JP3178314B2

JP3178314B2 - 電力変換装置

Info

Publication number: JP3178314B2
Application number: JP29567595A
Authority: JP
Inventors: 秀夫岡山; 健明朝枝
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 2001-06-18
Anticipated expiration: 2015-11-14
Also published as: JPH09140121A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高電圧の電力変
換装置に関するもので、より詳しくは自己消弧型半導体
素子のスイッチング動作を利用して高電位主回路からゲ
ートドライブ回路への電力供給を行う給電回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自己消弧型半導体素子、例えばゲ
ートターンオフサイリスタ（以下、ＧＴＯと呼ぶ）を用
いた電力変換装置による電力融通あるいは系統安定化な
どが計画されている。このような電力変換装置には高電
圧、大電流が要求されるため、数十個の自己消弧型半導
体素子を直列に接続して使用する必要がある。

【０００３】ＧＴＯを直列接続するとき、実用的なＧＴ
Ｏのゲートドライブ回路への電力供給方法実現が大きな
課題である。ゲートドライブ回路での消費電力は、現時
点で入手し得る最大容量のＧＴＯで概ね３００Ｗ程度で
ある。一方、ゲートドライブ回路は個々のＧＴＯのゲー
トとカソードに直接接続する必要がある。ところが、個
々のＧＴＯはそれぞれ電位が異なるため、ゲートドライ
ブ回路は個々に絶縁しておく必要がある。従来、高電位
部にあるゲートドライブ回路への電力供給は低電位部に
ある高周波電源から絶縁変圧器を介して行なわれてい
た。絶縁変圧器は絶縁耐圧の大きなものが必要なため、
絶縁変圧器を用いることなく、主回路からゲートドライ
ブ回路へ直接給電する方式の実現が望まれていた。

【０００４】図７は、特開平６−９８５２８号公報に記
載された電力変換装置における主回路からゲートドライ
ブ回路へ電力を供給する電力供給回路である。図におい
て、１はＧＴＯであり、アノードをＡ、カソードをＫ、
ゲートをＧで示している。２はスナバダイオード、３は
スナバコンデンサ、４はスナバ抵抗、５はフリーホイー
ルダイオード、６は共振コンデンサ、７は共振リアクト
ル、８は回収ダイオード、９は給電コンデンサ、１０は
放電抵抗、１１は放電スイッチ、１２は初期充電抵抗、
１３は初期充電ダイオード、１４はゲートドライブ回
路、１５は光ファイバであり、ＧＴＯ１のゲート信号を
図示しない制御回路からゲートドライブ回路へ伝送して
いる。これらは、各ＧＴＯ１にそれぞれ独立して設けて
いる。

【０００５】ＧＴＯ１が遮断状態から導通状態になる場
合は、ＧＴＯ１の遮断状態で共振コンデンサ６に蓄積し
たエネルギーが、ＧＴＯ１の導通動作による共振コンデ
ンサ６と共振リアクトル７との共振により共振リアクト
ル７に移動する。共振コンデンサ６の放電が完了すると
回収ダイオード８が導通して、共振リアクトル７に移動
したエネルギーを回収ダイオード８を介して給電コンデ
ンサ９が回収する。このときＧＴＯ１には、スナバコン
デンサ３と共振コンデンサ６からの放電電流が同時に流
れる。

【０００６】ＧＴＯ１が導通状態から遮断状態になる場
合は、ＧＴＯ１が遮断した電流はスナバダイオード２と
スナバコンデンサ３からなる第１の直列回路と、共振コ
ンデンサ６、回収ダイオード８および給電コンデンサ９
からなる第２の直列回路とに転流する。給電コンデンサ
９は共振コンデンサ６に比べてかなり大きな静電容量を
有するため、２つの直列回路に流れる電流の比（分流
比）は、概ねスナバコンデンサ３と共振コンデンサ６と
の静電容量の比に等しくなる。従って、導通状態から遮
断状態になる場合も、共振コンデンサ６がＧＴＯ１の分
担電圧まで充電する間、給電コンデンサ９は上記第２の
直列回路に転流する遮断電流によって充電される。

