JPH0698553A - ゲート電力供給回路 - Google Patents

ゲート電力供給回路

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JPH0698553A
JPH0698553A JP4242476A JP24247692A JPH0698553A JP H0698553 A JPH0698553 A JP H0698553A JP 4242476 A JP4242476 A JP 4242476A JP 24247692 A JP24247692 A JP 24247692A JP H0698553 A JPH0698553 A JP H0698553A
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JP
Japan
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capacitor
snubber
circuit
energy
diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP4242476A
Other languages
English (en)
Inventor
Kimihiro Hoshi
公弘 星
Hiromichi Tai
裕通 田井
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0698553A publication Critical patent/JPH0698553A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0081Power supply means, e.g. to the switch driver

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、自己消弧形素子のスナバエネルギ
を自己消弧形素子のゲ―ト駆動回路の電源として利用す
ることにある。 【構成】 自己消弧形素子に少くともスナバダイオ―ド
とスナバコンデンサの直列回路から成るスナバ回路が並
列接続された回路において、前記スナバダイオ―ドとス
ナバコンデンサの直列接続点に一端が接続され他端が第
1のダイオ―ドと第1のコンデンサの直列回路を介して
前記自己消弧形素子のアノ―ド側に接続される変成器の
一次巻線と、前記変成器の二次巻線に並列接続される第
2のダイオ―ドと第2のコンデンサの直列回路を備え、
前記スナバコンデンサの放電エネルギを前記第1のコン
デンサ及び第2のコンデンサに回収し、この第2のコン
デンサに回収したエネルギを前記自己消弧形素子のゲ―
ト駆動回路等へ供給するようにしたことを特徴とするゲ
―ト電力供給回路。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自己消弧形素子に少く
ともスナバダイオ―ドとスナバコンデンサの直列回路か
ら成るスナバ回路のエネルギを自己消弧形素子のゲ―ト
駆動回路へ供給するゲ―ト電力供給回路に関する。
【0002】
【従来の技術】インバ―タ装置などの電力変換装置に自
己消弧形素子を適用することで従来に比べて電源側及び
負荷側高調波の抑制、電源力率の改善、装置の小形化な
どの利点が得られる。これまでは高電圧、大電流に耐え
られる自己消弧形素子が得られなかったが、最近はGT
Oに代表されるような高電圧、大電流用途に適した自己
消弧形素子が製造できるようになったため、大電力分野
への自己消弧形素子の応用が活発となってきた。
【0003】従来使用されてきたGTOの駆動回路の例
を図2に示す。図2では電力変換回路を構成する複数の
GTOの中の一個のGTOとそれに付随するスナバ回路
及びゲ―ト駆動回路を示している。GTO1が主スイッ
チング素子であり、ダイオ―ド2はフリ―ホイリングダ
イオ―ドである。スナバダイオ―ド3とスナバコンデン
サ4はGTO1のスナバ回路を構成している。GTO1
のゲ―トはゲ―ト駆動回路5によって駆動される。ゲ―
トのオン、オフのタイミング指令は光ファイバ―6によ
って送信される。ゲ―ト駆動回路5の電源は絶縁変圧器
7を介して高周波交流電源8から供給され、ゲ―ト駆動
回路5の中で交流から直流に変換される。高周波交流電
