JPH0218023B2 - - Google Patents

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JPH0218023B2
JPH0218023B2 JP55154972A JP15497280A JPH0218023B2 JP H0218023 B2 JPH0218023 B2 JP H0218023B2 JP 55154972 A JP55154972 A JP 55154972A JP 15497280 A JP15497280 A JP 15497280A JP H0218023 B2 JPH0218023 B2 JP H0218023B2
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JP
Japan
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series
electronic switches
power supply
voltage
connection
Prior art date
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JP55154972A
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English (en)
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JPS5780260A (en
Inventor
Hidehiko Sugimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP55154972A priority Critical patent/JPS5780260A/ja
Publication of JPS5780260A publication Critical patent/JPS5780260A/ja
Publication of JPH0218023B2 publication Critical patent/JPH0218023B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H02M7/53Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、直流電源から供給される直流電力
を制御するチヨツパあるいはそれを交流電力に変
換するインバータなどの電力変換装置に関し、特
に電力の供給をスイツチングするためのスイツチ
ング素子(電子スイツチ)が複数個直列接続され
た電力変換装置に関するものである。
チヨツパあるいはインバータの中にあつて電力
の供給をスイツチングするスイツチング素子は、
それらの耐圧(スイツチング素子がトランジスタ
であればコレクタ・エミツタ間の耐圧VCE、サイ
リスタやダイオードであればアノード・カソード
間の耐圧VAK)が直流電源の電圧の最大値より低
い場合には、一般に直列接続して用いられる。第
1図は従来のそのようなインバータの一例を示す
図であり、図中、1は直流電源、2〜9は電子ス
イツチであり、NPNトランジスタ2a〜9aと
ダイオード2b〜9bがそれぞれ逆並列接続され
ている。電子スイツチ2と3、4と5、6と7、
および8と9はそれぞれ直列接続されており、さ
らにそれらの直列接続体はブリツジ接続され、直
流電源1に接続されている。10〜17は過電圧
抑制器であり、電子スイツチ2〜9にそれぞれ並
列接続されている。18は制御部で、負荷19に
必要な電力を直流電源1から電子スイツチ2〜9
を通して供給すべく、NPNトランジスタ2a〜
9aを制御する。負荷19は電子スイツチ2およ
び3の直列接続体と電子スイツチ4および5の直
列接続体との接続点20と、電子スイツチ6およ
び7の直列接続体と電子スイツチ8および9の直
列接続体との接続点21との間に接続されてい
る。
次に第1図のものの動作の一例について説明す
る。電子スイツチ2〜9には制御部18からの制
御信号の一例として第2図に示すベース信号が入
力されているものとする。この第2図からわかる
ように直列接続されている電子スイツチにはそれ
ぞれ同じ信号が入力されている。
第1図と第2図においてAの期間は電子スイツ
チ2,3,8および9がオンしており、接続点2
0には直流電源1の正電位が、また、接続点21
には直流電源1の負電位が現われる。Bの期間に
はいると電子スイツチ2および3のベース信号が
オンからオフに変わる。負荷19が誘導性である