【０００７】ＧＴＯ１が遮断状態にある場合は、初期充
電抵抗１２および初期充電ダイオード１３を介して給電
コンデンサ９を充電するので、変換装置起動時のＧＴＯ
１にオンゲート電流を供給するためのエネルギーを確保
することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の、電力変換装置
における主回路からゲートドライブ回路へ直接給電する
ゲートドライブ給電回路は以上のように構成していたの
で、ＧＴＯの導通動作時のゲート電流（オフゲート電
流）を大きくしてスナバコンデンサ３の静電容量を小さ
くすると、共振コンデンサ６の静電容量を大きくする必
要が生じる。共振コンデンサ６の静電容量を大きくする
と、スナバコンデンサ３の静電容量との差が小さくなる
ため、上記第２の直列回路に流れる電流が大きくなる。
ＧＴＯを用いた変換装置では電流遮断時のスパイク電圧
を低減するために、スナバ回路のインダクタンスを可能
な限り低減することが必須の条件になる。従って、共振
コンデンサ６の静電容量を大きくする場合は、必然的に
共振コンデンサ６、回収ダイオード８、給電コンデンサ
９を接続するにあたって、配線インダクタンスを低減す
るための工夫が必要になり、構造的な制約を受けるとい
う問題がある。

【０００９】さらに、従来の電力変換装置における主回
路からゲートドライブ回路へ直接給電するゲートドライ
ブ給電回路では、ＧＴＯ１の遮断動作時に共振リアクト
ル７に急峻なスパイク電圧が発生し、共振コンデンサ６
との相互作用により振動電流を生じ、ＧＴＯ１の遮断動
作後半のテール電流が持続する間、電流が振動してＧＴ
Ｏ１を誤動作させる恐れがある。また、この振動電流に
よりスナバコンデンサ３がＧＴＯ１の分担電圧以上に充
電されるが、この充電電圧の放電動作にともなうスナバ
ダイオード２の逆回復特性によってＧＴＯ１のアノード
−カソード間の電圧が振動する。このときゲートドライ
ブ給電回路がその振動電圧により干渉を受け、同様に不
要な振動電流が生じるなどの問題がある。この振動電流
は、スナバコンデンサ３と共振コンデンサ６の静電容量
が近いほど大きくなるという性質をもっている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる電力変換
装置は、自己消弧型半導体素子と、この自己消弧型半導
体素子に制御信号を供給するゲートドライブ回路と、前
記自己消弧型半導体素子と並列に接続したスナバコンデ
ンサとスナバダイオードの直列体を有するスナバ回路を
備える電力変換装置において、給電抵抗、給電コンデン
サおよび給電ダイオードの直列接続体を前記スナバダイ
オードと並列に接続するとともに、前記給電コンデンサ
を前記ゲートドライブ回路に接続し、前記自己消弧型半
導体素子のターンオン時に、前記直列接続体を含む放電
経路の放電により前記スナバコンデンサに蓄積されたエ
ネルギーを前記給電コンデンサに回収し、この回収され
たエネルギーを前記ゲートドライブ回路に供給し、前記
自己消弧型半導体素子のターンオフ時に、前記スナバコ
ンデンサの分担電圧を越える電圧分のエネルギーを前記
直列接続体を介して放電させるものである。また、本発
明にかかる電力変換装置は、自己消弧型半導体素子と、
この自己消弧型半導体素子に制御信号を供給するゲート
ドライブ回路と、前記自己消弧型半導体素子と並列に接
続したスナバコンデンサとスナバダイオードの直列体を
有するスナバ回路を備える電力変換装置において、給電
リアクトル、給電コンデンサおよび給電ダイオードの直
列接続体を前記スナバダイオードと並列に接続するとと
もに、前記給電コンデンサを前記ゲートドライブ回路に
接続し、前記自己消弧型半導体素子のターンオン時に、
前記直列接続体を含む放電経路の放電により前記スナバ
コンデンサに蓄積されたエネルギーを前記給電コンデン
サに回収し、この回収されたエネルギーを前記ゲートド
ライブ回路に供給し、前記自己消弧型半導体素子のター
ンオフ時に、前記スナバコンデンサの分担電圧を越える
電圧分のエネルギーを前記直列接続体を介して放電させ
るものである。また、前記スナバダイオードと並列にス
ナバ抵抗を接続してもよい。また、前記給電コンデンサ
と並列にスイッチング素子と抵抗体からなる放電回路を
接続してもよい。さらに、給電ダイオードのアノード端
子を自己消弧型半導体素子のカソード端子に接続させ、
かつ、一端が前記自己消弧型半導体素子のアノード端子
に、他端が前記給電コンデンサと前記給電ダイオードと
の接続点に接続された初期充電抵抗を備えてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明による電力変換装
置を複数の図を用いて説明する。各図には従来の電力変
換装置における主回路からゲートドライブ回路へ直接給
電するゲートドライブ給電回路を説明するのに用いた図
７におけるのと同一もしくは相当する部分には同一の符
号を付し、機能や作用についての重複する説明は省略す
る。

