JPH01248956A - 変換装置とその転流方法 - Google Patents

変換装置とその転流方法

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JPH01248956A
JPH01248956A JP1034878A JP3487889A JPH01248956A JP H01248956 A JPH01248956 A JP H01248956A JP 1034878 A JP1034878 A JP 1034878A JP 3487889 A JP3487889 A JP 3487889A JP H01248956 A JPH01248956 A JP H01248956A
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JP
Japan
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valve
current
turn
valve element
branch
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JP1034878A
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English (en)
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Wolfgang Frankenberg
ウオルフガング、フランケンベルク
Hans Laber
ハンス、ラーバー
Alois Weschta
アロイス、ウエシユタ
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/521Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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、弁枝路がそれぞれ弁接枝回路を有する半導
体素子を備え、この半導体素子がターンオフ可能であり
かつ逆方向に阻止能力のある変換装置の弁枝路の間で被
注入電流を転流するための方法に関するものである。
〔従来の技術〕 □ このような弁枝路の順方向は変換装置のなかのその配置
により、電流の流れがこの方向にのみ可能であるように
定められている。それに対して反対の方向(″逆方向″
)では弁枝路は阻止すべきであり、このことは対称に阻
止するGTO(すなわちターンオフ信号による駆動の際
に陽極/陰極電圧の橿性に無関係に阻止しているGTO
)において自然に与えられており、またトランジスタま
たは非対称に阻止するGTO(すなわち正の陽極/陰極
電圧の際には電流をターンオフし得るが、反転した電圧
極性の際には阻止能力を有していないGTO)において
はダイオードとの直列接続により達成され得る。1!流
を転流するためには、電流を渡す弁枝路の弁素子がター
ンオフされ、また電流を受ける弁枝路の弁素子がターン
オンされる。
このようなターンオフ可能でありかつ逆方向に阻止能力
を有する弁枝路を有するブリッジ回路が自然転流の範囲
内で作動させられれば、電流を受ける弁岐路のターンオ
ン自体は十分であり、その際に電流を渡す弁枝路は負の
陽極/陰極電圧を与えられ消弧する。その際に先ず逆電
流が生じ、この逆電流は続いて急峻な側縁で断たれる。
その際に、弁接枝回路の寄生的インダクタンスに関係し
、また弁をta偏する危険のある高い値をとり得る過電
圧が生ずる。
この危険を回避するため、通常のサイリスク回路におい
ては特に低抵抗かつ低インダクタンスに構成された弁接
枝回路が使用され得るが、このような弁接枝回路はター
ンオンの際にや、峻な電流衝撃を弁に与える。
第4図には、好ましい例として、リアクトルDRを介し
て予め定められた実際上一定の直流電流を注入され、ま
たたとえば各1つの弁素子を有する例えば3つのブリッ
ジ枝路を含んでいるブリッジ回路の半部が示されており
、これらの弁素子は直列ダイオードD1、D3、D5を
有するトランジスタT1、T3、T5から成っている。
駆動回路AS1、AS3、AN5はそれぞれ相応の制御
信号S1、S3、S5から増幅およびパルス整形により
弁の制御端子に対する制御電圧を形成する。
