JPH0365045A - Power converter and snubber circuit - Google Patents

Power converter and snubber circuit

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JPH0365045A
JPH0365045A JP19869389A JP19869389A JPH0365045A JP H0365045 A JPH0365045 A JP H0365045A JP 19869389 A JP19869389 A JP 19869389A JP 19869389 A JP19869389 A JP 19869389A JP H0365045 A JPH0365045 A JP H0365045A
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circuit
capacitor
snubber
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上田 茂太
Mitsusachi Motobe
本部 光幸
Kazuo Honda
一男 本田
Toshihito Chifuku
地福 順人
Daisaku Morinaga
守永 大策
Noboru Ogawa
昇 小川
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Abstract

PURPOSE:To reduce the size of a transformer by connecting the transformer in parallel with DC terminals through a first capacitor constituting a snubber circuit. CONSTITUTION:Primary winding of a transformer 30 is connected in parallel with the DC diodes 23, 24 of an integrated snubber circuit 20 and the secondary winding of the transformer 30 is connected with DC terminals 16, 17 through a reverse current blocking diode 38. Snubber absorbing energy stored in the first capacitor 21 is discharged to a DC power source or a load which is connected with DC terminals through the primary winding of the transformer 30. Power induced in the secondary winding of the transformer 30 is recovered effectively by a power recovering load such as the DC power source. Snubber absorbing energy stored in the second capacitor 22 is recovered, without passing through the transformer 30, by an AC power source or a load connected with AC terminals and utilized effectively. Since the amount of energy, to be handled by the transformer 30, is reduced the size of the transformer is reduced correspondingly.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力変換装置に係り、具体的には電力変換主
回路スイッチ素子のスイッチングサージを吸収するスナ
バ回路に関する。特に、主回路スイッチング素子として
GTO(ゲート・ターン・オフ)サイリスタなどの自己
消弧形素子が用いられた電力変換装置のスナバ回路に適
し、そのスナバ回路に吸収されたサージエネルギを有効
に回収する技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a power conversion device, and specifically relates to a snubber circuit that absorbs switching surges of switching elements of a power conversion main circuit. It is particularly suitable for snubber circuits of power converters that use self-extinguishing elements such as GTO (gate turn off) thyristors as main circuit switching elements, and can effectively recover surge energy absorbed by the snubber circuits. Regarding technology.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、電力変換装置のスナバ回路については、特公昭6
0−6136号公報において論じられている。これによ
れば、各スイッチ素子りこ、ダイオードとコンデンサか
らなるスナバ回路を並列接続し、コンデンサに蓄えられ
たエネルギを全て変成器を介して電源へ回収するもので
ある。
Conventionally, snubber circuits for power converters have been developed in
Discussed in Publication No. 0-6136. According to this, a snubber circuit consisting of each switching element, a diode, and a capacitor is connected in parallel, and all of the energy stored in the capacitor is recovered to the power source via a transformer.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、上記従来技術は、スナバエネルギ回収用の変成
器の小形化については配慮されていない。
However, the above-mentioned conventional technology does not consider miniaturization of the transformer for snubber energy recovery.

すなわち、第19図に示す従来例において、スイッチン
グ素子lがターンオフする時、ターンオフエネルギはコ
ンデンサ3に蓄積される6次に、スイッチング素子1が
ターンオンすると上記蓄積エネルギは、変成器4、スイ
ッチング素子1を介して全て放出される。したがって、
変成器4によりスナバ吸収エネルギを全て処理しなけれ
ばならないため、装置が大形になるという問題がある。
That is, in the conventional example shown in FIG. 19, when the switching element 1 is turned off, the turn-off energy is stored in the capacitor 3. Next, when the switching element 1 is turned on, the stored energy is transferred to the transformer 4 and the switching element 1. All are released through. therefore,
Since all of the energy absorbed by the snubber must be processed by the transformer 4, there is a problem in that the device becomes large.

本発明の目的は、主回路のスイッチング素子を通さない
でスナバ吸収エネルギを放出できる構成のスナバ回路を
有した電力変換装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a power conversion device having a snubber circuit configured to release energy absorbed by the snubber without passing through the switching elements of the main circuit.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、↓記目的を達成するため、各相に対応させた
主スイッチング回路と、一括スナバ回路と、変成器とを
含んで構成されてなり、前記主スイッチング回路は、そ
れぞれ少なくとも1個のスイッチング素子を有してなる
正極アームと負極アームを直列接続し、該直列回路の両
端を直流端とし、共通接続点を交流端としてなり、前記
一括スナバ回路は、第1のコンデンサと2個のダイオー
ドの直列回路を前記正負アームの直列回路に並列接続す
るとともに、該2個のダイオードの共通接続点を第2の
コンデンサを介して前記正負アームの共通接続点に接続
してなり、前記変成器は、1次側を前記一括スナバ回路
の第1のコンデンサを介して主スイッチング回路の直流
端に並列接続し、2次側を電力回収負荷に接続してなる
構成の電力変換装置としたことにある。
In order to achieve the object described below, the present invention includes a main switching circuit corresponding to each phase, a collective snubber circuit, and a transformer, and each of the main switching circuits includes at least one A positive arm and a negative arm each having a switching element are connected in series, both ends of the series circuit are DC ends, and a common connection point is an AC end, and the collective snubber circuit has a first capacitor and two capacitors. A series circuit of diodes is connected in parallel to the series circuit of the positive and negative arms, and a common connection point of the two diodes is connected to a common connection point of the positive and negative arms via a second capacitor, and the transformer The power converter has a configuration in which the primary side is connected in parallel to the DC end of the main switching circuit via the first capacitor of the collective snubber circuit, and the secondary side is connected to the power recovery load. be.

