JPH0624393U - Ｉｇｂｔインバータ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＩＧＢＴに流れる大電流をオフする場合におけ
るｄｉ／ｄｔ、いわゆるオフ電流の立ち下がり傾斜を緩
やかにすることによって、ＩＧＢＴがオフ時に発生する
サージ電圧を低くすることにある。 【構成】インバータ回路に、インバータ回路に有する各
ＩＧＢＴ素子に接続されるゲート抵抗値を可変する可変
手段と、このインバータ回路の出力電流を検出する検出
器のそれぞれを設け、インバータ出力電流値により各Ｉ
ＧＢＴ抵抗器を制御するように構成したものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＩＧＢＴインバータに係り、特にサージ発生を防止するＩＧＢＴイ ンバータ回路に関するものである。

【従来の技術】

最近ＩＧＢＴ素子を応用したインバータが実用化されつつある。これはＩＧＢ Ｔ素子が従来のバイポーラトランジスタに比較してスイッチング特性が１ケタ以 上短い等の特徴があり、これにより高周波インバータ化が可能になり、小型低騒 音化が実現されつつある。 図４はＩＧＢＴを応用した一般的な回路図であり、交流電源１から整流回路２ ，フィルタコンデンサ３とで直流電源が形成され、ＩＧＢＴインバータ（以下単 にインバータと略称する）４に供給される。 インバータ４はＩＧＢＴ4a，4b，4cの逆導通型素子で設けられ、これと過電圧 保護用スナバコンデンサ５で構成されている。このようにＩＧＢＴを用いたイン バータは高速スイッチングによる電流およびしゃ断が行なわれる。インバータの 通電時はコンデンサ３の陽極側からインバータ４を介して負荷機６から流入経路 と同様にコンデンサ３の陰極側に帰る。以上の通電、しゃ断動作はＩＧＢＴによ り非常に短時間で行なわれる。従ってＩＧＢＴのしゃ断時には配線インダクタン スＬによりサージ電圧が発生し、インバータ４の陽極および陰極端子にかかる。 しゃ断時の発生電圧はしゃ断電流に比例する。またＩＧＢＴがオフした瞬間、Ｉ ＧＢＴにはいくらかの電圧がハネ上がる。

【０００２】

【考案が解決しようとする課題】

かようなＩＧＢＴインバータ回路において、ＩＧＢＴのオフ時のdi／dt、配線 インダクタンスＬにより、インバータの入力直流電圧にＬ（di／dt）の電圧が重 畳されると、ＩＧＢＴ素子の両端にサージ電圧がかかる。このサージ電圧を吸収 する目的でスナバ回路をインバータと並列に接続されるのが通常で、スナバ回路 はコンデンサの場合、および抵抗，ダイオード，コンデンサで構成される場合が ある。 特に、大電力インバータになるとスナバ装置も大形化となる。そして、インバ ータの電力容量が大形化するに伴なってスナバ回路が複雑化すると、スナバ回路 内の配線によるインダクタンスによりスナバ効果が低下する上、これにかかるコ ストも大巾に上昇するという悪循環となる。 従って、スナバ回路でサージ電圧を吸収する方法により、サージ電圧が発生し ない方法が基本的に重要となる。特にサージ発生の原因となる前述の配線インダ クタンスを少なくする構成が、最良の手段と考えられる。

【０００３】

【課題を解決するための手段】

本考案は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、イ ンバータ端と平滑コンデンサ端を接続する配線を極力短かくして配線インダクタ ンスを零にする手段が最も望ましい。しかし電線で配線する以上電線によるイン ダクタンスを少なくするには限界がある。そこで、他の手段としてＩＧＢＴの大 電流をオフする場合におけるdi／dtいわゆる電流の立下り傾斜をゆるやかにする 手段がある。この方法によりＩＧＢＴがオフ時に発生するサージ電圧を低くする 事が出来、本考案はここに注目してなされたものである。 ＩＧＢＴのドライバーからＩＧＢＴ素子に接続されるゲート抵抗値の変化によ りＩＧＢＴターンオフ時間が大巾に変化する。一般的には 100Ａクラスの素子の 場合はゲート抵抗値を20〜30オームから２倍の値に変化すると、ターンオフ時間 も２倍以上となるのが一般的である。本考案は、ＩＧＢＴの通電電流の大なる時 に行うのであるが、そのＩＧＢＴ通電電流はＩＧＢＴ出力からＤＣＣＴを検出器 と、さらにＩＧＢＴ素子に接続されるゲート抵抗値を可変する可変手段を設けた ものである。

