JPH0284018A - Snubber circuit provided with power regenerative circuit - Google Patents

Snubber circuit provided with power regenerative circuit

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JPH0284018A
JPH0284018A JP23457688A JP23457688A JPH0284018A JP H0284018 A JPH0284018 A JP H0284018A JP 23457688 A JP23457688 A JP 23457688A JP 23457688 A JP23457688 A JP 23457688A JP H0284018 A JPH0284018 A JP H0284018A
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JP
Japan
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snubber
power
circuit
transformer
capacitor
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JP23457688A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Konishi
茂雄 小西
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/0814Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit
    • H03K17/08144Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit by measures taken in the output circuit in thyristor switches

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the efficiency by recovering the energy stored in a snubber capacitor through a regenerative transformer, a rectifier and the like to a DC power source. CONSTITUTION:Upon application of firing pulses, with same timing, onto the gates of a gate turn-off thyristor GTO2 and a thyristor Thy2, a snubber capacitor Cs2 discharges through a regenerative transformer T. Upon application of firing pulses, with same timing, onto the gates of a GTO1 and a thyristor Thy1, a snubber capacitor Cs1 starts to discharge through the regenerative transformer T. Consequently, AC voltage is induced in the output winding N0 of the regenerative transformer T through resonant current, then the AC voltage is rectified through a rectifier 3 and fed through a reactor L to a DC circuit. By such arrangement, energy stored in the snubber capacitors Cs1, Cs2 is recovered to a DC power source CCD.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電力変換装置を構成するG T O(ゲート
ターンオフサイリスタ)等の半導体スイッチング素子に
使用する電力回生機能付スナバ回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a snubber circuit with a power regeneration function used in a semiconductor switching element such as a GTO (gate turn-off thyristor) constituting a power conversion device.

(従来の技術) 従来、この種のスナバ回路として、第7図に示すダイオ
ード付CRスナバ回路が知られている。
(Prior Art) Conventionally, as this type of snubber circuit, a CR snubber circuit with a diode shown in FIG. 7 is known.

このスナバ回路21は、スナバダイオードDsとスナバ
コンデンサCsとを直列に接続し、スナバダイオードD
sにスナバ抵抗Rsを並列に接続することにより構成さ
れている。ここで、スナバダイオードDsはゲートター
ンオフサイリスタGT○に対し順方向に接続して使用さ
れる。なお、同図においてはフリーホイールダイオード
Dvが逆並列に接続されたGTOに対してスナバ回路2
1を適用したものを示しである。
This snubber circuit 21 connects a snubber diode Ds and a snubber capacitor Cs in series.
It is constructed by connecting a snubber resistor Rs in parallel to s. Here, the snubber diode Ds is used by being connected in the forward direction to the gate turn-off thyristor GT○. In addition, in the same figure, the snubber circuit 2 is connected to the GTO in which the freewheel diode Dv is connected in antiparallel.
1 is applied.

次に、第8図及び第10図は、第7図のスナバ回路21
が接続された通常のブリッジ形の単相インバータ、或い
は三相インバータの2ア一ム分の部分回路図である。ま
ず、GTO2がオフ状態で、GTO8をオン状態から遮
断したときの動作を第8図及び第9図(動作波形図)に
より説明する。
Next, FIGS. 8 and 10 show the snubber circuit 21 of FIG.
FIG. 2 is a partial circuit diagram of two units of a normal bridge type single-phase inverter or three-phase inverter connected to each other. First, the operation when the GTO 8 is cut off from the on state while the GTO 2 is in the off state will be described with reference to FIGS. 8 and 9 (operation waveform diagrams).

