JPH0715949A - 電力変換装置のゲート駆動回路 - Google Patents
電力変換装置のゲート駆動回路Info
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- JPH0715949A JPH0715949A JP15594093A JP15594093A JPH0715949A JP H0715949 A JPH0715949 A JP H0715949A JP 15594093 A JP15594093 A JP 15594093A JP 15594093 A JP15594093 A JP 15594093A JP H0715949 A JPH0715949 A JP H0715949A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電力変換装置が運転を開始する際に、電圧駆動
形半導体スイッチ素子用ゲート駆動回路の逆バイアス電
圧を、余分なパルストランスを使用せずに確立して、誤
オンによるアーム短絡の恐れを回避できるようにするこ
とにある。 【構成】逆バイアスコンデンサ１８の電圧を検出する電
圧検出手段と、ＩＧＢＴのゲート・エミッタ間に接続し
た短絡トランジスタ３１とを設け、前記電圧が所定値以
上のときのみ短絡トランジスタ３１をオフすることで、
逆バイアスコンデンサ１８の電圧が低いときにＩＧＢＴ
が誤オンするのを防止する。ＩＧＢＴを直列接続して電
力変換装置を構成する際は、正極側のパルストランスが
負極側の逆バイアスコンデンサ１８へ電力を供給し、且
つ負極側のパルストランスが正極側の逆バイアスコンデ
ンサ１８へ電力を供給することで、電力変換装置の運転
開始に先立って逆バイアスコンデンサ１８を確実に充電
する。
形半導体スイッチ素子用ゲート駆動回路の逆バイアス電
圧を、余分なパルストランスを使用せずに確立して、誤
オンによるアーム短絡の恐れを回避できるようにするこ
とにある。 【構成】逆バイアスコンデンサ１８の電圧を検出する電
圧検出手段と、ＩＧＢＴのゲート・エミッタ間に接続し
た短絡トランジスタ３１とを設け、前記電圧が所定値以
上のときのみ短絡トランジスタ３１をオフすることで、
逆バイアスコンデンサ１８の電圧が低いときにＩＧＢＴ
が誤オンするのを防止する。ＩＧＢＴを直列接続して電
力変換装置を構成する際は、正極側のパルストランスが
負極側の逆バイアスコンデンサ１８へ電力を供給し、且
つ負極側のパルストランスが正極側の逆バイアスコンデ
ンサ１８へ電力を供給することで、電力変換装置の運転
開始に先立って逆バイアスコンデンサ１８を確実に充電
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電力変換装置を構成
している電圧駆動形半導体スイッチ素子をオン・オフ動
作させる電力変換装置のゲート駆動回路に関する。
している電圧駆動形半導体スイッチ素子をオン・オフ動
作させる電力変換装置のゲート駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は電圧駆動形半導体スイッチ素子の
ゲート信号発生部とゲート駆動回路の第１従来例を示し
た回路図である。図６の第１従来例回路において、ゲー
ト信号発生部はオン信号発令器２，高周波パルス発生器
３，論理積素子４と５，トランジスタ６と７，反転素子
８及び抵抗９とで構成しており、その動作は次の通りで
ある。即ち論理積素子４は、高周波パルス発生器３が出
力する高周波パルス信号の反転信号と、オン信号発令器
２が出力する所定時間幅のオン信号との論理積を演算す
るので、トランジスタ６は前記高周波パルス信号の周波
数に従ってオン・オフ動作する。一方論理積素子５も高
