JP3634982B2 - スナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチ - Google Patents
スナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3634982B2 JP3634982B2 JP20210999A JP20210999A JP3634982B2 JP 3634982 B2 JP3634982 B2 JP 3634982B2 JP 20210999 A JP20210999 A JP 20210999A JP 20210999 A JP20210999 A JP 20210999A JP 3634982 B2 JP3634982 B2 JP 3634982B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- reverse
- snubber
- energy
- bidirectional switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
Description
【0001】
【発明の解決しようとする課題】
この発明は、P−MOSFETや、逆導通ダイオードを並列接続したトランジスタ等の逆阻止能力を持たないが順方向制御が可能なオン抵抗の低い4素子を用いて、順逆両方向の電流をゲートの制御のみでオン・オフ可能なスイッチで、かつ遮断時の電流の持つ磁気エネルギーをスナバーコンデンサに蓄積し、次回オンするときに負荷側に放出することによってエネルギーのロスなく制御できるスイッチを提供しようとするものである。
【0002】
【産業上の利用分野】
核融合装置のコイルもしくは超電導エネルギー蓄積コイルの電流を制御する場合、特に電流を減少させる場合、コイルに負の電圧を印加する必要がある。電流の磁気エネルギーを電源に回生する必要がある場合、整流器は逆電圧を発生して電流を減少させる。
【0003】
さらに、核融合装置のコイル電流は直流と謂えども電流の極性を運転中に逆転する場合もある。産業分野の直流電力応用もしばしば電流の方向を逆転する場合がある。
【0004】
サイリスタはこの目的で使用できる唯一の半導体の電力制御素子であり、それは電流に対して逆方向の電圧に対して耐電圧が十分ある逆阻止能力があるからである。しかし、半導体デバイスの動向は電圧型インバータへの適用が進み、IGBTやP−MOSFET、GTOサイリスタなど逆阻止能力を持たないデバイスが主流になっている。
【0005】
【本発明の目指すもの】
逆阻止能力を持たない半導体デバイスの4つをブリッジ結合して、総合して両方向の電流の逆方向耐電圧を、すなわち電流の順逆、かつ電圧の順逆の4象限の制御を可能にするスイッチで電流遮断時のスナバーコンデンサの電力回生も可能な構成を提供しようとするものである。
【0006】
【従来の技術】
サイリスタとダイオード以外逆電流阻止特性を持つものは市場に出ているものは少ない。例えば、コイル電流を大電流でオン、オフさせるためには、GTOサイリスタとダイオードを直列に接続して行っている。図1(a)参照。
【0007】
さらに図1(b)の回路は電流を遮断するに付随して発生するスナバーコンデンサのエネルギーを回生するために、このGTOサイリスタとダイオードの直列回路を2回路並列にして、ただし他方はGTOとダイオードの順序は逆にするがその中点にスナバーコンデンサを結合することによって遮断後電流がダイオードを介して、コンデンサを充電して、磁気エネルギーを吸収し電流が停止する。次にオンするときに充電されたコンデンサのエネルギーが負荷に放電する。この方式はGTOに逆阻止能力を持たせるとともにスナバーエネルギーをロス無く回生する優れた方式であり、すでに直流送電用に開発が進められている。
【0008】
【発明が解決しようとする手段】
近年、ゲート制御が簡単で、近年オン抵抗がダイオードの約半分程度のP−MOSFETの開発がすすみ電流容量が増大してきた。例えばこれを4つ用いて、それぞれ方向の異なる逆直列を、並列にブリッジ接続した4つのデバイスのゲート制御を行うことによって電流をどちらの方向にも流せるスイッチが2並列できる。図2参照。
【0009】
図2に示すようにP−MOSFET2個を直列にする方法は、ソースとソースどおしを接続した回路とドレンとドレンどおしを接続した回路が2つできる。ブリッジの中点どおしをスナバーコンデンサで結合する。
【0010】
P−MOSFETの寄生ダイオードが自動的に働いて、ゲート制御により順方向電流がオフすることにより、遮断された回路の残留磁気エネルギーがスナバーコンデンサに蓄積され、次回オンするときにそのエネルギーが負荷側に回生される。
【作用】
【0011】
図2の回路により順逆両方向の電流をオン・オフできる。
電流オフ時のスナバーエネルギーを中間に接続したコンデンサに蓄積させる。
電流遮断時のスナバーエネルギーを次回オンするときに負荷にそのエネルギーを放出する。スナバー回路に抵抗を使わずにスナバーエネルギーを負荷側に放電するので損失がない。
【実施例】
【0012】
順方向にも逆方向にも電流オン・オフできるスイッチの説明をする。図2の回路を用いて説明する。まず、電流を上から下へ流す場合はP−MOSFETの2と3のゲートに信号を送り、2と3をオン状態にする。説明図3の(a)。
1と4へのゲートには電圧を印加しないが、その方向に流れる寄生ダイオードが自動的にオンする。説明の図3の(b)。しかしP−MOSFETの、寄生ダイオードの性能が十分でない場合、電流を流さないように寄生ダイオードがオンする場合にも自動的に1と4のゲートに信号を送ることは、オン抵抗などを小さくすることもあるため望ましい。以下、ここではこれは省略して説明している。
逆にスイッチに電流を下から上に流す場合はP−MOSFETの1と4のゲートに信号を送り、1と4をオン状態にする。
このように、たすき掛けに導通状態にすることによりどちらの方向にも電流が流せる。
【0013】
スイッチの電流を切る場合は、ゲート電圧を制御することにより順方向導通していたデバイスを非導通にすると、その電流はスナバーコンデンサに転流し、電流がゼロになるまでコンデンサは充電される。このエネルギーが電流遮断回路の磁気エネルギーである。コンデンサ電流がゼロになるところまで電圧が上昇し、ダイオードによりスイッチの電流は自動的に遮断され電流の遮断は完了する。
【0014】
次回、スイッチをオンする場合、ゲートに制御電圧を印加するとコンデンサの電荷が導通したP−MOSFETを通して負荷側に放電し、コンデンサのエネルギーが主回路に回生される。
【0015】
【発明の効果】
本発明の回路により、ゲートを制御するデバイスの選択のみで電流の順逆両方両方向のスイッチが可能になる。
【0016】
しかも、回路に残留したインダクタンスによる磁気エネルギーがブリッジの中点を結ぶスナバーコンデンサに充電される形で遮断完了し、次回通電する際にスナバコンデンサのエネルギーを負荷に回生する事の出来るスナバー損失のないスイッチである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のスナバーコンデンサ回生方式のGTOとダイオードを直列にした電流スイッチの図である。
【図2】本発明の実施例。P−MOSFETの1、P−MOSFETの2、P−MOSFETの3、P−MOSFETの4を4つの逆直列逆並列にした回路図である。中点にスナバーコンデンサが結合されている。
【図3】電流をオン・オフするシーケンスを説明する1実施例の動作説明図である。
(a)電流通電開始、ゲートの信号を入れる。
(b)通電状態、 2並列で通電。
(c)ゲート遮断 電流がコンデンサに流れ始める
(d)スナバー動作 スナバーコンデンサに電流が流れ、コンデンサ電流がゼロになるところまで電圧が上昇し、遮断完了。
(e)電流通電開始 充電されたスナバーコンデンサの放電
