JPH0522953A - Power conversion device - Google Patents
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- JPH0522953A JPH0522953A JP3168592A JP16859291A JPH0522953A JP H0522953 A JPH0522953 A JP H0522953A JP 3168592 A JP3168592 A JP 3168592A JP 16859291 A JP16859291 A JP 16859291A JP H0522953 A JPH0522953 A JP H0522953A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、自己消弧形半導体素
子のターンオフ時に、アノードリアクトルの電圧を一定
範囲に保ち、そのエネルギの一部を例えば交流電源に回
生すると共にスナバ回路過電圧を抑え、そのロスを低減
する電力変換装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention keeps the voltage of the anode reactor within a certain range when the self-extinguishing type semiconductor device is turned off, regenerates a part of its energy to an AC power supply, and suppresses snubber circuit overvoltage. The present invention relates to a power converter that reduces the loss.
【0002】[0002]
【従来の技術】この発明の技術に関係する従来技術とし
て、図5に、抵抗によりアノードリアクトルのエネルギ
を消費する電力変換装置の一構成例を示す。図5は、自
己消弧形半導体素子(以下単に、GTOと記す)を用い
て、ハーフブリッジインバータを構成した例である。2. Description of the Related Art As a conventional technique related to the technique of the present invention, FIG. 5 shows an example of the configuration of a power converter which consumes energy of an anode reactor by a resistor. FIG. 5 is an example in which a half-bridge inverter is configured using a self-arc-extinguishing type semiconductor device (hereinafter, simply referred to as GTO).
【0003】アノ―ドリアクトル(以下単にALと記
す)1には、抵抗35とダイオード2の直列回路が、並
列に接続されている。抵抗35が接続されたAL1の一
端は直流電源21の正側に接続されている。AL1の他
端は、GTO11aのアノードに接続されている。GT
O11aには、ダイオード12aが逆並列に接続されて
いる。GTO11aには更にスナバ回路13aが並列に
接続されている。GTO11aのカソードは出力端子2
2、及びGTO11bのアノードに接続されている。G
TO11bにも、11aと同様にダイオード12bが逆
並列に接続されており、又、スナバ回路13bが並列に
接続されている。GTO11bのカソードは、直流電源
21の負側に接続されている。A series circuit of a resistor 35 and a diode 2 is connected in parallel to an anode reactor (hereinafter simply referred to as AL) 1. One end of AL1 to which the resistor 35 is connected is connected to the positive side of the DC power supply 21. The other end of AL1 is connected to the anode of GTO 11a. GT
A diode 12a is connected in antiparallel to O11a. A snubber circuit 13a is further connected in parallel to the GTO 11a. The cathode of GTO11a is the output terminal 2
2 and the anode of GTO 11b. G
Similarly to 11a, the diode 12b is connected to the TO 11b in anti-parallel, and the snubber circuit 13b is connected in parallel. The cathode of the GTO 11b is connected to the negative side of the DC power supply 21.
【0004】GTO11aがターンオフすると、それま
でAL1を流れていた電流は減少を始め、その電流変化
率に比例した電圧がAL1の両端に生じる。この電圧に
よりダイオード2がターンオンし、ダイオード2、抵抗
35、AL1 の経路で循環電流が流れる。この循環電流
により、AL1に蓄積されていたエネルギは、抵抗35
で消費される。抵抗35により、AL1の両端の電圧
は、その上昇が抑制されGTO11a,11b及びその
他の主回路に、過電圧が加わることが防がれる。図6
は、スナバ回路13の一構成例である。スナバコンデン
サ51とスナバ抵抗52を直列接続し、更にスナバ抵抗
52に図示極性のスナバダイオード53を並列接続して
構成している。スナナバ回路13の端子AはGTO11
のアノードに、端子BはGTO11のカソードに接続さ
れる。When the GTO 11a is turned off, the current flowing through the AL1 until then begins to decrease, and a voltage proportional to the current change rate is generated across the AL1. This voltage turns on the diode 2, and a circulating current flows through the path of the diode 2, the resistor 35, and AL1. Due to this circulating current, the energy accumulated in AL1 is transferred to the resistor 35.