周波パルス発生器３が出力する高周波パルス信号とオン
信号発令器２が出力する所定時間幅のオン信号との論理
積を演算するので、トランジスタ７もトランジスタ６と
同じ周波数でオン・オフ動作するが、トランジスタ６の
オン・オフ動作と、トランジスタ７のオン・オフ動作と
には180度の位相差がある。
ゲート信号発生部とゲート駆動回路の第１従来例を示し
た回路図である。図６の第１従来例回路において、ゲー
ト信号発生部はオン信号発令器２，高周波パルス発生器
３，論理積素子４と５，トランジスタ６と７，反転素子
８及び抵抗９とで構成しており、その動作は次の通りで
ある。即ち論理積素子４は、高周波パルス発生器３が出
力する高周波パルス信号の反転信号と、オン信号発令器
２が出力する所定時間幅のオン信号との論理積を演算す
るので、トランジスタ６は前記高周波パルス信号の周波
数に従ってオン・オフ動作する。一方論理積素子５も高
周波パルス発生器３が出力する高周波パルス信号とオン
信号発令器２が出力する所定時間幅のオン信号との論理
積を演算するので、トランジスタ７もトランジスタ６と
同じ周波数でオン・オフ動作するが、トランジスタ６の
オン・オフ動作と、トランジスタ７のオン・オフ動作と
には180度の位相差がある。
【０００３】ゲート駆動回路１０の入力側に設けた第１
パルストランス１１は、トランジスタ６の高周波パルス
出力を絶縁し、ダイオード１３を介して出力する。同じ
くゲート駆動回路１０の入力側に設置している第２パル
ストランス１２もトランジスタ７の高周波パルス出力を
絶縁し、ダイオード１４を介して出力する。ダイオード
１３のカソードとダイオード１４のカソードとはつき合
わせ接続となっているので、第１パルストランス１１と
第２パルストランス１２とは並列接続となる。前述した
ようにトランジスタ６の出力パルスとトランジスタ７の
出力パルスとには 180度の位相差があるので、Ａ10−Ｄ
10間にはオン信号発令器２が出力するオン信号と同一波
形の電圧が現れる。この電圧がオン電流制限用に設けて
いる抵抗２１を介して電圧駆動形半導体スイッチ素子と
してのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタの
略称）１のゲートに印加され、このＩＧＢＴ１をターン
オンさせる。
パルストランス１１は、トランジスタ６の高周波パルス
出力を絶縁し、ダイオード１３を介して出力する。同じ
くゲート駆動回路１０の入力側に設置している第２パル
ストランス１２もトランジスタ７の高周波パルス出力を
絶縁し、ダイオード１４を介して出力する。ダイオード
１３のカソードとダイオード１４のカソードとはつき合
わせ接続となっているので、第１パルストランス１１と
第２パルストランス１２とは並列接続となる。前述した
ようにトランジスタ６の出力パルスとトランジスタ７の
出力パルスとには 180度の位相差があるので、Ａ10−Ｄ
10間にはオン信号発令器２が出力するオン信号と同一波
形の電圧が現れる。この電圧がオン電流制限用に設けて
いる抵抗２１を介して電圧駆動形半導体スイッチ素子と
してのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタの
略称）１のゲートに印加され、このＩＧＢＴ１をターン
オンさせる。
【０００４】このようにオン信号を高周波変調すること
で、位相が 180度ずれている２組の高周波パルス信号を
発生させ、これら両パルス信号を別個のパルストランス
で絶縁した後、合成して元のオン信号と同一波形の電圧
を得るように回路を構成すれば、パルストランスを小形
化することができる。第１パルストランス１１の２次側
巻線にはタップＢ10を設け、このタップＢ10にダイオー