源8は低電位部に置かれているが絶縁変圧器7によって
高電位部のGTO1及びゲ―ト駆動回路5とは絶縁され
ている。9はGTO1のアノ―ドリアクトルである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】GTOのような自己消
弧形素子を高電圧用途に応用するときには、GTOのゲ
―ト駆動回路の電源の問題がある。GTOのゲ―ト駆動
回路は駆動対象となるGTOのカソ―ド及びゲ―トに直
接接続されるため電気的には駆動対象のGTOのカソ―
ドと同じ電位に置かれる。そのためGTOのゲ―ト電源
は低電位部から絶縁変圧器を介して高電位部にあるゲ―
ト駆動回路に供給する必要がある。
【0005】又、GTOを直列接続する場合には各々の
GTOのゲ―ト駆動回路はそれぞれ異る電位に置かれる
ために各々のゲ―ト駆動回路の電源もまたそれぞれのG
TOごとに互いに絶縁されなければならないので各々絶
縁変圧器が必要となる。この制約のもとに直流電圧が数
十KVを超えるインバ―タ変圧器をつくるにはGTOを
多数直列接続する必要が有るのでゲ―ト電源供給のため
の絶縁変圧器も多数必要となる。数十KVの高電圧を絶
縁する絶縁変圧器は外形も大きく、また高価なものなの
で、多数使用すれば大きなスペ―スを必要とするだけで
なく、大変高価なものになってしまう。よって従来技術
ではゲ―ト電源用の絶縁変圧器を多数必要とし変換器が
大変高価で大きなスペ―スを必要とする問題があった。
【0006】本発明の目的は、自己消弧形素子のゲ―ト
電力を低電位部から高電位部へ送り込む高耐圧の絶縁変
圧器を必要としないで高電位部から直接ゲ―ト電力を供
給するゲ―ト電力供給回路を提供することにある。更に
本発明の別の目的は、自己消弧形素子のゲ―ト電力を低
電位部から高電位部へ送り込む高耐圧の絶縁変圧器を必
要としないで高電位部から直接ゲ―ト電力を供給すると
共にこのゲ―ト電力の供給量を任意に調整できるゲ―ト
電力供給回路を提供することにある
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、請求項
(1)に記載のように、自己消弧形素子に少くともスナ
バダイオ―ドとスナバコンデンサの直列回路から成るス
ナバ回路が並列接続された回路において、前記スナバダ
イオ―ドとスナバコンデンサの直列接続点に一端が接続
され他端が第1のダイオ―ドと第1のコンデンサの直列
回路を介して前記自己消弧形素子のアノ―ド側に接続さ
れる変成器の一次巻線と、前記変成器の二次巻線に並列
接続される第2のダイオ―ドと第2のコンデンサの直列
回路を備え、前記スナバコンデンサの放電エネルギを前
記第1のコンデンサ及び第2のコンデンサに回収し、こ
の第2のコンデンサに回収したエネルギを前記自己消弧
形素子のゲ―ト駆動回路等へ供給することによって達成
出来る。
【0008】更に、本発明の別の目的は、請求項(2)
に記載のように自己消弧形素子に少くともスナバダイオ
―ドとスナバコンデンサの直列回路から成るスナバ回路
が並列接続された回路において、前記スナバダイオ―ド
とスナバコンデンサの直列接続点に一端が接続され他端
が第1のダイオ―ドと第1のコンデンサの直列回路を介
して前記自己消弧形素子のアノ―ド側に接続される変成
器の一次巻線と、前記変成器の二次巻線に並列接続され
る第2のダイオ―ドと第2のコンデンサの直列回路と、
スイッチング素子を備え、前記スナバコンデンサの放電
エネルギを前記第1のコンデンサ及び第2のコンデンサ
に回収し、この第2のコンデンサに回収したエネルギを
前記自己消弧形素子のゲ―ト駆動回路等へ供給すると共
に、前記スイッチング素子をオン・オフ制御することに
より前記第2のコンデンサに回収するエネルギを調整す
ることによって達成出来る。
【0009】
【作用】請求項(1)に記載のゲ―ト電力供給回路によ
れば、スナバコンデンサに充電されたエネルギはGTO
1がオンした時に、スナバコンデンサ→変成器の一次巻
線→第1のダイオ―ド→第1のコンデンサ→GTO1→
スナバコンデンサの経路で放電するため、第1のコンデ
ンサは、この経路を流れる電流によって充電される。一
方、変成器の一次巻線に流れる電流によって、変成器の
二次巻線には、変成器の二次巻線→第2のダイオ―ド→
第2のコンデンサ→変成器の二次巻線の経路で電流が流