Consumed in. The resistor 35 suppresses the increase in the voltage across AL1 and prevents the overvoltage from being applied to the GTOs 11a and 11b and other main circuits. Figure 6
Is a configuration example of the snubber circuit 13. A snubber capacitor 51 and a snubber resistor 52 are connected in series, and a snubber diode 53 having the illustrated polarity is connected in parallel to the snubber resistor 52. The terminal A of the snubber circuit 13 is the GTO 11
And the terminal B is connected to the cathode of the GTO 11.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の電
力変換装置には、下記のような欠点があった。The conventional power conversion device as described above has the following drawbacks.
【0006】図5は、AL1のエネルギを抵抗35で消
費してしまう回路である。GTO11が遮断する電流が
大きくなり、遮断の回数(スイッチング周波数)が多く
なると、抵抗35で消費されるエネルギが大きくなり、
装置全体の効率を低下させてしまう。また、AL1の電
流が指数関数的に減少するため、遮断電流が大きいと、
GTO11a,11bのオフ時間内に電流が0にならな
いことがある。又、スナバ回路の電圧が上昇し、GTO
11aに過渡的に過電圧が印加され、スナバ回路13ロ
スが大きくなるため、冷却設備等、装置を必要以上大き
くしなければならない。FIG. 5 shows a circuit in which the energy of AL1 is consumed by the resistor 35. When the current interrupted by the GTO 11 increases and the number of interruptions (switching frequency) increases, the energy consumed by the resistor 35 increases,
This reduces the efficiency of the entire device. Moreover, since the current of AL1 decreases exponentially, if the breaking current is large,
The current may not reach 0 within the off time of the GTOs 11a and 11b. In addition, the voltage of the snubber circuit rises and the GTO
Since an overvoltage is transiently applied to 11a and the snubber circuit 13 loss increases, it is necessary to make the apparatus such as cooling equipment larger than necessary.
【0007】本発明は上記の欠点を除去するためになさ
れたもので、ALのエネルギを抵抗で消費してしまうこ
とく、又、スナバ回路のロスを低減し、損失が少なく小
形で安価な電力変換装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and the AL energy is not consumed by the resistance, and the snubber circuit loss is reduced. An object is to provide a conversion device.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成すために、少くとも直流電源の正極側に接続される自
己消弧形半導体素子に直列にアノ―ドリアクトルを接続
して成る電力変換装置において、前記アノ―ドリアクト
ルの両端に直流入力端子が接続される回生用インバータ
と、この回生用インバータから出力される交流電力を絶
縁トランスを介して回生される交流電源を具備し、且つ
前記回生用インバータは、その直流回路電圧を一定範囲
に保つ機能を備えたことを特徴とするものである。In order to achieve the above object, the present invention comprises an anodic reactor connected in series to a self-arc-extinguishing type semiconductor device connected to at least the positive electrode side of a DC power supply. In the power conversion device, a regenerative inverter having DC input terminals connected to both ends of the anodic reactor, and an AC power source for regenerating AC power output from the regenerative inverter via an insulating transformer, In addition, the regeneration inverter is characterized by having a function of keeping the DC circuit voltage within a certain range.
【0009】[0009]
【作用】前述のように、構成することにより、ALに蓄
積された電磁エネルギは、回生用インバータ及び絶縁ト
ランスを介して例えば交流電源へ回生されるため、ロス
を低減でき、スナバ回路過電圧を抑えることができる。As described above, with the configuration, the electromagnetic energy stored in the AL is regenerated to the AC power source, for example, via the regeneration inverter and the insulation transformer, so that the loss can be reduced and the snubber circuit overvoltage can be suppressed. be able to.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1の構成図を参
照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the block diagram of FIG.
【0011】AL1の一端は直流電源21の正側に接続
されている。又、この端子は、回生用インバ―タ4のN
側端子に接続されている。AL1の他端は自己消弧形半
導体素子11aのアノ―ド及びダイオ―ド2のアノ―ド
に接続されている。ダイオ―ド2のカソ―ドは回生用イ
ンバ―タ4のP側端子に接続されている。回生用インバ
―タ4の交流出力は絶縁トランス5を介して交流電源6
に接続されている。上記以外の構成は、図5と同じ構成
であるので説明は省略する。One end of AL1 is connected to the positive side of the DC power supply 21. Also, this terminal is the N of the regeneration inverter 4.
It is connected to the side terminal. The other end of AL1 is connected to the anode of the self-arc-extinguishing semiconductor element 11a and the anode of the diode 2. The cathode of the diode 2 is connected to the P-side terminal of the regenerative inverter 4. The AC output of the regenerative inverter 4 is supplied to the AC power supply 6 via the insulation transformer 5.