なお、変成器の磁気飽和を防止又は抑制するために、変
成器の1次巻線に抵抗を並列又は直列に接続することが
望ましい。同様に、1次回路にスイッチング素子を挿入
し、これにより放出回路を遮断して励磁電流をリセット
することも可能である。
Note that in order to prevent or suppress magnetic saturation of the transformer, it is desirable to connect a resistor in parallel or in series to the primary winding of the transformer. It is likewise possible to insert a switching element in the primary circuit, thereby interrupting the emission circuit and resetting the excitation current.

また、スナバ吸収エネルギの回収負荷は、当該電力変換
装置の直流電源、制御電源、他の電力負荷とすることが
できる。
Moreover, the recovery load of the snubber absorbed energy can be a DC power source, a control power source, or another power load of the power conversion device.

また、主スイッチング回路の正負極の各アームが、複数
のスイッチング素子を多段接続して高電圧化されたもの
にも適用可能である。この場合、一括スナバ回路の他に
、各スイッチング素子ごとに個別に従来のスナバ回路を
設けることが望ましい。これによれば、個別スナバ回路
によって、各スイッチング素子の特性のばらつきを吸収
できる。
Further, the present invention can also be applied to a main switching circuit in which each of the positive and negative pole arms has a plurality of switching elements connected in multiple stages to generate a high voltage. In this case, it is desirable to separately provide a conventional snubber circuit for each switching element in addition to the collective snubber circuit. According to this, variations in characteristics of each switching element can be absorbed by the individual snubber circuit.

〔作用〕[Effect]

このように構成される本発明によれば、次の作用により
上記目的が達成される。
According to the present invention configured in this manner, the above object is achieved through the following actions.

すなわち、変成器がスナバ回路を形成する第1のコンデ
ンサを介して直流端に並列接続されていることから、第
1のコンデンサに蓄えられたスナバ吸収エネルギは、変
流器の1次巻線を介して直流端に接続される直流電源又
は負荷に放出される。
In other words, since the transformer is connected in parallel to the DC end via the first capacitor that forms the snubber circuit, the snubber absorbed energy stored in the first capacitor is transferred to the primary winding of the current transformer. is discharged to the DC power supply or load connected to the DC end via the DC power supply.

また、変成器の2次巻線に誘起された電力は、直流電源
などの電力回収負荷に有効に回収される。
Furthermore, the power induced in the secondary winding of the transformer is effectively recovered by a power recovery load such as a DC power supply.

一方、第2のコンデンサに蓄えられたスナバ吸収エネル
ギは、変成器を介さず、交流端に接続される交流電源又
は負荷に回収され、有効に利用される。
On the other hand, the snubber absorbed energy stored in the second capacitor is recovered to the AC power supply or load connected to the AC terminal without going through the transformer, and is effectively used.

この結果、変成器で処理されるエネルギ量は少なくなり
、その分だけ変成器を小形化することができる。
As a result, the amount of energy processed by the transformer is reduced, and the transformer can be made smaller accordingly.

また、変成器1次巻線に抵抗又はインダクタンスを並列
又は直列接続したものによれば、変成器の励磁電流がそ
れらの抵抗等を流れることによって、変成器の鉄心をリ
セットするように動作するので、磁気飽和を防止でき、
変成器をさらに小形化できることになる。
Furthermore, if a resistor or inductance is connected in parallel or in series to the primary winding of the transformer, the transformer's excitation current flows through those resistors and operates to reset the core of the transformer. , can prevent magnetic saturation,
This allows the transformer to be further downsized.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第1図は本発明を適用してなる一実施例電力変換装置の
1相分の主要部回路構成を示したものである。なお、動
作説明に関しては、以下本回路を交流電動機を負荷とす
るインバータ装置として説明するが5本回路はそのまま
コンバータ装置に適用可能である。
FIG. 1 shows the main circuit configuration of one phase of a power conversion device according to an embodiment of the present invention. Regarding the operation description, this circuit will be described below as an inverter device using an AC motor as a load, but the five-wire circuit can be applied as is to a converter device.

本実施例は、図示のように、主スイッチング回路10、
一括スナバ回路20、変成器30を含んで構成されてい
る。主スイッチング回路10はスイッチング素子11を
有する正極アームとスイッチング素子12を有する負極
アームを直列接続してなる。各スイッチング素子11,
12はGTOサイリスタが適用され、それぞれにはフリ
ーホイールダイオード13.14が逆並列接続されてい
る。そして、主スイッチング回路の正極端はりアクドル
15を介して正の直流側端子16に接続すれ、負極端は
負の直流側端子17に接続され、正・負アームの共通接
続点は交流端子18に接続されている。
In this embodiment, as shown in the figure, the main switching circuit 10,
It is configured to include a collective snubber circuit 20 and a transformer 30. The main switching circuit 10 includes a positive arm having a switching element 11 and a negative arm having a switching element 12 connected in series. Each switching element 11,
12 is a GTO thyristor, and freewheel diodes 13 and 14 are connected in antiparallel to each of them. The positive end of the main switching circuit is connected to the positive DC side terminal 16 via the handle 15, the negative end is connected to the negative DC side terminal 17, and the common connection point of the positive and negative arms is connected to the AC terminal 18. It is connected.