始めに、Coc(直流電源)→GTO,→点N→点nの
経路で電流が流れているとする(第8図:経路■)、こ
こで、GTO1を遮断すると、GTO工を流れる電流i
 aTabは減少し始め、電流はCoc→スナバダイオ
ードDsz→スナバコンデンサCsx→点N→点nの経
路に移行しく第8図:経路■、、9図:t1〜t2)、
直流電源Cocのffi源電圧Ed及び回路のインダク
タンスの逆起電力によりスナバコンデンサCsxの充電
が開始される。そして、スナバコンデンサC81の充電
電圧13C8tがEdを越えると(第9図:t3)、フ
リーホイールダイオードDFzが導通しく第9図:t4
)、Coc−)Drz→点N→点nの経路で電流が流れ
、転流が終了する(第8図:経路■)、なお、第9図に
おいて、i C8L、 L C12はスナバコンデンサ
Cs工、Cs*を流れる電流を、i、DFzはフリーホ
イールダイオードDFzを流れる#i流を。
First, assume that a current is flowing in the path Coc (DC power supply) → GTO, → point N → point n (Figure 8: path ■).Here, when GTO1 is cut off, the current flowing through GTO
aTab begins to decrease, and the current shifts to the path Coc → snubber diode Dsz → snubber capacitor Csx → point N → point n (Figure 8: path ■, Figure 9: t1-t2),
Charging of the snubber capacitor Csx is started by the ffi source voltage Ed of the DC power supply Coc and the back electromotive force of the inductance of the circuit. When the charging voltage 13C8t of the snubber capacitor C81 exceeds Ed (Fig. 9: t3), the freewheel diode DFz becomes conductive (Fig. 9: t4).
), Coc-) Current flows through the path from Drz → point N → point n, and the commutation ends (Figure 8: path ■). In Figure 9, i C8L and L C12 are snubber capacitors Cs. , Cs*, i, DFz is the #i current flowing through the freewheeling diode DFz.

fElclll 、 ecszはスナバコンデンサC!
11 、 C8zの充電電圧を示している。
fElcll, ecsz are snubber capacitors C!
11, shows the charging voltage of C8z.

次に、GTOzがオフ状態で、G T 01をオフ状態
から点弧したときの動作を第10図及び第11図(動作
波形図)により説明する。
Next, the operation when GTOz is in the off state and G T 01 is fired from the off state will be described with reference to FIGS. 10 and 11 (operation waveform diagrams).

始めに、CDc−+DF!→点N→点nの経路を゛4流
が流れているとする(第10図:経路の)、ここでGT
o、を点弧すると(第11図:11)、電流はCnc→
GTO工→点N→点nの経路に移行しく第10図:経路
■)、フリーホイールダイオードDF2がオフし、Co
c−eGTOx−+点N−+D Sz →Csxの経路
でスナバコンデンサCszの充jli(Cs2の端子電
圧はecsz)が開始される(第1O図:経路■、第1
1図:t□)、そして、スナバコンデンサCsaの充f
Li流j CBzがゼロになり(同図二tx)、転流が
終了する。
First, CDc-+DF! Assume that four streams are flowing through the path from → point N → point n (Figure 10: route), where GT
When o is ignited (Fig. 11: 11), the current is Cnc→
As the path moves from GTO → point N → point n, the freewheel diode DF2 turns off and Co
Charging of the snubber capacitor Csz (terminal voltage of Cs2 is ecsz) starts on the path c-eGTOx-+ point N-+D Sz → Csx (Fig. 1O: path ■, 1st
Figure 1: t□), and the charge f of the snubber capacitor Csa
The Li flow j CBz becomes zero (2tx in the same figure), and the commutation ends.

(発明が解決しようとする課題) しかし、第9図に示す転流過程においては、最初Edに
充電されていたスナバコンデンサCs2の充電電荷はス
ナバ抵抗R52を通って放電しく第8図:経路■)、ま
た、fl!源電圧Edより高い電圧に充電さ九たスナバ
コンデンサCsxはスナバ抵抗R91を通ってその電圧
がEdに等しくなるまで放電するので(第8図:経路■
、第第9ニ8とになる。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the commutation process shown in FIG. 9, the charge in the snubber capacitor Cs2 that was initially charged in Ed is discharged through the snubber resistor R52. ), also fl! The snubber capacitor Csx, which has been charged to a voltage higher than the source voltage Ed, is discharged through the snubber resistor R91 until its voltage becomes equal to Ed (Fig. 8: Path ■
, the 9th d8.

これらの損失のうち.スナバ抵抗Rsxにおける損失は
1回路の配線インダクタンス等に蓄えられたエネルギ放
出に起因するものである.また、スナバ抵抗Rszにお
ける損失は導通モードの変化に応じて,スナバコンデン
サC82の充電電圧ecBzをEdからゼロにするため
に,その充1!電荷をスナバ抵抗Rszを通して放電さ
せる際に発生するものであり、全く無駄な損失となって
いる。
Of these losses. The loss in the snubber resistor Rsx is due to the release of energy stored in the wiring inductance of one circuit. In addition, the loss in the snubber resistor Rsz is increased in order to change the charging voltage ecBz of the snubber capacitor C82 from Ed to zero in response to changes in the conduction mode. This is generated when charges are discharged through the snubber resistor Rsz, and is a completely unnecessary loss.

また、第11図に示す転流過程においては.最初Edに
充電されていたスナバコンデンサCatの充電電荷は、
GTO□のオンと同時(第11図:t工)にスナバ抵抗
Rsxを通って放電しく第10図:経路■)。
Also, in the commutation process shown in Figure 11. The charging charge of the snubber capacitor Cat, which was initially charged to Ed, is
At the same time as GTO□ is turned on (Fig. 11: t), it is discharged through the snubber resistor Rsx (Fig. 10: path ■).

また、′Wi源電圧Edより高い電圧に充電されたスナ
バコンデンサCsxの電荷はスナバ抵抗Rszを通って
Edに等しい充電電圧になるまで放電するので(第10
図:経路■)、スナバ抵抗R 81 1 R 3zはこ
の転流モードにおいても大きな損失を生じさせることに
なる。
Also, since the charge of the snubber capacitor Csx charged to a voltage higher than the 'Wi source voltage Ed is discharged through the snubber resistor Rsz until the charging voltage becomes equal to Ed (10th
Figure: path ■), the snubber resistor R 81 1 R 3z causes a large loss even in this commutation mode.

ここで、スナバコンデンサCsxの放電によるスナバ抵
抗Rsmにおける損失は.スナバコンデンサCsiの静
電容量をCとすると、G −r Oの点弧−回あたり、
CXEd”/2(ジュール)であり、スナバコンデンサ
Cstの大きさに比例した大きな損失となり,インバー
タの効率低下の原因となっていた。
Here, the loss in the snubber resistor Rsm due to the discharge of the snubber capacitor Csx is. If the capacitance of the snubber capacitor Csi is C, then per firing time of G −r O,
CXEd''/2 (joules), resulting in a large loss proportional to the size of the snubber capacitor Cst, causing a decrease in inverter efficiency.

更に従来では、上記スナバ抵抗Rslg Rszの発熱
を緩和するために大容量の冷却装置を設けなけ才しばな
らないという問題があった。
Furthermore, conventionally, there was a problem in that a large-capacity cooling device had to be provided in order to alleviate the heat generated by the snubber resistor Rslg Rsz.

本発明は上記問題点を解決するために提案されたもので
、半導体スイッチング素子の転流時に生じるエネルギー
を直流電源に回生ずることによリスナバ回路における電
力損失を防止し、これにより高効率の電力変換装置を実
現する電力回生機能付スナバ回路を提供することを目的
とする。
The present invention was proposed in order to solve the above problems, and prevents power loss in the listener circuit by regenerating the energy generated during commutation of semiconductor switching elements into the DC power supply, thereby generating highly efficient power. The object of the present invention is to provide a snubber circuit with a power regeneration function that realizes a conversion device.

(課題を解決するための手段) 本発明は、上記目的を達成するために、電力変換装置の
上下各アームに一又は直列に二以上それぞれ設けられ、
かつ、フリーホイールダイオードが各々逆並列接続され
た半導体スイッチング素子に適用するスナバ回路であっ
て、前記各半導体スイッチング素子に対し該素子と同極
性に配向されたスナバダイオード及びスナバコンデンサ
の直列回路を各々並列接続し、各アームが共用する一の
電力回生用トランス、各アーム毎に独立した複数の電力
回生用トランス、又は各半導体スイッチング素子毎に独
立して設けられた複数の電力回生用トランスの一次巻線
であって上下各アームについては相互に逆極性に巻回さ
れた各入力巻線を介して、前記各スナバコンデンサの両
端子間に前記各半導体スイッチング素子とそれぞれ同期
して動作する一方向性スイッチング素子を前記各スナバ
ダイオードと同極性に配向して各々接続し、前記電力回
生用トランスに設けられた出力巻線を整流器の交流側に
接続してその直流側を前記電力変換装置の直流電源に接
続し、前記スナバコンデンサを電源として、該コンデン
サに蓄積されるエネルギを前記一方向性スイッチング素
子の動作により前記電力回生用トランス及び前記整流器
を介して前記電力変換装置の直流電源に回生ずることを
特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides one or two or more in series in each of the upper and lower arms of a power converter,
and a snubber circuit applied to a semiconductor switching element in which freewheeling diodes are connected in antiparallel to each other, the snubber circuit comprising a series circuit of a snubber diode and a snubber capacitor oriented in the same polarity as the semiconductor switching element. One power regeneration transformer connected in parallel and shared by each arm, multiple power regeneration transformers independent for each arm, or multiple power regeneration transformers provided independently for each semiconductor switching element. A unidirectional coil that operates in synchronization with each of the semiconductor switching elements is connected between both terminals of each of the snubber capacitors through each input winding that is a winding and is wound with opposite polarity for each of the upper and lower arms. The output winding provided in the power regeneration transformer is connected to the AC side of the rectifier, and the DC side is connected to the DC side of the power converter. Connected to a power source, using the snubber capacitor as a power source, the energy stored in the capacitor is regenerated into the DC power source of the power converter via the power regeneration transformer and the rectifier by the operation of the unidirectional switching element. It is characterized by

(作用) 電力変換装置の−のアームに設けられたー又は二以上の
半導体スイッチング素子が導通状態からオフ状態に移行
する場合においては、該スイッチング素子をオフすると
同時にスナバダイオードを介しスナバコンデンサに電流
が流れ、スナバコンデンサは充電される1次に、半導体
スイッチング素子がオフ状態から導通状態に移行する場
合において、半導体スイッチング素子のオン動作と同期
して一方向性スイッチング素子がオンとなる。このオン
動作と同時に、スナバコンデンサの充tn電荷は、電力
回生用トランスの入力巻線を介して流れ始め、該電力回
生用トランスを励磁する。
(Function) When one or more semiconductor switching elements provided in the - arm of the power conversion device transition from a conductive state to an off state, current is applied to the snubber capacitor via the snubber diode at the same time as the switching element is turned off. flows and the snubber capacitor is charged. When the semiconductor switching element transitions from an off state to a conductive state, the unidirectional switching element is turned on in synchronization with the on operation of the semiconductor switching element. Simultaneously with this ON operation, the charged tn charge in the snubber capacitor begins to flow through the input winding of the power regeneration transformer, exciting the power regeneration transformer.

上記の動作は、各上下アーム毎に行われるが、各アーム
の入力巻線はそれぞれ相互に逆極性で電力回生用トラン
スを励磁するように巻回されているので、電力回生用ト
ランスの出力巻線には交流が生じ、この交流は整流器に
より直流に変換されて電力変換装置の直流回路に供給さ
れる。即ち。
The above operation is performed for each upper and lower arm, but since the input windings of each arm are wound with opposite polarities to excite the power regeneration transformer, the output winding of the power regeneration transformer is An alternating current is generated in the line, and this alternating current is converted into direct current by a rectifier and supplied to the direct current circuit of the power converter. That is.

前記スナバコンデンサに蓄えられたエネルギは、一方向
性スイッチング素子の動作により前記回生用トランス及
び整流器を介して電力変換装置の直流電源に回生される
ことになる。
The energy stored in the snubber capacitor is regenerated into the DC power supply of the power converter via the regeneration transformer and rectifier by the operation of the unidirectional switching element.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面により説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、半導体スイッチング素子により構成された単
相または多相のインバータの上下2アームに1本発明に
かかる電力回生機能付スナバ回路IAを適用した場合の
部分回路図である。
FIG. 1 is a partial circuit diagram in the case where one snubber circuit IA with a power regeneration function according to the present invention is applied to two upper and lower arms of a single-phase or multi-phase inverter constituted by semiconductor switching elements.

第1図においては、逆向き並列にフリーホイールダイオ
ードDFx、Dド2がそれぞれ並列接続されたゲートタ
ーンオフサイリスタGTO,、GTO。
In FIG. 1, gate turn-off thyristors GTO, GTO have freewheeling diodes DFx and DDO2 connected in parallel in opposite directions.

に対し、電力回生機能付スナバ回路IAの入力側回路1
a、lbが接続され、該スナバ回路IAの出力側回路2
が直流電源(第1図ではコンデンサC。
In contrast, the input side circuit 1 of the snubber circuit IA with power regeneration function
a, lb are connected, and the output side circuit 2 of the snubber circuit IA
is the DC power supply (capacitor C in Figure 1).

C)に接続されている。C).

入力側回路1a(Ib)は9スナバダイオードDSL(
Dst)とスナバコンデンサC11x(c92)との直
列回路、及び、一方向スイッチング素子(第1図におい
てはサイリスタThyz(Thya))と回生用トラン
スTの入力巻線(−次巻線)Ntz(Ntz)との直列
回路とから構成されている。ここで、スナバダイオード
DstとスナバコンデンサCssとの直列回路は。
The input side circuit 1a (Ib) has 9 snubber diodes DSL (
Dst) and a snubber capacitor C11x (c92), a one-way switching element (thyristor Thyz (Thya) in Fig. 1), and the input winding (minus winding) of the regenerative transformer T Ntz (Ntz ) and a series circuit. Here, the series circuit of snubber diode Dst and snubber capacitor Css is as follows.