【符号の説明】
1: P−MOSFET
2: ゲート
3: GTOサイリスタ
4: スナバーコンデンサ
5: 電流の流れるバス
6: ダイオード
7: 電流端子
Claims (1)
- P−MOSFET、逆導通ダイオードを並列接続したトランジスタ等の逆阻止能力を持たない半導体デバイスの4素子をブリッジ接続し、電位の上下をスナバーエネルギー吸収用のコンデンサにより結合し、中点間を電流スイッチとした、電流遮断時のスナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチであって、
前記ブリッジ接続された4個の逆阻止能力を持たない半導体デバイスのうち、対向する位置にあるペアの半導体デバイスのオン/オフ動作が同時に行われるように制御されることを特徴とするスナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20210999A JP3634982B2 (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | スナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20210999A JP3634982B2 (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | スナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000358359A JP2000358359A (ja) | 2000-12-26 |
JP3634982B2 true JP3634982B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=16452121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20210999A Expired - Lifetime JP3634982B2 (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | スナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3634982B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008096664A1 (ja) | 2007-02-06 | 2008-08-14 | Tokyo Institute Of Technology | 磁気エネルギー回生スイッチを用いた交流/直流電力変換装置 |
WO2009144784A1 (ja) | 2008-05-27 | 2009-12-03 | 富士通メディアデバイス株式会社 | スイッチ回路 |
JP4447655B1 (ja) * | 2008-11-13 | 2010-04-07 | 株式会社MERSTech | 保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ |
DE112008003666T5 (de) | 2008-02-20 | 2010-12-30 | Merstech Inc. | Magnetenergie-Wiederherstellschalter mit Schutzschaltung |
DE112008003369T5 (de) | 2007-12-11 | 2010-12-30 | Tokyo Institute Of Technology | Sanftschaltender Stromwandler |
US8482945B2 (en) | 2008-09-26 | 2013-07-09 | Merstech, Inc. | Power converter with magnetic recovery switch |
US10603743B2 (en) | 2014-12-12 | 2020-03-31 | Nippon Steel Corporation | Power supply device, joining system, and electric processing method |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004017151A1 (ja) | 2002-08-19 | 2004-02-26 | The Circle For The Promotion Of Science And Engineering | 磁気エネルギーを回生するパルス電源装置 |
EP2146424A3 (en) | 2004-05-12 | 2010-06-02 | MERSTech Inc., | Alternating-current power supply device recovering magnetic energy |
JP4858937B2 (ja) * | 2004-11-12 | 2012-01-18 | 富士電機株式会社 | 発電電力の系統連系装置 |
JP2006230042A (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 双方向スイッチ回路 |
JP4406733B2 (ja) | 2006-10-05 | 2010-02-03 | 国立大学法人東京工業大学 | インバータ電源装置 |
JP4870044B2 (ja) * | 2007-07-30 | 2012-02-08 | 新日本製鐵株式会社 | 誘導電動機起動制御装置及び誘導電動機起動制御方法 |
US20110115417A1 (en) * | 2008-06-27 | 2011-05-19 | Merstech Inc. | Pm motor drive power supply apparatus |
CN102077690A (zh) * | 2008-07-03 | 2011-05-25 | 莫斯科技株式会社 | 照明控制装置 |
JPWO2010038303A1 (ja) * | 2008-10-02 | 2012-02-23 | 株式会社MERSTech | 情報提供システム |
JP5963385B2 (ja) * | 2008-11-26 | 2016-08-03 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
US8395347B2 (en) | 2009-03-30 | 2013-03-12 | Ryuichi Shimada | Induction motor control device and induction motor group control system |
JP5632191B2 (ja) | 2010-04-28 | 2014-11-26 | パナソニック株式会社 | 双方向dc/dcコンバータ |
CN102957332B (zh) * | 2011-08-18 | 2015-07-01 | 富士电机株式会社 | 三电平功率转换装置 |
CN107852104B (zh) * | 2016-05-24 | 2020-04-21 | 日本制铁株式会社 | 电源系统 |
-
1999
- 1999-06-11 JP JP20210999A patent/JP3634982B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008096664A1 (ja) | 2007-02-06 | 2008-08-14 | Tokyo Institute Of Technology | 磁気エネルギー回生スイッチを用いた交流/直流電力変換装置 |