【００１２】実施形態１．この発明による電力変換装置
の第１の実施形態を図を用いて説明する。図１は、この
発明による電力変換装置の第１の実施形態であるゲート
ドライブ給電回路を示す構成図、図２は各部の動作波形
である。ＧＴＯ１に対するゲートドライブ回路１４への
給電回路は、ＧＴＯ１に並列接続したスナバコンデンサ
３とスナバダイオード２の直列体からなるスナバ回路
と、スナバダイオード２に対して並列に接続したスナバ
抵抗４と、同じくスナバ抵抗４に対して並列に接続した
給電ダイオード１６と給電コンデンサ９と給電抵抗１７
とからなる直列接続体と、ＧＴＯ１のアノードＡと給電
コンデンサ９と給電ダイオード１６との接続点との間に
接続する初期充電抵抗１２とから構成している。また給
電コンデンサ９の両端には放電抵抗１０と放電スイッチ
１１からなる直列接続体を接続している。

【００１３】ＧＴＯ１が時刻Ｔ₁ で遮断状態から導通状
態になる場合の動作を説明する。ＧＴＯ１の遮断状態に
おいてスナバコンデンサ３に蓄積したエネルギーは、Ｇ
ＴＯ１の導通とともにスナバコンデンサ３、ＧＴＯ１お
よびスナバ抵抗４からなる第１の閉回路を流れる電流Ｉ
₄ と、スナバコンデンサ３、ＧＴＯ１、給電ダイオード
１６、給電コンデンサ９および給電抵抗１７からなる第
２の閉回路に流れる電流Ｉ₁₇とに分流して放電する。給
電コンデンサ９の静電容量は十分大きく、電流Ｉ₄ と電
流Ｉ₁₇の比はスナバ抵抗４と給電抵抗１７の抵抗値の逆
比にほぼ比例する。この導通動作によりスナバコンデン
サ３に蓄積したエネルギーの一部を給電コンデンサ９が
回収する。

【００１４】次に、ＧＴＯ１が時刻Ｔ₂ で導通状態から
遮断状態になる場合の動作について説明する。ＧＴＯ１
に流れる電流を遮断すると、その電流はスナバコンデン
サ３とスナバダイオード２の経路に転流し、スナバコン
デンサ３を充電する。スナバコンデンサ３に流れる電流
をＩ₃ 、スナバコンデンサ３の充電電圧をＶ₃ で示す。
図２に示すように、スナバコンデンサ３の充電電圧Ｖ₃
は、配線インダクタンスの影響によってＧＴＯ１の遮断
状態における分担電圧を超える電圧まで上昇する。この
スナバコンデンサ３のＧＴＯ１の分担電圧を超える部分
の電圧は、スナバ抵抗４、スナバコンデンサ３の経路
と、給電ダイオード１６、給電コンデンサ９、給電抵抗
１７、スナバコンデンサ３の経路に分流して電源側に還
流し、ＧＴＯ１の印加電圧は所定の分担電圧に収束す
る。この放電電流は比較的小さいため、殆どスナバ抵抗
４の経路に流れる。これは給電コンデンサ９に常時電圧
が存在しており、スナバ抵抗４の電圧が給電コンデンサ
９の電圧以上に上昇しなければ、給電ダイオード１６が
導通しないためである。従ってこの放電動作で給電コン
デンサ９を充電することによる電圧の上昇は非常に小さ
い。

