JPH01231655A - 電力変換装置におけるスイッチ素子の保護回路 - Google Patents

電力変換装置におけるスイッチ素子の保護回路

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JPH01231655A
JPH01231655A JP6720788A JP6720788A JPH01231655A JP H01231655 A JPH01231655 A JP H01231655A JP 6720788 A JP6720788 A JP 6720788A JP 6720788 A JP6720788 A JP 6720788A JP H01231655 A JPH01231655 A JP H01231655A
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JP
Japan
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circuit
gto
switch element
capacitor
self
Prior art date
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Pending
Application number
JP6720788A
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English (en)
Inventor
Kazuya Endo
遠藤 和弥
Hiroshi Osawa
博 大沢
Osamu Motoyoshi
元吉 攻
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電力変換装置におけるスイッチ素子の保護
回路に関するものであり、更に詳しくは、自励コンバー
タと他励コンバータとを組合わせて構成される可逆変換
装置におけるスイッチ素子のスナバ回路に関する。
〔従来の技術〕
第3図は先に特願昭60−014465号として提案さ
れた無効電力補償形多相サイクロコンバータ、すなわち
自己消弧可能な可制御電気弁(例えばCTOサイリスク
)から成る自動コンバータ(41〜43)と自己消弧で
きない可制御電気弁(例えばサイリスク)から成る他動
コンバータ(11〜13)とを逆並列接続した可逆ブリ
ッジ整流器を複数個備えてなる3相の電力変換装置の主
回路構成を示した回路図である。51〜53は変圧器で
あり、6は負荷である。
第4図は第3図の如き3相出力電力変換装置の1相分の
可逆ブリッジ整流器部分を抜き出して書き直した回路図
である。
サイリスク変換器においては、サイリスクがターンオフ
する時に、転流回路のインダクタンスによって高い急峻
な電圧が発生し、この電圧がターンオフしたサイリスク
のアノード(A)−カソード(K)間に飛躍逆電圧とし
てかかる。この飛躍逆電圧がサイリスクのピーク(り返
し逆電圧を越すとサイリスクが破壊する。そこでこの飛
躍逆電圧の印加を抑えるために第5図に示す様に抵抗R
31とコンデンサC3Iとを直列接続したスナバ回路S
を各サイリスクTHYのA−に間に接続する方法が一般
に行なわれている。
一方、GTOサイリスクを用いた変換器においては、C
TOがターンオフしたときアノード電圧が栄、速に立上
り、ターンオフしたGTOに過大な電力損失が発生し、
それが許容電力値を越えるとGTOは破壊する。そこで
ターンオフ時にアノード電圧の立上りを抑制し、ターン
オフ時に発生する電力損失を低減するために第6図に示
す様にコンデンサC’S2.ダイオードDS、抵抗R3
2で構成されるスナバ回路SをGTOのA−に間に接続
する方法が一般に行なわれている。
ここでGT○サイリスタのスナバ回路の動作を簡単に説
明する。第6図において、今GTOがターンオフする場
合を考える。このときつまりターンオフの直前には、コ
ンデンサC32の電荷はC32→R32→GTO→C3
2というループで放電されて零であるとする。
そこでGTOがオフすると、GTOを流れていた電流は
DS−+C32というバイパス回路を流れ、GTOのア
ノード電圧の立上りを抑制する。抵抗R32の働きはC
TOのターンオン時にコンデンサC32の放電電流を制