ド１５を接続する。第２パルストランス１２の２次側巻
線にもタップＣ10を設け、このタップＣ10にダイオード
１６を接続する。ダイオード１５とダイオード１６のカ
ソード同士を結合し、この結合部に抵抗２２を介して逆
バイアスコンデンサ１８を接続しているので、前述した
ＩＧＢＴ１のオン期間中に、逆バイアスコンデンサ１８
の静電容量と抵抗２２の抵抗値とで定まる時定数に従っ
て、この逆バイアスコンデンサ１８は充電される。
で、位相が 180度ずれている２組の高周波パルス信号を
発生させ、これら両パルス信号を別個のパルストランス
で絶縁した後、合成して元のオン信号と同一波形の電圧
を得るように回路を構成すれば、パルストランスを小形
化することができる。第１パルストランス１１の２次側
巻線にはタップＢ10を設け、このタップＢ10にダイオー
ド１５を接続する。第２パルストランス１２の２次側巻
線にもタップＣ10を設け、このタップＣ10にダイオード
１６を接続する。ダイオード１５とダイオード１６のカ
ソード同士を結合し、この結合部に抵抗２２を介して逆
バイアスコンデンサ１８を接続しているので、前述した
ＩＧＢＴ１のオン期間中に、逆バイアスコンデンサ１８
の静電容量と抵抗２２の抵抗値とで定まる時定数に従っ
て、この逆バイアスコンデンサ１８は充電される。
【０００５】所定時間が経過してオン信号が消滅する
と、トランジスタ６と７はオフとなり、第１パルストラ
ンス１１と第２パルストランス１２の１次側電圧は零、
従ってＡ10−Ｄ10間の電圧も零になるから、ゲート用ト
ランジスタ１９のベース電位も零となり、このゲート用
トランジスタ１９がオンする。このときＩＧＢＴ１のゲ
ートに蓄積されていた電荷はゲート用トランジスタ１９
と抵抗２４とを介して、ゲートの静電容量と抵抗２４の
抵抗値とで定まる時定数に従って放電し、最終的には逆
バイアス電圧（逆バイアスコンデンサ１８の電圧）がＥ
10−Ｆ10間に印加され、ＩＧＢＴ１はターンオフする。
と、トランジスタ６と７はオフとなり、第１パルストラ
ンス１１と第２パルストランス１２の１次側電圧は零、
従ってＡ10−Ｄ10間の電圧も零になるから、ゲート用ト
ランジスタ１９のベース電位も零となり、このゲート用
トランジスタ１９がオンする。このときＩＧＢＴ１のゲ
ートに蓄積されていた電荷はゲート用トランジスタ１９
と抵抗２４とを介して、ゲートの静電容量と抵抗２４の
抵抗値とで定まる時定数に従って放電し、最終的には逆
バイアス電圧（逆バイアスコンデンサ１８の電圧）がＥ
10−Ｆ10間に印加され、ＩＧＢＴ１はターンオフする。
【０００６】図７は図６で既述の第１従来例回路の各部
の動作を示した動作波形図であって、図６はオン信号
発令器２が出力するオン信号波形の変化、図６は高周
波パルス発生器３が出力する高周波パルス信号の変化、
図６は第１パルストランス１１の１次側電圧の変化、
図６は第２パルストランス１２の１次側電圧の変化、
図６はＡ10−Ｄ10間の電圧の変化、図６は逆バイア
スコンデンサ１８の電圧の変化、図６はゲート駆動回
路１０の出力電流の変化をそれぞれが示している。
の動作を示した動作波形図であって、図６はオン信号
発令器２が出力するオン信号波形の変化、図６は高周
波パルス発生器３が出力する高周波パルス信号の変化、
図６は第１パルストランス１１の１次側電圧の変化、
図６は第２パルストランス１２の１次側電圧の変化、
図６はＡ10−Ｄ10間の電圧の変化、図６は逆バイア
スコンデンサ１８の電圧の変化、図６はゲート駆動回
路１０の出力電流の変化をそれぞれが示している。
【０００７】この図７において、オン信号発令器２はｔ
0 時点からｔ10時点までの期間オン信号を出力（図７
参照）しているが、高周波パルス発生器３は連続して
（即ちｔ0 以前も、且つｔ10以後も）高周波パルス信号
を出力（図７参照）している。前記オン信号をこの高
周波パルス信号で変調することで、第１パルストランス
１１の１次側電圧と第２パルストランス１２の１次側電
圧とは、周波数が同じで相互に 180度の位相差を保った
高周波パルス信号波形（図７，参照）となる。ダイ
オード１３とダイオード１４とを介してこの両電圧を合
成した結果がＡ10−Ｄ10間電圧であって、これは図７
に図示のように、オン信号発令器２が出力するオン信号
と全く同じ波形となる。
0 時点からｔ10時点までの期間オン信号を出力（図７
参照）しているが、高周波パルス発生器３は連続して
（即ちｔ0 以前も、且つｔ10以後も）高周波パルス信号
を出力（図７参照）している。前記オン信号をこの高
周波パルス信号で変調することで、第１パルストランス
１１の１次側電圧と第２パルストランス１２の１次側電
圧とは、周波数が同じで相互に 180度の位相差を保った
高周波パルス信号波形（図７，参照）となる。ダイ
オード１３とダイオード１４とを介してこの両電圧を合
成した結果がＡ10−Ｄ10間電圧であって、これは図７
に図示のように、オン信号発令器２が出力するオン信号
と全く同じ波形となる。
【０００８】オン信号が発令されるｔ0 時点を起点にし
て、逆バイアスコンデンサ１８は抵抗２２を介して充電
を開始し、その電圧は徐々に上昇するが、ＩＧＢＴ１が
ターンオフを開始するｔ10時点からは、この逆バイアス
コンデンサ１８がＩＧＢＴ１へ逆バイアス電流を流すの
で、その電圧は徐々に低下（図７参照）する。
て、逆バイアスコンデンサ１８は抵抗２２を介して充電
を開始し、その電圧は徐々に上昇するが、ＩＧＢＴ１が
ターンオフを開始するｔ10時点からは、この逆バイアス
コンデンサ１８がＩＧＢＴ１へ逆バイアス電流を流すの
で、その電圧は徐々に低下（図７参照）する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図８は図６に図示のゲ
ート信号発生部とゲート駆動回路を備えた電圧駆動形半
導体スイッチ素子で構成している電力変換装置の部分を
示した回路図である。この図８に図示のように、電圧駆
動形半導体スイッチ素子としてのＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ
５１とを直列にして直流電源110 に接続し、ＩＧＢＴ１
とＩＧＢＴ５１とを交互にオン・オフさせることによ
り、両ＩＧＢＴ１と５１との結合点に接続した負荷111
へ変換した電力を供給できるのは周知である。ここでＩ
ＧＢＴ１は図６で既述のゲート駆動回路１０からの指令
により、ＩＧＢＴ５１も同じ構成のゲート駆動回路６０
からの指令により交互にオン・オフ動作する。
ート信号発生部とゲート駆動回路を備えた電圧駆動形半
導体スイッチ素子で構成している電力変換装置の部分を
示した回路図である。この図８に図示のように、電圧駆
動形半導体スイッチ素子としてのＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ
５１とを直列にして直流電源110 に接続し、ＩＧＢＴ１
とＩＧＢＴ５１とを交互にオン・オフさせることによ
り、両ＩＧＢＴ１と５１との結合点に接続した負荷111
へ変換した電力を供給できるのは周知である。ここでＩ
ＧＢＴ１は図６で既述のゲート駆動回路１０からの指令
により、ＩＧＢＴ５１も同じ構成のゲート駆動回路６０
からの指令により交互にオン・オフ動作する。
【００１０】ＩＧＢＴ１と５１がいずれもオフ状態のと
きに、例えば一方のＩＧＢＴ５１がターンオンすると、
他方のＩＧＢＴ１には大きな変化率の電圧dV/dt が印加
