JPH04285466A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JPH04285466A
JPH04285466A JP5090191A JP5090191A JPH04285466A JP H04285466 A JPH04285466 A JP H04285466A JP 5090191 A JP5090191 A JP 5090191A JP 5090191 A JP5090191 A JP 5090191A JP H04285466 A JPH04285466 A JP H04285466A
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JP
Japan
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circuit
capacitor
gto
snubber
diode
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Pending
Application number
JP5090191A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Kawaguchi
章 川口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent a decrease in an efficiency due to consumption of energy stored in a snubber capacitor by a resistor in a snubber circuit connected to a power conversion semiconductor switching element for constituting a power converter. CONSTITUTION:A capacitor 4 is connected in parallel with a GTO 1, and a series circuit of a GTO 6, a reactor 7 and a pulse transformer 8 is connected in parallel with the capacitor 4. A secondary side of the transformer 8 is connected to a DC circuit 10 through a diode 9. Charge stored in the capacitor 4 at the time of turning off the GTO 1 is discharged by turning on the GTO 6 at the time of turning off the GTO 1. Thus, snubber energy can be transferred to the circuit 10.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[発明の目的] [Purpose of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は電力変換装置に係り、特
にその主回路の電力変換用半導体スイッチング素子に接
続されたスナバ回路のエネルギーを直流回路に転送する
スナバ回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a snubber circuit that transfers energy from a snubber circuit connected to a power conversion semiconductor switching element of a main circuit of the device to a DC circuit.

【0002】0002

【従来の技術】従来技術として、図5にゲートターンオ
フサイリスタ(以下GTOという)のスナバ回路の一構
成例を示す。
2. Description of the Related Art As a prior art, FIG. 5 shows an example of the configuration of a snubber circuit for a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as GTO).

【0003】GTO1には、ダイオード2が逆並列に接
続されている。直例接続されたダイオード3コンデンサ
4が、GTO1に並列接続されている。またダイオード
3には抵抗器5が並列接続されている。
[0003] A diode 2 is connected in antiparallel to the GTO1. Directly connected diodes 3 capacitors 4 are connected in parallel to GTO1. Further, a resistor 5 is connected in parallel to the diode 3.

【0004】GTO1がターンオフすると、それまでG
TO1を流れていた電流は、ダイオード3、コンデンサ
4を流れてコンデンサ4を充電し、GTO1の両端の電
圧の上昇率は一定値以下に制限される。このとき、コン
デンサ4にはエネルギーが蓄えられる。
[0004] When GTO1 turns off, the G
The current flowing through the TO1 flows through the diode 3 and the capacitor 4 to charge the capacitor 4, and the rate of increase in the voltage across the GTO1 is limited to a certain value or less. At this time, energy is stored in the capacitor 4.

【0005】GTO1がターンオンすると、コンデンサ
4の電荷は、抵抗器5、GTO1を通して放電されると
共に主電流がGTO1に流れる。そしてコンデンサ4の
両端の電圧は、ほぼ0Vとなる。この時、コンデンサ4
に蓄えられていたエネルギーは、抵抗器5によって消費
される。
When GTO1 is turned on, the charge in capacitor 4 is discharged through resistor 5 and GTO1, and the main current flows through GTO1. Then, the voltage across the capacitor 4 becomes approximately 0V. At this time, capacitor 4
The energy stored in the resistor 5 is consumed by the resistor 5.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のス
ナバ回路ではコンデンサ4のエルギーを全て抵抗器5で
消費してしまう。
In the conventional snubber circuit as described above, all the energy of the capacitor 4 is consumed by the resistor 5.

【0007】この抵抗損失はGTO1に印加される電圧
の2乗に比例し遮断の回数(スイッチング周波数)に比
例する。そのため、GTO1が遮断する電圧が大きくな
り、また、スイッチング周波数が大きくなるにつれて、
抵抗器5消費されるエネルギーも大きくなる。このよう
に、電力変換装置全体の効率を低下させてしまうという
問題点がある。
[0007] This resistance loss is proportional to the square of the voltage applied to the GTO 1 and proportional to the number of interruptions (switching frequency). Therefore, as the voltage cut off by GTO1 increases and the switching frequency increases,
The energy consumed by resistor 5 also increases. As described above, there is a problem in that the efficiency of the entire power conversion device is reduced.