限することにある。ダイオードDSの働きはGTOがタ
ーンオフし、コンデンサC32が充電される時に抵抗R
3を短絡することにある。
なお、第3図、第4図の主回路接続図では簡単のため、
本来接続されている上述の如きスナバ回路部分を省略し
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで第4図に示す様なサイリスクとGTOとを逆並
列接続した回路において、サイリスクとGTOに夫々光
に説明したスナバ回路を設けると以下の様な問題が生じ
る。
第7図は第4図に示す可逆ブリッジ整流器のうち、GT
Oとサイリスクの逆並列接続−組(例えばUl−X2の
組合せ)をスナバ回路を含めて描いた回路図である。こ
こで問題となるのはサイリスタTHYがオンするときで
、他動コンバータを構成するサイリスクがオンするとき
には該サイリスタには順電圧が印加されており、従って
スナバ回路のコンデンサC3I、C32も第7図に示す
様な極性でサイリスクA−に間型圧まで充電されている
。この状態でサイリスクがオンするとコン    ゛ア
ンサC3I、C32の放電電流i+、i2が流れる。コ
ンデンサC3Iの放電電流i、はC3lfE9−+TH
Y−+R31→C310というループで流れ、その電流
値は抵抗R3Iで制限されるため問題はない。
ところがコンデンサC32の放電電流12は、C82e
−)THY→DS→C82eというルーフで流れ電流を
制限する要素は何もなく、大きな放電電流が瞬時に流れ
、場合によってはサイリスクTHYを流れる電流が臨界
オン電流上昇率を越えてサイリスクを破壊するという問
題があった。
この発明の目的は、上述の問題を解決した電力変換装置
におけるスイッチ素子の保護回路、具体的に述べると、
サイリスクとGTOサイ、リスクとの逆並列接続よりな
る可逆ブリッジ整流器において、サイリスク点弧時のサ
イリスク素子の保護を可能にするスイッチ素子の保護回
路、を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的達成のため、第1の発明では、自己消弧不可能
なスイッチ素子(サイリスク)と自己消弧可能なスイッ
チ素子(GTOサイリスク)とを互いに逆並列接続する
ことにより構成したスイッチ素子対を含む電力変換装置
において、前記自己消弧不可能なスイッチ素子に対する
スナバ回路として、コンデンサと抵抗の直列接続回路を
前記自己消弧不可能なスイッチ素子のアノードとカソー
ドの間に接続する回路構成を用いるとき、自己消弧可能
なスイッチ素子に対するスナバ回路として、コンデンサ
と抵抗の並列接続回路にダイオードを直列接続した回路
を前記自己消弧可能なスイッチ素子のアノードとカソー
ドの間に接続する回路構成を用いた。
また第2の発明では、自己消弧不可能なスイッチ素子と
自己消弧可能なスイッチ素子とを互いに逆並列接続する
ことにより構成したスイッチ素子対を含む電力変換装置
において、 前記自己消弧不可能なスイッチ素子に対するスナバ回路
として、コンデンサと抵抗の直列接続回路を前記自己消
弧不可能なスイッチ素子のアノードとカソードの間に接
続する回路構成を用い、かつ自己消弧可能なスイッチ素
子に対するスナバ回路として、ダイオードと抵抗の並列
接続回路にコンデンサを直列接続した回路を前記自己消
弧可能なスイッチ素子のアノードとカソードの間に接続
する回路構成を用いるとき、 前記自己消弧不可能なスイッチ素子に直列にリアクトル
を接続することとした。
〔作用〕
第1の発明では、点弧したサイリスクに、そのサイリス
クと逆並列接続関係にあるGTOサイリスクのスナバコ
ンデンサの放電電流が流れる原因は、GTOサイリスク
のスナバコンデンサがサイリスクの順電圧方向に充電さ
れることにある点にかんがみ、本来のスナバ機能を損な
うことなくGToサイリスクのスナバコンデンサがサイ
リスクの順電圧方向(GTOサイリスクの逆電圧方向)
に充電されないように回路を接続する。
第2の発明では、自己消弧可能なスイッチ素子(GTO
サイリスク)と自己消弧不可能なスイッチ素子(サイリ
スク)とを逆並列接続して成る電力変換装置において、
サイリスタ点弧時に点弧したサイリスクを通して、その
サイリスクと逆並列接続関係にあるGTOサイリスクの
スナバコンデンサを短絡する回路が構成されるが、この
短絡回路中にリアクトル(可飽和鉄心を含む)を挿入す