スナバダイオードDsxがGTOよと同方向となるよう
にGTO,のアノード、カソード間に接続され、サイリ
スタ゛rhytと人力巻線N ilとの直列回路は、ス
ナバコンデンサCsxに対し並列に接続されている(入
力側回路1bについても同様である)。
The snubber diode Dsx is connected between the anode and cathode of the GTO in the same direction as the GTO, and the series circuit of the thyristor rhyt and the human winding Nil is connected in parallel to the snubber capacitor Csx ( The same applies to the input side circuit 1b).

一方、出力側回路2は、整流器(第1図ではダイオード
ブリッジ回路)3とリアクトルLと回生用トランスTの
出力巻線(二次巻線)Naとから構成され、整流器3の
入力側には出力巻線Noの両端子が接続され、出力側は
インダクタンスLを介し直流電源Cocに接続されてい
る。ここで、回生用トランスTの漏れインダクタンスや
配線のインダクタンスが回生用トランスTの出力電流(
回生電流)の平滑化を充分補償できるときは、インダク
タンスLは設けなくてもよい、なお、入力巻線N ix
とN iJの極性はそれぞれ逆極性となっている。
On the other hand, the output side circuit 2 is composed of a rectifier (a diode bridge circuit in FIG. 1) 3, a reactor L, and an output winding (secondary winding) Na of a regenerative transformer T. Both terminals of the output winding No are connected, and the output side is connected to the DC power supply Coc via an inductance L. Here, the leakage inductance of the regenerative transformer T and the wiring inductance are the output current of the regenerative transformer T (
If the smoothing of the regenerative current (regenerative current) can be sufficiently compensated for, the inductance L may not be provided. Note that the input winding N ix
and N iJ have opposite polarities.

次いで、上記実施例の動作を第2図の動作波形図に沿っ
て説明する。なお、第2図は、GTO□の導通状m(同
図二期間1)から、その遮断動作により負荷電流がフリ
ーホイールダイオードDF2に転流し、更に(3T O
xの点弧によりDFzからGTOlへ転流するまでの動
作を示している(同図:期間■参照)。
Next, the operation of the above embodiment will be explained along the operation waveform diagram of FIG. 2. In addition, in Figure 2, the load current is commutated to the freewheel diode DF2 due to the disconnection operation from the conduction state m of GTO
It shows the operation until commutation from DFz to GTOl due to the ignition of x (see period ■ in the figure).

まず、GTO,が導通状態、 G TOtが逆阻止状態
にあるとき、GTO,のゲートに消弧パルスが与えられ
ると(第2図二時刻t l)、 G T 01のアノー
ド電流ia丁0.は減少し始め、同時にスナバコンデン
サCsxに充電電流i C9Lが流れ始め、Cszの端
子電圧e C3z (e [lTO+ )が次第に増大
し、これと同時にG TOzのアノード・カソード間電
圧GGTO2は次第に低下する。
First, when GTO is in a conductive state and GTOt is in a reverse blocking state, when an extinguishing pulse is applied to the gate of GTO (time tl in FIG. 2), the anode current ia of GTO1 becomes 0. begins to decrease, and at the same time charging current i C9L begins to flow through the snubber capacitor Csx, the terminal voltage e C3z (e [lTO+) of Csz gradually increases, and at the same time, the anode-cathode voltage GGTO2 of G TOz gradually decreases. .

そして 7.jd圧easlが電源電圧Edを越えると
フリーホイールダイオードD F 2がオンとなり(同
図:時刻む2)、電圧eGTOxは電源電圧Edまで低
下する。この間、スナバコンデンサC92の充111f
fi荷はスナバダイオードDS2が逆接続されているた
め放電できないので、C82の端子電圧ecszは変化
しない(以上、第2図:期間り。
And 7. When the jd pressure easl exceeds the power supply voltage Ed, the freewheel diode D F 2 is turned on (time 2 in the figure), and the voltage eGTOx drops to the power supply voltage Ed. During this time, charging 111f of snubber capacitor C92
Since the fi load cannot be discharged because the snubber diode DS2 is reversely connected, the terminal voltage ecsz of C82 does not change.

次に、GTO□及びサイリスタThyzの各ゲートに同
タイミングで点弧パルスが与えられると(第2図二時刻
ta)、スナバコンデンサCcszの充電電荷は回生用
トランスTに電流L C82となって放電される。従来
においてはこの放電電流をスナバ抵抗に流して電力の消
費を行っていたが1本実施例に係るスナバ回路ではこの
電力消費が解消される。
Next, when an ignition pulse is applied to each gate of GTO□ and thyristor Thyz at the same timing (time ta in Figure 2), the charge in the snubber capacitor Ccsz becomes a current L C82 in the regenerative transformer T and is discharged. be done. Conventionally, power was consumed by passing this discharge current through a snubber resistor, but in the snubber circuit according to this embodiment, this power consumption is eliminated.