【0008】そこで本発明の目的は、電力変換装置を構
成する直列接続あるいは並列接続された電力変換用半導
体スイッチング素子のスナバ回路において、スナバコン
デンサに蓄えられたエネルギーを抵抗器で消費してしま
うことなく有効に利用することができるスナバ回路を備
えた電力変換装置を提供するものである。 [発明の構成]
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the problem of consuming energy stored in a snubber capacitor in a resistor in a snubber circuit of series-connected or parallel-connected power conversion semiconductor switching elements constituting a power conversion device. The present invention provides a power conversion device equipped with a snubber circuit that can be used effectively without any problems. [Structure of the invention]

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、コンデンサ、半導体スイッチング素子
、リアクトル、パルストランス、ダイオードより構成さ
れる。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is composed of a capacitor, a semiconductor switching element, a reactor, a pulse transformer, and a diode.

【0010】0010

【作用】スナバコンデンサの電荷を半導体スイッチング
素子のターンオンにより、パルス電流とし、パルストラ
ンスの2次側にダイオードを介して接続された直流回路
に、パルス電流として転送する。
[Operation] The charge in the snubber capacitor is converted into a pulse current by turning on the semiconductor switching element, and is transferred as a pulse current to the DC circuit connected to the secondary side of the pulse transformer via a diode.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明する
[Embodiments] Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained with reference to the drawings.

【0012】図1は、第1の実施例を示すもので、GT
O1にはダイオード2が逆並列に接続されている。GT
O1のアノードは、さらにダイオード3のアノードに接
続されている。ダイオード3のカソードはコンデンサ4
の一端に接続されている。コンデンサ4の他端は、GT
O1のカソードに接続されている。ダイオード3のカソ
ードは、さらに第2のGTO6のアノードに接続されて
いる。このGTO6カソードはリアクトル7の一端に接
続されている。リアクトル7の他端は、パルストランス
8の1次巻線の一端に接続されている。パルストランス
8の1次巻線の他端は、コンデンサ4の他端、GTO1
のカソードに接続されている。パルストランス8の2次
巻線の一端は、ダイオード9のアノードに接続され、こ
のダイオード9のカソードは、直流回路10の正極側に
接続されている。パルストランス8の2次巻線の他端は
、直流回路10の負極側に接続されている。ダイオード
3、コンデンサ4、GTO6、リアクトル7、パルスト
ランス8、ダイオード9で、スナバ回路11は構成され
る。
FIG. 1 shows a first embodiment, in which GT
A diode 2 is connected in antiparallel to O1. GT
The anode of O1 is further connected to the anode of diode 3. The cathode of diode 3 is capacitor 4
connected to one end of the The other end of capacitor 4 is GT
Connected to the cathode of O1. The cathode of the diode 3 is further connected to the anode of the second GTO 6. This GTO6 cathode is connected to one end of the reactor 7. The other end of the reactor 7 is connected to one end of the primary winding of a pulse transformer 8. The other end of the primary winding of the pulse transformer 8 is connected to the other end of the capacitor 4, GTO1.
connected to the cathode of One end of the secondary winding of the pulse transformer 8 is connected to the anode of a diode 9, and the cathode of the diode 9 is connected to the positive electrode side of the DC circuit 10. The other end of the secondary winding of the pulse transformer 8 is connected to the negative electrode side of the DC circuit 10. The snubber circuit 11 includes a diode 3, a capacitor 4, a GTO 6, a reactor 7, a pulse transformer 8, and a diode 9.

【0013】また、GTO1、ダイオード2、スナバ回
路11、及び直流回路10よりアーム回路12は構成さ
れる。 このアーム回路12が2個直列接続されて、直流電源で
あるPN間に挿入され、それぞれのアーム回路12の接
続間に交流側端子(AC)が設けられている。このよう
にして、電力変換装置のハーフブリッジを構成している
An arm circuit 12 is composed of the GTO 1, the diode 2, the snubber circuit 11, and the DC circuit 10. Two arm circuits 12 are connected in series and inserted between PN, which is a DC power source, and an alternating current terminal (AC) is provided between the connections of each arm circuit 12. In this way, a half bridge of the power conversion device is configured.