一方、一括スナバ回路20は第1のコンデンサ21、第
2のコンデンサ22.順方向に直列接続された2個のダ
イオード23.24を有して形成されている。直列ダイ
オード23のアノードは、第1のコンデンサを介して主
スイッチング回路の正極端に接続されている。直列ダイ
オード24のカソードは、主スイッチング回路の負極端
に接続されている。直列ダイオード23と24の共通接
続点は、第2のコンデンサを介して正・負アームの共通
接続点に接続されている。
On the other hand, the collective snubber circuit 20 includes a first capacitor 21, a second capacitor 22 . It is formed with two diodes 23 and 24 connected in series in the forward direction. The anode of the series diode 23 is connected to the positive end of the main switching circuit via a first capacitor. The cathode of the series diode 24 is connected to the negative terminal of the main switching circuit. A common connection point between the series diodes 23 and 24 is connected to a common connection point between the positive and negative arms via a second capacitor.

また、変成器30の1次巻線は、一括スナバ回路20の
直列ダイオード23と24に並列接続されており、言い
換えれば第1のコンデンサ21を介して、主スイッチン
グ回路10の直流端に並列接続されている。一方、変成
器3oの2次巻線は。
Further, the primary winding of the transformer 30 is connected in parallel to the series diodes 23 and 24 of the collective snubber circuit 20, in other words, it is connected in parallel to the DC end of the main switching circuit 10 via the first capacitor 21. has been done. On the other hand, the secondary winding of transformer 3o is.

逆流防止用のダイオード38を介して、直流端子16.
17に接続されている。
The DC terminal 16. is connected to the DC terminal 16.
17.

なお、主スイッチング回路10に対する一括スナバ回路
20の接続関係は、第2図のように変形可能であり、こ
の場合は同図のように変成器3゜を接続する。
Note that the connection relationship of the collective snubber circuit 20 to the main switching circuit 10 can be modified as shown in FIG. 2, and in this case, a transformer 3° is connected as shown in the same figure.

このように構成される実施例の動作を、第3図と第4図
を用いて説明する。
The operation of the embodiment configured as described above will be explained using FIG. 3 and FIG. 4.

第3図(a)〜(e)は、正極アームの通流状態から負
極アームの通流状態を経て、再び正極アームの通流状態
にもどるまでの回路動作を示したものである。同図(a
)の状態は、スイッチング素子11がオン状態にあり、
直流電源から負荷へ負荷電流iLが供給されている。こ
の状態のときに、スイッチング素子11にオフゲート信
号が入ると、それまで流れていたiLは、同図(b)に
示す経路(コンデンサ21→ダイオード23→コンデン
サ22を経由)で流れる。この際に、スイッチングサー
ジが吸収されるとともに、コンデンサ22に図示極性で
蓄積されていたエネルギは負荷に放出される。この図(
b)の状態は、スイッチング素子12がオフからオンに
切り換えられるから、負荷電流iLの極性が正(流れ出
す方向)のままで、出力電圧の極性が正から負に切り換
わるため、等価的に遅れ力率、すなわち遅相運転状態に
なっている。一方、図(b)において、コンデンサ21
は過充電される。
FIGS. 3(a) to 3(e) show the circuit operation from the positive-electrode arm conduction state to the negative-electrode arm conduction state, and then back to the positive-electrode arm conduction state. The same figure (a
), the switching element 11 is in the on state,
A load current iL is supplied from a DC power source to a load. In this state, when an off-gate signal is input to the switching element 11, the iL that had been flowing until then flows through the path shown in FIG. At this time, the switching surge is absorbed, and the energy stored in the capacitor 22 with the polarity shown is released to the load. This diagram (
In state b), since the switching element 12 is switched from off to on, the polarity of the load current iL remains positive (flowing direction), and the polarity of the output voltage switches from positive to negative, so there is an equivalent delay. The power factor is in a slow phase operation state. On the other hand, in Figure (b), the capacitor 21
is overcharged.

次に、同図(Q)に示すように、負荷電流iLが負極ア
ームに転流する還流モードに移ると、コンデンサ21の
電荷は点線で示す経路で放電され、変成器30の1次側
に放電電流isが流れる。これにより、変成器30の2
次側に1次巻線と2次巻線の巻数に逆比例した値の電流
is2が流れ、直流側電源へエネルギが回収される。
Next, as shown in (Q) in the same figure, when the load current iL shifts to the freewheeling mode in which it commutates to the negative pole arm, the charge in the capacitor 21 is discharged along the path shown by the dotted line, and is transferred to the primary side of the transformer 30. A discharge current is flows. As a result, 2 of the transformer 30
A current is2 having a value inversely proportional to the number of turns of the primary winding and the secondary winding flows to the next side, and energy is recovered to the DC side power supply.