DE112008003369T5 (de) | 2007-12-11 | 2010-12-30 | Tokyo Institute Of Technology | Sanftschaltender Stromwandler |
DE112008003666T5 (de) | 2008-02-20 | 2010-12-30 | Merstech Inc. | Magnetenergie-Wiederherstellschalter mit Schutzschaltung |
DE112008003666B4 (de) * | 2008-02-20 | 2012-06-14 | Merstech Inc. | Magnetenergie-Wiederherstellschalter mit Schutzschaltung |
WO2009144784A1 (ja) | 2008-05-27 | 2009-12-03 | 富士通メディアデバイス株式会社 | スイッチ回路 |
US8350415B2 (en) | 2008-05-27 | 2013-01-08 | Fujitsu Limited | Switch circuit with inductive load and capacitor |
US8482945B2 (en) | 2008-09-26 | 2013-07-09 | Merstech, Inc. | Power converter with magnetic recovery switch |
JP4447655B1 (ja) * | 2008-11-13 | 2010-04-07 | 株式会社MERSTech | 保護回路付き磁気エネルギー回生スイッチ |
DE112008004182T5 (de) | 2008-11-13 | 2012-03-15 | Merstech, Inc. | Magnetenergie-Rückgewinnungsschalter, eine Schutzschaltung aufweisend |
US8274767B2 (en) | 2008-11-13 | 2012-09-25 | Merstech, Inc. | Magnetic energy regeneration switch provided with protection circuit |
US10603743B2 (en) | 2014-12-12 | 2020-03-31 | Nippon Steel Corporation | Power supply device, joining system, and electric processing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000358359A (ja) | 2000-12-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3634982B2 (ja) | スナバーエネルギーを回生する電流順逆両方向スイッチ | |
US6392907B1 (en) | NPC inverter control system | |
JP3339311B2 (ja) | 自己消弧形半導体素子の駆動回路 | |
JP2000197371A (ja) | インバ―タ装置 | |
JP2003052178A (ja) | 3レベルインバータ装置 | |
AU2144599A (en) | Method for symmetrizing asymmetric faults | |
JP3735673B2 (ja) | 磁気エネルギーを回生する交流電源装置 | |
US6137703A (en) | Clamped bidirectional power switches | |
CA3102831A1 (en) | Static transfer switch with resonant turn-off | |
JPH057950B2 (ja) | ||
US4707777A (en) | Precommutated current source inverter | |
JP2020141550A (ja) | スイッチの駆動装置 | |
JP2011147277A (ja) | 双方向電力変換回路 | |
JPH0634595B2 (ja) | インバ−タ回路 | |
JP3356783B2 (ja) | 電力変換装置及びモータ制御装置 | |
CA1267702A (en) | Thyristor commutation circuit | |
JP2006230042A (ja) | 双方向スイッチ回路 | |
JP7088115B2 (ja) | スイッチの駆動回路 | |
JP7258113B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP3235396B2 (ja) | インバータ装置 | |
JPH0947013A (ja) | スナバ回路及びそれを用いた電力変換装置 | |
JPH08205560A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2000312480A (ja) | 電流形インバータ | |
JPH0526431B2 (ja) | ||
JPH06189563A (ja) | インバータ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040623 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040831 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041214 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3634982 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080107 Year of fee payment: 3 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080107 Year of fee payment: 3 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080107 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080107 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090107 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100107 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110107 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120107 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130107 Year of fee payment: 8 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130107 Year of fee payment: 8 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130107 Year of fee payment: 8 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107 Year of fee payment: 9 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |