JPH0311193B2 - - Google Patents

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JPH0311193B2
JPH0311193B2 JP58099779A JP9977983A JPH0311193B2 JP H0311193 B2 JPH0311193 B2 JP H0311193B2 JP 58099779 A JP58099779 A JP 58099779A JP 9977983 A JP9977983 A JP 9977983A JP H0311193 B2 JPH0311193 B2 JP H0311193B2
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JP
Japan
Prior art keywords
diode
snubber
circuit
current transformer
gto
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58099779A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59226668A (en
Inventor
Takeaki Asaeda
Tooru Nakamura
Takashi Yuya
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
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Publication of JPS59226668A publication Critical patent/JPS59226668A/en
Publication of JPH0311193B2 publication Critical patent/JPH0311193B2/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
    • H02M7/505Conversion 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自己消弧型スイツチング素子をア
ーム素子として用いるインバータ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an inverter device using a self-extinguishing switching element as an arm element.

第1図に、自己消弧型スイツチング素子をブリ
ツジ接続して構成される従来のインバータ主回路
のハーフブリツジを示す。同図において、P,N
は直流電源のそれぞれ正極、負極、1U,1Xは
アーム素子であるゲートターンオフサイリスタ
(以下、GTOと略記する)であつて交互にオン・
オフするようにオンゲート信号を受ける。2U,
2Xはリアクトルであつて直列接続された上
GTO1U,GTO1Xの間に挿入されている。3
U,3Xは帰還ダイオードであつて、帰還ダイオ
ードは3UはGTO1U、リアクトル2U,2X
の直列路に対して並列に、帰還ダイオード3Xは
GTO1X、リアクトル2U,2Xの直列路に対
して並列に接続されている。4U,4Xはそれぞ
れGTO1U,GTO1Xのスナバであつて、スナ
バ4Uはスナバコンデンサ41u、ダイオード4
2u、抵抗43uからなりGTO1Uに対して並
列接続され、スナバ4Xはスナバコンデンサ41
X、ダイオード42X、抵抗43Xからなり
GTO1Xに並列接続されている。Uは交流出力
端子であつてリアクトル2Uと2Xの接続点から
引き出されている。
FIG. 1 shows a conventional half-bridge inverter main circuit constructed by bridge-connecting self-extinguishing switching elements. In the same figure, P, N
are the positive and negative poles of the DC power supply, and 1U and 1X are gate turn-off thyristors (hereinafter abbreviated as GTO) which are arm elements and are turned on and off alternately.
Receives an on-gate signal to turn off. 2U,
2X is a reactor connected in series.
It is inserted between GTO1U and GTO1X. 3
U, 3X are feedback diodes, 3U is GTO1U, reactor 2U, 2X
In parallel to the series path of, the feedback diode 3X
It is connected in parallel to the series path of GTO1X and reactors 2U and 2X. 4U and 4X are snubbers for GTO1U and GTO1X, respectively, and snubber 4U has a snubber capacitor 41u and a diode 4.
2u, resistor 43u, connected in parallel to GTO1U, snubber 4X is snubber capacitor 41
Consists of X, diode 42X, and resistor 43X
Connected in parallel to GTO1X. U is an AC output terminal and is drawn out from the connection point of reactors 2U and 2X.

次に、このインバータ主回路の動作を第2図を
参照して説明する。
Next, the operation of this inverter main circuit will be explained with reference to FIG.

第2図においてTuはGTO1Uのオン期間、
TxはGTO1Xのオン期間、Iwは負荷(この例で
は、遅相負荷)に流出する負荷電流、Iu,Ixはそ
れぞれGTO1U,GTO1Xに流れる電流、Iud,
Ixdはそれぞれ帰還ダイオード3U,3Xに流れ
る電流、Vuc,Vxcはそれぞれスナバコンデンサ
41U,41Xの電圧である。
In Figure 2, Tu is the on period of GTO1U,
Tx is the ON period of GTO1X, Iw is the load current flowing to the load (in this example, the slow phase load), Iu and Ix are the currents flowing to GTO1U and GTO1X, respectively, Iud,
Ixd is the current flowing through the feedback diodes 3U and 3X, respectively, and Vuc and Vxc are the voltages of the snubber capacitors 41U and 41X, respectively.