【0014】以下に本実施例の動作を説明する。GTO
1がターンオフすると、それまでGTO1を流れていた
電流は、ダイオード3、コンデンサ4を流れ、コンデン
サ4を充電する。こうして、GTO1の両端の電圧上昇
率は一定値以下に制限される。このとき、コンデンサ4
には、エネルギーが蓄えられる。
The operation of this embodiment will be explained below. G.T.O.
When GTO 1 turns off, the current that had been flowing through GTO 1 flows through diode 3 and capacitor 4, charging capacitor 4. In this way, the rate of voltage increase across the GTO1 is limited to a certain value or less. At this time, capacitor 4
can store energy.

【0015】GTO1のターンオン期間中にスナバ回路
11のGTO6を点弧すると、コンデンサ4、GTO6
、リアクトル7、パルストランス8よりなる共振回路が
形成される。そのためコンデンサ4の電荷が放電され、
リアクトル7に電流が流れ、コンデンサ4に蓄えられて
いたエネルギーはリアクトル7に移る。このとき、電流
はコンデンサ4の電圧が正の間は、コンデンサ4、GT
O6、リアクトル7、パルストランス8の1次巻線のル
ープを流れるが、コンデンサ4の電圧がOV以下に下が
るとコンデンサ4、ダイオード2、ダイオード3のルー
プを流れる。こうしてコンデンサ4の電圧は、ほぼ0V
まで下がり一定となる。リアクトル7のエネルギーは、
パルス状の電流となり、パルストランス8の2次側から
ダイオード9を介して直流回路10に転送される。なお
、コンデンサ4の電荷の放電は、GTO1のターンオン
期間中に、完了するように、GTO6のターンオン期間
、またコンデンサ4、リアクトル7、パルストランス8
の定数を設定する。
When GTO6 of the snubber circuit 11 is turned on during the turn-on period of GTO1, capacitor 4 and GTO6
, a reactor 7, and a pulse transformer 8 form a resonant circuit. Therefore, the charge in capacitor 4 is discharged,
A current flows through the reactor 7, and the energy stored in the capacitor 4 is transferred to the reactor 7. At this time, while the voltage of capacitor 4 is positive, the current flows between capacitor 4 and GT
It flows through the loop of the primary winding of O6, reactor 7, and pulse transformer 8, but when the voltage of capacitor 4 drops below OV, it flows through the loop of capacitor 4, diode 2, and diode 3. In this way, the voltage of capacitor 4 is approximately 0V.
It decreases to a constant value. The energy of reactor 7 is
The current becomes a pulsed current and is transferred from the secondary side of the pulse transformer 8 to the DC circuit 10 via the diode 9. Note that the discharge of the charge in the capacitor 4 is completed during the turn-on period of the GTO 6, and also during the turn-on period of the GTO 6, the capacitor 4, the reactor 7, and the pulse transformer 8.
Set constants for .

【0016】コンデンサ4のスナバエネルギーの転送は
、高速に行われる必要があるため、リアクトル7のイン
ダクタンスは小さくてよく、リアクトル7を小形化する
ことができる。パルストランス8も小形でよい。従って
、本実施例によれば小形で軽量、安価なスナバ回路を構
成することができる。また、パルストランス8で絶縁し
ているので、GTO1と直流回路路10が電気的に切り
放されている。そのため、GTO1の構成と、直流回路
10の構成は、独立に決定することができる。また負荷
である直流回路10に規則的にエネルギーを供給するこ
とができる。図2は、本発明の第2の実施例である。図
中のスナバ回路11は図1と同じ構成である。
Since the snubber energy of the capacitor 4 needs to be transferred at high speed, the inductance of the reactor 7 may be small, and the reactor 7 can be made smaller. The pulse transformer 8 may also be small. Therefore, according to this embodiment, a small, lightweight, and inexpensive snubber circuit can be constructed. Further, since the pulse transformer 8 provides insulation, the GTO 1 and the DC circuit path 10 are electrically disconnected. Therefore, the configuration of the GTO 1 and the configuration of the DC circuit 10 can be determined independently. Moreover, energy can be regularly supplied to the DC circuit 10 which is a load. FIG. 2 shows a second embodiment of the invention. The snubber circuit 11 in the figure has the same configuration as in FIG.