とすると、Bの期間は接続点20および21とも
直流電源1の負電位が現われ、電子スイツチ2お
よび3には、ともに直流電源1の電圧の2分の1
の電圧が現われる。しかし、Aの期間からBの期
間にはいる過程において電子スイツチ2および3
のオン状態からオフ状態へのスイツチング速度に
バラツキがあり、そのスイツチング速度の速い方
に、直流電源1の全電圧がかかる可能性があり、
これは1個の電子スイツチの耐圧を超えるもので
あつて好ましくない。従つてそれを防ぐために過
電圧抑制器10〜17がそれぞれ電子スイツチ2
〜9に並列に接続されている。
第3図は過電圧抑制器の一例であつて、101
は第1図における電子スイツチ2〜9の1つを示
し、102はツエナーダイオードで第1図におけ
る過電圧抑制器10〜17の一例を示している。
第3図においては電子スイツチ101にツエナー
ダイオード102のツエナー電圧以上の電圧はか
かることはなく、従つてツエナーダイオードを適
切に選べば電子スイツチに過電圧がかかることは
ない。
説明を第1図および第2図にもどす。Bの期間
は電子スイツチ2および3が完全にオフするに要
する時間で数μs〜数十μs程度である。Cの期間に
はいると電子スイツチ4および5のベース信号が
オフからオンに変わるが、接続点20および21
の電位はBの期間と同様、負電位のままであり、
さらにDの期間にはいつて、電子スイツチ4およ
び5のベース信号がオンからオフに変わつても接
続点20および21の電位は変わらない。Dの時
間はBの時間と同じにする。次にEの期間にはい
つて、電子スイツチ2および3のベース信号がオ
フからオンに変わる。Eの期間はAの期間と同じ
であり、接続点20には直流電源1の正電位が、
また、接続点21には直流電源1の負電位が現わ
れる。しかし、Dの期間からEの期間にはいる過
程においては電子スイツチ2および3のオフ状態
からオン状態へのスイツチング速度にバラツキが
あり、そのスイツチング速度の遅い方に、直流電
源1の全電圧がかかる可能性があり、これは1個
の電子スイツチの耐圧を超え、この場合にも過電
圧抑制器10および11が動作する。
このように第1図の回路においては、直列接続
されている電子スイツチのスイツチング速度の差
によつて電子スイツチに過電圧がかかるのを過電
圧抑制器で抑えるのであるが、スイツチング速度
の差の時間中は過電圧抑制器に電流が流れ、電力
損失を生ずるという欠点があつた。またこの電力
損失を少なくするためには、スイツチング速度を
合わせるなどの対策が必要であつた。
この発明はかかる欠点を解消するためになされ
たもので、電子スイツチで構成される直列接続体
間に補助電流電圧源を接続することにより、直列
接続体における電子スイツチのスイツチング速度
に差があつても電子スイツチに過電圧がかかるこ
とはなく、また、それによつて電力損失の生じな
い電力変換装置を提供するものである。
以下、この発明の一実施例を図面について説明
する。第4図においては、各電子スイツチに第1
図の過電圧抑制器を並列接続しておらず、その代
り、補助直流電圧源22および23を新たに設け
ているが、その他の構成は第1図と同じである。
補助直流電圧源22および23の電圧値は直流電
源1の半分の電圧値を有しており、補助直流電圧
源22は直列接続されている電子スイツチ2と3
との接続点24と、他の直列接続されている電子
スイツチ4と5との接続点25とに接続されてい
る。また補助直流電圧源23は直列接続されてい
る電子スイツチ6と7との接続点26と、他の直
列接続されている電子スイツチ8と9との接続点
27とに接続されている。
第4図の電子スイツチ2〜9に第2図に示すベ
ース信号が制御部18から入力されているものと
する。AからBの期間に移行する際に電子スイツ
チ2および3のスイツチング速度に差がある場合
について説明する。まず電子スイツチ2が先にオ
フするものとすると、この場合電子スイツチ3は
まだオンしているから、負荷19が誘導性である
とすると、ダイオード5b、補助直流電圧源2
2、電子スイツチ3、負荷19、電子スイツチ
8,9、ダイオード5bと循環する回路が生じ、
電子スイツチ2には直流電源1と補助直流電圧源
22との差の電圧が現われ、過電圧になることは
ない。その後電子スイツチ3がオフすればBの期
間にはいる。次に、電子スイツチ3が先にオフす
る場合について考える。この場合電子スイツチ2
がまだオンしているから、直流電源1、電子スイ
ツチ2、補助直流電圧源22、ダイオード4b、
負荷19、電子スイツチ8,9、直流電源1と循
環する回路が生じ、電子スイツチ3には補助直流