今、時刻t1の直前においてGTO1Uがオン
しており、リアクトル2U、交流出力端子Uを通
して図示しない負荷に負荷電流Iwが供給されて
いるものとする。時刻t1において、GTO1U
がターンオフするとGTO1Uの電流Iuはスナバ
4Uに流れ、スナバコンデンサ41uが充電され
ると帰還ダイオード3Xがオンし、これを通して
負荷電流Iwがながれる。GTO1Xには時刻t1
の直後にオンゲート信号が与えられ、スナバコン
デンサ41xに蓄えられていた電荷が抵抗43x
を通して放電し、該放電が終了した後、時刻t2
になつて負荷電流1wの極性が反転すると帰還ダ
イオード3Xが負荷電流1wを阻止するようにな
り、GTO1Xを通して負荷電流1wが流れ始め
る。かくして、交流出力端子Uから交流電力が取
り出される。
Now, it is assumed that the GTO 1U is turned on immediately before time t1, and a load current Iw is supplied to a load (not shown) through the reactor 2U and the AC output terminal U. At time t1, GTO1U
When turned off, the current Iu of the GTO 1U flows to the snubber 4U, and when the snubber capacitor 41u is charged, the feedback diode 3X is turned on, and the load current Iw flows through it. Time t1 for GTO1X
Immediately after, an on-gate signal is applied, and the charge stored in the snubber capacitor 41x is transferred to the resistor 43x.
After the discharge ends, at time t2
When the polarity of the load current 1w is reversed, the feedback diode 3X begins to block the load current 1w, and the load current 1w begins to flow through the GTO 1X. In this way, AC power is taken out from the AC output terminal U.

このように、従来のものでは、スナバコンデン
サの電荷を抵抗を通して放電させる為、GTOの
di/dt債務が高くなると云う欠点がある上、充電
エネルギーがスナバの抵抗で消費されるので変換
効率が良くないと云う欠点があつた。
In this way, in the conventional type, the charge of the snubber capacitor is discharged through the resistor, so the GTO
It has the disadvantage that the di/dt debt becomes high, and the conversion efficiency is not good because the charging energy is consumed by the snubber resistance.

この発明は、上記した従来の欠点を除去する為
になされたもので、コンデンサとダイオードから
なるスナバを正負アーム素子に並列接続すると共
に両スナバのダイオードのコンデンサ側をダイオ
ード回路を介して接続し正負アーム素子間リアク
トルを通るコンデンサの放電回路を形成せしめた
上、該ダイオード回路を流れる放電電流を変流器
を介し取り出して直流電源側に変換する構成とす
ることにより、従来に比し自己消弧型スイツチン
グ素子のdi/dt債務を軽減し、変換効率を大巾に
高めることができる上、変流器のリセツト時の過
電圧発生が無いインバータ装置を提供することを
目的とする。
This invention was made in order to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and it connects a snubber consisting of a capacitor and a diode in parallel to the positive and negative arm elements, and connects the capacitor side of the diodes of both snubbers via a diode circuit. By forming a capacitor discharge circuit that passes through the reactor between arm elements, and taking out the discharge current flowing through the diode circuit via a current transformer and converting it to the DC power supply side, self-extinguishing is achieved compared to conventional methods. It is an object of the present invention to provide an inverter device that can reduce the di/dt liability of type switching elements, greatly increase the conversion efficiency, and does not generate overvoltage when resetting a current transformer.