される。ところでＩＧＢＴ１には（勿論ＩＧＢＴ５１に
も）寄生コンデンサがある。この寄生コンデンサの静電
容量をＣieとすると、大きな変化率の電圧dV/dt が印加
された場合にＩＧＢＴ１には下記の数１に示すパルス電
流Ｉが流れる。
きに、例えば一方のＩＧＢＴ５１がターンオンすると、
他方のＩＧＢＴ１には大きな変化率の電圧dV/dt が印加
される。ところでＩＧＢＴ１には（勿論ＩＧＢＴ５１に
も）寄生コンデンサがある。この寄生コンデンサの静電
容量をＣieとすると、大きな変化率の電圧dV/dt が印加
された場合にＩＧＢＴ１には下記の数１に示すパルス電
流Ｉが流れる。
【００１１】
【数１】Ｉ＝Ｃie・（dV/dt ） このパルス電流ＩによりＩＧＢＴ１のゲート・エミッタ
間電圧が上昇し、その電圧がしきい値電圧を越えると、
ＩＧＢＴ１にはオン信号が与えられていないにもかかわ
らず勝手にオンしてしまう。このときＩＧＢＴ５１は既
にオンしているので、ＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ５１とが共
にオンすることにより直流電源110 を短絡してしまう。
所謂アーム短絡である。このアーム短絡により直流電源
110 から過大な短絡電流がＩＧＢＴ１と５１とに流れ、
これらを破壊してしまうおそれがある。
間電圧が上昇し、その電圧がしきい値電圧を越えると、
ＩＧＢＴ１にはオン信号が与えられていないにもかかわ
らず勝手にオンしてしまう。このときＩＧＢＴ５１は既
にオンしているので、ＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ５１とが共
にオンすることにより直流電源110 を短絡してしまう。
所謂アーム短絡である。このアーム短絡により直流電源
110 から過大な短絡電流がＩＧＢＴ１と５１とに流れ、
これらを破壊してしまうおそれがある。
【００１２】しかしながら、大きな変化率の電圧dV/dt
によるゲート・エミッタ間電圧の充電は逆バイアス電圧
値を始点にしてここからの充電になるので、ＩＧＢＴに
十分に大きな逆バイアス電圧を印加しておくとしきい値
電圧に到達しないから、誤オンすることもない。しかし
ながら図６で既述した従来のゲート駆動回路１０は、オ
ン信号発生時点を起点にして逆バイアスコンデンサ１８
の充電を開始するので、逆バイアスコンデンサ１８の電
圧が所定値に達するまでには時間がかかる。特に停止状
態の電力変換装置が運転を開始してＩＧＢＴ５１がター
ンオンする際は、ＩＧＢＴ１に属しているゲート駆動回
路１０にはオン信号が与えられていない。従ってゲート
駆動回路１０に属している逆バイアスコンデンサ１８の
電圧はこの時点では零である。それ故、前述した現象に
よりＩＧＢＴ５１がターンオンする際にＩＧＢＴ１は誤
オンしてアーム短絡状態となる。
によるゲート・エミッタ間電圧の充電は逆バイアス電圧
値を始点にしてここからの充電になるので、ＩＧＢＴに
十分に大きな逆バイアス電圧を印加しておくとしきい値
電圧に到達しないから、誤オンすることもない。しかし
ながら図６で既述した従来のゲート駆動回路１０は、オ
ン信号発生時点を起点にして逆バイアスコンデンサ１８
の充電を開始するので、逆バイアスコンデンサ１８の電
圧が所定値に達するまでには時間がかかる。特に停止状
態の電力変換装置が運転を開始してＩＧＢＴ５１がター
ンオンする際は、ＩＧＢＴ１に属しているゲート駆動回
路１０にはオン信号が与えられていない。従ってゲート
駆動回路１０に属している逆バイアスコンデンサ１８の
電圧はこの時点では零である。それ故、前述した現象に
よりＩＧＢＴ５１がターンオンする際にＩＧＢＴ１は誤
オンしてアーム短絡状態となる。
