JPH04275071A - Gtoインバータ装置 - Google Patents

Gtoインバータ装置

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JPH04275071A
JPH04275071A JP3034895A JP3489591A JPH04275071A JP H04275071 A JPH04275071 A JP H04275071A JP 3034895 A JP3034895 A JP 3034895A JP 3489591 A JP3489591 A JP 3489591A JP H04275071 A JPH04275071 A JP H04275071A
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commutation
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inverter
gto
phase
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Sukeo Saitou
斎藤 涼夫
Hiroki Hasegawa
宏樹 長谷川
Mitsuhiro Shibata
光博 芝田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は入力側に直流電源を持
つ電力変換装置の信頼性向上に関するものであり、特に
主スイッチング素子にGTO(ゲ―トタ―ンオフサイリ
スタ)を使用した電圧形インバ―タでPWM制御を実施
する際に、転流が重なることによってGTOの誤動作を
招かないよう経済的に信頼性を向上させることがでる技
術に関したものである。
【0002】
【従来の技術】従来の実施例を図6(a)に示す。同図
において、直流電源10にdi/dt抑制用リアクトル
11を介してインバ―タ回路12が接続され、インバ―
タ回路12の出力は交流負荷13に接続されている。交
流負荷13の特性はこの発明によって重要な要素にはな
らず、電動機であってもリアクトルのような静止負荷で
あっても良い。インバ―タ回路12は主スイッチング素
子としてGTO31,32,41,42,51,52を
採用し、電圧形インバ―タとして動作させるために、各
GTO31,32,41,42,51,52に対しては
逆並列にダイオ―ド33,34,43,44,53,5
4が接続されて、3相インバ―タを構成している。 各GTOに導通・非導通信号を与える一例としては、以
下の構成となっている。電流基準回路61から電流基準
信号I* が電流基準発生回路62に与えられ、電流基
準発生回路62の出力としてインバ―タ回路12のU相
、W相電流基準信号に相当するiU * 及びiW *
を得る。この信号はU相、W相に設けられた電流検出回
路63,64を介して得られる電流検出信号iU ,i
Wと比較回路65,66で比較され電圧基準信号vU 
* ,vW * を発生する。通常の制御ではPWMイ
ンバ―タ発生回路67に与えられる信号は3相となるの
で、加算回路68によりvV * =−vU * −v
W * の演算を行なってV相電圧基準信号vV *も
得る。PWMパタ―ン発生回路では図6(b)で示すよ
うにそれぞれの電圧基準信号vU * ,vV * ,
vW * が三角波信号△* で変調されて、GTO3
1,32,41,42,51,52に与える導通・非導
通信号G31,G32,G41,G42,G51,G5
2を発生している。
【0003】PWMパタ―ン発生回路67では電圧基準
を三角波で変調する制御アルゴリズムを説明したが、別
の制御アルゴリズムでPWMパタ―ン信号が発生される
ものであってもよい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここで、主スイッチン
グ素子としてのGTOには種々の特性を持つものがある
。最近は、スイッチングロスを少なくするGTOとして
アノ―ドショ―ト型と呼ばれる構造が採用される傾向に
あるが、この素子の特性としては逆耐圧がほとんど期待
できないことがある。本来逆並列ダイオ―ドが接続され
ている為、GTOに大きな逆電圧が印加されることはな
いのであるが、配線のインダクタンス等によって大きな
逆電圧が印加される場合、GTOのゲ―ト付近にキャリ
アが注入され、GTOの誤点弧の原因となることがある
【0005】たとえば図6(b)G4 ,G3 のタイ
ミングでV相とU相のGTOの転流が行なわれた場合を
考える。この場合転流タイミングG4 で図6(a)に
実線で示したように逆並列ダイオ―ド43を通して進み
電流iv が流れていたとする。ここでGTO42が点
弧されるため、直流電源10→di/dt抑制用リアク
トル11→逆並列ダイオ―ド43→GTO42→直流電
源10の経路でダイオ―ド43がリカバリ―する間短絡
電流が流れることになる(このように転流指令により直