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図において、5Uはスナバであつて、スナ
バコンデンサ51uとこれに直列接続されたダイ
オード52uからなり、GTO1Uに対して並列
に接続されている。5Xはスナバであつて、スナ
バコンデンサ51xとこれに直列接続されたダイ
オード52xからなり、GTO1Xに対して並列
に接続されている。スナバ5Uのダイオード52
uのアノード側とスナバ5Xのダイオード52x
のカソード側とはダイオード回路6を介して接続
されている。このダイオード回路6はそのカソー
ド側をダイオード52uのアノード側に向けて挿
入されている。7は変流器であつて、ダイオード
回路6に挿入され、2次巻線の両端7a,7bは
それぞれダイオード8a,8bを介して直流電源
の正極Pに接続され、かつダイオード8c,8d
を介して直流電源の負極Nに接続されている。上
記ダイオード8a,8b,8c,8dはブリツジ
回路を構成する。他の構成は第1図のものと同じ
であるので同一符号を付してある。
In FIG. 3, 5U is a snubber, which is composed of a snubber capacitor 51u and a diode 52u connected in series with the snubber capacitor 51u, and is connected in parallel to the GTO 1U. 5X is a snubber, which is composed of a snubber capacitor 51x and a diode 52x connected in series with the snubber capacitor 51x, and is connected in parallel to GTO 1X. Diode 52 of snubber 5U
diode 52x on the anode side of u and snubber 5x
is connected to the cathode side of the circuit through a diode circuit 6. This diode circuit 6 is inserted with its cathode side facing the anode side of the diode 52u. 7 is a current transformer inserted into the diode circuit 6, both ends 7a and 7b of the secondary winding are connected to the positive terminal P of the DC power supply via diodes 8a and 8b, respectively, and diodes 8c and 8d.
It is connected to the negative pole N of the DC power supply via. The diodes 8a, 8b, 8c, and 8d constitute a bridge circuit. Since the other configurations are the same as those in FIG. 1, the same reference numerals are given.

次に、この主回路の動作を第4図を参照して照
明する。第4図において、IDはダイオード回路
6、変流器7を流れる電流を示している。
Next, the operation of this main circuit will be explained with reference to FIG. In FIG. 4, ID indicates the current flowing through the diode circuit 6 and current transformer 7.

時刻t1において、今までオンしていたGTO
1Uがターンオフされると、GTO1Uを流れて
いた電流がスナバ5Uに移り、スナバコンデンサ
51uが充電される。この時、スナバ5Xのスナ
バコンデンサ51xの電荷はダイオード回路6−
変流器7−ダイオード52u−リアクトル2U−
交流出力端子Uを通つて図示しない負荷へ放電さ
れる。時刻t1の直後に、GTO1Xがターンオ
ンされると、スナバコンデンサ51xの電荷はダ
イオード回路6−変流器7−ダイオード52u−
リアクトル2U−リアクトル2X−GTO1Xを
通つて放電される。スナバコンデンサ51xの放
電電流が変流器7に流れると、その2次出力はダ
イオード8a,8dを介して直流電源に返還され
る。この場合、変流器7の励磁電流が零に低下す
る時に発生する過電圧によつてダイオード8b,
8cがオンして端子7aと7b間の電圧を直流電
源の正負極間の電圧にクランプする働きをなし、
変流器7のリセツトを早める。負荷電流Iwはス
ナバコンデンサ51uの充電が完了すると帰還ダ
イオード3X−リアクトル2U−出力端子Uを通
つて流れ、GTO1Xには流れず、時刻t2にな
つて極性が反転すると帰還ダイオード3Xがオフ
される為、リアクトル2X−GTO1Xを通つて
流れる。
At time t1, the GTO that had been turned on until now
When 1U is turned off, the current flowing through GTO 1U is transferred to snubber 5U, and snubber capacitor 51u is charged. At this time, the charge of the snubber capacitor 51x of the snubber 5X is transferred to the diode circuit 6-
Current transformer 7 - diode 52u - reactor 2U -
It is discharged through the AC output terminal U to a load (not shown). Immediately after time t1, when GTO 1X is turned on, the charge of snubber capacitor 51x is transferred to diode circuit 6 - current transformer 7 - diode 52u -
It is discharged through reactor 2U-reactor 2X-GTO1X. When the discharge current of the snubber capacitor 51x flows to the current transformer 7, its secondary output is returned to the DC power supply via the diodes 8a and 8d. In this case, the diode 8b,
8c turns on and serves to clamp the voltage between terminals 7a and 7b to the voltage between the positive and negative electrodes of the DC power supply,
Speed up the reset of current transformer 7. When the charging of the snubber capacitor 51u is completed, the load current Iw flows through the feedback diode 3X, the reactor 2U, and the output terminal U, but does not flow to the GTO1X, and when the polarity is reversed at time t2, the feedback diode 3X is turned off. , flows through reactor 2X-GTO1X.

即ち、GTO1U,GTO1Xの一方がターンオ
ンすると、直列のリアクトル2U,2Xを含む放
電路が閉成され、該放電路を通してスナバコンデ
ンサの放電電流が流れるので、GTOのdi/dt債
務は軽減される。又、相手GTOがターンオフす
るとスナバコンデンサの電荷がダイオード回路
6、相手GTOのスナバのダイオード、リアクト
ルの一方を通つて負荷にながれるので、GTO1
UとGTO1Xのターンオン期間が間隔をへだて、
両者が同時にオフしている期間があるような場合
には電力変換効率が高くなり、更に、スナバコン
デンサの放電時には放電電流が変流器7の2次側
からダイオード8a,8dを通して直流電源側に
返還されることになるので、より一層電力変換効
率が高められる。
That is, when one of the GTO 1U and GTO 1X is turned on, a discharge path including the series reactors 2U and 2X is closed, and the discharge current of the snubber capacitor flows through the discharge path, so that the di/dt obligation of the GTO is reduced. Also, when the other GTO turns off, the charge in the snubber capacitor flows to the load through the diode circuit 6, the snubber diode of the other GTO, and one of the reactors.
The turn-on periods of U and GTO1X are separated,
If there is a period when both are off at the same time, the power conversion efficiency increases, and furthermore, when the snubber capacitor is discharged, the discharge current flows from the secondary side of the current transformer 7 to the DC power supply side through the diodes 8a and 8d. Since the power is returned, power conversion efficiency can be further improved.

第5図は、この発明の他の実施例を示したもの
で、帰還ダイオード3U,3XがそれぞれGTO
1U,GTO1Xに対して逆並列接続されている
点において上記実施例と相違するが、第6図に示
すように、この実施例においても、例えば、
GTO1Uがターンオフすると、スナバコンデン
サ51uは充電され、スナバコンデンサ51xの
電荷はダイオード回路6−変流器7−ダイオード
52u、リアクトル2Uを通つて図示しない負荷
に流れる。この充電・放電が終了すると帰還ダイ
オード3X−ダイオード52x−ダイオード回路
6−変換器7−ダイオード52u−リアクトル2
Uを通つて負荷電流Iwが流れる。又、GTO1X
がターンオンするとスナバコンデンサ51xの電
荷はリアクトル2U,2Xを通して放電する。
FIG. 5 shows another embodiment of the invention, in which the feedback diodes 3U and 3X are connected to the GTO
Although it differs from the above embodiment in that it is connected in antiparallel to 1U and GTO 1X, as shown in FIG.
When the GTO 1U is turned off, the snubber capacitor 51u is charged, and the charge of the snubber capacitor 51x flows to a load (not shown) through the diode circuit 6, current transformer 7, diode 52u, and reactor 2U. When this charging/discharging is completed, feedback diode 3X - diode 52x - diode circuit 6 - converter 7 - diode 52u - reactor 2
Load current Iw flows through U. Also, GTO1X
When turned on, the charge in the snubber capacitor 51x is discharged through the reactors 2U and 2X.

変流器7を介して取り出されるスナバコンデン
サの充電エネルギーは他の直流電源に返還するよ
うにしても良い。
The charging energy of the snubber capacitor taken out via the current transformer 7 may be returned to another DC power source.

なお、上記各実施例はハーフブリツジで説明し
たが、これを多数並列接続して多相インバータを
構成しても同じ効果が得られることは明らかであ
る。
Although each of the above embodiments has been explained using a half bridge, it is clear that the same effect can be obtained even if a large number of half bridges are connected in parallel to form a multiphase inverter.

