JPH06276723A - Power conversion device - Google Patents

Power conversion device

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Publication number
JPH06276723A
JPH06276723A JP5058353A JP5835393A JPH06276723A JP H06276723 A JPH06276723 A JP H06276723A JP 5058353 A JP5058353 A JP 5058353A JP 5835393 A JP5835393 A JP 5835393A JP H06276723 A JPH06276723 A JP H06276723A
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JP
Japan
Prior art keywords
snubber
circuit
capacitor
switching element
diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP5058353A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Horie
堀江  哲
Hideji Saito
秀治 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP5058353A priority Critical patent/JPH06276723A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase regeneration and to reduce the size of a snubber, compared with the conventional circuit. CONSTITUTION:The title power conversion device concerns to a power converter having constitution that the series circuit of self-arc-extinguishing semiconductor switching devices 11 and 12 is connected with a power source 1, and has a capacitive element 31 which can be charged to power voltage or higher by the snubber action of either of the self-arc-extinguishing switching devices 11 and 12, and a circuit which regenerates its charged electric charge to the power source 1, and a filter capacitor is connected to this capacitive element. Consequently, it becomes possible to constitute a power converter capable of reducing the snubber loss with nearly the whole capacity needed. And it become possible to make circuit configulation with less than one tenth of the capacity compared with a conventional one, and reduce th size of the power conversion device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電力変換器に係り、特
に、スナバ回路の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter, and more particularly to improvement of a snubber circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング素子のスイッチングに伴う
スナバエネルギを電源に回生可能な電力変換器の回路と
して、特開昭64−89972 号公報記載の回路が提案されて
いる。この回路は、上下の半導体スイッチング素子のス
イッチングに関与するスナバコンデンサがそれぞれ異な
るように構成された非対称回路でスナバエネルギを回生
するものである。
2. Description of the Related Art As a circuit of a power converter capable of regenerating snubber energy accompanying switching of a switching element to a power source, a circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 64-89972 has been proposed. This circuit regenerates snubber energy by an asymmetrical circuit in which snubber capacitors involved in switching the upper and lower semiconductor switching elements are different from each other.

【0003】また、直列多重インバータにおける非対称
回路が、特開平1−198280号公報に記載されている。
Further, an asymmetric circuit in a serial multiple inverter is described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-198280.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、一方の
スイッチング素子のスイッチング動作時のスナバ作用に
よってのみ容量性素子を電源電圧以上に充電し、蓄えら
れた電荷を電源に回生している。
In the prior art, the capacitive element is charged above the power supply voltage only by the snubber action of one of the switching elements during the switching operation, and the accumulated charge is regenerated to the power supply.

【0005】一方、従来技術は、非対称構成であるが
故、装置全体が大型化するという問題があった。
On the other hand, the conventional technique has a problem that the entire apparatus becomes large because of the asymmetrical structure.

【0006】また、アイイーイーイートランザクション
オン インダストリ アプリケーション ボリューム
24 ナンバー1 ジャニュアリ/フェブラリ198
8(IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS,VO
L.24,NO.1,JANUARY/ FEBRUARY 1988)の記事ジ
ーティオー ドライビング アンド プロテクション
テクニック ウイズ ステータス モニタリング(GTO
Driving and Protection Technique with Status Monit
oring)119頁 Fig11.には、対称形をなしたスナ
バ回路が記載されている。
Also, IEE transaction on industry application volume 24 number 1 manual / feblerry 198
8 (IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VO
L.24, NO.1, JANUARY / FEBRUARY 1988) Article GIO Driving and Protection
Technique with status monitoring (GTO
Driving and Protection Technique with Status Monit
oring) Page 119 Fig11. Describes a symmetrical snubber circuit.

【0007】しかし、この従来技術でも、小型化に対し
て考慮されていない。また、スイッチングによる誘導障
害についても、考慮がない。
However, even this prior art does not consider downsizing. Also, no consideration is given to the induction failure caused by switching.

【0008】本発明の目的は、さらに回生量が増大する
ことによりスナバロスの低減が可能な電力変換器を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a power converter capable of reducing snubber loss by further increasing the regeneration amount.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は直列接続された自己消弧型半導体スイッチ
ング素子を備えた電力変換器において、前記直列接続さ
れた自己消弧型半導体スイッチング素子の直列体の両端
及び相互の3点間にスター型に結線された複数の容量性
素子、この複数の容量性素子の接続点と、電源に並列に
接続された分圧コンデンサの接続点とを互いに接続す
る。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a power converter having a self-arc-extinguishing semiconductor switching element connected in series, wherein the self-extinguishing semiconductor switching element connected in series is provided. A plurality of capacitive elements connected in a star shape between both ends of the series body and three points thereof, a connection point of the plurality of capacitive elements, and a connection point of a voltage dividing capacitor connected in parallel to the power supply. Connect to each other.

【0010】[0010]

【作用】自己消弧型半導体スイッチング素子がオン状態
からオフ状態に変わると、スナバ作用によりこのスイッ
チング素子に接続される容量性素子に電流が流れ込み、
容量特性素子を充電する。この時、容量性素子は電源電
圧以上に充電され、この蓄えられた電荷のうち電源電圧
との差分が、電源へ回生される。
[Operation] When the self-extinguishing type semiconductor switching element changes from the ON state to the OFF state, a current flows into the capacitive element connected to this switching element due to the snubber action,
Charge the capacitive characteristic element. At this time, the capacitive element is charged to a voltage higher than the power supply voltage, and the difference between the stored charge and the power supply voltage is regenerated to the power supply.

【0011】このスナバエネルギの回生動作は、直列接
続される自己消弧型半導体スイッチング素子のいずれの
スナバ作用によっても行われる。
The regenerative operation of the snubber energy is performed by the snubber action of any self-arc-extinguishing type semiconductor switching element connected in series.

【0012】そして、この容量性素子の中点を分圧コン
デンサの中点と接続することにより、自己消弧型スイッ
チング素子の中点が容量性素子を介して、電源と接続さ
れるので、高調波成分が電源に吸収される。このため、
小型化・消電力と共に誘導障害が防止される。
By connecting the midpoint of this capacitive element to the midpoint of the voltage dividing capacitor, the midpoint of the self-extinguishing type switching element is connected to the power source via the capacitive element, so that The wave component is absorbed by the power supply. For this reason,
Induction obstacles are prevented along with miniaturization and power consumption.

【0013】[0013]

【実施例】本発明の実施例を説明するに当り、本発明の
特徴はを明確にする為に先ず、従来例の動作の説明をす
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In describing the embodiments of the present invention, the operation of the conventional example will be described first in order to clarify the features of the present invention.

【0014】図16に示す回路は、スナバエネルギの回
生が可能な非対称形回路を示す。
The circuit shown in FIG. 16 shows an asymmetrical circuit capable of regenerating the snubber energy.

【0015】スイッチング素子11がオン状態にあり、
直流電源1から、インダクタンク3,スイッチング素子
11を介して負荷に電流が通電されている時、スナバコ
ンデンサ31は、直流電源1,インダンタンス(配線イ
ンダンタンス)3,スナバダイオード21,22を介し
て、電源電圧まで充電され、また、スナバコンデンサ3
2は、スイッチング素子11のオンにより、スナバダイ
オード22−スナバ抵抗41−スイッチング素子11の
経路で電源を放出し極間電圧は零まで低下している。こ
の状態でスイッチング素子11をオフするスイッチング
素子11を流れていた電流は、スナバダイオード21と
スナバコンデンサ32に流入して、次第にスナバコンデ
ンサ32の電圧を上昇させるが、電源電圧まで充電され
るだけで、回生動作は行われない。
The switching element 11 is in the ON state,
When a current is applied to the load from the DC power supply 1 through the inductor 3 and the switching element 11, the snubber capacitor 31 passes through the DC power supply 1, the inductance (wiring inductance) 3, the snubber diodes 21, 22. Is charged to the power supply voltage, and snubber capacitor 3
In No. 2, when the switching element 11 is turned on, power is discharged through the path of the snubber diode 22-snubber resistor 41-switching element 11 and the voltage between contacts is reduced to zero. The current flowing through the switching element 11 that turns off the switching element 11 in this state flows into the snubber diode 21 and the snubber capacitor 32, and gradually raises the voltage of the snubber capacitor 32, but it is only charged to the power supply voltage. , Regenerative operation is not performed.