【0017】GTO1がn個直列に接続されている。n
個のそれぞれのGTO1には、ダイオード2がそれぞれ
逆並列に接続されている。また、各GTO1には、それ
ぞれスナバ回路11が接続されている。各スナバ回路1
1は、パルストランス8の2次側の一端が、次段のスナ
バ回路11のダイオード9のカソードに接続されるとい
う方法で、直列に接続され、直流回路10に接続されて
いる。
[0017] n GTO1s are connected in series. n
A diode 2 is connected in antiparallel to each of the GTOs 1. Furthermore, a snubber circuit 11 is connected to each GTO 1. Each snubber circuit 1
1 is connected in series to the DC circuit 10 in such a way that one end of the secondary side of the pulse transformer 8 is connected to the cathode of the diode 9 of the snubber circuit 11 at the next stage.

【0018】n個の直列接続されたGTO1、各GTO
2に接続されたダイオード2とスナバ回路11、直流回
路10からアーム回路13は構成される。このアーム回
路13が2個直列接続されて、PN間に挿入され、2個
のアーム回路13の接続間は交流側端子となる。
[0018] n series-connected GTO1, each GTO
An arm circuit 13 is constituted by a diode 2 connected to the diode 2, a snubber circuit 11, and a DC circuit 10. Two arm circuits 13 are connected in series and inserted between PN, and the connection between the two arm circuits 13 becomes an AC side terminal.

【0019】スナバ回路11のGTO6は、そのスナバ
回路11に接続されているGTO1のオン期間中に、点
弧される。また、同一アーム回路13の内のスナバ回路
11のGTO6は同じタイミングで点弧される。コンデ
ンサ4のエネルギーの転送のされ方は、前述の実施例と
同様である。
GTO 6 of snubber circuit 11 is fired during the ON period of GTO 1 connected to snubber circuit 11 . Furthermore, the GTOs 6 of the snubber circuits 11 in the same arm circuit 13 are fired at the same timing. The way in which energy is transferred by the capacitor 4 is similar to that of the previous embodiment.

【0020】本実施例によれば、アーム回路13内で直
列接続されたGTO1に対して、本発明を適用すること
ができる。なお、本実施例において、直流回路10は、
アーム回路13ごとに独立である必要はなく、2個のア
ーム回路13の直流回路10の部分を並列接続すること
で、共通にしても構わない。図3は、本発明の第3の実
施例を示し、スナバ回路11を並列接続したものである
。なお図中のスナバ回路11は第1の実施例と同じ構成
である。
According to this embodiment, the present invention can be applied to the GTOs 1 connected in series within the arm circuit 13. In addition, in this embodiment, the DC circuit 10 is
It is not necessary that each arm circuit 13 be independent, and the DC circuit 10 portions of two arm circuits 13 may be connected in parallel to be common. FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, in which snubber circuits 11 are connected in parallel. Note that the snubber circuit 11 in the figure has the same configuration as the first embodiment.

【0021】n個のGTO1が直列接続され、それぞれ
のGTO1にはダイオード2が逆並列に接続されている
。各GTO1にはスナバ回路11が接続されている。そ
れぞれのスナバ回路11のダイオード9のカソードがそ
れぞれ直流回路10の正極側に接続され、パルストラン
ス8のダイオード9の接続されない他端がそれぞれ直流
回路10の負極側に接続される。このように各スナバ回
路11が並列接続され、直流回路10に接続されている
[0021] n GTO1s are connected in series, and a diode 2 is connected antiparallel to each GTO1. A snubber circuit 11 is connected to each GTO 1. The cathodes of the diodes 9 of each snubber circuit 11 are connected to the positive electrode side of the DC circuit 10, and the other ends of the pulse transformer 8 to which the diodes 9 are not connected are respectively connected to the negative electrode side of the DC circuit 10. In this way, each snubber circuit 11 is connected in parallel and connected to the DC circuit 10.