It is connected to the. Since the configuration other than the above is the same as that of FIG. 5, the description thereof will be omitted.
【0012】図2は本実施例で使用される回生用インバ
―タ4の一構成例である。入力端子Pは、分圧器41b
の、フィルタコンデンサ42、自己消弧形半導体素子4
3b,43dのコレクタに接続されている。分圧器41
bの他端は、制御回路46、分圧器41aに接続されて
いる。制御回路46には、さらに、同期電源45、電流
検出器44が接続されてる。制御回路46の出力は、自
己消弧形半導体素子43a〜43dのゲ―トに接続され
ている。自己消弧形半導体素子43bのエミッタは、自
己消弧形半導体素子43aのコレクタ及び電流検出器4
4に接続されている。電流検出器44の他端は、絶縁ト
ランス5に接続されている。入力端子Nは、前記分圧器
41aの他端、前記フィルタコンデンサの他端、前記自
己消弧形半導体素子43a、43cのエミッタに接続さ
れている。FIG. 2 shows an example of the configuration of the regenerative inverter 4 used in this embodiment. The input terminal P is a voltage divider 41b
, Filter capacitor 42, self-extinguishing semiconductor element 4
It is connected to the collectors of 3b and 43d. Voltage divider 41
The other end of b is connected to the control circuit 46 and the voltage divider 41a. A synchronous power supply 45 and a current detector 44 are further connected to the control circuit 46. The output of the control circuit 46 is connected to the gates of the self-extinguishing semiconductor devices 43a to 43d. The emitter of the self-extinguishing semiconductor element 43b is the collector of the self-extinguishing semiconductor element 43a and the current detector 4
4 is connected. The other end of the current detector 44 is connected to the insulating transformer 5. The input terminal N is connected to the other end of the voltage divider 41a, the other end of the filter capacitor, and the emitters of the self-turn-off semiconductor devices 43a and 43c.
【0013】次に図1を参照して本発明の動作を説明す
る。自己消弧形半導体素子11aがタ―ンオフすると、
図5と同様に、それまでAL1にを流れていた電流が減
少を始め、AL1の両端に電圧が生じる。この電圧が回
生用インバ―タ4により一定範囲内に保たれている電圧
ERを超えるとダイオ―ド2がタ―ンオンし、電流が回
生用インバ―タ4に流れる。AL1の両端の電圧は、回
生用インバ―タ4により一定範囲内に保たれているの
で、AL1を流れる電流は、一定の変化率で減少してい
く。このとき、AL1に蓄えられていたエネルギは、回
生用インバ―タ4により絶縁トランス5を介して交流電
源6へ回生される。Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIG. When the self-extinguishing semiconductor element 11a turns off,
Similar to FIG. 5, the current flowing through AL1 starts to decrease, and a voltage is generated across AL1. When this voltage exceeds the voltage ER kept within a certain range by the regenerative inverter 4, the diode 2 turns on and a current flows through the regenerative inverter 4. Since the voltage across AL1 is kept within a certain range by the regenerative inverter 4, the current flowing through AL1 decreases at a constant rate of change. At this time, the energy stored in AL1 is regenerated by the regenerative inverter 4 through the insulating transformer 5 to the AC power supply 6.
【0014】次に、図2を参照して、回生用インバ―タ
4の動作を説明する。図2において、入力端子P,N間
の電圧ERは、分圧器41a,41bにより分圧され制
御回路46に入力される。制御回路46では、P,N端
子間の電圧ER及び同期電源45より、P,N端子間の
電圧ERが一定値となるように電力演算を行い、出力電
流指令を演算し、電流検出器44により検出される出力
電流が出力電流指令と一致するように、自己消弧形半導
体素子43a〜43dのゲ―トを制御する。Next, the operation of the regenerative inverter 4 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the voltage ER between the input terminals P and N is divided by the voltage dividers 41a and 41b and input to the control circuit 46. In the control circuit 46, electric power is calculated from the voltage ER between the P and N terminals and the synchronous power supply 45 so that the voltage ER between the P and N terminals becomes a constant value, the output current command is calculated, and the current detector 44 is operated. The gates of the self-extinguishing semiconductor elements 43a to 43d are controlled so that the output current detected by the output current command coincides with the output current command.