【００１５】このようにＧＴＯ１のスイッチング動作に
より、スナバコンデンサ３の蓄積エネルギーの一部を給
電コンデンサ９が回収して、ゲートドライブ回路に給電
することにより、他の電源を用いることなく、主回路か
ら直接各ゲートドライブ回路へ給電することができる。
図７に示した従来の電力変換装置における主回路からゲ
ートドライブ回路へ給電するゲートドライブ給電回路で
は、共振コンデンサ６と共振リアクトル７による共振回
路がＧＴＯ１と並列に接続してあるため、ＧＴＯ１の遮
断動作時に共振リアクトル７と共振コンデンサ６との相
互作用により振動電流が生じ、ＧＴＯ１を誤動作させた
り、この振動電流によるスナバコンデンサ３の過充電が
原因でＧＴＯ１のアノード−カソード間の電圧が振動
し、ゲートドライブ給電回路が干渉を受け、振動電流が
生じるといった問題があった。しかし、この発明による
電力変換装置における主回路からゲートドライブ回路へ
給電するゲートドライブ給電回路では、スナバコンデン
サ３の放電経路には抵抗が挿入してあるので、ＧＴＯ１
のスイッチング動作と連動するゲートドライブ給電回路
の動作に伴う振動電流は完全に抑制できる。

【００１６】なお、ＧＴＯ１が遮断状態にある場合は、
初期充電抵抗１２、給電コンデンサ９、給電抵抗１７、
スナバダイオード２の経路によって給電コンデンサ９を
充電するので、電力変換装置の起動とともにＧＴＯ１を
導通させるためのゲート電流（オンゲート電流）を供給
することができる。

【００１７】ＧＴＯ１はその動作原理から、オフゲート
電流を大きくすることにより、スナバコンデンサ３の静
電容量を小さくしてスイッチング損失を軽減し、ＧＴＯ
１の遮断電流特性を向上させることができる。例えば電
流遮断時のオフゲート電流の電流上昇率および最大値を
増加させることにより、ＧＴＯ１の印加電圧上昇率に対
する耐量が向上し、その結果、遮断電流特性が向上し、
スナバコンデンサ３の静電容量を低減することができ
る。この原理に基づいてＧＴＯ１を動作させるため、給
電コンデンサ９が回収するエネルギーを増加させ、かつ
スナバコンデンサ３の静電容量を小さくする手段とし
て、スナバ抵抗４の抵抗値を大きくするとともに、給電
抵抗１７の抵抗値を小さくするという選択が可能であ
る。この場合においても、ＧＴＯ１の導通および遮断動
作によって生じるスナバコンデンサ３の放電電流の経路
には抵抗が存在するため、スナバ回路とゲートドライブ
給電回路との共振的な振動による干渉は生じることがな
い。

【００１８】なお、給電コンデンサ９の正側電位はＧＴ
Ｏ１のカソードＫの電位に対して給電ダイオード１６の
印加電圧だけ変動する。この様子を図２にＶ₁₆として示
している。給電ダイオード１６の印加電圧の変動は給電
コンデンサ９の充電電圧に等しい。このためゲートドラ
イブ回路１４の内部では、絶縁変圧器を用いたＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータなどを設けて、給電コンデンサ９の充電電
圧からゲートドライブ回路１４の回路構成に適した電圧
を得るようにする必要がある。ここで用いる絶縁変圧器
は数百Ｖ程度のものでよい。

