1には僅かな電流しか流れ込まな
い。
しかして、この時GTOがONしてもスナバコンデンサC1
からスナバダイオードD1を通してスナバダイオードD1の
逆回復電流は殆ど流れない。
からスナバダイオードD1を通してスナバダイオードD1の
逆回復電流は殆ど流れない。
一方、ダイオードD10の逆回復電流はGTOのON時に発生
するが、アームリアクトルL1があるために、所定のdi/d
t許容値内の電流立ち上がり波形になる。
するが、アームリアクトルL1があるために、所定のdi/d
t許容値内の電流立ち上がり波形になる。
このため、この回路においては、他相による直流電圧
の上昇があったとしてもGTOのON時のスイッチング電流
波形は第７図の波形ｂのようになるので、GTOのON時の
スイッチングの損失が過大になることも、又GTO素子破
壊に至ることもない。
の上昇があったとしてもGTOのON時のスイッチング電流
波形は第７図の波形ｂのようになるので、GTOのON時の
スイッチングの損失が過大になることも、又GTO素子破
壊に至ることもない。
第１図の回路はスナバ抵抗R1をスナバダイオードD1と
並列に接続されているが、このスナバ抵抗R1は、第２図
に示すようにダイオードD10と並列に接続してもよい。
並列に接続されているが、このスナバ抵抗R1は、第２図
に示すようにダイオードD10と並列に接続してもよい。
実施例２ 第３図はGTOを用いたインバータの１アーム分を示
す。GTOにはアームリアクトルL1が直列に接続されると
共にダイオード５が逆並列に接続されている。２は本発
明にかかるスナバ回路で、GTOと並列接続されるスナバ
ダイオードD1とスナバコンデンサC1の直列回路と、この
スナバダイオードD1のカソードとアームリアクトルL1の
電源Ｐ側間にスナバエネルギー回生用CTおよび多直列し
たダイオードD3を設置し、CTの２次側にリアクトルL3お
よび単相整流器Recを設置し、整流器Recの出力を直流母
線のP,Nに接続した従来スナバ回路（図５）と、アーム
リアクトルL1の電源側ＰとスナバダイオードD1とスナバ
コンデンサC1との接続点間に接続されたスナバダイオー
ドD1と同方向のダイオードD10とにより構成されてい
る。
す。GTOにはアームリアクトルL1が直列に接続されると
共にダイオード５が逆並列に接続されている。２は本発
明にかかるスナバ回路で、GTOと並列接続されるスナバ
ダイオードD1とスナバコンデンサC1の直列回路と、この
スナバダイオードD1のカソードとアームリアクトルL1の
電源Ｐ側間にスナバエネルギー回生用CTおよび多直列し
たダイオードD3を設置し、CTの２次側にリアクトルL3お
よび単相整流器Recを設置し、整流器Recの出力を直流母
線のP,Nに接続した従来スナバ回路（図５）と、アーム
リアクトルL1の電源側ＰとスナバダイオードD1とスナバ
コンデンサC1との接続点間に接続されたスナバダイオー
ドD1と同方向のダイオードD10とにより構成されてい
る。
次に第３図の回路の動作について説明する。他相によ
る直流電圧の上昇があった時ダイオードD10を通じてス
ナバコンデンサC1に電流が流入し、スナバダイオードD1
には殆ど電流が流れないため、このときGTOがONしても
スナバダイオードD1の回復電流が問題となることはな
い。また、ダイオードD10から流入した電流によりスナ
バコンデンサC1の電位が直流電圧より高くなり、その後
CTからダイオードD3を通って直流ラインＰに電流が流
れ、更にCT→ダイオードD3→アームリアクトルL1→ダイ
オードD10といった還流電流が流れる。このモードでは
スナバダイオードD1にも還電流が流れるため、スナバダ
イオードD1をダイオードD10より順電圧降下（VF）が大
きくなるようにすると還流電流がスナバダイオードには
流れなくなる。したがってこのスナバ回路においても、
実施例１同様に、他相による直流の上昇があったとして
もGTOのON時のスイッチング電流を第７図のような波形
とすることができる。
る直流電圧の上昇があった時ダイオードD10を通じてス
ナバコンデンサC1に電流が流入し、スナバダイオードD1
には殆ど電流が流れないため、このときGTOがONしても
スナバダイオードD1の回復電流が問題となることはな
い。また、ダイオードD10から流入した電流によりスナ
バコンデンサC1の電位が直流電圧より高くなり、その後
CTからダイオードD3を通って直流ラインＰに電流が流
れ、更にCT→ダイオードD3→アームリアクトルL1→ダイ
オードD10といった還流電流が流れる。このモードでは
スナバダイオードD1にも還電流が流れるため、スナバダ
イオードD1をダイオードD10より順電圧降下（VF）が大
きくなるようにすると還流電流がスナバダイオードには
流れなくなる。したがってこのスナバ回路においても、
実施例１同様に、他相による直流の上昇があったとして
もGTOのON時のスイッチング電流を第７図のような波形
とすることができる。
H.発明の効果 本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記
載する効果を奏する。
載する効果を奏する。
（１）他相のGTO素子のOFFにより直流電圧が上昇しても
スナバダイオードには電流が流れないので、GTO素子のO
N時の過大なスイッチング損失によるGTO素子破壊の防止
が可能になる。
スナバダイオードには電流が流れないので、GTO素子のO
N時の過大なスイッチング損失によるGTO素子破壊の防止
が可能になる。
（２）同様にGTO素子のON時のスイッチング損失の低減
が可能になる。
が可能になる。
（３）PWM制御等今後GTO素子のスイッチング回路が増加
する傾向にあるが、スイッチング周波数の増加ととも