【0016】逆に、スイッチング素子12がオン状態に
あり、負荷から電流が流出してスイッチング素子12に
電流が通電されている時、スナバコンデンサ31は、ス
イッチング素子11のオン状態と同様に、直流電源1,
インダクタンス3,スナバダイオード21,22を介し
て、電源電圧まで充電されており、また、スナバコンデ
ンサ32も、直流電源1,インダンタンス3,スナバダ
イオード21,スナバコンデンサ32,スイッチング素
子12を介して、電源電圧まで充電されている。この状
態でスイッチング素子12をオフするとスイッチング素
子12を流れていた電流は、スナバコンデンサ32−ス
ナバダイオード22−スナバコンデンサ31に流入す
る。次第にスナバコンデンサ32の電圧を低下させると
同時にスナバコンデンサ31を電源電圧以上に充電す
る。この充電された電荷は、スナバコンデンサ31,ス
ナバ抵抗41,インダクタンス3,直流電源1の経路で
回生が行われる。
On the contrary, when the switching element 12 is in the ON state and the current flows from the load to supply the switching element 12 with the current, the snubber capacitor 31 operates in the same manner as in the ON state of the switching element 11 in the DC state. Power supply 1,
It is charged to the power supply voltage via the inductance 3, the snubber diodes 21 and 22, and the snubber capacitor 32 is also charged via the DC power supply 1, the inductance 3, the snubber diode 21, the snubber capacitor 32, and the switching element 12. Charged to the power supply voltage. When the switching element 12 is turned off in this state, the current flowing through the switching element 12 flows into the snubber capacitor 32, the snubber diode 22 and the snubber capacitor 31. The voltage of the snubber capacitor 32 is gradually lowered, and at the same time, the snubber capacitor 31 is charged to the power source voltage or higher. The charged electric charge is regenerated in the path of the snubber capacitor 31, the snubber resistor 41, the inductance 3 and the DC power supply 1.

【0017】このように、従来の回路では、一方のスイ
ッチング素子のスナバ作用によってのみしか回生動作が
できない。
As described above, in the conventional circuit, the regenerative operation can be performed only by the snubber action of one switching element.

【0018】更に、スイッチング素子11にはスナバコ
ンデンサ32が並列に接続され、スイッチング素子12
にはスナバコンデンサ31とスナバコンデンサ32を直
列接続したものが並列に接続される非対称回路であるた
め、例えば、スイッチング素子11,12の電源遮断性
能から要求されるスナバコンデンサ容量を2μF以上と
し、スナバコンデンサ31の容量をC1,32の容量を
2とすると、これらコンデンサの関係は図7に示す様
になる。
Further, a snubber capacitor 32 is connected in parallel to the switching element 11, and the switching element 12
Is an asymmetrical circuit in which a series connection of the snubber capacitor 31 and the snubber capacitor 32 is connected in parallel. Therefore, for example, the snubber capacitor capacity required from the power cutoff performance of the switching elements 11, 12 is 2 μF or more, and the snubber capacitor is If the capacitance of the capacitor 31 is C 1 and the capacitance of 32 is C 2 , the relationship between these capacitors is as shown in FIG.

【0019】このように、C2 を2μFとするとC1
無限大の容量を必要とし、スナバコンデンサの組合わせ
としては不適切である。
As described above, when C 2 is 2 μF, C 1 requires an infinite capacity, which is unsuitable as a combination of snubber capacitors.

【0020】コンデンサの容量最小の点としてC12
容量を選択するとC1=C2=4μFとする。
When the capacitance of C 1 C 2 is selected as the minimum capacitance of the capacitor, C 1 = C 2 = 4 μF.

【0021】この時、スイッチング素子11の並列容量
はC2 =4μF、スイッチング素子12の並列容量は、
12/(C1+C2)=2μFとなる。
At this time, the parallel capacitance of the switching element 11 is C 2 = 4 μF, and the parallel capacitance of the switching element 12 is
C 1 C 2 / (C 1 + C 2 ) = 2 μF.

【0022】この様に全体のコンデンサの容量を最小と
してコンデンサ容量を決めると上下のスイッチング素子
のスナバ回路としての容量が異なり、回路の動作が、上
下のスイッチング素子で異なるばかりか、スイッチング
素子11のスナバ回路容量が、必要容量2μFに対して
4μFとなり、スナバ抵抗41の損失を増加させること
になる。
Thus, when the capacitance of the entire capacitor is determined to be the minimum and the capacitance of the capacitor is determined, the capacitance of the upper and lower switching elements as a snubber circuit is different, and the circuit operation is different between the upper and lower switching elements and the The snubber circuit capacitance becomes 4 μF with respect to the required capacitance of 2 μF, which increases the loss of the snubber resistor 41.

【0023】実用的には、C1≫C2として容量を決定
し、たとえばC2=2.1μF,C1 =42μF程度を接
続することとなる。
[0023] Practically, determines the capacitance as C 1 »C 2, for example, C 2 = 2.1μF, so that the connecting order of C 1 = 42μF.

【0024】この様な従来技術による回路では、必要容
量以上のコンデンサを使用しなければ実用的な回路を構
成することができないという欠点を有していた。そのた
め、大きさに制限のある例えば、電車等に搭載する電力
変換器等においては、必要容量以上のコンデンサを使用
する従来の回路は電車の床下に搭載できないという問題
があった。
Such a circuit according to the prior art has a drawback that a practical circuit cannot be constructed unless a capacitor having a required capacity or more is used. Therefore, for example, in a power converter mounted on a train or the like having a limited size, there is a problem in that a conventional circuit using a capacitor having a required capacity or more cannot be mounted under the floor of the train.

【0025】この従来の回路の問題点を解消した本発明
の一実施例を図面を用いて説明する。
An embodiment of the present invention which solves the problems of the conventional circuit will be described with reference to the drawings.

【0026】図1は、本発明の一実施例を示すもので、
半導体スイッチング素子で単相ブリッジインバータを構
成した電力変換器の回路を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
The circuit of the power converter which comprised the single phase bridge inverter by the semiconductor switching element is shown.

【0027】自己消弧型半導体スイッチング素子、例え
ば、GTO,トランジスタ,IGBT等(以下、単に、スイ
ッチング素子という)11,12を直列接続し、このス
イッチング素子相互の接続点は、インバータ出力端とし
て負荷9に接続されている。このスイッチング素子1
1,12の直列体と並列にスナバダイオード21,スナ
バコンデンサ31及びスナバダイオード22の直列体を
接続し、スイッチング素子11及び12の接続点とスナ
バダイオード21のカソード及びスナバダイオード22
のアノード間にそれぞれスナバコンデンサ32,33を
接続する。このスナバダイオード21,22にはそれぞ
れスナバ抵抗41,42が並列に接続される。又、スイ
ッチング素子11,12それぞれに並列にフリーホイー
ルダイオード15,16がそれぞれ逆並列に接続され
る。
A self-extinguishing type semiconductor switching device, for example, GTO, transistor, IGBT (hereinafter simply referred to as switching device) 11 and 12 is connected in series, and the connection point of these switching devices is a load as an inverter output terminal. 9 is connected. This switching element 1
A series body of the snubber diode 21, the snubber capacitor 31, and the snubber diode 22 is connected in parallel with the series body of 1, 12, and the connection point of the switching elements 11 and 12, the cathode of the snubber diode 21, and the snubber diode 22.
Snubber capacitors 32 and 33 are respectively connected between the anodes of the. Snubber resistors 41 and 42 are connected in parallel to the snubber diodes 21 and 22, respectively. Further, freewheel diodes 15 and 16 are connected in antiparallel to the switching elements 11 and 12, respectively.

【0028】次に、この回路の働きを説明する。Next, the function of this circuit will be described.

【0029】スイッチング素子11がオン状態にあり、
直流電源1からインダクタンス3,スイッチング素子1
1を介して負荷9に図1(A)の実線の矢印で示す電流
が通電されている。この時、スナバコンデンサ31は、
直流電源1,インダクタンス3,スナバダイオード2
1,スナバコンデンサ31,スナバダイオード22を介
して、電源電圧まで充電され、またスナバコンデンサ3
2は、スイッチング素子11のオンにより、スナバ抵抗
41−スイッチング素子11の経路によって電荷を放出
し極間電圧は零まで低下している。
The switching element 11 is in the ON state,
DC power supply 1 to inductance 3, switching element 1
A current indicated by a solid arrow in FIG. At this time, the snubber capacitor 31 is
DC power supply 1, inductance 3, snubber diode 2
1, the snubber capacitor 31 and the snubber diode 22 are charged up to the power supply voltage, and the snubber capacitor 3
In No. 2, when the switching element 11 is turned on, the electric charge is discharged through the path of the snubber resistor 41-switching element 11, and the voltage between contacts is reduced to zero.