トランジスターダイオード直列回路に対して並列にそれ
ぞれRCD回路網が接続されている。しかし、このRC
D回路網は部分的に、第4図中に示されているように、
少なからざる寄生インダクタンスを有する。駆動回路お
よびRCD保護回路は市販されており、たとえばインタ
ーナシラナル・レフティファイア−社の“サイリスタ応
用ノート“AN−315(米国、1982)の付録2か
ら公知である。
弁T3およびT5の阻止状態において弁T1が電流を導
くかぎり、直流電圧端子Pの電圧は弁枝路の通過電圧を
除いてブリフジ回路の三相交流端子Rにかかる。いま三
相交流端子の図示されている極性において相応の制御信
号slおよびS3を介して同時に弁枝路T3がターンオ
ンされかつ弁TIがターンオフされると、弁T3は電流
を受けるが、弁T1には逆電流と弁接紐回路内の電圧の
転極とが生ずる。この逆電流が断たれると、漏れインダ
クタンスが弁T1のいまは負の陽極/陰極電圧の高いピ
ークを発生し、−それにより弁T1が損傷される。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、弁の回路または制御装置内のできるか
ぎり簡単な干渉によりこの危険を回避することである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は弁接紐回路と逆方向の阻止能力とを備えたタ
ーンオフ可能な弁素子を有する変換゛装置の弁枝路間で
被注入電流を転流するための方法であって、電流を受け
る弁抜路の弁素子が転流の際にターンオンされ、電流を
渡す枝路の弁素子が無電流になる方法において、電流を
受ける弁枝路のなかの弁素子のターンオンが、電流を渡
す枝路のなかの弁素子のターンオフによりその弁が実際
上無電流であるまで遅延されることにより解決される。
また、それぞれ逆方向に阻止能力を有する弁素子と、弁
接紐回路と、ターンオフのためにターンオフ信号を、ま
たターンオンのためにターンオン信号を供給され得る制
御1入力端とを有する複数個の弁枝路を含んでいる変換
装置において、弁素子に対するターンオフ信号の際にこ
の弁素子の弁の無電流を検出する状態信号を発生する状
態検出装置と、ターンオフすべき弁素子の状態検出が無
電流を検出する状態信号を発するときに初めてターンオ
ンすべき弁素子のターンオン信号をレリーズするレリー
ズ装置とを含んでいる変換装置により解決される。
本発明の有利な実施例は従属請求項にあげられている。
本発明は、電流を渡す半導体弁枝路のなかで逆電流およ
びそれと結びつけられた危険な逆電圧が、電流を渡す弁
枝路が負の弁電圧の際に阻止状態に移行するときにのみ
生ずるという認識から出発している。この負の弁電圧は
、電流を受ける弁が先ず正の陽極電圧の際に阻止され、
電流を渡す弁がまだ導通している間にまた電流を受ける
ためターンオンされるときに常に生ずる。しかし、逆電
流は、電流を渡す弁がその制4B電圧を介して、先ず正
の陽極電圧がこの弁に生ずるようにターンオフされると
きには生じない、続いて、すなわち電流を渡す弁を通る
電流が明らかに減ぜられている後に初めて、電流を受け
る弁が点弧されると、いまや阻止されており電流を渡す
弁に生じている負の陽極電圧は本質的な危険をもはや生
じ得ない。
従って、電流を受ける枝路のなかの弁素子のターンオン
はそれぞれ、電流を渡す枝路のなかの弁素子のターンオ
フによりその弁が実際上無電流であるまで遅延される。
すなわち、この遅延時間の間は両弁は阻止されており、
電流はその際に電流を渡す枝路のなかの弁接紐回路に転
流し、また所望の正の陽極電圧をターンオフされた弁に
発生し得る。
遅延時間の終端は、過電圧が弁素子に生じないように、
直流回路から後供給された直流電流に電流を受ける枝路
を介して電流経路が開かれなければならないことにより
決定されている。たとえば電流監視、電圧監視または時
間監視により確認され得るこの限界内では、一方の弁の
ターンオフと他方の弁のターンオンとの間に、被注入直
−dL電流を有する従来の変換装置では許容し得ないが
、本発明によればかなりの時間にわたり継続し得る休止
時間が守られる。
しかしながら、このような休止時間は、被注入直流電圧
により動作するブリフジ回路では、一般に通常であり、
また、たとえば中間回路コンデンサから取り出される直
流電圧が、一方の弁がターンオンされかつ他方の弁がま
だその阻止能力を得ていないときに、短絡状に放電する