【0015】このようにして、回生用インバ―タ4によ
り、電圧ERが一定範囲内に保たれているのでAL1の
両端の電圧は、遮断電流の大きさによらず一定となる。
そのため、AL1の電流は一定の変化率で減少する。こ
のことにより、AL1のエネルギの回生が速やかに行わ
れる。AL1に蓄積された電磁エネルギが回生されるた
めロスが低減される。又、スナバ回路13aの過電圧を
抑えることができ、スナバ回路のロスが低減される。更
に、自己消弧形半導体素子11aに過渡的に加わる過電
圧を抑えることができる。図3は、ALを分散配置した
本発明の他の実施例を示す構成図である。In this way, the voltage ER is kept within a fixed range by the regenerative inverter 4, so that the voltage across AL1 becomes constant regardless of the magnitude of the breaking current.
Therefore, the current of AL1 decreases at a constant rate of change. As a result, the energy of AL1 is quickly regenerated. Loss is reduced because the electromagnetic energy stored in AL1 is regenerated. Further, the overvoltage of the snubber circuit 13a can be suppressed, and the loss of the snubber circuit can be reduced. Further, transient overvoltage applied to the self-extinguishing semiconductor element 11a can be suppressed. FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention in which ALs are distributed and arranged.
【0016】AL1a,1bは直流電源21の正側、負
側にそれぞれ接続されている。又、同時に回生用インバ
―タ4a,4bの交流側出力は、絶縁トランス5a,5
bを介して交流電源6に接続されている。AL1a,1
bの他端は、自己消弧形半導体素子11aのアノ―ド、
11bのカソ―ド、ダイオ―ド2aのアノ―ド、2bの
カソ―ドにそれぞれ接続されている。自己消弧形半導体
素子11a、11bには、ダイオ―ド12a,12bが
逆並列に、スナナバ回路13a,13bが並列に接続さ
れている。自己消弧形半導体素子11aのカソ―ドは、
自己消弧形半導体素子11bのアノ―ドに接続され、出
力22bに接続されている。本発明はALの分散のされ
方(配置、分散数等)によらず応用することが可能であ
る。The ALs 1a and 1b are connected to the positive side and the negative side of the DC power source 21, respectively. At the same time, the output of the regenerative inverters 4a, 4b on the AC side is isolated by the insulating transformers 5a, 5b.
It is connected to the AC power supply 6 via b. AL1a, 1
The other end of b is the anode of the self-extinguishing semiconductor element 11a,
It is connected to the cathode of 11b, the anode of diode 2a, and the cathode of 2b, respectively. Diodes 12a and 12b are connected in anti-parallel, and snubber circuits 13a and 13b are connected in parallel to the self-extinguishing semiconductor elements 11a and 11b. The cathode of the self-extinguishing type semiconductor element 11a is
It is connected to the anode of the self-extinguishing semiconductor element 11b and to the output 22b. The present invention can be applied regardless of how AL is distributed (arrangement, number of dispersions, etc.).
【0017】図4は、2ア―ム構成のインバ―タを複数
並列に接続し、回生用インバ―タを共通とした、本発明
の更に他の実施例を示す構成図である。AL1a、自己
消弧形半導体素子11a,11b、ダイオ―ド12a,
12b、スナナバ回路13a.13bより成る2ア―ム
構成のブリッジ回路の構成は、図1と同一であり、説明
を省略する。AL1b、自己消弧形半導体素子11c,
11d、ダイオ―ド12c,12d、スナナバ回路13
c.13dより成るもう一つの2ア―ム構成のブリッジ
回路の構成も図1と同一であり、説明を省略する。AL
1a,1bはダイオ―ド2a,2bを介して、同一の回
生用インバ―タ4に並列に接続されている。 本実施例
のように、同一電位に片端が接続されたALについて
は、回生用インバ―タを共通とし、装置の小形化を図る
ことができる。本実施例では、2ア―ム構成の2組の単
相ブリッジ回路に対する構成例を説明したが、3組以上
のブリッジ回路、又は、多重ブリッジ回路に対しても同
様の構成ができる。又、図3のように、ALが分散配置
された場合でも、同一電位に接続されたALについて
は、同様な構成が可能である。FIG. 4 is a block diagram showing still another embodiment of the present invention in which a plurality of 2-arm type inverters are connected in parallel and the regeneration inverter is common. AL1a, self-arc-extinguishing type semiconductor elements 11a, 11b, diode 12a,
12b, the snubber circuit 13a. The structure of the 2-arm bridge circuit composed of 13b is the same as that shown in FIG. AL1b, self-extinguishing semiconductor element 11c,
11d, diodes 12c and 12d, a snubber circuit 13
c. The structure of another 2-arm bridge circuit composed of 13d is also the same as that of FIG. AL
1a and 1b are connected in parallel to the same regenerative inverter 4 via diodes 2a and 2b. As in the present embodiment, for the AL whose one end is connected to the same potential, the regeneration inverter is commonly used, and the device can be downsized. In the present embodiment, a configuration example for two pairs of single-phase bridge circuits having a two-arm configuration has been described, but the same configuration can be applied to three or more pairs of bridge circuits or multiple bridge circuits. Further, as shown in FIG. 3, even when the ALs are distributed and arranged, the same configuration is possible for the ALs connected to the same potential.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、ALに蓄積された
電磁エネルギは、回生用インバータ及び絶縁トランスを
介して交流電源へ回生されるため、ロスを低減でき、ス
ナバ回路過電圧を抑えることができる。As described above, since the electromagnetic energy stored in the AL is regenerated to the AC power source via the regeneration inverter and the insulation transformer, the loss can be reduced and the snubber circuit overvoltage can be suppressed. ..