ちに点弧するときの負荷電流iv を進み電流と称して
いる。)。従って、この期間中はインバ―タ回路12の
直流正負間電圧はほぼ0となる。この期間中に、次の転
流タイミングG3 でU相に転流が発生すると、特定す
ることができないインバ―タ周辺回路或いはスナバ―回
路の間で高周波電流が流れ、その一部が直流正負間電圧
がほぼ0であるが故に、W相にも逆電流として分流する
。この時、W相の電流iW が一点鎖線のように逆並列
ダイオ―ド53を通して流れ、GTO51が導通の状態
であるとすると、上記逆電流はダイオ―ド54を通して
流れ、この時に発生した逆電圧で、GTO52が誤点弧
することが考えられる。そうするとインバ―タ回路12
がGTO51と52で短絡されることになるので、過電
流が流れ、運転が継続できなくなるという問題点があっ
た。
【0006】この発明は以上の問題点に対してなされた
ものであり、GTOに誤点弧を誘発するような逆電流を
流さない、信頼性の高いGTOインバ―タ装置を提供し
ようとするものである。 [発明の構成]
【0007】
【課題を解決するための手段】上記発明の目的は、リア
クトルを介して直流電源に接続された交流負荷を備えた
装置において、インバ―タ回路を構成する主スイッチン
グ素子に与る導通・非導通信号を発生するPWM発生回
路と、PWM発生回路と主スイッチング素子の間に、主
スイッチング素子の転流が所定期間で重ならないように
重複転流防止手段を設けた構成とすることによって達成
される。
【0008】
【作用】上記構成によれば、転流指令が短時間に連続、
あるいは重複して発生しても重複転流防止手段により所
定期間内で重ならないようにすることができ、この所定
期間が直前に転流した主スイッチング素子によりインバ
―タ回路の直流正負間電圧が0となる期間以上であれば
、次の転流によって引きおこされた高周波電流が容易に
他相に分流することはなくなる。従って、所定期間だけ
転流指令を遅らせることによってインバ―タ回路が短絡
されるようなGTOに誤点弧を誘発することがなくなり
、信頼性の高いGTOインバ―タ装置が得られる。
【0009】
【実施例】図1に第1の実施例を示す。同図の構成にお
いて従来と異なる所は、PWMパタ―ン発生回路67の
出力信号G31,G32,G41,G42,G51,G
52を受けて各GTO31,32,41,42,51,
52に与える導通・非導通信号G31′,G32′,G
41′,G42′,G51′,G52′を発生するため
の転流禁止時間設定回路 101と、この転流禁止時間
設定回路 101に一定の転流禁止時間を指示する信号
tF * を発生する転流禁止時間基準回路 102を
設けた点である。転流禁止時間設定回路 101は図2
に示すように、導通・非導通信号G31,G32,G4
1,G42,G51,G52の立下がり(GTOのオフ
タイミング)でワンショットパルスを発生するパルス発
生回路 111, 112, 113, 114, 1
15, 116、このパルス発生回路の出力をU相,V
相,W相の信号としてまとめるOR回路 121, 1
22, 123、このOR回路の出力と、転流禁止時間
基準回路 102からの信号tF * を受けて所定幅
の転流禁止時間を発生するMM回路 131, 132
, 133、このMM回路の出力から他相の信号をまと
めて、その期間は転流を禁止する信号を作るNOR回路
 141, 142, 143、そしてNOR回路の出
力信号に基ずいて、所定期間転流タイミングを保持し、
最終的な導通・非導通信号G31′,G32′,G41
′,G42′,G51′,G52′を発生する保持回路
 151, 152, 153, 154, 155,
 156から成る。
【0010】上記第1の実施例によれば、たとえばV相
の導通・非導通信号G41,G42のいずれもで転流が
発生すると、転流禁止時間基準回路からの信号tF *
 に従って所定の時間、他相(U相或いはW相)の導通
・非導通信号G31,G32,G51,G52のいずれ
かが転流のために変化しようとしても、保持回路 15
1, 152, 155, 156によって保持され、
転流信号がGTOに伝わらなくなる。この所定時間を上
述の逆並列ダイオ―ドのリカバリ―時間以上に設定すれ
ば、インバ―タ回路の直流正負間電圧がほぼ0の期間で
転流が続けて起こらなくなるので、誤点弧を防ぐことが
でき、信頼性の高いGTOインバ―タ装置が得られる。
【0011】この第1の実施例では、所定の転流禁止時
間は、ダイオ―ドの最大リカバリ―時間を考慮して設定
され、通常この時間は数μs〜数10μsと短い。従っ
て、本来の制御にあまり大きな外乱を与えない。
【0012】図3に第2の実施例を示す。この実施例が
第1の実施例と異なる所は、一定の信号tF * を発
生する転流禁止時間基準回路 102と転流禁止時間設
定回路 101の間に、各相の検出電流に応じて転流禁
止時間を可変できるよう掛算回路 103, 104,
 105を設けて、可変信号tFU* ,tFV* ,