【００１９】ここで、給電コンデンサ９と並列に放電抵
抗１０、放電スイッチ１１を接続している理由を説明す
る。ＧＴＯ１の印加電圧は一定ではなく変動する。給電
コンデンサ９が回収するエネルギーは、スナバコンデン
サ３が蓄積するエネルギーに依存する。従ってＧＴＯ１
の印加電圧が最小となる場合でもＧＴＯ１を駆動するた
めに必要なエネルギーをゲートドライブ回路に給電でき
るようにすることが必須条件になる。このためＧＴＯ１
の印加電圧が最大となる場合は、給電コンデンサ９が回
収するエネルギーはＧＴＯ１を駆動するために必要なエ
ネルギーを超過する。同時に、給電コンデンサ９の電圧
が過電圧になる。給電コンデンサ９の静電容量を大きく
して、この過電圧を防止することも不可能ではないが、
電力変換装置の小型化の障害となる。このため、給電コ
ンデンサ９が過剰に回収したエネルギーを放電スイッチ
１１を駆動して放電抵抗１０で消費することにより給電
コンデンサ９の過電圧を抑制する。

【００２０】以下、図１に示したこの発明による電力変
換装置における主回路からゲートドライブ回路へ給電す
るゲートドライブ給電回路について、具体的な回路定数
を用いてさらに詳しく説明する。ここで、ＧＴＯ１のア
ノードＡとカソードＫに印加される電圧（入力電圧）を
１９００Ｖ〜３５００Ｖ、スナバコンデンサ３の静電容
量を６μＦとする。また、給電コンデンサ９の平均電圧
を２００Ｖとし、ＧＴＯ１をスイッチング周波数５００
Ｈｚで駆動するためにゲートドライブ回路１４が必要と
する電力を３００Ｗとする。この条件を前提として、ゲ
ートドライブ回路を有しない場合の一般的なスナバ回路
におけるスナバ抵抗の抵抗値を５Ωとし、入力電圧１９
００Ｖにおいて給電コンデンサ９に３００Ｗ回収する場
合のこの発明による電力変換装置における主回路からゲ
ートドライブ回路へ給電するゲートドライブ給電回路の
スナバ抵抗４および給電抵抗１７の抵抗値を求めると、
それぞれ７．０Ωおよび１１．５Ωとなる。図３に、こ
の条件における入力電圧（横軸）に対する給電コンデン
サ９の入力電力（縦軸）を示す。また、図３から入力電
圧が３５００Ｖになると給電コンデンサ９は約７５０Ｗ
回収することになるため、放電抵抗１０で約４５０Ｗ消
費させる必要がある。この結果から放電抵抗１０を装備
することが必須であることが分かる。このように、図１
に示したこの発明による電力変換装置における主回路か
らゲートドライブ回路へ給電するゲートドライブ給電回
路は、適切な回路定数を用いることによって、高電位部
の主回路、具体的には主にスナバコンデンサ３からゲー
トドライブ回路１４に電力を供給することができる。

【００２１】なお、回路条件によっては図４に示すよう
に図１におけるスナバ抵抗４を省略した構成を用いるこ
ともできる。図１についての説明で述べたように、ＧＴ
Ｏ１のオフゲート電流を大きくし、ＧＴＯ１の遮断電流
特性を向上させスナバコンデンサ３の静電容量を小さく
する場合において、ゲートドライブ回路１４がＧＴＯ１
を駆動するために必要なエネルギーがスナバコンデンサ
３に蓄積するエネルギーの数分の１程度であればスナバ
抵抗４でスナバコンデンサ３の蓄積エネルギーを消費す
る必要はない。このため、図４に示すように、スナバ抵
抗４を省略してもよい。図４に示すゲートドライブ給電
回路の基本動作は、図１の場合と基本的に同じである
が、ＧＴＯ１の遮断時におけるスナバコンデンサ３の充
電電圧は、ＧＴＯ１の印加電圧と給電コンデンサ９の電
圧との和となる点が異なる。