又、自己消弧型スイツチング素子としては、ト
ランジスタ等自己消弧能力を持つスイツチング素
子であればよい。
Further, the self-extinguishing switching element may be any switching element having a self-extinguishing ability, such as a transistor.

以上の如く、この発明によれば、正負アーム素
子のスナバの抵抗を除去して両スナバのダイオー
ドのコンデンサ側をダイオード回路を介して接続
することにより、コンデンサの電荷を正負アーム
素子間のリアクトルを通して放電させる構成とし
たので、従来に比し、自己消弧型スイツチング素
子のdi/dt債務を軽減することができる上、スナ
バに抵抗が無いだけでなく上記ダイオード回路を
流れる電流を変流器を介して直流電源側に変換す
るようにしたので、従来に比して大巾に電力変換
効率を高めることができ、上記変流器の2次側両
端をダイオードブリツジ回路を介して直流電源に
接続したので該変流器に過電圧抑制素子を設けな
くても済む利点がある。
As described above, according to the present invention, by removing the resistance of the snubbers of the positive and negative arm elements and connecting the capacitor sides of the diodes of both snubbers through a diode circuit, the electric charge of the capacitor is passed through the reactor between the positive and negative arm elements. Since it is configured to discharge, the di/dt liability of the self-extinguishing switching element can be reduced compared to the conventional one.Not only does the snubber have no resistance, but the current flowing through the diode circuit can be transferred to a current transformer. Since the current transformer is converted to a DC power source through a diode bridge circuit, the power conversion efficiency can be greatly increased compared to conventional methods. Since the current transformer is connected, there is an advantage that there is no need to provide an overvoltage suppressing element in the current transformer.

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

第1図は従来のインバータのハーフブリツジの
回路図、第2図は上記インバータの各部の動作波
形図、第3図はこの発明によるインバータの実施
例の回路図、第4図は上記実施例の各部の動作波
形図、第5図はこの発明の他の実施例の回路図、
第6図は第5図の実施例の各部の波形図である。 図において、1U,1X……自己消弧型スイツ
チング素子、2U,2X……リアクトル、5U,
5X……スナバ、6……ダイオード回路、7……
変流器、7a,7b……変流器の端子、8a,8
b,8c,8d……ダイオード、51u,51x
……スナバコンデンサ、52u,52x……ダイ
オード。なお、図中、同一符号は同一または相当
部分を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional half-bridge inverter, FIG. 2 is an operating waveform diagram of each part of the above inverter, FIG. 3 is a circuit diagram of an embodiment of the inverter according to the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram of each part of the above embodiment. FIG. 5 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a waveform diagram of each part of the embodiment shown in FIG. In the figure, 1U, 1X... self-extinguishing switching element, 2U, 2X... reactor, 5U,
5X...Snubber, 6...Diode circuit, 7...
Current transformer, 7a, 7b... Current transformer terminals, 8a, 8
b, 8c, 8d...diode, 51u, 51x
...Snubber capacitor, 52u, 52x...diode. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 自己消弧型スイツチング素子をアーム素子と
し、正負各アームにリアクトルを具えるインバー
タに於いて、スナバコンデンサとこれに直列接続
されたダイオードからなるスナバを上記正負アー
ム素子のそれぞれに並列接続すると共に両スナバ
のダイオードの上記スナバコンデンサ側を両ダイ
オードに対し順方向のダイオード回路を介して接
続すると共に、変流器を上記ダイオード回路に挿
入して該変流器の2次巻線両端をそれぞれダイオ
ードブリツジ回路を介して直流電源に接続してな
るインバータ装置。
1. In an inverter in which a self-extinguishing switching element is used as an arm element and a reactor is provided in each positive and negative arm, a snubber consisting of a snubber capacitor and a diode connected in series with the snubber is connected in parallel to each of the positive and negative arm elements, and The snubber capacitor sides of the diodes of both snubbers are connected to both diodes through a forward diode circuit, and a current transformer is inserted into the diode circuit, and both ends of the secondary winding of the current transformer are connected to the diodes. An inverter device connected to a DC power supply via a bridge circuit.
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