【0022】スナバ回路11のGTO6は、それぞれが
接続されたGTO1のオン期間中に、点弧される。また
、スナバ回路11が並列接続された場合には、各スナバ
回路11のGTO6の点弧のタイミングは、同時に点弧
する必要はない。なお、GTO1を並列接続した場合で
も、本実施例を適用することができる。図4は本発明の
第4の実施例を示したものであり、各スナバ回11のエ
ネルギーを、GTO1が接続されている直流電源へ回生
した例である。
GTO 6 of snubber circuit 11 is fired during the on period of GTO 1 to which it is connected. Furthermore, when the snubber circuits 11 are connected in parallel, the GTOs 6 of each snubber circuit 11 do not need to be fired at the same time. Note that this embodiment can be applied even when the GTOs 1 are connected in parallel. FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, and is an example in which the energy of each snubber circuit 11 is regenerated to the DC power supply to which the GTO 1 is connected.

【0023】スナバ回路11中の、ダイオード9のカソ
ードは、直流電源の正極側へ接続されている。パルスト
ランス8のダイオード9に接続されていない一端は、直
流電源の負極側へ接続されている。コンデンサ4のエネ
ルギーの転送のされ方は、第1の実施例と同様である。 本実施例によれば、スナバエネルギーを直流電源に回生
するので、抵抗損失のない効率のよい電力変換装置を提
供することができる。
The cathode of the diode 9 in the snubber circuit 11 is connected to the positive electrode side of the DC power supply. One end of the pulse transformer 8 that is not connected to the diode 9 is connected to the negative electrode side of the DC power supply. The way in which energy is transferred by the capacitor 4 is the same as in the first embodiment. According to this embodiment, since snubber energy is regenerated into the DC power supply, it is possible to provide an efficient power conversion device without resistance loss.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明では、電力変
換用半導体スイッチング素子の構成によらず適用するこ
とができ、スナバエネルギーを転送して利用可能とした
ので、効率のよい電力変換装置を提供することができる
As explained above, the present invention can be applied regardless of the configuration of the semiconductor switching element for power conversion, and the snubber energy can be transferred and used, thereby providing an efficient power conversion device. can be provided.

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

【図1】本発明による第1の実施例を示す電力変換装置
の主回路図である。
FIG. 1 is a main circuit diagram of a power conversion device showing a first embodiment according to the present invention.

【図2】本発明による第2の実施例を示す電力変換装置
の主回路図である。
FIG. 2 is a main circuit diagram of a power conversion device showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明による第3の実施例を示す電力変換装置
の主回路図である。
FIG. 3 is a main circuit diagram of a power conversion device showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明による第4の実施例を示す電力変換装置
の主回路図である。
FIG. 4 is a main circuit diagram of a power conversion device showing a fourth embodiment according to the present invention.

【図5】従来の電力変換装置の主回路図である。FIG. 5 is a main circuit diagram of a conventional power conversion device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,6…GTO                  
    2,3,9…ダイオード 4…コンデンサ                  
    5…抵抗器7…リアクトル         
             8…パルストランス 10…直流回路                  
      11…スナバ回路12,13 …アーム回
1,6...GTO
2, 3, 9...Diode 4...Capacitor
5...Resistor 7...Reactor
8...Pulse transformer 10...DC circuit
11... Snubber circuit 12, 13... Arm circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  電力変換用半導体スイッチング素子で
構成される変換器を有する電力変換装置において、電力
変換用半導体スイッチング素子に並列接続されたスナバ
コンデンサと、このスナバコンデンサに並列接続された
、スナバエネルギー転送用の半導体スイッチング素子と
リアクトルとパルストランスの一次側が直列接続された
直列回路と、この直列回路のパルストランス2次側にダ
イオードを介して接続された直流回路とを有し、半導体
スイッチング素子をオンしてこの直流回路にスナバコン
デンサのエネルギーを転送することを特徴とする電力変
換装置。
1. A power conversion device having a converter configured with a semiconductor switching element for power conversion, comprising: a snubber capacitor connected in parallel to the semiconductor switching element for power conversion; and a snubber energy capacitor connected in parallel to the snubber capacitor. It has a series circuit in which a semiconductor switching element for transfer, a reactor, and the primary side of a pulse transformer are connected in series, and a DC circuit connected to the secondary side of the pulse transformer of this series circuit via a diode. A power conversion device characterized in that it turns on and transfers the energy of a snubber capacitor to this DC circuit.
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