れ、この経路を流れる電流によって第2のコンデンサが
充電されることになる。即ち、スナバコンデンサの充電
エネルギは、第1及び第2のコンデンサに回収すること
ができる。従って、この回収されたエネルギを自己消弧
形素子のゲ―ト駆動回路のゲ―ト電力として利用するこ
とができる。この場合、第1及び第2のコンデンサに回
収されるエネルギと、ゲ―ト駆動回路で消費するエネル
ギを比較し、消費するエネルギが少ない場合は、余分な
エネルギは他の電源へ回生させるようにすれば良い。
【0010】又、請求項(2)に記載のゲ―ト電力供給
回路によれば、変成器の二次巻線に並列接続されたスイ
ッチング素子を、第2のコンデンサに回収されるエネル
ギの量に応じてオンオフ制御すれば、第2のコンデンサ
に回収されるエネルギの量を所定値に制御することがで
きる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図2と同一部に同
一符号を付して示す図1の構成図を参照して説明する。
【0012】スナバダイオ―ド3とスナバコンデンサ4
の直列接続点に変成器10の一端を接続し、他端を第1
のダイオ―ド11と第1のコンデンサ12の直列回路を
介して自己消弧形素子1(以下、GTO1と記す)のア
ノ―ド側に接続する。変成器10の二次巻線に並列に第
2のダイオ―ド13と第2のコンデンサ14の直列回路
を接続し、更に、変成器10の二次巻線にスイッチング
素子15を並列接続する。
【0013】前述のように構成することによって、GT
O1がオン状態からオフ状態へ移行すると通電電流は図
1のル―トAつまりスナバダイオ―ド3を通ってスナバ
コンデンサ4を充電する。この時、スイッチングサ―ジ
が吸収される。次にGTO1がオンすると、スナバコン
デンサ4に蓄積されていた電荷は図1のル―トB1、つ
まりスナバコンデンサ4→変成器10の一次巻線→第1
のダイオ―ド11→第1のコンデンサ12→アノ―ドリ
アクトル9→GTO1→スナバコンデンサ4の経路で放
電し、第1のコンデンサ12を充電すると共に、一部の
電荷はル―トB2つまり変成器10の二次巻線→第2の
ダイオ―ド13→第2のコンデンサ14→変成器10の
二次巻線の経路で流れ第2のコンデンサ14を充電す
る。この第2のコンデンサ14に充電されたエネルギを
ゲ―ト駆動回路5へ供給する。
【0014】第2のコンデンサ14に一回に充電される
エネルギはゲ―ト駆動回路5を生かしGTO1のオンパ
ルス、オフパルスを一発づつ形成できる量より少し多め
の量である。又、第2のコンデンサ14のエネルギを安
定に利用して、ゲ―ト駆動回路5の電源としての質を高
めるには、第2のコンデンサ14の電圧を所定の電圧に
変換するためのDC/DCコンバ―タ等をゲ―ト駆動回
路5に内臓すれば、ゲ―ト駆動回路5の直流電源を質の
良い電源とすることができる。なお、ル―トB1の経路
で流れる電流で充電される第1のコンデンサ12の電荷
は、図示しないDC/DCコンバ―タやチョッパ回路に
よって、図示しない主回路電源や他の電源或いは負荷等
にエネルギ回生させ、第1のコンデンサ12は空の状態
で次のサイクルに備える。
【0015】前述のように、第2のコンデンサ14で回
収するエネルギは、ゲ―ト駆動回路5の消費エネルギよ
り少し多めであるため、第2のコンデンサ14の電荷は
少しづつ残留するため結果的に過電圧になってくる。従
って、ゲ―ト駆動回路5内に過電圧検出回路や過電流検
出回路等を設け、定格電圧や定格電流以上になった場合
にスイッチング素子15をオンにして変成器10の二次
巻線を短絡する。短絡されるとスナバコンデンサ4のエ
ネルギは第2のコンデンサ14には回収されず、第1の
コンデンサ12に回収される。第2のコンデンサ14に
エネルギが回収されない状態でゲ―ト駆動回路5を動作
させていれば、第2のコンデンサ14の電荷は少しづつ
消費され電圧や電流は低下して来るので過電圧や過電流
の状態から脱する。その結果スイッチング素子15はオ
フされ再び第2のコンデンサ14へのエネルギが回収さ
れる。
【0016】この二次短絡の回路を設ければゲ―ト駆動
回路の電源は精度の高い電圧、電流で動作するだけでな
く、第1のコンデンサへの回生エネルギも増加するので
回生効率を高めることができる。
【0017】尚、前述説明においては、第2のコンデン
サに回収されたエネルギをゲ―ト駆動回路に供給する例