ることにより点弧したサイリスクを流れるスナバコンデ
ンサの放電電流の立ち上りを抑制する。
〔実施例〕
第1図は第1の発明の一実施例を示す回路図である。同
図において、GTOサイリスクのスナバ回路は、コンデ
ンサC32と抵抗R33とを並列接続した回路に更にダ
イオードDSを直列に接続した回路構成となっている。
今、GTOがターンオフする場合を考える。このとき、
つまりターンオフの直前においては、コンデンサC32
の電荷はコンデンサC32に並列に接続された抵抗R3
3を通して放電され零であるとする。GTOがターンオ
フすると、GTOを流れていた電流はDS→C32とい
うバイパス回路を流れ、GTOのアノード電圧の立上り
を抑制する。抵抗R33の働きは、GTOのターンオフ
によってコンデンサC32に蓄えられた電荷をGTOの
次のターンオフ時に備えて零にまで放電することにある
この様に本発明のGTOスナバ回路によるGTOターン
オフ時の保護機能は従来形と何ら変わることはない。
次にGTOと逆並列接続されたサイリスクがターンオン
する場合を考える。第6図の従来のGTOスナバ回路で
は、抵抗R32を通してコンデンサC32はサイリスク
の順電圧まで充電されておリ、サイリスクのターンオン
と同時に大きな放電電流がサイリスクを流れた。ところ
が第1図の本発明の実施例においては、サイリスクの順
方向電圧(GTOの逆方向電圧)はダイオードDSによ
ってブロックされるためコンデンサC32は充電される
ことはない。従って本発明においてはコンデンサC32
は第1図に図示の極性にしか充電されず、サイリスクが
オンしてもコンデンサC32の電荷はダイオードDSに
ブロックされるため、サイリスタを通して流れることは
ない。
また第2図に示す如く、コンデンサC32と抵抗R33
の並列回路とダイオードDSの順序を入れかえても本発
明の目的が達せられることは明白である。
第8図は、GTOサイリスクとサイリスクの逆並列接続
1組における第2の発明の一実施例を示す回路図である
第7図の従来回路と異なる点はGTOサイリスクのスナ
バコンデンサC32の放電回路(放電電流12の経路)
中にリアクトルLを挿入したことである。
リアクトルLの挿入により、GTOスナバコンデンサC
32の放電電流12′の立ち上りが抑制されるため、サ
イリスタTHYが点弧したときにサイリスタに流れるオ
ン電流の上昇率が小さくなり、放電電流12′がサイリ
スクの臨界オン電流上昇率を越えてサイリスクを破壊す
るという問題は解決される。
第9図は第8図の第2の発明の実施例を基にした、変換
器1相分における実施例を示す回路図である。
サイリスク点弧時にサイリスタを流れるGTOサイリス
タのスナバコンデンサの放電電流の立上り抑制の為のリ
アクトルし1〜L6を図示の如く挿入した点に特徴があ
る。
第10図は第2の発明の別の実施例を示す回路図である
。これは、第9図の実施例において放電電流抑制用リア
クトルL1〜L6を各サイリスクに夫々挿入していたも
のを、直列接続したサイリスク群(UlとXi、Vlと
Yl、WlとZl)においては放電電流抑制用リアクト
ル(LlとL4、L2とL5.L3とL6)を電源ライ
ン側へ移すことにより夫々1台のりアクドルで共用出来
るという点に着目して第10図に示すように放電電流抑
制用リアクトルLll−L13を電源ライン側に挿入し
、リアクトルの数量を半減したものである。
尚、第2の発明の実施例においてリアクトルし1〜L6
.Lll〜L13の代わりに可飽和鉄心を用いても、可
飽和鉄心はりアクドルの一種であるから同様の効果が得
られることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
第1の発明によれば、GTOサイリスクとサイリスクと
を逆並列接続することにより構成したスイッチ素子対を
含む電力変換装置において、GTOサイリスクのスナバ
回路をコンデンサと抵抗の並列回路にダイオードを直列
に接続した回路構成とすることにより、サイリスクには
従来通りのスナバ回路を用いたまま、GTOサイリスク
の保護機能を損なうことなく、サイリスク点弧時にサイ
リスクにGTOサイリスクのスナバコンデンサの放電電
流が流れることを防止し、サイリスクの破壊を防止でき
る。
第2の発明によれば、GTOサイリスクとサイリスクと
