JP3180961B2 - ブリッジ形変換器の保護装置 - Google Patents
ブリッジ形変換器の保護装置Info
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Description
流保護をより確実にするブリッジ形変換器の保護回路に
関する。
ータの主回路と保護回路を図7に示し、以下に説明す
る。直流電源1からNチャネルIGBT21〜26から成る
ブリッジ回路により直流→交流変換を行い、電流検出器
3,4を介して電動機5に電力を供給する。
と駆動回路14,15,16により駆動され、IGBT22,2
4,26は駆動電源7を共通として、それぞれ駆動回路
8,9,10により駆動される。過電流検出回路17は電流
検出器3,4,6の出力を受け、このレベルが設定値以
上になると信号OCを出力し保持する。
い場合は、アンドゲート19はPWM制御回路18の信号を
駆動回路に伝達しIGBTブリッジ回路をスイッチング
して電動機5を駆動する。過電流を検出した場合は信号
OCによりアンドゲート19はすべてのPWM信号をオフ
してIGBTブリッジをオフすることにより保護を行っ
ている。
負側のIGBT22,24,26に対しては1個の駆動電源7
で駆動できるが、正側のIGBT21,23,25に対しては
3個の絶縁した駆動電源11,12,13が必要である。この
事は比較的小容量の変換器ではコストが高くなる。そこ
で正側の3個のIGBT21,23,25としてPチャネルの
素子を使用し負側と同様に駆動電源を共通化することが
考えられる。
領域が狭い欠点が原理的にある。図8にNチャネルIG
BTとPチャネルIGBTの安全動作領域の特性例を示
す。NチャネルIGBTでは負荷短絡状態でも10μs程
度の時間以内にターンオフさせれば素子を保護すること
ができる。しかしPチャネルIGBTでは図8に示すよ
うに素子定格電流の200 %を超えた電流をターンオフさ
せると素子が劣化する。
ルIGBTをブリッジの一相分の直列に接続すると、負
荷短絡などの場合PチャネルIGBTの安全動作領域が
狭く保護が困難で信頼性を悪化させていた。
でPチャネルIGBTの安全動作領域の狭さをカバーし
て過電流から保護できる経済的なブリッジ形変換器の保
護装置を提供することを目的とする。 [発明の構成]
め、本発明は一方が導通状態であるとき他方が非導通状
態となる一対の第1の自己消弧形素子と駆動信号に応じ
て電流制限され該第1の自己消弧形素子より安全動作領
域の広い第2の自己消弧形素子とを直列接続した直列回
路を複数個有するブリッジ形変換器と、前記ブリッジ形
変換器の自己消弧形素子に流れる電流が前記第1の自己
消弧形素子に対応する過電流レベルを超えたことを検出
する過電流検出手段と、前記過電流検出手段からの過電
流検出信号を受けると、その時点で導通状態にある前記
第2の自己消弧形素子の駆動信号を絞ることにより該過
電流を限流した後、前記第1の自己消弧形素子及び第2
の自己消弧形素子をオフさせる手段を設ける。
子のゲート電圧を絞って過電流を限流した後、第1の自
己消弧形素子と第2の自己消弧形素子の双方のゲートを
オフ状態にして過電流を安全に遮断する。
する。なお、図7と重複する部分は同一番号を記し説明
を省略する。
ネルIGBT27,28,29を接続し、負側にはNチャネル
IGBT22,24,26を接続した3相インバータブリッジ
を構成する。駆動電源20により駆動回路14,15,16はP
チャネルIGBT27,28,29をそれぞれ駆動する。
し、ゲート絞り回路30が信号e30を出力しゲート制御回
路32を介しNチャネルIGBT22,24,26のゲート電圧
を制御する。
e31を出力しアンドゲート19によりPWM制御回路18か
らの出力と論理積を取ってゲート制御回路33と32へPW
M信号の送出を止める。ゲート制御回路33は駆動回路1
4,15,16を介してPチャネルIGBT27,28,29をオ
ンオフさせる。本発明の保護動作を図2を用いて説明す
る。
チャネルIGBTにそれぞれ図2に示すVGE−N,VGE
−Pなるゲート信号を加えられ、負荷が短絡していたと
仮定すると、時刻t0 の時点でIGBTに流れる電流I
は図2に示すように破線の方向に上昇する。Pチャネル
IGBTのラッチアップ破壊点がIlpであるとする
と、この電流以上をゲートで遮断すると素子は劣化す
る。
けてゲート制御回路32はVGE−Nを低下させNチャネル
IGBTのゲート絞り動作を行なわせる。図9のIGB
TのVCE−Ic 特性から明らかなようにVGEを下げると
VCEが増加し、Ic がリミットされて電流Iは限流され
る。この間PチャネルIGBTにはVGE−Pが正規に加
えられているのでPチャネルIGBTのVCEは低くな
り、PチャネルIGBTは劣化しない。
回路31から信号e31が出力され、NチャネルIGBTと
PチャネルIGBTのゲート電圧VGE−N、VGE−Pは
共にオフ状態となり各素子はターンオフとして事故電流
を遮断する。この場合電流Iが限流されているのでPチ
ャネルIGBTは安全にターンオフする。
ているが、実際の回路ではノイズ防止の目的で過電流検
出回路17にフイルタを設けたり信号の伝達遅れなどでI
(電流)がIlp以上になる場合もあるがPチャネルI
GBTの駆動信号はオンのままNチャネルIGBTのゲ
ート電圧を下げて電流を限流しIlp以下になった時点
でPチャネルIGBTとNチャネルIGBTを同時にオ
フさせる事により安全なターンオフが可能である。
ネルIGBTの過電流を安全動作領域の広いNチャネル
IGBTのゲート電圧絞りにより電流を限流した後に両
IGBTをターンオフするので安全で信頼性が良いこ
と、及びPチャネルとNチャネルIGBTを使うことに
より駆動電源を従来の4個から2個に低減することによ
り、小形で経済的なブリッジ変換器の保護回路を確立す
ることができる。
17を受けて、ワンショット回路40の出力により保護回路
41,42によりアンドゲート19を介してPWM制御回路18
の出力を一時的にホールドするよう構成している。
号によりPチャネルIGBTにオフ信号が入ると過電流
を限流しない状態でターンオフ動作に入り、Pチャネル
IGBTを劣化させる危険性をさけるためで、より安全
性が高い。なお、Nチャネル側の保護回路42は必ずしも
必要とはしない。
TとNチャネルIGBTを正負逆に接続することにより
駆動電源7a,7bを共用してゲートに正負の極性のバ
イアスを加えることが可能となる。さらに、図5に示す
ようにMCT52とNチャネルIGBT22の組合せも可能
である。
Tはサイリスタ動作を行うのでオン電圧が1〜1.5 V程
度と低く導通時の損失は低いが最大ターンオフ電流の制
限があり、それ以上の電流をターンオフできない欠点が
ある。なお、IGBT以外にも駆動信号により限流作用
がある素子としてFET,SIT,バイポーラトンジス
タ等のトランジスタがある。
電圧は低いが最大ターンオフ電流に制限がある。これら
の素子にはSITH,GTOなどがあり、これらを組合
せ得ることは説明するまでもない。また、2ケ直列のイ
ンバータ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制限が無いのは言うまでもない。
さらにまた、過電流検出は、IGBTやFETの電極間
電圧が飽和する特性を利用して、この電圧を検出するこ
とも可能である。
ように安全動作領域の狭い素子や、MCT等のサイリス
タ特性を有しオン損失は少ないが最大ターンオフ電流の
制限がある素子と安全動作領域の広いトランジスタ(I
GBT)等の駆動信号の大きさで電流が制限される素子
を直列にしたブリッジ変換器を構成し過電流検出後、安
全動作領域の広い素子の駆動信号を絞り事故電流を限流
した後、全素子をオフ状態にすることにより、小形,軽
量,低損失のブリッジ変換器を安全に保護することがで
きるブリッジ変換器の保護回路を提供することができ
る。
特性図。
検出器、7,11,12,13,20…駆動電源、 8,9,
10,14,15,16…駆動回路、17…過電流検出回路、
18…PWM制御回路、 19…アンドゲート、21〜26…
NチャネルIGBT、 27,28,29…PチャネルIG
BT、30…ゲート絞り回路、 31…タイムディレイ回
路、 32,33…ゲート制御回路、 40…ワンショット回
路、 41,42…保持回路。
Claims (1)
- 【請求項1】 一方が導通状態であるとき他方が非導通
状態となる一対の第1の自己消弧形素子と駆動信号に応
じて電流制限され該第1の自己消弧形素子より安全動作
領域の広い第2の自己消弧形素子とを直列接続した直列
回路を複数個有するブリッジ形変換器と、 前記ブリッジ形変換器の自己消弧形素子に流れる電流が
前記第1の自己消弧形素子に対応する過電流レベルを超
えたことを検出する過電流検出手段と、 前記過電流検出手段からの過電流検出信号を受けると、
その時点で導通状態にある前記第2の自己消弧形素子の
駆動信号を絞ることにより該過電流を限流した後、前記
第1の自己消弧形素子及び第2の自己消弧形素子をオフ
させる手段を設けたことを特徴とするブリッジ形変換器
の保護装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08814791A JP3180961B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | ブリッジ形変換器の保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP08814791A JP3180961B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | ブリッジ形変換器の保護装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04322173A JPH04322173A (ja) | 1992-11-12 |
JP3180961B2 true JP3180961B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=13934823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP08814791A Expired - Lifetime JP3180961B2 (ja) | 1991-04-19 | 1991-04-19 | ブリッジ形変換器の保護装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3180961B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100554942B1 (ko) * | 2003-06-25 | 2006-03-03 | 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 | 전자스위치 |
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CN111952982A (zh) * | 2020-07-28 | 2020-11-17 | 中冶赛迪电气技术有限公司 | 一种低电压穿越恢复时储能变流器防调节器饱和控制方法 |
-
1991
- 1991-04-19 JP JP08814791A patent/JP3180961B2/ja not_active Expired - Lifetime
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