ここで、スナバコンデンサCszの容量は回生用トラン
スTのインダクタンスと共振を起こすように設定するこ
とが好ましい。上記放電により電圧0C5zがゼロにな
ると1回生用トランスTのインダクタンスに基づく電流
はDFz→Dsz(GTOz)→T t+ y Zの経
路で流れるので、フリーホイールダイオードDFzを流
れる電流i DFzは、元から流れていた電流に上記電
流の一部が重畳されたものとなる(第2図:時刻t4)
(以上、第2図:期間■)。
Here, it is preferable that the capacitance of the snubber capacitor Csz is set so as to cause resonance with the inductance of the regenerative transformer T. When the voltage 0C5z becomes zero due to the above discharge, the current based on the inductance of the first regeneration transformer T flows along the path DFz→Dsz(GTOz)→Tt+yZ, so the current iDFz flowing through the freewheeling diode DFz is A part of the above current is superimposed on the current that was flowing (Figure 2: time t4)
(Above, Figure 2: Period ■).

次に、GTO,及びサイリスタT h y xの各ゲー
トに同タイミングで点弧パルスが与えられると(第2図
:時刻tg)、G T Otを流れる電1iaro□が
増加し始める。これと共に、スナバコンデンサC81が
放電を開始し、電流i C8tが共振電流として回生用
トランスTを通って流れ、また、フリーホイールダイオ
ードDFiを流れる電流i DFzは減少し始める。そ
して、電圧eC5iが電源電圧Edになったところでス
ナバコンデンサC82の充電が開始され、電流i cs
sが流れ始める(第2図二時刻L6)。
Next, when firing pulses are applied to each gate of the GTO and the thyristor Thyx at the same timing (FIG. 2: time tg), the electric current 1iaro□ flowing through the GTOt begins to increase. At the same time, the snubber capacitor C81 starts discharging, the current i C8t flows through the regenerative transformer T as a resonant current, and the current i DFz flowing through the freewheel diode DFi starts to decrease. Then, when the voltage eC5i reaches the power supply voltage Ed, charging of the snubber capacitor C82 is started, and the current i cs
s begins to flow (time L6 in FIG. 2).

この後、電圧e cslがゼロになると1回生用トラン
スTのインダクタンスに基づく電流はDF1→GTOu
(Dst)+Thytの経路で流れるので、GTO8を
流れる電流i GTOzは1元から流れていた電流に上
記電流の一部が重畳されたものとなる(以上、第2図期
間■)。なお、第2図には、サイリスタ゛L’ hyt
 、 T hyz 、 リアクトルLの各電流IThy
、+i Thy2、iL及び回生用トランスTの起電力
0丁も示しである。
After this, when the voltage e csl becomes zero, the current based on the inductance of the first regeneration transformer T changes from DF1 to GTou.
Since the current flows along the path of (Dst)+Thyt, the current i GTOz flowing through the GTO8 is a part of the above-mentioned current superimposed on the current flowing from a single source (period ■ in FIG. 2). In addition, in Fig. 2, the thyristor L' hyt
, T hyz , each current IThy of reactor L
, +i Thy2, iL and the electromotive force of the regenerative transformer T are also shown.

以上のようにこの実施例では5期間■、IIにおける共
振電流i C521i C9ユにより回生用トランスT
の出力巻線Noに交流電圧が発生し、この交流電圧は整
流器3により整流されてリアクトルLを介し直流回路に
直流電流を流す。これにより、スナバコンデンサCcs
z 、 CC8zに蓄積されていたエネルギが直流電源
Cocに回生されることになる。
As described above, in this embodiment, the regenerative transformer T
An alternating current voltage is generated in the output winding No. This alternating voltage is rectified by the rectifier 3, and a direct current flows through the reactor L into the direct current circuit. As a result, the snubber capacitor Ccs
The energy stored in CC8z and CC8z will be regenerated to the DC power supply Coc.

なお、本実施例では、回生用トランスTの上アーム用及
び下アーム用の各入力者l1AN 5− 、 N i 
zは逆極性で交互に励磁されるため、回生用トランス′
rの磁気飽和現象を軽減することができる。
In addition, in this embodiment, each input person l1AN 5-, N i for the upper arm and the lower arm of the regenerative transformer T
Since z is alternately excited with opposite polarity, the regenerative transformer '
The magnetic saturation phenomenon of r can be reduced.