【００１３】図９は図８に図示の電力変換装置が運転を
開始する際の各部の動作を示した動作波形図であって、
図９はＩＧＢＴ５１に属するゲート駆動回路６０のオ
ン信号の変化、図９はＩＧＢＴ５１に属するゲート駆
動回路６０の逆バイアス電圧の変化、図９はＩＧＢＴ
１に属するゲート駆動回路１０のオン信号の変化、図９
はＩＧＢＴ１に属するゲート駆動回路１０の逆バイア
ス電圧の変化、図９はＩＧＢＴ５１の電圧変化、図９
はＩＧＢＴ１の電圧変化、図９はＩＧＢＴ１のゲー
ト・エミッタ間電圧の変化、図９はＩＧＢＴ５１のゲ
ート・エミッタ間電圧の変化、図９はＩＧＢＴ１とＩ
ＧＢＴ５１とを流れる短絡電流の変化をそれぞれが示し
ている。
開始する際の各部の動作を示した動作波形図であって、
図９はＩＧＢＴ５１に属するゲート駆動回路６０のオ
ン信号の変化、図９はＩＧＢＴ５１に属するゲート駆
動回路６０の逆バイアス電圧の変化、図９はＩＧＢＴ
１に属するゲート駆動回路１０のオン信号の変化、図９
はＩＧＢＴ１に属するゲート駆動回路１０の逆バイア
ス電圧の変化、図９はＩＧＢＴ５１の電圧変化、図９
はＩＧＢＴ１の電圧変化、図９はＩＧＢＴ１のゲー
ト・エミッタ間電圧の変化、図９はＩＧＢＴ５１のゲ
ート・エミッタ間電圧の変化、図９はＩＧＢＴ１とＩ
ＧＢＴ５１とを流れる短絡電流の変化をそれぞれが示し
ている。
【００１４】図９において、電力変換装置が運転を開始
する時点ｔS 以前では、ＩＧＢＴ１と５１は共にオフ状
態にあるので、それぞれが直流電源110 の電圧を半分ず
つ分担している。ｔS 時点でゲート駆動回路６０へオン
信号が与えられるとＩＧＢＴ５１がターンオンし、この
ときＩＧＢＴ１には大きな変化率の電圧dV/dt が印加
（図９参照）されるが、この時点でＩＧＢＴ１に属す
るゲート駆動回路１０の逆バイアス電圧は零（図９参
照）である。そのために前述した理由により、オン信号
が与えられていないＩＧＢＴ１のゲート・エミッタ間電
圧がしきい値電圧を越え（図９参照）てしまう。その
結果ＩＧＢＴ１が誤オンして、短絡電流が流れる（図９
参照）。
する時点ｔS 以前では、ＩＧＢＴ１と５１は共にオフ状
態にあるので、それぞれが直流電源110 の電圧を半分ず
つ分担している。ｔS 時点でゲート駆動回路６０へオン
信号が与えられるとＩＧＢＴ５１がターンオンし、この
ときＩＧＢＴ１には大きな変化率の電圧dV/dt が印加
（図９参照）されるが、この時点でＩＧＢＴ１に属す
るゲート駆動回路１０の逆バイアス電圧は零（図９参
照）である。そのために前述した理由により、オン信号
が与えられていないＩＧＢＴ１のゲート・エミッタ間電
圧がしきい値電圧を越え（図９参照）てしまう。その
結果ＩＧＢＴ１が誤オンして、短絡電流が流れる（図９
参照）。
【００１５】図１０は電圧駆動形半導体スイッチ素子の
ゲート信号発生部とゲート駆動回路の第２従来例を示し
た回路図であるが、この図１０の第２従来例回路に図示
のＩＧＢＴ１，オン信号発令器２，高周波パルス発生器
３，論理積素子４と５，トランジスタ６と７，反転素子
８，抵抗９，２１，２４，第１パルストランス１１，第
２パルストランス１２，ダイオード１３，１４，１７，
逆バイアスコンデンサ１８，及びゲート用トランジスタ
１９の名称・用途・機能は、図６で既述の第１従来例回
路の場合と同じであるから、これらの説明は省略する。
ゲート信号発生部とゲート駆動回路の第２従来例を示し
た回路図であるが、この図１０の第２従来例回路に図示
のＩＧＢＴ１，オン信号発令器２，高周波パルス発生器
３，論理積素子４と５，トランジスタ６と７，反転素子
８，抵抗９，２１，２４，第１パルストランス１１，第
２パルストランス１２，ダイオード１３，１４，１７，
逆バイアスコンデンサ１８，及びゲート用トランジスタ