電圧源22の電圧が現われ、過電圧になることは
ない。その後電子スイツチ2がオンすればBの期
間にはいる。次にDからEへの移行に際し、電子
スイツチ2および3のスイツチング速度に差があ
る場合について説明する。まず電子スイツチ2が
先にオンするものとすると、この場合は先に説明
したAからBの期間への移行における電子スイツ
チ3が先にオフしたときと同じ状態である。ま
た、電子スイツチ3が先にオンする場合は、Aか
らBの期間への移行における電子スイツチ2が先
にオフしたときと同じ状態である。
このように第4図の回路においては、直列接続
している電子スイツチ2および3には、直流電源
1と補助直流電圧源22との差の電圧あるいは補
助直流電圧源22の電圧しかからず、このことは
電子スイツチ4および5についても同様である。
第2図に示した簡略化信号ではなくインバータ
としての正規の制御信号が制御部18から各電子
スイツチに与えられた場合には、電子スイツチ6
〜9についても同様のことが言え、直流電源1と
補助直流電圧源23との差の電圧あるいは補助直
流電圧源23の電圧しかかからない。従つて、補
助直流電圧源22および23の電圧を直流電源1
の電圧未満、一般的には2分の1の電圧に選べ
ば、電子スイツチ2〜9に過電圧がかかることは
ない。
第4図の回路のもう一つの利点として既に説明
したことから次のことがいえる。すなわち、補助
直流電圧源22に流れる電流に関して、第2図に
おけるAからBの期間への移行においてその方向
をみると電子スイツチ2のオフが電子スイツチ3
のオフより速い場合には正電極から流れ出る方向
反対に電子スイツチ3のオフが電子スイツチ2の
オフより速い場合には正電極へ流れ込む方向とな
る。従つて、電子スイツチ2と3のベース信号に
時間差をもたせその電流を検出し積分量が零にな
るようにする。例えば、補助直流電圧源22の正
電極から流れ出る電流が多い場合には電子スイツ
チ3のオフが電子スイツチ2のオフより速くなる
ように、電子スイツチ2および電子スイツチ3の
ベース信号を制御する。このことにより、補助直
流電源22には交流電流のみを流すことが可能に
なり、その電源容量を小さくすることができる。
第5図はこのような一実施例を示すものであり、
補助直流電圧源としてはコンデンサ28および2
9を用いている。30は制御部で第4図の制御部
18との違いはコンデンサ28および29の電圧
を検出してそれに関連づけて電子スイツチ2〜9
を制御することである。31は交流電源、32は
変圧器、33および34はダイオードで、補助直
流電圧源としてのコンデンサ28および29への
初期充電回路を構成する。先に説明したように補
助直流電圧源に流れる電流の積分量を零にするた
め、ここでは電流を検出するのではなく、電圧を
検出している。初期充電回路である交流電源3
1、変圧器32、ダイオード33,34によつて
補助直流電圧源としてのコンデンサ28および2
9が充電されるが、その初期充電電圧値に常に電
圧値を保つようにすれば、結果的に、コンデンサ
28および29に流れる電流の積分量を零にでき
るからである。制御部30では、コンデンサ28
および29の電圧を検出して、それと基準値とし
ての初期充電電圧値と比較して、常にそれらが等
しくなるように、先に説明したように電子スイツ
チ2〜9を制御する。なお変圧器32は初期充電
であるためその容量は小さいもので良い。
第4図は電子スイツチの直列接続数が2個であ
つたが、第6図はそれが3個の場合の実施例であ
る。図において35は直流電源、36および37
は第1の補助直流電圧源で直流電源28の3分の
2の電圧値をもつている。38および39は第2
の補助直流電圧源で直流電源35の3分の1の電
圧値をもつている。40〜42,43〜45,4
6〜48および49〜51はそれぞれ3個直列接
続されたスイツチで、直列接続されたスイツチ群
はブリツジ接続されている。52は負荷である。
第1の補助直流電圧源36,37、第2の補助直
流電圧源38,39を第6図に示すように接続す
ることにより、スイツチ40〜51には直流電源
35の3分の1の電圧しかかからない。
一般的にn個のスイツチでもつて1個の直列接
続体が構成されている場合には直流電源のn分の
(n―1)の電圧値を有する第1の補助直流電源、
n分の(n―2)の電圧値を有する第2の補助直
流電圧源、……、n分の1の電圧値を有する第
(n―1)の補助直流電圧源を準備すればよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は電子スイツチが直列接続された従来の
電力変換装置を示す回路構成図、第2図は第1図