tFW* を発生することと、そのためにU相,W相の
電流からV相の電流を演算する加算回路 106を設け
た点である。
【0013】この第2の実施例では転流時の電流検出値
と一定の転流禁止時間信号tF * の掛算によって、
転流電流に応じた転流禁止時間信号tFU* ,tFV
* ,tFW* を得ることができる。
【0014】通常逆並列ダイオ―ドのリカバリ―時間は
転流直前の通電々流に依存する特性がある。この第2の
実施例によれば、転流禁止時間を、転流電流に応じて短
かくすることができるので、第1の実施例よりも外乱を
少なくすることができる。
【0015】図4に第3の実施例を示す。この実施例が
従来と異なる所は、インバ―タ回路12の直流正負間電
圧を検出する電圧検出回路 201、電圧検出回路 2
01の出力を受けて、直流正負間電圧が所定値以下であ
ることを検出する低電圧検出回路 202、低電圧検出
回路 202の出力信号を受けて、電圧が低い時は電流
禁止期間とみなして導通・非導通信号を変化させない転
流禁止設定回路 203を設けた点である。転流禁止設
定回路203の内部詳細回路を図5に示す。電圧低下検
出信号SUPを転流禁止期間とみなすためのN回路 2
11、N回路の出力を受けて転流タイミングを保持し、
最終的な導通・非導通信号G31″,G32″,G41
″,G42″,G51″,G52″を発生する保持回路
 221, 222, 223, 224, 225,
 226より成る。
【0016】この第3の実施例は、インバ―タ回路の直
流正負間電圧を監視し、その電圧が所定値以下になった
時は、ダイオ―ドがリカバリ―過程にあるとみなして転
流を禁止するようにしたことである。
【0017】この実施例によれば、第2の実施例よりも
更に短かくしかも直接的に転流禁止期間を設定すること
ができるので、更に外乱を少なくすることができる。短
絡状態の検出が直接的である分信頼性が向上する。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、次の利点を持つGTOインバ―タ装置を提供すること
ができる。 (1)いかなる制御アルゴリズムで発生するPWMパタ
―ン信号であっても転流が他相と重なることがない。 (2)転流が他相と重なることがないので、GTOの誤
点弧を誘発することがなく、信頼性が高い。 (3)主回路を変更することなく、制御回路で対応でき
るので、経済的である。 (4)転流禁止時間の設定を種々の方法により実現でき
、最も本来のPWM制御に対し外乱の少ない制御方法も
採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例図。
【図2】第1の実施例の転流禁止時間設定回路 101
の詳細図。
【図3】本発明の第2の実施例図。
【図4】本発明の第3の実施例図。
【図5】第3の実施例の転流禁止設定回路 203の詳
細図。
【図6】従来の実施例図。
【符号の説明】
10…直流電源                11
…di/dt抑制用リアクトル 12…インバ―タ回路          13…交流
負荷61…電流基準回路            62
…電流基準発生回路63…PWMパタ―ン発生回路  
101 …転流禁止時間設定回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  リアクトルを介して直流電源に接続さ
    れたインバ―タ回路と、前記インバ―タ回路の出力側に
    接続された交流負荷を備えた装置において、前記インバ
    ―タ回路を構成する主スイッチング素子に与える導通・
    非導通信号を発生するPWMパタ―ン発生回路と、前記
    PWMパタ―ン発生回路と前記主スイッチング素子の間
    に前記主スイッチング素子の転流が所定期間内で重なら
    ないように重複転流防止手段を設けたことを特徴とする
    GTOインバ―タ装置。
  2. 【請求項2】  前記請求項1のものにおいて、前記重
    複転流防止手段が、任意の相で転流が発生した時に次の
    相の転流を所定期間だけ禁止する第1の重複転流防止回
    路で構成することを特徴とするGTOインバ―タ装置。
  3. 【請求項3】  前記請求項1のものにおいて、前記重
    複転流防止手段が、任意の相で転流が発生した時に次の
    相の転流を転流電流に応じて所定期間だけ禁止する第2
    の重複転流防止回路で構成することを特徴とするGTO
    インバ―タ装置。
  4. 【請求項4】  前記請求項1のものにおいて、前記重
    複転流防止手段が、ある相で転流が発生した時に次の相
    の転流を前記インバ―タ回路の入力直流電圧がある所定
    の電圧以下の期間だけ禁止する第3の重複転流防止回路
    で構成したことを特徴とするGTOインバ―タ装置。
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