１９の名称・用途・機能は、図６で既述の第１従来例回
路の場合と同じであるから、これらの説明は省略する。
【００１６】前述した第１従来例回路では、電力変換装
置が運転を開始する際に逆バイアス電圧が確立していな
いのが原因で、一方のＩＧＢＴがターンオンする際に他
方のＩＧＢＴが誤オンしてしまう不具合を生じてしまう
が、図１０の第２従来例回路ではこのような不具合を排
除する考慮が払われている。即ち高周波パルス発生器３
が出力する高周波パルス信号に対応して動作するトラン
ジスタ２５と、トランジスタ２５の出力を絶縁する第３
パルストランス２６、第３パルストランス２６の出力電
圧をダイオード２７及び抵抗２８を介して逆バイアスコ
ンデンサ１８に印加してこの逆バイアスコンデンサ１８
を充電する回路、とを付加することにより、電力変換装
置が運転を開始する時点で逆バイアス電圧を確立させ、
ＩＧＢＴが誤オンしてアーム短絡事故となる恐れを未然
に防いでいる。
置が運転を開始する際に逆バイアス電圧が確立していな
いのが原因で、一方のＩＧＢＴがターンオンする際に他
方のＩＧＢＴが誤オンしてしまう不具合を生じてしまう
が、図１０の第２従来例回路ではこのような不具合を排
除する考慮が払われている。即ち高周波パルス発生器３
が出力する高周波パルス信号に対応して動作するトラン
ジスタ２５と、トランジスタ２５の出力を絶縁する第３
パルストランス２６、第３パルストランス２６の出力電
圧をダイオード２７及び抵抗２８を介して逆バイアスコ
ンデンサ１８に印加してこの逆バイアスコンデンサ１８
を充電する回路、とを付加することにより、電力変換装
置が運転を開始する時点で逆バイアス電圧を確立させ、
ＩＧＢＴが誤オンしてアーム短絡事故となる恐れを未然
に防いでいる。
【００１７】図１１は図１０に図示の第２従来例回路の
各部の動作を示した動作波形図であって、図１１は図
示していない制御電源の状態、図１１は電力変換装置
の運転状態、図１１は第３パルストランス２６の１次
側電圧の変化、図１１は逆バイアスコンデンサ１８の
電圧の変化、図１１は主回路電圧の変化をそれぞれが
示している。
各部の動作を示した動作波形図であって、図１１は図
示していない制御電源の状態、図１１は電力変換装置
の運転状態、図１１は第３パルストランス２６の１次
側電圧の変化、図１１は逆バイアスコンデンサ１８の
電圧の変化、図１１は主回路電圧の変化をそれぞれが
示している。
【００１８】図１０の第２従来例回路では、運転開始時
点ｔS 以前のｔA 時点で、先ず図示していない制御電源
をオンにする。制御電源のオンによりゲート信号発生部
とゲート駆動回路２０とに電力が供給されるので、高周
波パルス発生器３が作動し、その高周波パルス信号はト
ランジスタ２５，第３パルストランス２６，ダイオード
２７，及び抵抗２８を経て逆バイアスコンデンサ１８を
する（図１１，参照）。次いで逆バイアスコンデン
サ１８の電圧が確立した後のｔB 時点で図示していない
主回路電源をオンにし、その後のｔS 時点から当該電力
変換装置の運転を開始すれば、逆バイアス電圧が確立し
ているので、大きな変化率の電圧dV/dtが印加されても
ゲート・エミッタ間電圧がしきい値電圧を越えず、従っ
て誤オンによりアーム短絡となる恐れも回避できる。
点ｔS 以前のｔA 時点で、先ず図示していない制御電源
をオンにする。制御電源のオンによりゲート信号発生部
とゲート駆動回路２０とに電力が供給されるので、高周
波パルス発生器３が作動し、その高周波パルス信号はト
ランジスタ２５，第３パルストランス２６，ダイオード
２７，及び抵抗２８を経て逆バイアスコンデンサ１８を
する（図１１，参照）。次いで逆バイアスコンデン
サ１８の電圧が確立した後のｔB 時点で図示していない