【００２２】さらに、図４に示すゲートドライブ給電回
路の給電抵抗４をリアクトルに置きかえることもでき
る。図４における給電抵抗１７のかわりに給電リアクト
ル１８を用いたゲートドライブ給電回路を図５に示す。
図４についての説明と同様に、ゲートドライブ回路１４
がＧＴＯ１を駆動するために必要なエネルギーがスナバ
コンデンサ３に蓄積するエネルギーの数分の１程度であ
ればスナバ抵抗４でスナバコンデンサ３の蓄積エネルギ
ーを消費する必要はない。

【００２３】図５に示すゲートドライブ給電回路におい
て、ＧＴＯ１の遮断状態から導通状態になる場合の動作
について説明する。ＧＴＯ１の遮断状態でスナバコンデ
ンサ３に蓄積したエネルギーは、ＧＴＯ１の導通動作に
よってスナバコンデンサ３、ＧＴＯ１、給電ダイオード
１６、給電コンデンサ９、給電リアクトル１８およびス
ナバコンデンサ３からなる閉回路で放電する。この動作
でスナバコンデンサ３が蓄積していたエネルギーは給電
コンデンサ９が回収すると同時に給電リアクトル１８に
移動する。スナバコンデンサ３の放電が終了した後にス
ナバダイオード２が導通して、給電リアクトル１８に移
動したエネルギーは、給電リアクトル１８、スナバダイ
オード２、給電ダイオード１６、給電コンデンサ９およ
び給電リアクトル１８からなる閉回路を通して給電コン
デンサ９が回収する。つまり、この導通動作によりスナ
バコンデンサ３が蓄積した全エネルギーを給電コンデン
サ９が回収する。

【００２４】次にＧＴＯ１の導通状態から遮断状態にな
る場合の動作について説明する。ＧＴＯ１が遮断する電
流はスナバコンデンサ３とスナバダイオード２からなる
経路に転流し、スナバコンデンサ３を充電する。通常こ
の充電電圧はＧＴＯ１の遮断時の分担電圧を超えた電圧
まで上昇する。このスナバコンデンサ３の過電圧をもた
らすエネルギーは、給電ダイオード１６、給電コンデン
サ９、給電リアクトル１８、スナバコンデンサ３で形成
する経路に分流して放電し、ＧＴＯ１の印加電圧は所定
の分担電圧に収束する。この放電動作によりスナバコン
デンサ３の過充電エネルギーが給電コンデンサ９に回収
される。

【００２５】図１および図４に示すゲートドライブ給電
回路と比較して大きく異なる点は、スナバコンデンサ３
の放電時間の決定要因である。図１および図４に示すゲ
ートドライブ給電回路では、スナバコンデンサ３の放電
時間がスナバ抵抗４、給電抵抗１７とスナバコンデンサ
３で定まる時定数で決定されるのに対して、この実施形
態では、スナバコンデンサ３と給電リアクトル１８で定
まる共振周期で決定される。従って、図５に示すゲート
ドライブ給電回路ではスナバコンデンサ３の放電時間を
低減することが可能である。

【００２６】またＧＴＯ１が遮断状態を維持している場
合には、初期充電抵抗１２、給電コンデンサ９、給電リ
アクトル１８およびスナバダイオード２でなす経路で給
電コンデンサ９を充電する。ＧＴＯ１が遮断状態であれ
ば、上記経路に流れる電流はほぼ直流電流であるから、
給電リアクトル１８は殆どインピーダンスをもたないこ
とは明らかである。従って、起動直前であってもＧＴＯ
１にオンゲート電流を供給するために必要なエネルギー
を確保することができる。