【0030】また、スナバコンデンサ33は、直流電源
1,インダクタンス3,スイッチング素子11,スナバ
コンデンサ33,スナバダイオード22を介して電源電
圧まで充電されている。この状態でスイッチング素子1
1をオフするとスイッチング素子11を流れていた電流
は、図1(A)の破線の矢印で示すようにスナバダイオ
ード21を通り、スナバコンデンサ32及びスナバコン
デンサ31と33の並列コンデンサに流入して、次第に
スナバコンデンサ32の電圧を上昇すると共に、スナバ
コンデンサ33の電圧を低下させ、スイッチング素子1
1と12の接続点の電位を低下させる。この時、コンデ
ンサ33は蓄えられた電荷を放出すると共に、コンデン
サ31を電源電圧以上に充電する。その後、負荷出力点
の電位が、直流電源1のマイナス端子とほぼ同等に低下
するとダイオード16がオンして引き続いて負荷9へ電
流がフリーホィールする。この時、スイッチング素子1
1には、スナバコンデンサ32とスナバコンデンサ31
と33の直列回路が並列接続された容量が接続されてい
ることになる。逆に、図1(B)に示すように、スイッ
チング素子12がオン状態にあり、図中の実線の矢印が
示すように負荷から電流が流出して、スイッチング素子
12に電流が通電されている。この時スナバコンデンサ
31は、スイッチング素子11のオン状態と同様に、直
流電源1,インダクタンス3,スナバダイオード21,
スナバコンデンサ31,スナバダイオード22を介して
電源電圧まで充電されている。スナバコンデンサ32
は、同様に直流電源1,インダクタンス3,スナバダイ
オード21,スナバコンデンサ32,スイッチング素子
12を介して電源電圧まで充電され、スナバコンデンサ
33は、スイッチング素子12のオンにより、スイッチ
ング素子12,スナバ抵抗42を介して零まで放電して
いる。この状態でスイッチング素子12をオフするとス
イッチング素子12を流れていた電流は、図1(B)の
破線の矢印で示すようにスナバコンデンサ33及びスナ
バコンデンサ32と31の直列回路に並列に流れスナバ
ダイオード22を通り、次第にスナバコンデンサ33の
電圧を上昇すると共に、スナバコンデンサ32の電圧を
低下させ、スイッチング素子11と12の接続点の電位
を上昇させる。この時、コンデンサ32は蓄えられた電
荷を放出すると共に、コンデンサ31を電源電圧以上に
充電する。その後、負荷出力点の電位が、直流電源1の
プラス端子とほぼ同等に上昇するとダイオード15がオ
ンして、引き続いて負荷9からの電流とフリーホイール
する。この時スイッチング素子12には、スナバコンデ
ンサ33とスナバコンデンサ32と31の直列回路が並
列接続された容量が接続されていることになる。
The snubber capacitor 33 is charged to the power supply voltage via the DC power supply 1, the inductance 3, the switching element 11, the snubber capacitor 33, and the snubber diode 22. Switching element 1 in this state
When 1 is turned off, the current flowing through the switching element 11 passes through the snubber diode 21 and flows into the snubber capacitor 32 and the parallel capacitors of the snubber capacitors 31 and 33, as shown by the dashed arrow in FIG. While gradually increasing the voltage of the snubber capacitor 32 and decreasing the voltage of the snubber capacitor 33, the switching element 1
The potential at the connection point of 1 and 12 is lowered. At this time, the capacitor 33 releases the accumulated electric charge and charges the capacitor 31 to the power supply voltage or more. After that, when the potential at the load output point drops to almost the same level as the negative terminal of the DC power supply 1, the diode 16 turns on and the current continues to freewheel to the load 9. At this time, the switching element 1
1 includes a snubber capacitor 32 and a snubber capacitor 31.
33 and the series circuit of 33 are connected in parallel, and the capacitance is connected. On the contrary, as shown in FIG. 1B, the switching element 12 is in the ON state, current flows out from the load as indicated by the solid line arrow in the figure, and the switching element 12 is energized. . At this time, the snubber capacitor 31 has the DC power supply 1, the inductance 3, the snubber diode 21,
It is charged to the power supply voltage via the snubber capacitor 31 and the snubber diode 22. Snubber capacitor 32
Is similarly charged to the power supply voltage via the DC power supply 1, the inductance 3, the snubber diode 21, the snubber capacitor 32, and the switching element 12, and the snubber capacitor 33 turns on the switching element 12 and the snubber resistor 42. Is discharged to zero via. When the switching element 12 is turned off in this state, the current flowing through the switching element 12 flows in parallel to the snubber capacitor 33 and the series circuit of the snubber capacitors 32 and 31 as indicated by the broken line arrow in FIG. After passing through 22, the voltage of the snubber capacitor 33 is gradually increased, the voltage of the snubber capacitor 32 is decreased, and the potential of the connection point between the switching elements 11 and 12 is increased. At this time, the capacitor 32 releases the accumulated charge and charges the capacitor 31 to the power supply voltage or more. After that, when the potential at the load output point rises to almost the same level as the plus terminal of the DC power supply 1, the diode 15 turns on, and the free current with the current from the load 9 continues. At this time, the switching element 12 is connected to the capacitance in which the series circuit of the snubber capacitor 33 and the snubber capacitors 32 and 31 are connected in parallel.

【0031】上述の動作によりスイッチング素子11,
12は交互にスイッチングを繰り返す。
By the above operation, the switching element 11,
12 alternately repeats switching.

【0032】図2にスナバロスが低減される原理を示し
た。3相インバータで負荷9である誘導電動機が駆動さ
れている。
FIG. 2 shows the principle of reducing snubber loss. The induction motor, which is the load 9, is driven by the three-phase inverter.

【0033】現在、スイッチング素子11及び12″が
オンしている状態を考える。このとき、コンデンサ33
には、スイッチング素子12がオフしたときのスナバ作
用による電荷が図示の方向に蓄えられている。
Now, consider a state in which the switching elements 11 and 12 "are turned on. At this time, the capacitor 33
The electric charges are accumulated in the direction shown in the figure by the snubber action when the switching element 12 is turned off.

【0034】尚、スナバ回路を、U相にのみ示したが、
当然ながらV相,W相にも存在する。
Although the snubber circuit is shown only for the U phase,
Of course, it also exists in the V phase and W phase.

【0035】さて、この状態でスイッチング素子11が
オフすると、前述のような電流が流れる。ここでは、一
部を説明する。
When the switching element 11 is turned off in this state, the above-mentioned current flows. Here, a part will be described.

【0036】インダクタンス3に蓄えられたエネルギ
は、電流として放出される。
The energy stored in the inductance 3 is released as a current.

【0037】インダクタンス3,スナバダイオード2
1,スナバコンデンサ31,スナバコンデンサ33,負
荷9,W相スイッチング素子12″及び電源1を介して
インダクタンス3に戻る。
Inductance 3, snubber diode 2
1, the snubber capacitor 31, the snubber capacitor 33, the load 9, the W-phase switching element 12 ″, and the power source 1 are returned to the inductance 3.

【0038】この電流は、スナバコンデンサ31の電圧
を電源電圧以上に押し上げると共に、先のスナバ作用に
より充電されたスナバコンデンサ33の電荷を負荷9に
与える。そして、スナバコンデンサ33は、電荷がなく
なるまで放電する。
This current pushes up the voltage of the snubber capacitor 31 to the power source voltage or more and gives the load 9 the electric charge of the snubber capacitor 33 charged by the snubber action. Then, the snubber capacitor 33 is discharged until there is no charge.

【0039】さらに、インダクタンス3が供給する電流
がなくなると、スナバコンデンサ31は、電源電圧以上
に上昇して電圧分の電荷をスナバ抵抗41,42を介し
て電源1に回生する。
Further, when the current supplied by the inductance 3 is exhausted, the snubber capacitor 31 rises above the power supply voltage and regenerates the charge for the voltage to the power supply 1 via the snubber resistors 41 and 42.

【0040】これらの作用により、スナバロスが効果的
に低減される。
By these actions, the snava loss is effectively reduced.