次に、同図(d)に示すように、スイッチング素子12
にオフゲート信号が入った後、スイッチング素子11に
再びオンゲート信号が入ると、コンデンサ22が充電さ
れスイッチングサージが吸収され、負荷電流がスイッチ
ング素子11に流入し、同図(e)の状態に至り、最初
の状態(a)に戻る。
Next, as shown in the same figure (d), the switching element 12
After the off-gate signal is input to the switching element 11, when the on-gate signal is input again to the switching element 11, the capacitor 22 is charged and the switching surge is absorbed, and the load current flows into the switching element 11, resulting in the state shown in FIG. Return to the initial state (a).

なお、同図CO)〜Ce)への転流動作の場合、負荷電
流の極性が正のまま出力電圧極性が負から正へ切り換わ
るので、等価的に進み力率、すなわち進相運転状態にな
っている。
In the case of commutation operation from CO) to Ce) in the same figure, the output voltage polarity switches from negative to positive while the polarity of the load current remains positive, which equivalently leads to a leading power factor, that is, a leading phase operation state. It has become.

一方、第4図は、負極アームの通流状態から正極アーム
の還流状態を経て、再び負極アーム通流状態に至る場合
の回路動作を示したものである。
On the other hand, FIG. 4 shows the circuit operation when the negative electrode arm passes through the current flow state, the positive electrode arm flows through the recirculation state, and the negative electrode arm flows back again.

同図(a)から(d)の転流動作は、第3図(a)から
(Q)への動作と同じく遅相モードの転流動作である。
The commutation operations shown in FIGS. 3(a) to 3(d) are slow mode commutation operations, similar to the operations shown in FIGS. 3(a) to (Q).

また、(d)から(f)への動作は第3図(Q)から(
e)への動作と同じく進相モードの転流動作である。第
4図(d)から(e)へ移る場合、コンデンサ22の蓄
積エネルギーは交流端子9から流入する電流のため交流
側端子18へ放出できないため、スイッチング素子12
がターンオンした時に同図(e)の■と■に示した電流
経路で直流電源に回収される。
Also, the operation from (d) to (f) is from (Q) to (
This is a phase-advanced mode commutation operation, similar to the operation in e). When moving from FIG. 4(d) to FIG. 4(e), the energy stored in the capacitor 22 cannot be released to the AC side terminal 18 due to the current flowing from the AC terminal 9, so the switching element 12
When turned on, the current is recovered by the DC power supply through the current paths shown in (e) and (2).

上述したように、第1図実施例によれば、スイッチング
素子のターンオフに伴い発生するサージエネルギは一部
スナバ回路のコンデンサに吸収され、その吸収エネルギ
は進相又は遅相のいずれの運転モードにあっても電源(
又は負荷)へ電力として回収でき、しかも、変成器を介
さずに回収する動作モードが存在するため、その分だけ
変成器を小形にすることができる。
As described above, according to the embodiment shown in FIG. 1, part of the surge energy generated when the switching element is turned off is absorbed by the capacitor of the snubber circuit, and the absorbed energy is used in either the phase-leading or phase-lag operation mode. Even if there is a power supply (
Since there is an operation mode in which the power can be recovered as electric power to the power source (or the load) and is recovered without going through the transformer, the transformer can be made smaller accordingly.

例えば、第3図(d)で充電されたコンデンサ22の蓄
積エネルギーは、コンデンサ容量をC1゜、同図(b)
において、このエネルギーは負荷へ放出されるので、変
成器を介さずに処理される。
For example, the accumulated energy of the capacitor 22 charged in Fig. 3(d) is calculated by the capacitor capacitance being C1°, as shown in Fig. 3(b).
, this energy is dissipated to the load and thus processed without going through a transformer.

一方、第4図(c)で充電されたコンデンサ22(e)
において、変成器を介して処理される。
On the other hand, the capacitor 22(e) charged in FIG. 4(c)
At , it is processed through a transformer.

第3図(Q)及び第4図(d)において変成器が処理す
べきコンデンサ21に蓄積された過電圧エネルギーは、
コンデンサ21の容量を02□、過上から変成器を介し
て、処理されるエネルギーと、処理すべき全体のエネル
ギーの比aは、となる。従って、変成器は、この分だけ
小形化できる。例えば、c、1= 10 c、□に選ぶ
とほぼΔV毒Ed/4にできるので、a”=0.69と
なり、変成器を69%に小形化することが可能となる。
In FIG. 3(Q) and FIG. 4(d), the overvoltage energy accumulated in the capacitor 21 to be processed by the transformer is
If the capacitance of the capacitor 21 is 02□, the ratio a of the energy processed through the transformer to the total energy to be processed is as follows. Therefore, the transformer can be made smaller by this amount. For example, if c, 1 = 10 c, □ is selected, the ΔV poison can be approximately Ed/4, so a'' = 0.69, and the transformer can be downsized to 69%.

以下、本発明の他の実施例を説明する。Other embodiments of the present invention will be described below.

第5図は、変成器30の1次側に抵抗31を並列接続し
、スナバ回収エネルギの放電電流の一部を並列抵抗31
に分流させて回収するようにし。
In FIG. 5, a resistor 31 is connected in parallel to the primary side of the transformer 30, and a part of the discharge current of the snubber recovered energy is transferred to the parallel resistor 31.
It should be collected by diverting it to the other side.