【作用】

その作用は、次に述べる実施例と併せて説明する。

【０００４】

【実施例】

図１は本考案の一実施例を示す回路図、図２は図１の主要部を説明する説明図 、図３はＩＧＢＴインバータの特性図であり、図中、図４と同符号のものは同じ 構成，機能を有す。 図１において、インバータ回路４の各ＩＧＢＴ素子に接続されるゲート抵抗値 を可変する可変手段（ゲート抵抗切換回路10）、およびインバータ回路４の主力 電流を検出する検出器12a ，12b のそれぞれが設けられ、インバータ出力電流値 により各ＩＧＢＴ抵抗器を制御するよう構成されている。 かような構成において、インバータ出力電流を検出器12a ，12b によりインバ ータの出力電流の一部を増巾器11により電圧信号にするものであり、同時にゲー ト回路８からゲート抵抗切換信号としてインバータ回路４の各々ＩＧＢＴのゲー ト抵抗切換回路（ゲート抵抗値を可変する可変手段が内蔵されている）10に入力 する。この動作については後述する図２で説明する。 図１の実施例においては、ＩＧＢＴの出力電流検出はインバータの出力電流を 検出する方法と、インバータ入力側いわゆる直流入力電流を検出する方法があり 、両者とも検出器からＩＧＢＴの電流の一部を検出するが、前者は後者に比較し て３相交流を検出するものであるため検出器を２個以上設ける必要がある。

【０００５】 次に、図２，図３を参照して本考案の主要部分の動作について説明する。 検出器12にはＤＣＣＴを用いるのが一般的であり、このＤＣＣＴによる検出電 流は増巾器11によりゲート抵抗変換信号として切換回路12に入力される。前述の 如く、インバータが軽負荷時においては、スイッチ10（10a 〜10c ）のうちいず れかが投入して、ゲート抵抗値は最小値となるが、負荷が重なり、ＩＧＢＴ出力 電流値が規定以上もしくは過電流値に達すると、スイッチ回路10a 〜10c の全て が開放してゲート抵抗値は最大となる。従って、この状態ではＩＧＢＴがオフし てもそれによるサージ電圧が低く抑えられる。なおゲート抵抗切換回路10および ゲート抵抗9a〜9cを一体化したトランジスタによる構成も出来る。 なお、図１の破線で示すごとく、検出器12′b をインバータ回路４の入力前に 設けた増巾器11′を経てゲート抵抗切換回路10に入力させてもよい。

【０００６】

【考案の効果】 以上説明したように本考案によれば、ＩＧＢＴインバータによる発生サージ電 圧を抑制する事によりサージ吸収用スナバ回路内のコンデンサ容量値を下げる事 が実現出来る。この問題は特にＩＧＢＴインバータは高周波でサージ電圧が高く なる事により、スナバ装置全体を大型化し、これによる装置全体のコストアップ も問題となっている。またサージ電圧によるＩＧＢＴインバータから他の機器に 与える影響も大きい、これらの問題点を解決することが可能となり、インバータ 内部の構造変更することなく電気的にサージを抑制する事により上述の不具合を 解消する等その効果は非常に大きい。

【０００７】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例を示す回路図である。

【図２】図２は図１の主要部分を説明する説明図であ
る。

【図３】図３はＩＧＢＴゲート抵抗値−ターンオフ時間
特性を示す特性図である。

【図４】図４は従来の一例を示す回路図である。

【０００８】

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 整流回路 ３ コンデンサ ４ インバータ回路 ６ 負荷機 ８ ゲート回路 10 ゲート抵抗切換回路（可変手段） 11 増巾器 12a 検出器 12b 検出器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＧＢＴで構成されたインバータ回路に
   おいて、該インバータ回路に、各ＩＧＢＴ素子に接続さ
   れるゲート抵抗値を可変する可変手段と、該インバータ
   回路の出力電流を検出する検出器のそれぞれを設け、イ
   ンバータ出力電流値により各ＩＧＢＴ抵抗器を制御する
   よう構成したことを特徴とするＩＧＢＴインバータ回
   路。