【0041】また、前述の従来技術であるIEEE,V
ol.24,No1,JANUARY/FEBRUARY1988,11
9頁 Fig11に記載された回路では、図2のデルタ型
に結線されたスナバコンデンサ31,32,33間にダ
イオードが接続されている。これは、次に述べる理由に
より小型化ができない。特に、この装置を鉄道用電気車
の床下に置く場合、設置困難となったり、他の床下機器
との関係上レイアウトに柔軟性がないといった問題が生
じる。
In addition, the above-mentioned prior art IEEE, V
ol. 24, No1, JANUARY / FEBRUARY 1988, 11
In the circuit described in FIG. 9 on page 9, a diode is connected between the snubber capacitors 31, 32 and 33 connected in the delta type in FIG. This cannot be miniaturized for the reasons described below. In particular, when this device is placed under the floor of an electric railway vehicle, there are problems that it is difficult to install and the layout is not flexible due to the relationship with other underfloor equipment.

【0042】本実施例では、デルタ型に結線されたスナ
バコンデンサ31,32,33間には、何も接続されて
いないので、結線によるインダクタンス分を低減するこ
とができる。
In this embodiment, since nothing is connected between the snubber capacitors 31, 32, 33 connected in the delta type, the inductance due to the connection can be reduced.

【0043】しかし、従来技術では、ダイオードが挿入
されいるので、コンデンサ間の配線長が増加するばかり
でなく、ダイオードの順方向電圧を発生してしまう。こ
れらは、自己消弧素子特有のオフ時に生じるスパイク電
圧を高めてしまうことになり、この電圧を吸収するた
め、スナバコンデンサの容量を大きくしなければならな
い。
However, in the prior art, since the diode is inserted, not only the wiring length between the capacitors increases but also the forward voltage of the diode is generated. These increase the spike voltage generated at the time of turning off, which is peculiar to the self-extinguishing element. To absorb this voltage, the capacity of the snubber capacitor must be increased.

【0044】また、ダイオードをデルタ型回路内に挿入
することにより部品点数の増加にもつながる。
In addition, the number of parts can be increased by inserting the diode in the delta type circuit.

【0045】よって、この従来技術には、小型化に対し
て、考慮がなされていない。
Therefore, in this prior art, no consideration is given to miniaturization.

【0046】ところで、図1において、これらスイッチ
ング素子の直列体と並列に接続されるスナバダイオード
21,スナバコンデンサ31及びスナバダイオード22
の直列回路はクランプ機能を有している。
By the way, in FIG. 1, a snubber diode 21, a snubber capacitor 31, and a snubber diode 22 which are connected in parallel with the series body of these switching elements.
The series circuit of has a clamp function.

【0047】即ち、インダクタンス3(クランプ回路と
電源との間の回路中に存在する浮遊インダクタンスを含
む)に蓄えられる電磁エネルギを吸収する。このため、
スイッチング時に発生するこの電磁エネルギがスイッチ
ング素子11,12に加わることはなく、これらスイッ
チング素子の耐圧設計を低くすることができる。
That is, the electromagnetic energy stored in the inductance 3 (including the stray inductance existing in the circuit between the clamp circuit and the power supply) is absorbed. For this reason,
This electromagnetic energy generated at the time of switching is not applied to the switching elements 11 and 12, and the withstand voltage design of these switching elements can be lowered.

【0048】図1に示すスナバコンデンサ31の容量C
1 ,スナバコンデンサ31,32の容量を等しいとして
2 とすると、スイッチング素子11の並列スナバコン
デンサ容量は、C2+C12/(C1+C2)、スイッチン
グ素子12の並列スナバコンデンサ容量はC2+C12
/(C1+C2)となり等しくなる。
The capacitance C of the snubber capacitor 31 shown in FIG.
1, when the C 2 to equal the capacitance of the snubber capacitor 31, the parallel snubber capacitor capacitance of the switching element 11, C 2 + C 1 C 2 / (C 1 + C 2), the parallel snubber capacitor capacitance of the switching element 12 is C 2 + C 1 C 2
/ (C 1 + C 2 ), which is equal.

【0049】ここで具体的数値を代入して、本発明にお
けるスナバ回路のコンデンサ容量を検討する。
Here, by substituting specific numerical values, the capacitance of the snubber circuit of the present invention will be examined.

【0050】スイッチング素子11及び12のスナバコ
ンデンサ容量を前記従来例の場合と同様に2μF以上と
すると、C1とC2の関係は図8に示す様になる。
If the snubber capacitor capacitance of the switching elements 11 and 12 is set to 2 μF or more as in the case of the conventional example, the relationship between C 1 and C 2 becomes as shown in FIG.

【0051】又、従来のスナバ回路と異なり、C1とC2
の値はいかなる組合せとしてもスイッチング素子11及
び12に対するスナバコンデンサ容量は等しくなる。
Further, unlike the conventional snubber circuit, C 1 and C 2
The snubber capacitor capacities for the switching elements 11 and 12 are equal in any combination of the values of.

【0052】全スナバコンデンサ容量が最小となるのは
1=C2の時であり、C1=C2=4/3μFとなる。こ
の場合の全スナバコンデンサ容量を算出すると4μFと
なり、前述の従来例に比較するとコンデンサ容量は1/
20以下となることが分る。この様に、本実施例によれ
ば、従来のスナバ回路と比較し、スナバ回路の全スナバ
コンデンサ容量を大幅に低減することができ、当然に寸
法を小型化することができる。尚、この条件によれば、
上アーム,下アームのスナバ作用に寄与する容量は等し
いので、C1 の値は、クランプ機能等を考慮に入れて、
1>C2としても差支えない。
The total snubber capacitor capacity becomes minimum when C 1 = C 2 , and C 1 = C 2 = 4/3 μF. In this case, the total snubber capacitor capacity is calculated to be 4 μF, and the capacitor capacity is 1 / F compared to the above-mentioned conventional example.
It turns out that it will be 20 or less. As described above, according to the present embodiment, the total snubber capacitor capacity of the snubber circuit can be significantly reduced as compared with the conventional snubber circuit, and the size can be naturally reduced. According to this condition,
Since the capacities of the upper arm and the lower arm that contribute to the snubber action are equal, the value of C 1 should be set in consideration of the clamp function, etc.
It does not matter if C 1 > C 2 .

【0053】又、スイッチング素子11及び12がオフ
した時に電源電圧以上に充電されたコンデンサ31の電
荷は、スナバ抵抗42,スナバコンデンサ31,スナバ
抵抗41を介して電源1に回生される。
The electric charge of the capacitor 31 charged to the power source voltage or more when the switching elements 11 and 12 are turned off is regenerated to the power source 1 via the snubber resistor 42, the snubber capacitor 31, and the snubber resistor 41.

【0054】本実施例においては、エネルギ回生の為の
放電手段として抵抗を用いているが、コンデンサに蓄え
られた電荷を放電できるものであれば特に限定されるこ
とはなく、例えば、単なる配線を用いて回路を構成して
もスナバ作用により蓄えられた電荷を電源に回生するこ
とができる。
In the present embodiment, a resistor is used as a discharging means for energy regeneration, but it is not particularly limited as long as it can discharge the electric charge stored in the capacitor. Even if the circuit is configured by using it, the electric charge accumulated by the snubber action can be regenerated to the power supply.

【0055】しかし、実際に使用する回路では、スナバ
コンデンサと回路中のインダクタンスにより共振が起き
てしまい、この共振を吸収可能な電源も現在はないた
め、放電手段として抵抗が用いられる。この放電手段と
なる抵抗は、前述の共振を吸収する目的で回路内に接続
されることから、図1中の回路では、コンデンサ31及
びインダクタンス3の値より最適な抵抗値が決められ
る。
However, in the circuit actually used, resonance occurs due to the snubber capacitor and the inductance in the circuit, and there is no power supply capable of absorbing this resonance at present, so a resistor is used as the discharging means. Since the resistor serving as the discharging means is connected in the circuit for the purpose of absorbing the above-mentioned resonance, in the circuit in FIG. 1, the optimum resistance value is determined from the values of the capacitor 31 and the inductance 3.

【0056】又、後述する他の実施例においても同様に
放電手段として抵抗が用いられる。図1に示す回路を実
装した一例を図9に示す。
Further, in the other embodiments described later, similarly, a resistor is used as the discharging means. FIG. 9 shows an example in which the circuit shown in FIG. 1 is mounted.

【0057】スイッチング素子11のスナバ回路とし
て、スナバダイオード21,スナバコンデンサ22及び
スナバコンデンサ31,スナバコンデンサ33が並列接
続される。
As a snubber circuit of the switching element 11, a snubber diode 21, a snubber capacitor 22, a snubber capacitor 31, and a snubber capacitor 33 are connected in parallel.