であるが、例えば、制御回路の電源、保護回路の電源等
に使用することも出来るものである。又、第1のコンデ
ンサに回収されたエネルギを主回路電源等に回生する例
を説明したが、このエネルギも制御回路の電源、保護回
路の電源等に使用しても良い。
【0018】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、自己
消弧形素子のゲ―ト駆動回路の電源をスナバ回路のエネ
ルギを回収して利用するため、直接高圧部より供給出
来、低圧部から電源を供給していた場合に使用していた
絶縁変圧器を用いる必要がなくなり自己消弧形素子を使
用する変換器の小形化や低価格を実現できる。更に、ス
ナバ回路のエネルギを回収する際に、その回収エネルギ
を所定値に制御することができるため、ゲ―ト駆動回路
の電源の安定化を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すゲ―ト電力供給回路の
構成図。
【図2】従来のゲ―ト電力供給回路の構成図。
【符号の説明】
1 ……自己消弧形素子、 2 ……フリ―ホイリングダイオ―ド、 3 ……スナバダイオ―ド、 4 ……スナバコンデンサ、 5 ……ゲ―ト駆動回路、 6 ……光ファイバ、 7 ……絶縁変圧器、 8 ……高周波交流電源、 9 ……アノ―ドリアクトル、 10 ……変成器、 11 ……第1のダイオ―ド、 12 ……第1のコンデンサ、 13 ……第2のダイオ―ド、 14 ……第2のコンデンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自己消弧形素子に少くともスナバダイ
    オ―ドとスナバコンデンサの直列回路から成るスナバ回
    路が並列接続された回路において、前記スナバダイオ―
    ドとスナバコンデンサの直列接続点に一端が接続され他
    端が第1のダイオ―ドと第1のコンデンサの直列回路を
    介して前記自己消弧形素子のアノ―ド側に接続される変
    成器の一次巻線と、前記変成器の二次巻線に並列接続さ
    れる第2のダイオ―ドと第2のコンデンサの直列回路を
    備え、前記スナバコンデンサの放電エネルギを前記第1
    のコンデンサ及び第2のコンデンサに回収し、この第2
    のコンデンサに回収したエネルギを前記自己消弧形素子
    のゲ―ト駆動回路等へ供給するようにしたことを特徴と
    するゲ―ト電力供給回路。
  2. 【請求項2】 自己消弧形素子に少くともスナバダイ
    オ―ドとスナバコンデンサの直列回路から成るスナバ回
    路が並列接続された回路において、前記スナバダイオ―
    ドとスナバコンデンサの直列接続点に一端が接続され他
    端が第1のダイオ―ドと第1のコンデンサの直列回路を
    介して前記自己消弧形素子のアノ―ド側に接続される変
    成器の一次巻線と、前記変成器の二次巻線に並列接続さ
    れる第2のダイオ―ドと第2のコンデンサの直列回路
    と、スイッチング素子を備え、前記スナバコンデンサの
    放電エネルギを前記第1のコンデンサ及び第2のコンデ
    ンサに回収し、前記スイッチング素子をオン・オフ制御
    することにより前記第2のコンデンサに回収するエネル
    ギを調節し、且つ前記第2のコンデンサに回収したエネ
    ルギを前記自己消弧形素子のゲ―ト駆動回路等へ供給す
    るようにしたことを特徴とするゲ―ト電力供給回路。
JP4242476A 1992-09-11 1992-09-11 ゲート電力供給回路 Pending JPH0698553A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011172342A (ja) * 2010-02-17 2011-09-01 Fuji Electric Co Ltd ゲート駆動回路の電源装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011172342A (ja) * 2010-02-17 2011-09-01 Fuji Electric Co Ltd ゲート駆動回路の電源装置

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