変成器30の励磁電流を速やかに減衰させて、鉄心の磁
気飽和を防止させるようにしたものである。
The excitation current of the transformer 30 is quickly attenuated to prevent magnetic saturation of the iron core.

これによれば、スナバ吸収エネルギを回収してないとき
にも継続して流れる励磁電流を抵抗31によって速やか
にリセットできるので、鉄心の磁気飽和が防止でき、変
成器を小形のものにすることが可能である。
According to this, the excitation current that continues to flow even when the snubber absorbed energy is not recovered can be quickly reset by the resistor 31, so magnetic saturation of the iron core can be prevented and the transformer can be made smaller. It is possible.

第6図は、変成器30の1次回路に抵抗32を直列に挿
入して、それらに電圧を分担させ第5図と同様に励磁電
流をできるだけ早く減衰させるようにし、磁気飽和を防
止できる。
In FIG. 6, a resistor 32 is inserted in series in the primary circuit of the transformer 30, and the voltage is shared between them to attenuate the excitation current as quickly as possible in the same manner as in FIG. 5, thereby preventing magnetic saturation.

第7図、第8図は、第3図(b)及び第4図(e)に示
した状態のとき、変成器30の励磁電流がダイオード2
3.24を介して還流する経路内に、インダクタンス3
3あるいは工8を直列接続した例である。本実施例によ
れば、還流電流が流れるとダイオード23.24の順電
圧降下に加えてインダクタンス33あるいは18の電圧
降下によって変成器30をリセットするので、鉄心の磁
気飽和防止に効果がある。
7 and 8 show that when the excitation current of the transformer 30 is in the state shown in FIG. 3(b) and FIG. 4(e), the excitation current of the transformer 30 is
3.24, there is an inductance 3
This is an example in which 3 or 8 are connected in series. According to this embodiment, when a freewheeling current flows, the transformer 30 is reset by the voltage drop of the inductance 33 or 18 in addition to the forward voltage drop of the diodes 23 and 24, which is effective in preventing magnetic saturation of the iron core.

また、スナバコンデンサに蓄積されたエネルギを直流電
源へ回収するのに伴い、スイッチング素子11または1
2のターンオン時に流れる電流のピーク値を抑制するこ
とができる゛。
In addition, as the energy accumulated in the snubber capacitor is recovered to the DC power supply, the switching element 11 or 1
It is possible to suppress the peak value of the current flowing at the time of turn-on.

第9図(a)〜(d)は、第5図と第6図に示した抵抗
31.32による実施例と、第7図と第8図に示したイ
ンダクタンス33.18による実施例とを組合わせたも
のであり、それぞれの実施例における効果を合わせた効
果を持たせることができる。
FIGS. 9(a) to 9(d) show the embodiment using the resistor 31.32 shown in FIGS. 5 and 6, and the embodiment using the inductance 33.18 shown in FIGS. 7 and 8. This is a combination of the two embodiments, and the effects of the respective embodiments can be combined.

第10図は、変成器30の励磁電流を強制的にリセット
するためにスイッチング素子34を直列接続した例であ
る。本実施例によれば、スイッチング素子34のゲート
制御により任意の時点でリセットできるという効果があ
る。スイッチング素子34として逆電圧阻止能力のない
スイッチング素子を使用する場合にはダイオード35を
逆並列接続する。
FIG. 10 shows an example in which switching elements 34 are connected in series in order to forcibly reset the excitation current of the transformer 30. According to this embodiment, there is an effect that the switching element 34 can be reset at any time by gate control. When using a switching element without reverse voltage blocking ability as the switching element 34, a diode 35 is connected in antiparallel.

すなわち、第4図(e)から(f)において変成器30
の1次側に流れる放電電流は第11図に示すようになる
。図示t□時において正極アームのスイッチング素子1
1がオフし、t2時において負極アームのスイッチング
素子12がオンすると、コンデンサ22の電荷による放
電電流が流れ(第4図(e)のモード)、この放電が完
了するこる変成器30の励磁電流が■の径路で流れる(
第4図(f)のモード)。この励磁電流は変成器30と
ダイオード23.24からなる閉回路の循環電流となっ
て継続して流れるから、ダイオード23.24において
順方向電圧降下による損失が生ずる。本実施例では、ス
イッチング素子34をオフすることで、上記循環電流を
遮断することができ、損失を低減できる。
That is, in FIGS. 4(e) to (f), the transformer 30
The discharge current flowing to the primary side of the battery is as shown in FIG. At the time t□ shown in the figure, the switching element 1 of the positive arm
1 is turned off, and when the switching element 12 of the negative pole arm is turned on at time t2, a discharge current flows due to the charge of the capacitor 22 (mode shown in FIG. 4(e)), and this discharge is completed by the excitation current of the transformer 30. flows along the path of ■ (
mode in FIG. 4(f)). Since this excitation current continues to flow as a circulating current in the closed circuit consisting of the transformer 30 and the diodes 23, 24, a loss occurs in the diodes 23, 24 due to a forward voltage drop. In this embodiment, by turning off the switching element 34, the circulating current can be cut off and loss can be reduced.