のを回避するために、しばしば必要でさえある。この場
合にターンオフの後に交流電圧側のインダクタンスを流
れる電流により生じ得る過電圧はフリーホイーリングダ
イオードにより回避される。このような回路において、
必要なスイッチング休止時間をできるかぎり短く保つ(
米国特許第4.597,038号明細書参照)という目
標は本発明の課題と正反対である。
〔実施例〕
次に本発明の実施例を図面について説明する。
第1図には、そのために設けられている装置が弁接紐回
路RCDおよび駆動回路ASを存する1つの対称に阻止
するGTOを例として示されている。その際に状態検出
装置zはターンオフされる弁の無電流を検出し、相応の
状態信号z1を発生する。弁またはその駆動装置Asの
制御入力端の前にレリーズ装置FGが接続されており、
このレリーズ装WFGは、ターンオフすべき弁素子の状
態検出装置が無電流を検出する状態信号を発するときに
初めて、ターンオンすべき弁素子のターンオン信号をレ
リーズする。
最も簡単な場合には、第1図中に破線の信号線により示
されているように、GTOの状態検出装置Zがその端子
で特に、弁導線のなかに配置されている1つの電流検出
器に接続されている。こうして他の弁枝路に対するレリ
ーズ信号は、弁を通る検出された電流が1つのしきい値
を下回るときに初めて発生される。この場合、変換装置
の各弁枝路に1つの適当な電流検出器が接続されている
しかし、相応の状態信号zlおよびターンオンすべき弁
枝路のレリーズ装置FCを介してそのターンオンを、検
出された電圧がしきい値を上回るまで遅延させるため、
相応の電圧検出器を介して、電流を渡す枝路の弁素子に
おける電圧も検出され得る。このしきい値は阻止された
状態で最大存在する阻止電圧に一致していなければなら
ず、従ってまた、抑制すべき擾乱電圧にくらべての安全
問゛隔がごく小さい間隔であり得るように、比較的畜く
選定されなければならない。
第1図では状態検出装Hzは、GTOの制御電圧を検出
し、またこの検出された制御電圧が予め定められたしき
い値に達するときに初めてレリーズ信号を発生するため
、GTOの制御端子に接続されている。
場合によっては一方の弁の状態検出装TIZと他方の弁
のレリーズ装置FCとの間に必要とされる電位隔離は、
光学的に光結合器OPまたはホトダイオードを存する光
導波路を介して、または磁気的に行われ得る。
レリーズ装置は、同一のブリッジ半部の他方の弁(また
はGTOにより受けるべき電流を渡すために能力があり
かつ定められている変換装置の他の弁)の相応の状態信
号r、3、z5がこれらの弁の無電流を報知するまで、
GTOのターンオン信号s1を阻止する。これは、駆動
信号s1のターンオン状態および信号z3およびz5の
レリーズされた状態がそれぞれ1”により示される最も
簡単な場合には簡単なアンドゲートであってよい論理演
算回路により行われる。
第2図では状態検出装置は駆動回路の駆動入力端に(図
示されている場合にはレリーズ回路FGの駆動入力端に
)接続されている。GTOがその電流のターンオフのた
めに相応のターンオフ信号“0″により駆動されると、
時限回路Tが始動され、この時限回路は予め定められた
遅延時間の後に初めてレリーズする状jll(を号z1
−1を発生する。この簡単な変形例は、電位隔離が必要
でないという利点を有する。それに対して欠点は最適な
時間遅延の設定にある。最適な時間遅延はたとえば温度
および電流ならびにGTOの蓄積時間または信号処理回
路の伝播時間のような多くの作動パラメータに関係する
。従って、遅延要素Tの遅延時間を変換装置の作動パラ
メータに関係して変更することは有利である。
本発明はさまざまな変換装置、たとえば他の相数または
パルス数を有するブリッジ、並列接続されたブリッジま
たは半制御されるブリッジに応用され得る。第3図には
、このことが半制御されるブリッジを例として示されて
いる。その際に電流の制御された転流は1つのブリッジ
半部でのみ行われ、従ってこの制御されるブリッジ半部
の弁素子のみがそれぞれレリーズ装置FG1、FG3、
FG5および相応の状態検出装置Z1、Z3、Z5を備
えている。その際に1つの弁の無電流状態に対する状態
信号は他の弁素子におけるレリーズ装置の入力端に与え
られている。もちろんここで、対称に阻止するゲートタ
ーンオフサイリスタGT01、GTO3、GTO5の代
わりに他の半導体弁も使用され得る。それぞれ必要な弁