【図1】本発明の一実施例を示す電力変換装置の構成
図。FIG. 1 is a configuration diagram of a power conversion device showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1の回生用インバ―タの具体的一例を示す構
成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific example of the regeneration inverter of FIG.
【図3】本発明の他の実施例を示す電力変換装置の構成
図。FIG. 3 is a configuration diagram of a power conversion device showing another embodiment of the present invention.
【図4】本発明の更に別の実施例を示す電力変換装置の
構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a power conversion device showing still another embodiment of the present invention.
【図5】従来の電力変換装置の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional power conversion device.
【図6】スナバ回路の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a snubber circuit.
1,1a〜1d …アノ―ドリアクトル―ド 2,2a〜2d …ダイオ―ド 4,4a〜4d …回生用インバ―タ 5,5a〜5d …絶縁トランス 6 …交流電源 11,11a〜11b…自己消弧形半導体素子 12,12a〜12b…ダイオ―ド 13,13a〜13b…スナバ回路 21 …直流電源 22,22a〜22b…出力端子 41a,41b …分圧器 42 …フィルタコンンデンサ 43a〜43d …自己消弧形半導体素子 44 …電流検出器 45 …同期電源 46 …制御回路 51 …スナバコンデンサ 52 …スナバ抵抗 53 …スナバダイオ―ド 1, 1a to 1d ... Anode reactor 2, 2a to 2d ... Diodes 4, 4a to 4d ... Regenerative inverter 5, 5a to 5d ... Insulation transformer 6 ... AC power supply 11, 11a to 11b ... Self-extinguishing type semiconductor elements 12, 12a to 12b ... Diodes 13, 13a to 13b ... Snubber circuit 21 ... DC power sources 22, 22a-22b ... Output terminals 41a, 41b ... Voltage divider 42 ... Filter capacitors 43a-43d ... Self-extinguishing type semiconductor device 44 ... Current detector 45 ... Synchronous power supply 46 ... Control circuit 51 ... Snubber capacitor 52 ... Snubber resistance 53 ... Snubber diode
Claims (1)
自己消弧形半導体素子に直列にアノ―ドリアクトルを接
続して成る電力変換装置において、前記アノ―ドリアク
トルの両端に直流入力端子が接続される回生用インバー
タと、この回生用インバータから出力される交流電力を
絶縁トランスを介して回生される交流電源を具備し、且
つ前記回生用インバータは、その直流回路電圧を一定範
囲に保つ機能を備えたことを特徴とする電力変換装置。Claim: What is claimed is: 1. A power converter comprising a anodic reactor connected in series with a self-arc-extinguishing semiconductor element which is connected to at least the positive electrode side of a DC power source. A regenerative inverter having DC input terminals connected to both ends thereof and an AC power source for regenerating AC power output from the regenerative inverter via an insulating transformer, and the regenerative inverter has a DC circuit. An electric power converter having a function of keeping a voltage within a certain range.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3168592A JPH0522953A (en) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | Power conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3168592A JPH0522953A (en) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | Power conversion device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0522953A true JPH0522953A (en) | 1993-01-29 |
Family
ID=15870915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3168592A Pending JPH0522953A (en) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | Power conversion device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0522953A (en) |
-
1991
- 1991-07-10 JP JP3168592A patent/JPH0522953A/en active Pending
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