に、GTO素子の高速スイッチングによりスイッチング損
失，破壊が発生しやすくなるが、本スナバ回路の採用に
よりこのGTO素子の高速スイッチングへの対応が可能に
なる。
する傾向にあるが、スイッチング周波数の増加ととも
に、GTO素子の高速スイッチングによりスイッチング損
失，破壊が発生しやすくなるが、本スナバ回路の採用に
よりこのGTO素子の高速スイッチングへの対応が可能に
なる。
第１図〜第３図は夫々本発明に関するスナバ回路図、第
４図及び第５図は従来スナバ回路図、第６図及び第９図
は従来スナバ回路を用いたインバータの１相分回路図及
びインバータの１アーム分回路図、第７図及び第８図は
夫々ゲートオン時の電圧，電流波形図である。 1,2,4,5……スナバ回路、GTO……GTO素子、C1……コン
デンサ、D1,D3,D5,D10……ダイオード、L1,L3……リア
クトル、CT……電流変成器。
４図及び第５図は従来スナバ回路図、第６図及び第９図
は従来スナバ回路を用いたインバータの１相分回路図及
びインバータの１アーム分回路図、第７図及び第８図は
夫々ゲートオン時の電圧，電流波形図である。 1,2,4,5……スナバ回路、GTO……GTO素子、C1……コン
デンサ、D1,D3,D5,D10……ダイオード、L1,L3……リア
クトル、CT……電流変成器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−207167（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−33520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−160068（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−192791（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】アームリアクトルが直列に接続されダイオ
ードが逆並列に接続されているGTO素子に並列接続され
るスナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路と、
このスナバダイオードと並列接続されたスナバ抵抗を備
えたスナバ回路において、 前記アームリアクトルの電源側と前記スナバダイオード
とスナバコンデンサとの接続点間に、前記スナバダイオ
ードと同方向のダイオードを接続したことを特徴とする
スナバ回路。 - 【請求項２】アームリアクトルが直列に接続されダイオ
ードが逆並列に接続されているGTO素子に、並列接続さ
れるスナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路
と、このスナバダイオードのカソードとアームリアクト
ルの電源側間にスナバ抵抗を設置したスナバ回路におい
て、 前記アームリアクトルの電源側と前記スナバダイオード
とスナバコンデンサとの接続点間に、前記スナバダイオ
ードと同方向のダイオードを接続したことを特徴とする
スナバ回路。 - 【請求項３】アームリアクトルが直列に接続されダイオ
ードが逆並列に接続されているGTO素子に並列接続され
るスナバダイオードとスナバコンデンサの直列回路と、
このスナバダイオードのカソードとアームリアクトルの
電源側間にスナバエネルギー回生用CTおよび多直列した
ダイオードを設置し、CTの２次側にリアクトルおよび単
相整流器を設置し、整流器の出力を正，負の直流母線に
接続したスナバ回路において、 前記アームリアクトルの電源側と前記スナバダイオード
とスナバコンデンサとの接続点間に、前記スナバダイオ
ードと同方向のダイオードを接続したことを特徴とする
スナバ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02325069A JP3117457B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | スナバ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02325069A JP3117457B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | スナバ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04193057A JPH04193057A (ja) | 1992-07-13 |
| JP3117457B2 true JP3117457B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=18172807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02325069A Expired - Fee Related JP3117457B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | スナバ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3117457B2 (ja) |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP02325069A patent/JP3117457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04193057A (ja) | 1992-07-13 |
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