【0058】スイッチング素子12のスナバ回路とし
て、スナバコンデンサ33,スナバダイオード22及び
スナバコンデンサ32,スナバコンデンサ31が並列接
続される。
As a snubber circuit of the switching element 12, a snubber capacitor 33, a snubber diode 22, a snubber capacitor 32, and a snubber capacitor 31 are connected in parallel.

【0059】この様に、配線のインダクタンスのスイッ
チング素子11及び12に対して同程度に回路配置でき
る。また、スイッチング素子とダイオードをそれぞれ直
接接続(直付)することにより、スナバダイオード2
1,スナバコンデンサ32,スイッチング素子11及び
スナバコンデンサ33,スナバダイオード22−スイッ
チング素子12のスナバ回路のループを極力小さくする
ことができ、配線のインダクタンスを容易に小さくする
ことができる。
In this way, the circuits can be arranged to the same extent for the switching elements 11 and 12 having the wiring inductance. In addition, the snubber diode 2 is provided by directly connecting (directly attaching) the switching element and the diode.
1, the snubber capacitor 32, the switching element 11 and the snubber capacitor 33, the snubber diode 22-the switching element 12 can be minimized the loop of the snubber circuit, it is possible to easily reduce the inductance of the wiring.

【0060】図3,図4に、単相ブリッジインバータを
構成した電力変換器の第2,第3の実施例を示す。
FIGS. 3 and 4 show second and third embodiments of the power converter which constitutes a single-phase bridge inverter.

【0061】図3(a)は、図1においてスナバコンデ
ンサ31,32,33がデルタ型に構成されていること
に着目し、デルタ,スター変換を施したものである。
FIG. 3A shows the delta and star conversions, paying attention to the fact that the snubber capacitors 31, 32 and 33 in FIG. 1 are constructed in the delta type.

【0062】この場合、コンデンサが2個直列に形成さ
れるため、コンデンサの耐電圧を低下できるという利点
があり、図1の回路に比べて、コンデンサの耐電圧を1
/2にすることができる。
In this case, since two capacitors are formed in series, there is an advantage that the withstand voltage of the capacitors can be reduced, and the withstand voltage of the capacitors is 1 compared with the circuit of FIG.
It can be / 2.

【0063】図3(b)は、コンデンサ37,38の接
続点電位を電源1の電圧の1/2の電圧に安定化するよ
うにしたものである。電源1と並列に分圧コンデンサ7
7,78を接続し、この中点とコンデンサ37,38の
接続点を結んだ。これにより安定化が達成できる。
In FIG. 3B, the potential at the connection point between the capacitors 37 and 38 is stabilized at a voltage half the voltage of the power supply 1. Voltage dividing capacitor 7 in parallel with power supply 1
7, 78 were connected, and the midpoint and the connection points of the capacitors 37, 38 were connected. This allows stabilization to be achieved.

【0064】また、コンデンサ37,38の中点をフィ
ルタコンデンサ77,78の中点と結線することによ
り、電力変換器の負荷への出力点であるスイッチング素
子11と12の中点を、スナバコンデンサ39を介して
電源へ接続することになるので、出力点の高調波成分を
電源に吸収することが出来る。
By connecting the midpoints of the capacitors 37 and 38 to the midpoints of the filter capacitors 77 and 78, the midpoints of the switching elements 11 and 12, which are the output points to the load of the power converter, are connected to the snubber capacitors. Since it is connected to the power supply via 39, the harmonic component at the output point can be absorbed by the power supply.

【0065】今、コンデンサ37,38の中点とフィル
タコンデンサ77,78の中点間の配線にインダンタン
ス9を介在させる。
Now, the inductance 9 is interposed between the midpoints of the capacitors 37 and 38 and the midpoints of the filter capacitors 77 and 78.

【0066】スナバコンデンサ39の容量をC、インダ
クタンス9をLとするとLC共振周波数はf=1/(2
πルート(LC))となり、この周波数近傍のフィルタ
作用が働き電源に吸収されてしまうため、負荷の高調波
電流を流さずにすむ。
When the capacitance of the snubber capacitor 39 is C and the inductance 9 is L, the LC resonance frequency is f = 1 / (2
It becomes a π route (LC), and the filter action in the vicinity of this frequency acts and is absorbed by the power supply, so that the harmonic current of the load does not flow.

【0067】以上の様に負荷への高調波電流を流さない
ため、この高調波電流によるラジオや誘導無線等の影響
を少なくすることが出来る。
As described above, since the harmonic current to the load is not passed, the influence of the harmonic current on the radio or induction radio can be reduced.

【0068】さらに、図4は、デルタ形のコンデンサ回
路を直列に複数個形成した実施例を示すものである。コ
ンデンサ回路は複雑となるが、同様に目的を達成するこ
とができる。
Further, FIG. 4 shows an embodiment in which a plurality of delta type capacitor circuits are formed in series. The capacitor circuit is complicated, but it can serve the purpose as well.

【0069】尚、図3(b)と同様に、コンデンサ31
a,31b…の夫々の接続点を、同数の分圧コンデンサ
の接続点と互に接続することにより安定化を図ることが
できる。
Incidentally, as in the case of FIG. 3B, the capacitor 31
.. can be stabilized by connecting the respective connection points of a, 31b ... With the connection points of the same number of voltage dividing capacitors.

【0070】図4(b)においても同様に負荷への出力
点に含まれる高調波成分を電源に吸収出来る。
In FIG. 4 (b) as well, the harmonic component contained in the output point to the load can be similarly absorbed by the power supply.

【0071】図5に、図1に示す実施例の回路を3相に
構成した電力変換器の例を示す。
FIG. 5 shows an example of a power converter in which the circuit of the embodiment shown in FIG. 1 is configured in three phases.

【0072】直流電源1から、インダクタンス3,5,
7を介して給電され、スイッチング素子11,12及び
51,52,81,82がそれぞれ直列に接続された3
相インバータにおいて、それぞれ、スナバダイオード2
1−スナバコンデンサ31−スナバダイオード22の直
列回路、スナバダイオード61−スナバコンデンサ71
−スナバダイオード62の直列回路、スナバダイオード
91−スナバコンデンサ101−スナバダイオード92
の直列回路が接続され、スナバコンデンサ31,71,
101の両端と各相の出力点間にそれぞれ、スナバコン
デンサ32,33,72,73,102,103が接続
されている。
From the DC power supply 1, the inductances 3, 5,
Power is supplied via 7 and switching elements 11, 12 and 51, 52, 81, 82 are respectively connected in series.
In the phase inverter, each snubber diode 2
1-Snubber capacitor 31-Snubber diode 22 series circuit, snubber diode 61-Snubber capacitor 71
-Series circuit of snubber diode 62, snubber diode 91-snubber capacitor 101-snubber diode 92
Of the snubber capacitors 31, 71,
Snubber capacitors 32, 33, 72, 73, 102 and 103 are connected between both ends of 101 and the output points of the respective phases.

【0073】ここで、スナバコンデンサ31,71,1
01は常に電源電圧に充電されているので、並列に接続
することが可能である。これにより、スナバ抵抗器は集
約され、スナバ抵抗41及び42が、スナバコンデンサ
31,71,101のプラス端子と直流電源のプラス端
子間及び、スナバコンデンサ31,71,101のマイ
ナス端子と直流電源のマイナス端子間にそれぞれ接続さ
れる。ここでスナバコンデンサ31,71,101の相
互のインダンタンスを小さくすることにより、3相一括
に集約することも可能である。
Here, the snubber capacitors 31, 71, 1
Since 01 is always charged to the power supply voltage, it can be connected in parallel. As a result, the snubber resistors are integrated, and the snubber resistors 41 and 42 are connected between the positive terminals of the snubber capacitors 31, 71, 101 and the positive terminal of the DC power source, and between the negative terminals of the snubber capacitors 31, 71, 101 and the DC power source. Connected between the negative terminals respectively. Here, the mutual inductance of the snubber capacitors 31, 71, 101 can be reduced, so that the three phases can be collectively collected.

【0074】図6に、半導体スイッチング素子で直列多
重インバータを構成した電力変換器の回路を示す。
FIG. 6 shows a circuit of a power converter in which a semiconductor switching element constitutes a serial multiple inverter.

【0075】直流電源1,2により、プラス端子とマイ
ナス端子及びニュートラル端子が出力され、この間にス
イッチング素子11〜14が直列接続されるとともに、
スイッチング素子11と12の接続点と、スイッチング
素子13と14の接続点にそれぞれクランプダイオード
19,20を介してニュートラル端子に接続されてい
る。
The positive and negative terminals and the neutral terminal are output from the DC power supplies 1 and 2, and the switching elements 11 to 14 are connected in series between them, and
The connection points of the switching elements 11 and 12 and the connection points of the switching elements 13 and 14 are connected to neutral terminals via clamp diodes 19 and 20, respectively.

【0076】この回路は、図1に示す実施例の回路を、
スイッチング素子11とグランプダイオード19、及び
クランプダイオード20とスイッチング素子14の間に
それぞれ接続されている。すなわち、スイッチング素子
11とダランプダイオード19にスナバダイオード2
1,スナバコンデンサ31,スナバダイオード22の直
列回路を並列接続し、スナバコンデンサ31の端両とス
イッチング素子11とグランプダイオード19の接続点
間に、スナバコンデンサ32,33が接続される。グラ
ンプダイオード20とスイッチング素子14の間にも上
下対称に同様のスナバ回路が接続されている。直列多重
インバータ回路において、スイッチング素子11とグラ
ンプダイオード19,グランプダイオード20とスイッ
チング素子14は交互にスイッチングするので、図1に
示す実施例の適用が可能である。図10は、図5に示す
実施例の動作モードの一例であり、11,12,13及
び14のスイッチング素子の動作と出力電圧の関係を示
す。図中の直流電源1及び2の電圧を共にEとする。
This circuit is similar to the circuit of the embodiment shown in FIG.
They are connected between the switching element 11 and the Glump diode 19, and between the clamp diode 20 and the switching element 14, respectively. That is, the snubber diode 2 is connected to the switching element 11 and the dullamp diode 19.
1, a series circuit of the snubber capacitor 31 and the snubber diode 22 are connected in parallel, and the snubber capacitors 32 and 33 are connected between both ends of the snubber capacitor 31 and the connection point of the switching element 11 and the lamp diode 19. A similar snubber circuit is vertically symmetrically connected between the glump diode 20 and the switching element 14. In the serial multiple inverter circuit, the switching element 11 and the lump lamp diode 19, and the lump lamp diode 20 and the switching element 14 are switched alternately, so that the embodiment shown in FIG. 1 can be applied. FIG. 10 is an example of the operation mode of the embodiment shown in FIG. 5, and shows the relationship between the operation of the switching elements 11, 12, 13 and 14 and the output voltage. The voltages of the DC power supplies 1 and 2 in the figure are both E.

【0077】先ず、スイッチング素子12,13を共に
オンして、11,14をオフすることにより、中性電位
Eが出力電圧として選択される。
First, both the switching elements 12 and 13 are turned on and the switching elements 11 and 14 are turned off, so that the neutral potential E is selected as the output voltage.

【0078】次に、出力電圧2Eを選択するために、ス
イッチング素子11,12をオン,13,14をオフす
る。ここで、直流電流1の短絡を防止するため、13を
オフした後に11をオンする。
Next, in order to select the output voltage 2E, the switching elements 11 and 12 are turned on and the switching elements 13 and 14 are turned off. Here, in order to prevent the short circuit of the DC current 1, 13 is turned off and then 11 is turned on.

【0079】次に、11をオフすることにより再度、出
力電圧Eが選択され、スイッチング素子11,12を共
にオフし、13,14をオンすることにより出力電圧と
してゼロが選択される。
Next, the output voltage E is selected again by turning off 11 and the switching elements 11 and 12 are both turned off, and zero is selected as the output voltage by turning on 13 and 14.

【0080】この様に直列多重インバータでは、ゼロ,
E,2E,E,ゼロの順に出力電圧を変化させることが
出来る。
Thus, in the serial multiple inverter, zero,
The output voltage can be changed in the order of E, 2E, E, and zero.

【0081】ここで、各出力電圧が変化するA,B,
C,Dのモードにおける、図5に示す回路の働きを説明
する。
Here, each output voltage changes A, B,
The operation of the circuit shown in FIG. 5 in the C and D modes will be described.

【0082】図12に、出力電圧がEから2Eに変化す
るモードを示す。
FIG. 12 shows a mode in which the output voltage changes from E to 2E.

【0083】スイッチング素子12,13のオンによ
り、図示のように直流電源1,2の中性点からクランプ
ダイオード19,スイッチング素子12を介して負荷に
電流が供給されている。
When the switching elements 12 and 13 are turned on, a current is supplied to the load from the neutral point of the DC power sources 1 and 2 through the clamp diode 19 and the switching element 12 as shown in the figure.

【0084】この時、スナバコンデンサ31,32,3
3の電位は、スイッチング素子11がオフしているた
め、32は、電源電圧Eに充電され、スナバコンデンサ
31は、インダクタンス3−スナバダイオード21−ス
ナバコンデンサ31−スナバダイオード22によって、
電源電圧Eに充電される。スナバコンデンサ33は、ス
ナバコンデンサ31,33のマイナス側に共に中性点に
接続されているので、その電荷は放電されている。
At this time, the snubber capacitors 31, 32, 3
Since the switching element 11 is turned off, the potential of 3 is charged to the power supply voltage E by the switching element 11, and the snubber capacitor 31 becomes by the inductance 3-snubber diode 21-snubber capacitor 31-snubber diode 22.
The power supply voltage E is charged. Since the snubber capacitor 33 is connected to the neutral side on both the negative sides of the snubber capacitors 31 and 33, its electric charge is discharged.

【0085】この状態から、スイッチング素子11をオ
ンして出力電圧が2Eになるモードにおけるスナバ回路
の動作は次の様になる。
From this state, the operation of the snubber circuit in the mode in which the switching element 11 is turned on and the output voltage becomes 2E is as follows.

【0086】スイッチング素子11のオンにより、クラ
ンプダイオード19に流れていた電流は直流電源1−イ
ンダンタンス3−スイッチング素子11−クランプダイ
オード19を介して流れる電流によって打ち消され、そ
の後、クランプダイオード19は、電圧阻止能力を回復
して、スナバコンデンサ33を図示のように充電する。
When the switching element 11 is turned on, the current flowing in the clamp diode 19 is canceled by the current flowing through the DC power supply 1-inductance 3-switching element 11-clamp diode 19, and then the clamp diode 19 is The voltage blocking capability is restored and the snubber capacitor 33 is charged as shown.

【0087】一方、スナバコンデンサ32の電荷は、ス
ナバ抵抗41−インダクタンス3−スイッチング素子1
1を介してゼロまで放電すると共に、電荷の一部は、ス
ナバコンデンサ32−スナバコンデンサ31−スナバダ
イオード22−クランプダイオード19−スナバコンデ
ンサ32の経路でも放電し、一旦、スナバコンデンサ3
1にそのエネルギを移す。
On the other hand, the electric charge of the snubber capacitor 32 is the snubber resistor 41-inductance 3-switching element 1
While being discharged to zero through 1, a part of the electric charge is also discharged in the path of the snubber capacitor 32- snubber capacitor 31-snubber diode 22-clamp diode 19-snubber capacitor 32, and once the snubber capacitor 3
Transfer that energy to 1.

【0088】スナバコンデンサ31に移行した、スナバ
コンデンサ32のエネルギの一部は、スナバコンデンサ
31−スナバ抵抗器41−直流電源1−スナバダイオー
ド23−スナバ抵抗器44の閉回路で直流電源1に回生
される。
A part of the energy of the snubber capacitor 32 transferred to the snubber capacitor 31 is regenerated to the DC power source 1 by the closed circuit of the snubber capacitor 31-snubber resistor 41-DC power source 1-snubber diode 23-snubber resistor 44. To be done.

【0089】その後、スイッチング素子13がオフさ
れ、直流電源1−インダクタンス3−スイッチング素子
11−スイッチング素子12−負荷へと電流が供給され
る。
After that, the switching element 13 is turned off, and current is supplied to the DC power source 1-inductance 3-switching element 11-switching element 12-load.

【0090】図13には、出力電圧が2EからEに変化
するモードを示す。
FIG. 13 shows a mode in which the output voltage changes from 2E to E.

【0091】スイッチング素子11,12がオンしてい
るため、図の様に、直流電源1−インダクタンス3−ス
イッチング素子11−スイッチング素子12−負荷へと
主電流が供給されている。
Since the switching elements 11 and 12 are turned on, the main current is supplied to the DC power source 1-inductance 3-switching element 11-switching element 12-load as shown in the figure.

【0092】この時、スナバコンデンサ31,32,3
3の電位は、スイッチング素子11のオンにより、スナ
バコンデンサ32がゼロまで放電されており、スナバコ
ンデンサ31は前述と同様、電源電圧Eに充電されてい
る。スナバコンデンサ33は、クランプダイオード19
のオフにより、電源電圧Eに充電されている。
At this time, the snubber capacitors 31, 32, 3
With respect to the potential of 3, the snubber capacitor 32 is discharged to zero when the switching element 11 is turned on, and the snubber capacitor 31 is charged to the power supply voltage E as described above. The snubber capacitor 33 is a clamp diode 19
Is turned off, the power source voltage E is charged.

【0093】この状態からスイッチング素子11がオフ
すると、これまで流れていた電流は、スナバダイオード
21−スナバコンデンサ32に流入すると同時に、スナ
バコンデンサ31−スナバコンデンサ33にも流れる。
スナバコンデンサ33に蓄えられていた電荷は、負荷へ
とバイパスされ、ゼロまで放電される。
When the switching element 11 is turned off from this state, the current that has been flowing so far flows into the snubber diode 21-snubber capacitor 32 and simultaneously flows into the snubber capacitor 31-snubber capacitor 33.
The electric charge stored in the snubber capacitor 33 is bypassed to the load and discharged to zero.

【0094】その後、クランプダイオード19−スイッ
チング素子12を介して負荷に電流が供給される。
After that, a current is supplied to the load through the clamp diode 19 and the switching element 12.

【0095】一方、スナバコンデンサ33に蓄えられて
いた電荷は、負荷へとバイパスして放電すると同時に、
スナバコンデンサ31を電源電圧E以上に充電する。そ
の後、上記と同様の回生閉回路によって電源1へ回生さ
れる。
On the other hand, the electric charge accumulated in the snubber capacitor 33 is discharged by bypassing to the load, and at the same time,
The snubber capacitor 31 is charged to the power source voltage E or higher. After that, the power is regenerated to the power source 1 by the regenerative closed circuit similar to the above.

【0096】図14に、出力電圧がEからゼロへ変化す
るモードを示す。
FIG. 14 shows a mode in which the output voltage changes from E to zero.

【0097】スイッチング素子12,13がオンしてい
るため、図11のEを選択していると同様の状態から、
スイッチング素子12のオフにより、出力電圧がEから
ゼロになるモードにおけるスナバ回路の動作は次の様に
なる。
Since the switching elements 12 and 13 are turned on, from the same state as when E of FIG. 11 is selected,
The operation of the snubber circuit in the mode in which the output voltage changes from E to zero when the switching element 12 is turned off is as follows.

【0098】スイッチング素子12のオフにより、これ
まで流れていた電流は、スナバダイオード23−スナバ
コンデンサ36−フリーホイールダイオード17へバイ
パスすると同時に、スナバコンデンサ34−スナバコン
デンサ35へも分流する。
When the switching element 12 is turned off, the current that has been flowing so far is bypassed to the snubber diode 23-snubber capacitor 36-freewheel diode 17, and at the same time shunted to the snubber capacitor 34-snubber capacitor 35.

【0099】スイッチング素子14がオフしているため
電源電圧Eまで充電されていたスナバコンデンサ35の
電荷は、負荷へとバイパスされてゼロまで放電する。
The electric charge of the snubber capacitor 35, which has been charged to the power supply voltage E because the switching element 14 is off, is bypassed to the load and discharged to zero.

【0100】その後、フリーホイールダイオード18−
フリーホイールダイオード17を介して、負荷の電流が
フリーホイールする。
After that, the free wheel diode 18-
Through the freewheel diode 17, the load current freewheels.

【0101】一方、スナバコンデンサ35に蓄えられて
いた電荷は負荷にバイパスして放電すると同時に、スナ
バコンデンサ34を電源電圧E以上に充電し(スナバ作
用している期間中)、その後、スナバコンデンサ34に
蓄えられていた電荷は、スナバコンデンサ34−スナバ
抵抗器44−スナバダイオード22−電源2,スナバ抵
抗器43の閉回路で電源2に回生される。
On the other hand, the electric charge stored in the snubber capacitor 35 is discharged by bypassing the load, and at the same time, the snubber capacitor 34 is charged to the power source voltage E or higher (during the snubber operation), and then the snubber capacitor 34 is discharged. The electric charge stored in the power source 2 is regenerated in the power source 2 by the closed circuit of the snubber capacitor 34-the snubber resistor 44-the snubber diode 22-the power source 2 and the snubber resistor 43.

【0102】図16に、出力電圧がゼロからEへ変化す
るモードを示す。
FIG. 16 shows a mode in which the output voltage changes from zero to E.

【0103】スイッチング素子13,14がオンしてい
るため、図示の経路で負荷から電流が流入している。
Since the switching elements 13 and 14 are turned on, current flows from the load through the path shown in the figure.

【0104】この時、スナバコンデンサ34,35,3
6の電位は、35がセロまで放電し、34は、スナバダ
イオード23−スナバコンデンサ34−スナバダイオー
ド24−インダクタンス4により電源電圧Eまで充電さ
れ、スナバコンデンサ36は、クランプダイオード20
がオフしているため、電源電圧Eまで充電されている。
At this time, the snubber capacitors 34, 35, 3
Regarding the potential of 6, the battery 35 is discharged to the cell, the battery 34 is charged to the power supply voltage E by the snubber diode 23, the snubber capacitor 34, the snubber diode 24, and the inductance 4, and the snubber capacitor 36 is connected to the clamp diode 20.
Is off, so the power source voltage E is charged.

【0105】この状態からスイッチング素子14をオフ
した後、スイッチング素子12をオンするモードにおけ
るスナバ回路の動作は次の様になる。
The operation of the snubber circuit in the mode of turning on the switching element 12 after turning off the switching element 14 in this state is as follows.

【0106】スイッチング素子14がオフすることによ
り、これまで流れていた主回路電流はスナバコンデンサ
36,34の直列体とスナバコンデンサ35の並列回路
に分流しスナバダイオード24を介して直流電源2に流
れる。
When the switching element 14 is turned off, the main circuit current that has been flowing so far is shunted to the parallel circuit of the series body of the snubber capacitors 36 and 34 and the snubber capacitor 35, and flows to the DC power source 2 via the snubber diode 24. .

【0107】この時、スナバコンデンサ36の電荷はス
ナバコンデンサ34に移り、電荷がゼロになる。また、
スナバコンデンサ34も電源電圧Eに充電される。
At this time, the electric charge of the snubber capacitor 36 moves to the snubber capacitor 34, and the electric charge becomes zero. Also,
The snubber capacitor 34 is also charged to the power supply voltage E.

【0108】その後、スイッチング素子12がオンし、
主回路電流がスイッチング素子13−クランプダイオー
ド20の経路で電源1に流れる。
After that, the switching element 12 is turned on,
The main circuit current flows to the power supply 1 through the path of the switching element 13 and the clamp diode 20.

【0109】また、スナバコンデンサ34に電源電圧以
上に蓄えられた電荷は、スナバ抵抗器44−スナバダイ
オード22−電源2−スナバ抵抗器43−スナバコンデ
ンサ34の開回路で電源電圧2に回生される。
The electric charge stored in the snubber capacitor 34 at the power supply voltage or higher is regenerated to the power supply voltage 2 by the open circuit of the snubber resistor 44-snubber diode 22-power supply 2-snubber resistor 43-snubber capacitor 34. .

【0110】上述のように、本実施例によれば、単相ブ
リッジインバータを構成した電力変換器の場合と同様の
効果を得ることができる。又、スナバコンデンサ容量を
最小とする場合、スナバコンデンサ31,32,33,
34,35,36の容量を同一にすればよいことは先の
実施例より明らかである。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as in the case of the power converter having the single-phase bridge inverter. When the snubber capacitor capacity is minimized, the snubber capacitors 31, 32, 33,
It is clear from the previous embodiment that the capacities of 34, 35 and 36 may be the same.

【0111】図7は、図6に示す実施例の回路を3相に
構成した電力変換器の例を示す。図5に示す同様に、ス
ナバコンデンサ31,71,101及びスナバコンデン
サ34,37,104を並列接続することが可能であ
る。この時、スナバ抵抗は、スナバコンデンサ31,7
1,101のプラス端子と直流電源のプラス端子、スナ
バコンデンサ31,71,101のマイナス端子とスナ
バコンデンサ34,71,101のプラス端子、及びス
ナバコンデンサ34,71,101のマイナス端子と直
流電源のマイナス端子間にそれぞれ41,44,43が
接続される。ここで、スナバコンデンサ31,71,1
01及び34,71,101の相互のインダクタンスを
小さくすることにより、それぞれ3相一括に集約するこ
とも可能である。
FIG. 7 shows an example of a power converter in which the circuit of the embodiment shown in FIG. 6 is configured in three phases. As shown in FIG. 5, snubber capacitors 31, 71, 101 and snubber capacitors 34, 37, 104 can be connected in parallel. At this time, the snubber resistance is the snubber capacitors 31, 7
1, 101 plus terminal and plus terminal of DC power supply, snubber capacitors 31, 71 and 101 minus terminal and snubber capacitors 34, 71 and 101 plus terminal, snubber capacitors 34, 71 and 101 minus terminal and DC power source 41, 44, 43 are connected between the negative terminals, respectively. Here, the snubber capacitors 31, 71, 1
By reducing the mutual inductance of 01 and 34, 71, 101, it is also possible to collectively combine the three phases.

【0112】図3,図4に示した本発明の他の実施例
も、前述のような直列多重回路への適用はもとより、3
相インバータに適用した際、図3の実施例は、スナバコ
ンデンサ34,35の直列回路を各相並列に集約可能で
あり、スナバコンデンサ34,35の接続点をも3相集
約可能である。
The other embodiments of the present invention shown in FIGS. 3 and 4 are not limited to the application to the serial multiplexing circuit as described above,
When applied to a phase inverter, in the embodiment of FIG. 3, the series circuits of the snubber capacitors 34 and 35 can be aggregated in parallel for each phase, and the connection points of the snubber capacitors 34 and 35 can also be aggregated into three phases.

【0113】図4の実施例は、31,a,b,c…のス
ナバコンデンサ各端子点を3相集約可能である。
In the embodiment shown in FIG. 4, the respective terminal points of the snubber capacitors 31, 31, a, b, c ... Can be integrated into three phases.

【0114】ここで、図1において、スナバ抵抗器41
のプラス端子をインダクタンス3のマイナス側へ接続し
ているが、インダクタンス3のプラス側へ接続すること
が可能である。
Here, in FIG. 1, the snubber resistor 41
Although the positive terminal of is connected to the negative side of the inductance 3, it is possible to connect to the positive side of the inductance 3.

【0115】図6において、スナバ抵抗器41,43を
それぞれインダクタンス3のプラス側及びインダクタン
ス4のマイナス側へ接続されているが、それぞれ、イン
ダクタンス3のマイナス側,インダクタンス4のプラス
側へ接続することも可能である。
In FIG. 6, snubber resistors 41 and 43 are connected to the plus side of the inductance 3 and the minus side of the inductance 4, respectively. Is also possible.

【0116】図3,図4に示す実施例も同様にスナバ抵
抗41のプラス端子を、インダクタンス3のプラス側へ
接続可能である。
Similarly, in the embodiments shown in FIGS. 3 and 4, the positive terminal of the snubber resistor 41 can be connected to the positive side of the inductance 3.

【0117】また、実施例に示されるインダクタンス3
〜8は、スイッチングオン時の電流抑制用として作用す
るが、具体的な構成要素として特に設ける必要がなく、
回路に存在する浮遊インダクタンスとして十分なもので
ある。
Further, the inductance 3 shown in the embodiment is
8 to 8 act to suppress the current at the time of switching on, but it is not necessary to provide them as specific constituent elements.
It is sufficient as the stray inductance present in the circuit.

【0118】本発明における実施例では、スイッチング
素子でインバータを構成した電力変換器の例について説
明したが、同様にチョッパ回路を構成した電力変換器に
おいても同様の効果が得られる。
In the embodiment of the present invention, the example of the power converter in which the inverter is composed of the switching elements has been described, but the same effect can be obtained also in the power converter in which the chopper circuit is similarly composed.

【0119】以上、鉄道用電気車の制御装置として、こ
のインバータを使用する場合を説明したが、これに限ら
ず、電気自動車,圧延機等、低損失小型を要求されるも
のであれば、全てが本発明の対象となる。
The case where this inverter is used as a control device for an electric railway vehicle has been described above, but the present invention is not limited to this, and any other vehicle such as an electric vehicle or a rolling mill that requires low loss and small size can be used. Are the subject of the present invention.

【0120】[0120]

【発明の効果】本発明によれば、スイッチング素子のス
イッチングに伴うスナバ作用により、容量性素子に蓄え
られた電荷をいずれのスナバ作用によって電源に回生す
ることが可能となり、スナバロスの低減ができる。
According to the present invention, by the snubber action accompanying the switching of the switching element, the electric charge stored in the capacitive element can be regenerated to the power source by any of the snubber actions, and the snubber loss can be reduced.

【0121】又、スナバ作用する容量性素子がスイッチ
ング素子により共用され、接続構成も同様にできるた
め、必要容量程度の容量性素子で電力変換器を構成で
き、電力変換器の大きさを小さくすることができる。
Further, since the capacitive element that acts as a snubber is shared by the switching elements and the connection configuration can be the same, the power converter can be configured with a capacitive element having a required capacity and the size of the power converter can be reduced. be able to.

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

【図1】本発明の第1の実施例の回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.

【図5】第1の実施例を3相に構成した例の回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of an example in which the first embodiment has three phases.

【図6】第1の実施例を直列多重に構成した例の回路
図。
FIG. 6 is a circuit diagram of an example in which the first embodiment is serially multiplexed.

【図7】第1の実施例を3相直列多重に構成した例の回
路図。
FIG. 7 is a circuit diagram of an example in which the first embodiment is configured as a three-phase serial multiplex.

【図8】従来技術に示す回路のスナバコンデンサ容量の
一例の回路図。
FIG. 8 is a circuit diagram of an example of snubber capacitor capacitance of the circuit shown in the related art.

【図9】本発明における回路のスナバコンデンサ容量の
一例の回路図。
FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of snubber capacitor capacitance of the circuit according to the present invention.

【図10】本発明の実装図の一例の回路図。FIG. 10 is a circuit diagram of an example of a mounting diagram of the present invention.

【図11】図6に示すスイッチング素子の動作と出力電
圧の関係図。
11 is a diagram showing the relationship between the operation of the switching element shown in FIG. 6 and the output voltage.

【図12】図6に示す回路の動作モードの一例の回路
図。
FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of operation modes of the circuit shown in FIG.

【図13】図6に示す回路の動作モードの一例の回路
図。
13 is a circuit diagram showing an example of operation modes of the circuit shown in FIG.

【図14】図6に示す回路の動作モードの一例の回路
図。
14 is a circuit diagram showing an example of operation modes of the circuit shown in FIG.

【図15】図6に示す回路の動作モードの一例の回路
図。
15 is a circuit diagram showing an example of operation modes of the circuit shown in FIG.

【図16】従来技術に示す非対称回路の一例の回路図。FIG. 16 is a circuit diagram of an example of an asymmetric circuit shown in the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電源、9…負荷、11,12…スイッチング素子、
15…フリーホイールダイオード、21…スナバダイオ
ード、31,32a,32b…スナバコンデンサ、41
…スナバ抵抗、77…分圧コンデンサ。
1 ... Power supply, 9 ... Load, 11, 12 ... Switching element,
15 ... Free wheel diode, 21 ... Snubber diode, 31, 32a, 32b ... Snubber capacitor, 41
… Snubber resistors, 77… Voltage dividing capacitors.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直列接続された自己消弧型半導体スイッチ
ング素子を備えた電力変換器において、前記直列接続さ
れた自己消弧型半導体スイッチング素子の直列体の両端
及び相互の三点間にスター型に結線された複数の容量性
素子と、この複数の容量性素子の接続点と、電源に並列
に接続された分圧コンデンサの接続点とを互いに接続し
たことを特徴とする電力変換器。
1. A power converter comprising self-extinguishing type semiconductor switching elements connected in series, wherein a star type is provided between both ends of a series body of the self-extinguishing type semiconductor switching elements connected in series and three points thereof. A power converter characterized in that a plurality of capacitive elements connected to each other, a connection point of the plurality of capacitive elements, and a connection point of a voltage dividing capacitor connected in parallel to a power supply are connected to each other.
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