次に、第3図〜第6図は他の実施例を示す回路図であり
、これらの各回においてIB、Ic、LD、IEはそれ
ぞれ電力回生機能付スナバ回路を示している。
Next, FIGS. 3 to 6 are circuit diagrams showing other embodiments, and in each of these circuits, IB, Ic, LD, and IE each indicate a snubber circuit with a power regeneration function.

まず、第3図は、第1図に示した実施例における回生用
トランスTに代えて、2台の回生用トランス”I’ 、
 、 T、を用いた場合を示しており、各回生用トラン
スT1.T2の出力巻線はそれぞれ並列接続され、各端
子はlI流器3の交流端子にそれぞれ接続されている。
First, in FIG. 3, two regenerative transformers "I",
, T, and each regenerative transformer T1. The output windings of T2 are connected in parallel, and each terminal is connected to the AC terminal of the II current flow device 3, respectively.

また、第4図は、第1図に示した実施例において、GT
O−1〜GTO!、nを直列に接続して上アームを、 
G T 021〜G T Oz nを直列に接続して下
アームをそれぞれ構成し、各GToi、〜GTo1n、
GTOhx〜GTO−nに対応して複数の人力巻線が設
けられた一の回生用トランスTを介してその出力巻線を
整流器3に接続したものである。
In addition, FIG. 4 shows that in the embodiment shown in FIG.
O-1~GTO! , n are connected in series to form the upper arm,
G T 021 to G T Oz n are connected in series to configure the lower arm, respectively, and each GToi, to GTo1n,
The output windings thereof are connected to the rectifier 3 via one regenerative transformer T provided with a plurality of human-powered windings corresponding to GTOhx to GTO-n.

更に、第5図の実施例は、第4図と同様の構成の上下ア
ームにおいて、上アーム及び下アームの各々に対し1台
ずつの回生用トランスT 1. T xを設け、これら
の回生用トランスT、、T、の出力巻線を第3図の実施
例のように並列接続したものであり、また第6図の実施
例は、第4図及び第5図と同様の上下アームにおいて、
GTO素子毎に回生用トランスT z z〜T l n
 、 T 2 x〜T 2nを設は各回生用トランスの
出力巻線を並列接続したものである。
Furthermore, in the embodiment of FIG. 5, in the upper and lower arms having the same configuration as that of FIG. 4, one regeneration transformer T1 is provided for each of the upper arm and the lower arm. The output windings of these regenerative transformers T, , T, are connected in parallel as in the embodiment shown in FIG. In the upper and lower arms similar to Figure 5,
Regenerative transformer Tzz~Tln for each GTO element
, T2x to T2n are the output windings of the respective regenerative transformers connected in parallel.

なお、詳述しないが、これらの各実施例においても第1
図の実施例と同様に、スナバコンデンサに蓄えられたエ
ネルギを直流UIXCDCに回生ずることができる。ま
た、上記各実施例では、スナバ抵抗を使用していないが
、各スナバダイオードに対して並列に抵抗値の小さいス
ナバ抵抗を接続しても、本発明の効果は達成できる。
Although not described in detail, in each of these examples, the first
Similar to the embodiment shown, the energy stored in the snubber capacitor can be recovered to the direct current UIXCDC. Furthermore, although a snubber resistor is not used in each of the above embodiments, the effects of the present invention can be achieved even if a snubber resistor with a small resistance value is connected in parallel to each snubber diode.

(発明の効果) 以上のように本発明によれば、GTO等の半導体スイッ
チング素子がオン時に消費していたスナバコンデンサの
蓄積エネルギーを回生用トランス。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, a transformer for regenerating the energy stored in a snubber capacitor that is consumed when a semiconductor switching element such as a GTO is on.