第12図は第1図実施例を、三相インバータあるいは三
相コンバータに適用した例である。インバータの場合に
は符号19で示したものは交流負荷、コンバータの場合
には交流電源となる。各相ごとに設けた変成器30a、
30b、30cによリー括スナバ回路20a、20b、
20cにそれぞれ蓄積されるエネルギを直流電源へ回収
する。
FIG. 12 shows an example in which the embodiment shown in FIG. 1 is applied to a three-phase inverter or a three-phase converter. In the case of an inverter, the reference numeral 19 is an AC load, and in the case of a converter, it is an AC power supply. A transformer 30a provided for each phase,
Leakage snubber circuits 20a, 20b, 30b, 30c,
The energy stored in each of 20c is recovered to a DC power source.

本実施例によれば、全アームの蓄積エネルギを回収する
ことができるので回収エネルギの総量が多くなる。
According to this embodiment, the accumulated energy of all arms can be recovered, so the total amount of recovered energy is increased.

第13図は第12図に示した実施例における各相ごとの
変成器を一括した例である。本実施例によると変成器3
0が1台でよいため電力変換器全体の寸法をさらに小形
にできるという効果がある。
FIG. 13 is an example in which the transformers for each phase in the embodiment shown in FIG. 12 are integrated. According to this embodiment, transformer 3
Since only one 0 is required, the overall size of the power converter can be further reduced.

以上の実施例はエネルギの回収先が電力変換装置主回路
の直流側端子16.17であったが、第14図(a)(
b)に示すように変成器2次側端子を分割された直流電
源コンデンサ41.42.43などの一部に接続しても
よい1本実施例では直流電源電圧が分圧されるため、変
成器30の2次側の絶縁耐圧及びダイオード38の逆方
向耐電圧を低くできるという効果がある。
In the above embodiments, the energy recovery destination was the DC side terminals 16 and 17 of the power converter main circuit, but as shown in FIG.
As shown in b), the transformer secondary terminal may be connected to a part of the divided DC power supply capacitors 41, 42, 43, etc. In this embodiment, the DC power supply voltage is divided, so the transformer This has the effect that the dielectric strength voltage on the secondary side of the device 30 and the reverse dielectric strength voltage of the diode 38 can be lowered.

また、第12図に示した実施例と第14図に示した実施
例を組合せ1例えば、第15図に示すように各相の変成
器30a、30b、30cの2次側をそれぞれコンデン
サ41.42.43へ接続すれば、絶縁耐圧などを低く
設計できる部品が多くなるという効果もある。
For example, if the embodiment shown in FIG. 12 and the embodiment shown in FIG. 14 are combined, for example, as shown in FIG. Connecting to 42.43 also has the effect of increasing the number of parts that can be designed with low dielectric strength.

以上の実施例は、エネルギの回収先が電力変換装置主回
路の直流電源であったが、他の直流電源でもよい。第1
6図は、回収先としてスイッチング素子51を邪動する
ためのゲートドライブ回路52で使用している直流電源
部53に充当する実施例を示したものである。変成器3
0の2次側を電源コンデンサ54及び55の両端に接続
している。回収したエネルギはゲートドライブ回路52
へ供給するドライブエネルギとして有効に利用される。
In the above embodiments, the energy is recovered from the DC power source of the main circuit of the power converter, but other DC power sources may be used. 1st
FIG. 6 shows an embodiment in which the present invention is applied to a DC power supply section 53 used in a gate drive circuit 52 for operating a switching element 51 as a recovery destination. Transformer 3
The secondary side of 0 is connected to both ends of power supply capacitors 54 and 55. The recovered energy is used in the gate drive circuit 52.
It is effectively used as drive energy to supply the

なお、通常、ゲートドライブ回路52の直流電源は、変
圧器58で降圧した交流電圧を整流器56.57で整流
して供給される。本実施例によると、ゲートドライブ回
路52の電源電圧は通常数10ボルト程度であるから、
巻線の巻数を少なくかつ絶縁耐圧を低く設計できるなど
変成器30を小型化できるという効果がある。同様に回
収充電源を制御回路電源とすることもでき、同様の効果
を得ることができる。
Note that normally, the DC power for the gate drive circuit 52 is supplied by rectifying the AC voltage stepped down by the transformer 58 by the rectifiers 56 and 57. According to this embodiment, since the power supply voltage of the gate drive circuit 52 is usually about several tens of volts,
This has the effect that the transformer 30 can be made smaller, such as by being able to design a smaller number of winding turns and a lower dielectric strength voltage. Similarly, the control circuit power supply can be used as the recovery charging source, and the same effect can be obtained.

上述した電力回収光の実施例は、直流電源等に回収する
ものとして説明したが、第17図に示すように、コンデ
ンサ等の独立した直流電源部60に回収し、これをイン
バータ61により電源周波数に等しい交流電力に変換し
て、交流電源19又は任意の交流負荷に回収することも
可能である。
The above-mentioned embodiment of the power recovery light has been described as being recovered to a DC power source, etc., but as shown in FIG. It is also possible to convert it into AC power equal to , and recover it to the AC power supply 19 or any AC load.

これによれば、スナバ回収エネルギの利用範囲が広くな
る。
According to this, the range of use of snubber recovered energy is widened.

第18図は第1図実施例の主スイッチング回路が、多段
接続された複数のスイッチング素子から構成される場合
の実施例である。このような多段化は、高電圧大容量化
等に対応して採用される。
FIG. 18 shows an embodiment in which the main switching circuit of the embodiment of FIG. 1 is composed of a plurality of switching elements connected in multiple stages. Such multi-stage design is adopted in response to higher voltage and larger capacity.