接紐回路は第3図中には示されていない。
本発明によって構成された変換装置は系統においても回
転機においても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の実施例の回路図、第4図
は1つのブリッジ回路の半部の回路図である。 ASI〜AS5・・・駆動回路 DI〜D5・・・直列ダイオード FGI〜FG5・・・レリーズ装置 GTO1〜GTO5・・・ゲートターンオフサイリスタ OP・・・光結合器 s1〜S5・・・制御信号 T・・・遅延要素 T1〜T5・・・トランジスタ 21〜z5・・・状態検出装置 21〜z5・・・状態信号 IG 4 IG 3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)弁接続回路と逆方向の阻止能力とを備えたターンオ
    フ可能な弁素子(GTO1、GTO2、GTO3)を有
    する変換装置の弁枝路間で被注入電流を転流するための
    方法であって、電流を受ける弁枝路の弁素子が転流の際
    にターンオンされ、電流を渡す枝路の弁素子が無電流に
    なる方法において、電流を受ける弁枝路のなかの弁素子
    のターンオンが、電流を渡す枝路のなかの弁素子のター
    ンオフによりその弁が実際上無電流であるまで遅延され
    ることを特徴とする変換装置の転流方法。 2)電流を渡す枝路内の電流が検出され、検出された電
    流がしきい値を下回するまでターンオンが遅延されるこ
    とを特徴とする請求項1記載の方法。 3)電流を渡す枝路の弁素子の電圧が検出され、検出さ
    れた電圧がしきい値を上回るまでターンオンが遅延され
    ることを特徴とする請求項1記載の方法。 4)電流を渡す枝路の弁素子の制御入力端における電圧
    が検出され、検出された電圧が予め定められたしきい値
    に達するまでターンオンが遅延されることを特徴とする
    請求項1記載の方法。 5)電流を渡す枝路をターンオフするための制御信号に
    より遅延要素がトリガされ、この遅延要素が予め定めら
    れた遅延時間の後に電流を受ける要素のターンオン信号
    をレリーズすることを特徴とする請求項1記載の方法。 6)遅延要素の遅延時間が変換装置の作動パラメータに
    関係して予め定められることを特徴とする請求項5記載
    の方法。 7)被注入電流に対する変換装置であって、それぞれ逆
    方向に阻止能力を有する弁素子と、弁接続回路と、ター
    ンオフのためにターンオフ信号を、またターンオンのた
    めにターンオン信号を供給され得る制御入力端とを有す
    る複数個の弁枝路を含んでいる変換装置において、弁素
    子に対するターンオフ信号(s1)の際にこの弁素子の
    弁(GTO1)の無電流を検出する状態信号(z1)を
    発生する状態検出装置(Z1、Z2、Z3)と、ターン
    オフすべき弁素子の状態検出が無電流を検出する状態信
    号を発するときに初めてターンオンすべき弁素子のター
    ンオン信号をレリーズするレリーズ装置(FG1、FG
    2、FC3)とを含んでいることを特徴とする変換装置
    。 8)弁枝路の状態検出装置の入力端がこの枝路における
    電流検出器に接続されていることを特徴とする請求項7
    記載の変換装置。 9)弁枝路の状態検出装置の入力端が弁素子における電
    圧降下に対する電圧検出器に接続されていることを特徴
    とする請求項7記載の変換装置。 10)弁素子の状態検出装置の入力端がこの弁素子の制
    御入力端に接続されていることを特徴とする請求項7記
    載の変換装置。 11)弁素子の状態検出装置がガルバニック絶縁(OP
    )を介して他の弁素子のレリーズ装置(FG)に接続さ
    れていることを特徴とする請求項7記載の変換装置。
JP1034878A 1988-02-16 1989-02-14 変換装置とその転流方法 Pending JPH01248956A (ja)

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EP0328941A1 (de) 1989-08-23
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