を逆並列接続して成る電力変換装置において、サイリス
ク点弧時に点弧したサイリスタを通してそのサイリスク
と逆並列接続関係にあるGTOサイリスクのスナバコン
デンサを短絡する回路が構成されるが、この短絡回路中
にリアクトル(又は可飽和鉄心)を挿入することにより
、スナバコンデンサの放電電流の立上りを抑制すること
ができ、放電電流が流れるサイリスクの破壊を防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明の一実施例を示す回路図、第2図は
第1の発明の別の実施例を示す回路図、第3図は本発明
実施の対象とする電力変換装置の構成例を示す回路図、
第4図は第3図の一相分の主回路接続図、第5図は一般
的なサイリスクのスナバ回路を示す回路図、第6図は一
般的なGTOサイリスクのスナバ回路を示す回路図、第
7図はサイリスク、GTOサイリスクの逆並列接続回路
図、第8図は第2の発明の一実施例を示す回路図、第9
図は第8図を基にした変換器1相分の実施例を示す回路
図、第10図は第2の発明の別の実施例を示す回路図、
である。 符号の説明 R3I、R33・・・抵抗、C3I、C32・・・コン
デンサ、DS・・・ダイオード、L・・・リアクトル代
理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎   清 813  図 第5図      薯6図 第 71!1 第8図 第9図 @10図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)自己消弧不可能なスイッチ素子と自己消弧可能なス
    イッチ素子とを互いに逆並列接続することにより構成し
    たスイッチ素子対を含む電力変換装置において、 前記自己消弧不可能なスイッチ素子に対するスナバ回路
    として、コンデンサと抵抗の直列接続回路を前記自己消
    弧不可能なスイッチ素子のアノードとカソードの間に接
    続する回路構成を用いるとき、自己消弧可能なスイッチ
    素子に対するスナバ回路として、コンデンサと抵抗の並
    列接続回路にダイオードを直列接続した回路を前記自己
    消弧可能なスイッチ素子のアノードとカソードの間に接
    続する回路構成を用いることを特徴とする電力変換装置
    におけるスイッチ素子の保護回路。 2)自己消弧不可能なスイッチ素子と自己消弧可能なス
    イッチ素子とを互いに逆並列接続することにより構成し
    たスイッチ素子対を含む電力変換装置において、 前記自己消弧不可能なスイッチ素子に対するスナバ回路
    として、コンデンサと抵抗の直列接続回路を前記自己消
    弧不可能なスイッチ素子のアノードとカソードの間に接
    続する回路構成を用い、かつ自己消弧可能なスイッチ素
    子に対するスナバ回路として、ダイオードと抵抗の並列
    接続回路にコンデンサを直列接続した回路を前記自己消
    弧可能なスイッチ素子のアノードとカソードの間に接続
    する回路構成を用いるとき、 前記自己消弧不可能なスイッチ素子に直列にリアクトル
    を接続することを特徴とする電力変換装置におけるスイ
    ッチ素子の保護回路。
JP6720788A 1987-11-18 1988-03-23 電力変換装置におけるスイッチ素子の保護回路 Pending JPH01231655A (ja)

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JP62-289532 1987-11-18
JP28953287 1987-11-18
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101854075A (zh) * 2010-05-27 2010-10-06 Asco电力技术公司 一种灭弧混合切换开关及开关切换方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101854075A (zh) * 2010-05-27 2010-10-06 Asco电力技术公司 一种灭弧混合切换开关及开关切换方法

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