図示のように、一括スナバ回路20の他に多段接続され
た各スイッチング素子11a、llb、12a、12b
に、それぞれ個別スナバ回路70を設ける。各個別スナ
バ回路はダイオード71、コンデンサ72、抵抗73か
ら形成された公知のものである。
As shown in the figure, in addition to the collective snubber circuit 20, each switching element 11a, llb, 12a, 12b is connected in multiple stages.
An individual snubber circuit 70 is provided for each. Each individual snubber circuit is a known type formed from a diode 71, a capacitor 72, and a resistor 73.

本実施例によれば、各アームのスイッチング素子がター
ンオフするときのサージエネルギは一部スナバ回路20
に吸収され、スイッチング素子llaと11b(又は1
2aと12b)のターンオフ特性のばらつきにより発生
するエネルギは個別スナバ回路70で吸収することがで
き、各スイッチング素子の電圧分担の均一化を図ること
ができる。
According to this embodiment, when the switching elements of each arm turn off, some of the surge energy is absorbed by the snubber circuit 20.
and switching elements lla and 11b (or 1
2a and 12b) can be absorbed by the individual snubber circuits 70, making it possible to equalize the voltage sharing among the switching elements.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、次の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

すなわち、変成器がスナバ回路を形成する第1のコンデ
ンサを介して直流端に並列接続されていることから、第
1のコンデンサに蓄えられたスナバ吸収エネルギは、変
流器の1次巻線を介して直流端に接続される直流電源又
は負荷に放出される。
In other words, since the transformer is connected in parallel to the DC end via the first capacitor that forms the snubber circuit, the snubber absorbed energy stored in the first capacitor is transferred to the primary winding of the current transformer. is discharged to the DC power supply or load connected to the DC end via the DC power supply.

また、変成器の2次巻線に誘起された電力は、直流電源
などの電力回収負荷に有効に回収される。
Furthermore, the power induced in the secondary winding of the transformer is effectively recovered by a power recovery load such as a DC power supply.

また、第2のコンデンサに蓄積されるスナバ吸収エネル
ギを変成器を介さずに交流側へ放出して利用できる。
Further, the snubber absorbed energy stored in the second capacitor can be released to the AC side without going through the transformer and used.

この結果、変成器の処理すべきエネルギ量が少なくなる
から、その分だけ変成器を小形化でき、これにより装置
全体の小形化を図ることができる。
As a result, the amount of energy to be processed by the transformer is reduced, so the transformer can be made smaller by that amount, and the entire device can thereby be made smaller.

また、変成器1次巻線に抵抗又はインダクタンスを並列
又は直列接続したものによれば、放電電流又は電圧が抵
抗に分流又は分圧されるので、変成器の磁気飽和を防い
て鉄心を小さくできるという効果がある。
In addition, if a resistor or inductance is connected in parallel or in series with the primary winding of the transformer, the discharge current or voltage is shunted or divided into the resistors, which prevents magnetic saturation of the transformer and allows the iron core to be made smaller. There is an effect.