【００２７】なお、図６に示すように、図５におけるス
ナバダイオード２と並列にスナバ抵抗４を接続すれば、
スナバダイオード２の逆回復動作に伴う振動を減衰させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による第１の実施形態の電力変換装
置におけるゲートドライブ給電回路の構成図である。

【図２】図１に示す電力変換装置のゲートドライブ給
電回路における各部の動作波形を示す説明図である。

【図３】図１に示すゲートドライブ給電回路の給電能
力を示す特性図である。

【図４】この発明による電力変換装置のゲートドライ
ブ給電回路の変形例を示す構成図である。

【図５】この発明による電力変換装置のゲートドライ
ブ給電回路の他の変形例を示す構成図である。

【図６】この発明による電力変換装置のゲートドライ
ブ給電回路のさらに他の変形例を示す構成図である。

【図７】従来の電力変換装置におけるゲートドライブ
給電回路を示す構成図である。

【符号の説明】

１ＧＴＯ２スナバダイオード３
スナバコンデンサ４スナバ抵抗５フリーホイールダイオード６共振コンデンサ７共振リアクトル８
回収ダイオード９給電コンデンサ１０放電抵抗１１
放電スイッチ１２初期充電抵抗１３初期充電ダイオード１４ゲートドライブ回路１
５光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−217523（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−182473（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−283469（ＪＰ，Ａ) 特開平７−135765（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 1/06 H02M 1/08 H03K 17/725

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】自己消弧型半導体素子と、この自己消弧
型半導体素子に制御信号を供給するゲートドライブ回路
と、前記自己消弧型半導体素子と並列に接続したスナバ
コンデンサとスナバダイオードの直列体を有するスナバ
回路を備える電力変換装置において、給電抵抗、給電コンデンサおよび給電ダイオードの直列
接続体を前記スナバダイオードと並列に接続するととも
に、前記給電コンデンサを前記ゲートドライブ回路に接
続し、前記自己消弧型半導体素子のターンオン時に、前記直列
接続体を含む放電経路の放電により前記スナバコンデン
サに蓄積されたエネルギーを前記給電コンデンサに回収
し、この回収されたエネルギーを前記ゲートドライブ回
路に供給し、前記自己消弧型半導体素子のターンオフ時に、前記スナ
バコンデンサの分担電圧を越える電圧分のエネルギーを
前記直列接続体を介して放電させることを特徴とする電
力変換装置。
【請求項２】自己消弧型半導体素子と、この自己消弧
型半導体素子に制御信号を供給するゲートドライブ回路
と、前記自己消弧型半導体素子と並列に接続したスナバ
コンデンサとスナバダイオードの直列体を有するスナバ
回路を備える電力変換装置において、給電リアクトル、給電コンデンサおよび給電ダイオード
の直列接続体を前記スナバダイオードと並列に接続する
とともに、前記給電コンデンサを前記ゲートドライブ回
路に接続し、前記自己消弧型半導体素子のターンオン時に、前記直列
接続体を含む放電経路の放電により前記スナバコンデン
サに蓄積されたエネルギーを前記給電コンデンサに回収
し、この回収されたエネルギーを前記ゲートドライブ回
路に供給し、前記自己消弧型半導体素子のターンオフ時に、前記スナ
バコンデンサの分担電圧を越える電圧分のエネルギーを
前記直列接続体を介して放電させることを特徴とする電
力変換装置。
【請求項３】前記スナバダイオードと並列にスナバ抵
抗を接続したことを特徴とする請求項１あるいは請求項
２のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項４】前記給電コンデンサと並列にスイッチン
グ素子と抵抗体からなる放電回路を接続したことを特徴
とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電力
変換装置。
【請求項５】給電ダイオードのアノード端子が自己消弧
型半導体素子のカソード端子に接続され、かつ、一端が
前記自己消弧型半導体素子のアノード端子に、他端が前
記給電コンデンサと前記給電ダイオードとの接続点に接
続された初期充電抵抗を備えたことを特徴とする請求項
１ないし請求項４のいずれかに記載の電力変換装置。