整流器等を介して直流電源に回生ずることにしたので、
電力変換装置の高効率化を実現することができる。また
、従来のスナバ回路からスナバ抵抗を除去し、あるいは
従来のスナバ抵抗に代えて抵抗値の小さいものを使用す
ることができるので、スナバ回路ひいては電力変換装置
等を小形化することができると共に、スナバ抵抗の発熱
低減により冷却装置の小形化が可能になる。
I decided to regenerate the power into the DC power supply via a rectifier, etc.
High efficiency of the power conversion device can be achieved. Furthermore, since the snubber resistor can be removed from the conventional snubber circuit or a resistor with a small resistance value can be used in place of the conventional snubber resistor, it is possible to downsize the snubber circuit and the power converter, etc. By reducing the heat generated by the snubber resistor, it is possible to downsize the cooling device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を説明するためのインバータ
の部分回路図、第2図は第1図に示す回路の動作説明図
、第3図〜第6図は他の実施例を説明するためのインバ
ータの部分回路図、第7図は従来のスナバ回路を示す図
、第8図及び第10図は従来のスナバ回路の動作を説明
するためのインバータの部分回路図、第9@及び第11
図は第8図及び第10図に示す回路の動作説明図である
。 +a、lb・・・入力側回路、2・・・出力側回路、3
・・・整流器、 G T Ox 、 G T Oz・・・ゲートターンオ
フサイリスタ D Ps HD Fz・・・フリーホイールダイオード
、D 3t 、 D sz・・・スナバダイオード、C
Iit 、 Csz・・・スナバコンデンサ、Thyx
 l Thyz・・・サイリスタ。 T・・・回生用トランス、 L・・・リアクトル Cnc・・・直流電源(コンデンサ)
Fig. 1 is a partial circuit diagram of an inverter for explaining one embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the operation of the circuit shown in Fig. 1, and Figs. 3 to 6 explain other embodiments. FIG. 7 is a diagram showing a conventional snubber circuit. FIGS. 8 and 10 are partial circuit diagrams of an inverter for explaining the operation of the conventional snubber circuit. 11th
This figure is an explanatory diagram of the operation of the circuit shown in FIGS. 8 and 10. +a, lb...Input side circuit, 2...Output side circuit, 3
... Rectifier, G T Ox, G T Oz ... Gate turn-off thyristor D Ps HD Fz ... Freewheel diode, D 3t, D sz ... Snubber diode, C
Iit, Csz... snubber capacitor, Thyx
l Thyz...Thyristor. T...Regenerative transformer, L...Reactor Cnc...DC power supply (capacitor)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 電力変換装置の上下各アームに一又は直列に二以上それ
ぞれ設けられ、かつ、フリーホィールダイオードが各々
逆並列接続された半導体スイッチング素子に適用するス
ナバ回路であって、 前記各半導体スイッチング素子に対し該素子と同極性に
配向されたスナバダイオード及びスナバコンデンサの直
列回路を各々並列接続し、 各アームが共用する一の電力回生用トランス、各アーム
毎に独立した複数の電力回生用トランス、又は前記各半
導体スイッチング素子毎に独立して設けられた複数の電
力回生用トランスの一次巻線であって上下各アームにつ
いては相互に逆極性に巻回された各入力巻線を介して、
前記各スナバコンデンサの両端子間に前記各半導体スイ
ッチング素子とそれぞれ同期して動作する一方向性スイ
ッチング素子を前記各スナバダイオードと同極性に配向
して各々接続し、 前記電力回生用トランスに設けられた出力巻線を整流器
の交流側に接続してその直流側を前記電力変換装置の直
流電源に接続し、 前記スナバコンデンサを電源として、該コンデンサに蓄
積されるエネルギを前記一方向性スイッチング素子の動
作により前記電力回生用トランス及び前記整流器を介し
て前記電力変換装置の直流電源に回生することを特徴と
する電力回生機能付スナバ回路。
[Scope of Claims] A snubber circuit that is applied to a semiconductor switching element that is provided in each of the upper and lower arms of a power converter, or two or more in series, and in which freewheeling diodes are connected in anti-parallel to each other, the snubber circuit comprising: A series circuit of a snubber diode and a snubber capacitor oriented in the same polarity as the semiconductor switching element is connected in parallel to each other, and one power regeneration transformer is shared by each arm, and multiple power regeneration units are independent for each arm. or a plurality of power regeneration transformer primary windings provided independently for each of the semiconductor switching elements, and for each upper and lower arm, each input winding is wound with opposite polarity. hand,
A unidirectional switching element that operates in synchronization with each of the semiconductor switching elements and is oriented in the same polarity as each of the snubber diodes is connected between both terminals of each of the snubber capacitors, and is provided in the power regeneration transformer. The output winding is connected to the alternating current side of the rectifier, and the direct current side thereof is connected to the direct current power source of the power converter, and the snubber capacitor is used as a power source to transfer the energy stored in the capacitor to the unidirectional switching element. A snubber circuit with a power regeneration function, wherein the power is regenerated into the DC power source of the power conversion device through the power regeneration transformer and the rectifier upon operation.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010200512A (en) * 2009-02-26 2010-09-09 Fujitsu Telecom Networks Ltd Switching power supply device

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JP2010200512A (en) * 2009-02-26 2010-09-09 Fujitsu Telecom Networks Ltd Switching power supply device

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