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

第1図は本発明の一実施例の一相分の主回路構成図、第
2図は第1図実施例の変形例の構成図、第3図(a)〜
(e)と第4図(a) 〜(f)は第1図実施例の動作
を説明するための図、第5図〜第8図はそれぞれ第1図
に対応する他の実施例の構成図、第9図(a)〜(d)
はそれぞれ第5図〜第8図実施例を組合せてなる実施例
の構成図、第10図は第1図に対応するさらに他の実施
例の構成図、第11図は第10図実施例の動作を説明す
る図、第12図は第1図実施例を3相の電力変換装置に
適用した実施例の構成図、第13図は第12図実施例の
変形例を示す図、第14図(a )(b )〜第17図
はそれぞれ電力回収光の変形例を示す図、第18図は主
スイッチング回路が多段スイッチング素子からなる実施
例の構成図、第19図は従来例のスナバ回路の構成図で
ある。 10・・・主スイッチング回路、 11.12・・・スイッチング素子、 16.17・・・直流端子、18・・・交流端子、20
・・・一括スナバ回路、 21・・・第1のコンデンサ、 22・・・第2のコンデンサ、 23.24・・・ダイオード、3o・・・変成器、38
・・・ダイオード、31.32・・・抵抗、33・・・
リアクトル、70・・・個別スナバ回路。
FIG. 1 is a main circuit configuration diagram for one phase of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a modification of the embodiment in FIG. 1, and FIGS.
(e) and FIGS. 4(a) to 4(f) are diagrams for explaining the operation of the embodiment in FIG. 1, and FIGS. 5 to 8 show the configurations of other embodiments corresponding to FIG. 1, respectively. Figures 9(a)-(d)
10 is a configuration diagram of an embodiment obtained by combining the embodiments of FIGS. 5 to 8, FIG. 10 is a configuration diagram of still another embodiment corresponding to FIG. 1, and FIG. 12 is a configuration diagram of an embodiment in which the embodiment in FIG. 1 is applied to a three-phase power conversion device; FIG. 13 is a diagram showing a modification of the embodiment in FIG. 12; FIG. 14 is a diagram for explaining the operation. (a), (b) to Fig. 17 are diagrams showing modified examples of the power recovery light, Fig. 18 is a block diagram of an embodiment in which the main switching circuit is composed of multistage switching elements, and Fig. 19 is a conventional snubber circuit. FIG. 10... Main switching circuit, 11.12... Switching element, 16.17... DC terminal, 18... AC terminal, 20
...Bulk snubber circuit, 21...First capacitor, 22...Second capacitor, 23.24...Diode, 3o...Transformer, 38
...Diode, 31.32...Resistor, 33...
Reactor, 70...Individual snubber circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、各相に対応させた主スイッチング回路と、一括スナ
バ回路と、変成器とを含んで構成されてなり、 前記主スイッチング回路は、それぞれ少なくとも1個の
スイッチング素子を有してなる正極アームと負極アーム
を直列接続し、該直列回路の両端を直流端とし、共通接
続点を交流端としてなり、 前記一括スナバ回路は、第1のコンデンサと2個のダイ
オードの直列回路を前記正負アームの直列回路に並列接
続するとともに、該2個のダイオードの共通接続点を第
2のコンデンサを介して前記正負アームの共通接続点に
接続してなり、 前記変成器は、1次側を前記一括スナバ回路の第1のコ
ンデンサを介して主スイッチング回路の直流端に並列接
続し、2次側を電力回収負荷に接続してなる電力変換装
置。 2、前記変成器の1次側に抵抗素子を並列接続してなる
請求項1記載の電力変換装置。 3、前記変成器の1次側回路にインピーダンス素子を挿
入接続してなる請求項1記載の電力変換装置。 4、前記変成器の1次側回路にスイッチング素子を挿入
接続し、該スイッチング素子により励磁電流をリセット
するようにしてなる請求項1記載の電力変換装置。 5、前記電力回収負荷を前記主スイッチング回路が接続
される直流電源としたことを特徴とする請求項1、2、
3、4いずれかに記載の電力変換装置。 6、前記正極アームと負極アームが複数のスイッチング
素子を直列接続したものであり、該各スイッチング素子
に、それぞれダイオードとコンデンサの直列回路を並列
に接続するとともに、当該ダイオードに抵抗を並列接続
してなる個別スナバ回路を設けたことを特徴とする請求
項1、2、3、4、5いずれかに記載の電力変換装置。 7、第1と第2のコンデンサと、2個のダイオードと、
変成器とを具備してなり、それぞれ少なくとも1個のス
イッチング素子を有してなる正極アームと負極アームが
直列接続された主スイッチング回路のスイッチングサー
ジを吸収するスナバ回路であって、 前記第1のコンデンサを前記2個のダイオードと直列に
接続して前記主スイッチング回路に対して並列接続し、 前記第2のコンデンサを前記2個のダイオードの共通接
続点と前記正負アームの共通接続点との間に接続し、 前記変成器の1次側を前記2個のダイオードからなる直
列回路に並列接続し、2次側を電力回収負荷に接続して
なるスナバ回路。
[Claims] 1. The main switching circuit is configured to include a main switching circuit corresponding to each phase, a collective snubber circuit, and a transformer, and each of the main switching circuits has at least one switching element. A positive pole arm and a negative pole arm are connected in series, and both ends of the series circuit are used as DC ends, and a common connection point is used as an AC end, and the collective snubber circuit is a series circuit of a first capacitor and two diodes. are connected in parallel to the series circuit of the positive and negative arms, and a common connection point of the two diodes is connected to a common connection point of the positive and negative arms via a second capacitor, and the transformer is a primary A power converter device in which the secondary side is connected in parallel to the DC end of the main switching circuit via the first capacitor of the collective snubber circuit, and the secondary side is connected to a power recovery load. 2. The power conversion device according to claim 1, further comprising a resistance element connected in parallel to the primary side of the transformer. 3. The power conversion device according to claim 1, wherein an impedance element is inserted and connected to the primary circuit of the transformer. 4. The power conversion device according to claim 1, wherein a switching element is inserted and connected to the primary circuit of the transformer, and the excitation current is reset by the switching element. 5. Claims 1 and 2, characterized in that the power recovery load is a DC power supply to which the main switching circuit is connected.
4. The power conversion device according to any one of 3 and 4. 6. The positive pole arm and the negative pole arm have a plurality of switching elements connected in series, and a series circuit of a diode and a capacitor is connected in parallel to each switching element, and a resistor is connected in parallel to the diode. 6. The power conversion device according to claim 1, further comprising an individual snubber circuit. 7. First and second capacitors, two diodes,
A snubber circuit for absorbing a switching surge of a main switching circuit in which a positive arm and a negative arm each having at least one switching element are connected in series, the snubber circuit comprising: a transformer; A capacitor is connected in series with the two diodes and in parallel with the main switching circuit, and the second capacitor is connected between a common connection point of the two diodes and a common connection point of the positive and negative arms. a snubber circuit, wherein the primary side of the transformer is connected in parallel to the series circuit consisting of the two diodes, and the secondary side is connected to a power recovery load.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5298848A (en) * 1990-11-28 1994-03-29 Hitachi, Ltd. Large capacity variable speed PWM spatial vector type sub-harmonic system for driving AC electric motor
JPWO2015104922A1 (en) * 2014-01-09 2017-03-23 三菱電機株式会社 Power converter

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