の電子スイツチに与えられるベース信号の一例を
示す波形図、第3図は第1図の過電圧抑制器の一
例を示す図、第4図〜第6図はこの発明のそれぞ
れ別の実施例による電力変換装置を示す回路構成
図である。 1および35……直流電源、2〜9……電子ス
イツチ、2a〜9a……NPNトランジスタ、2
b〜9b……ダイオード、18および30……制
御部、19および52……負荷、24〜27……
接続点、22,23,28,29,36,37,
38および39……補助直流電圧源、31……交
流電源、32……変圧器、33および34……ダ
イオード、40〜51……スイツチ。なお、図
中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電源から負荷への電力供給を制御するた
    めに、各々n個の電子スイツチを直列接続した第
    1及び第2の直列接続体と、各々n個の電子スイ
    ツチを直列接続した第3及び第4の直列接続体と
    を並列接続した回路を前記直流電源に直列接続す
    ると共に、前記第1及び第2の直列接続体の接続
    点と前記第3及び第4の直列接続体の接続点との
    間に前記負荷を接続し、前記各直列接続体を構成
    する電子スイツチをオン・オフ制御することによ
    り前記負荷へ電力を供給する電力変換装置におい
    て、前記第1及び第2の直列接続体の接続点側の
    一端から他端へ向つて第1の直列接続体を構成す
    る電子スイツチ相互の第1〜第(n―1)番目の
    接続点と、前記第1及び第2の直列接続体の接続
    点側の一端から他端へ向つて第2の直列接続体を
    構成する電子スイツチ相互の第1〜第(n―1)
    番目の接続点との間に各々接続された、前記直流
    電源の電圧より低い電圧値を有する(n―1)個
    の補助直流電圧源を備えたことを特徴とする電力
    変換装置。 2 直流電源から負荷への電力供給を制御するた
    めに、各々n個の電子スイツチを直列接続した第
    1及び第2の直列接続体と、各々n個の電子スイ
    ツチを直列接続した第3及び第4の直列接続体と
    を並列接続した回路を前記直流電源に直列接続す
    ると共に、前記第1及び第2の直列接続体の接続
    点と前記第3及び第4の直列接続体の接続点との
    間に前記負荷を接続し、前記各直列接続体を構成
    する電子スイツチをオン・オフ制御することによ
    り前記負荷へ電力を供給する電力変換装置におい
    て、前記第1及び第2の直列接続体の接続点側の
    一端から他端へ向かつて第1の直列接続体を構成
    する電子スイツチ相互の第1〜第(n―1)番目
    の接続点と、前記第1及び第2の直列接続体の接
    続点側の一端から他端へ向かつて第2の直列接続
    体を構成する電子スイツチ相互の第1〜第(n―
    1)番目の接続点との間に各々接続された、前記
    直流電源の電圧より低い電圧値を有する(n―
    1)個の補助直流電圧源、この補助直流電源の電
    圧あるいは電流を検出する検出器、この検出器の
    検出信号を導入し、前記第1の直列接続体を構成
    する電子スイツチ及び前記第2の直列接続体を構
    成する電子スイツチのオン・オフ信号を個別に制
    御する制御装置を備えたことを特徴とする電力変
    換装置。
JP55154972A 1980-11-04 1980-11-04 Method for connecting electronic switch in series Granted JPS5780260A (en)

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JPS5780260A JPS5780260A (en) 1982-05-19
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3227103A1 (de) * 1982-07-20 1984-01-26 Mitsubishi Denki K.K., Tokyo Chopper mit einer reihenschaltungsanordnung von elektronischen schaltern

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JPS5780260A (en) 1982-05-19

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