主回路電源をオンにし、その後のｔS 時点から当該電力
変換装置の運転を開始すれば、逆バイアス電圧が確立し
ているので、大きな変化率の電圧dV/dtが印加されても
ゲート・エミッタ間電圧がしきい値電圧を越えず、従っ
て誤オンによりアーム短絡となる恐れも回避できる。
【００１９】しかしながら図１０の第２従来例回路に図
示のゲート信号発生部とゲート駆動回路２０では、余分
のトランジスタ２５や第３パルストランス２６を必要と
するので、装置寸法が大きく且つ重量も大となる不都合
があるし、高価になる欠点も合わせて有する。そこでこ
の発明の目的は、電力変換装置が運転を開始する際に、
電圧駆動形半導体スイッチ素子用ゲート駆動回路の逆バ
イアス電圧を、余分なパルストランスを使用せずに確立
して、誤オンによるアーム短絡の恐れを回避できるよう
にすることにある。
示のゲート信号発生部とゲート駆動回路２０では、余分
のトランジスタ２５や第３パルストランス２６を必要と
するので、装置寸法が大きく且つ重量も大となる不都合
があるし、高価になる欠点も合わせて有する。そこでこ
の発明の目的は、電力変換装置が運転を開始する際に、
電圧駆動形半導体スイッチ素子用ゲート駆動回路の逆バ
イアス電圧を、余分なパルストランスを使用せずに確立
して、誤オンによるアーム短絡の恐れを回避できるよう
にすることにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の電力変換装置のゲート駆動回路は、パル
ストランスにより絶縁されたオン信号を電圧駆動形半導
体スイッチ素子のゲートへ与えると同時に、この電圧駆
動形半導体スイッチ素子をターンオフさせる逆バイアス
電源への電力も前記パルストランスから供給する構成の
ゲート駆動回路によりオン・オフ動作する電圧駆動形半
導体スイッチ素子の複数を直列にして直流電源の正極と
負極との間に接続し、正極側の電圧駆動形半導体スイッ
チ素子と負極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子とを交
互にオン・オフ動作させて電力変換を行う電力変換装置
において、前記各ゲート駆動回路には、前記電圧駆動形
半導体スイッチ素子がターンオンするのを妨げるオン防
止手段と、オフ状態にあるこの電圧駆動形半導体スイッ
チ素子のゲート・エミッタ間電圧がしきい値電圧を越え
るのを妨げ得る値に前記逆バイアス電源の電圧が到達し
たことを検出する逆バイアス電源電圧検出手段とを備
え、この逆バイアス電源電圧検出手段が前記電圧を検出
するまでは前記オン防止手段を動作させておくものとす
る。
めにこの発明の電力変換装置のゲート駆動回路は、パル
ストランスにより絶縁されたオン信号を電圧駆動形半導
体スイッチ素子のゲートへ与えると同時に、この電圧駆
動形半導体スイッチ素子をターンオフさせる逆バイアス
電源への電力も前記パルストランスから供給する構成の
ゲート駆動回路によりオン・オフ動作する電圧駆動形半
導体スイッチ素子の複数を直列にして直流電源の正極と
負極との間に接続し、正極側の電圧駆動形半導体スイッ
チ素子と負極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子とを交
互にオン・オフ動作させて電力変換を行う電力変換装置
において、前記各ゲート駆動回路には、前記電圧駆動形
半導体スイッチ素子がターンオンするのを妨げるオン防
止手段と、オフ状態にあるこの電圧駆動形半導体スイッ
チ素子のゲート・エミッタ間電圧がしきい値電圧を越え
るのを妨げ得る値に前記逆バイアス電源の電圧が到達し
たことを検出する逆バイアス電源電圧検出手段とを備
え、この逆バイアス電源電圧検出手段が前記電圧を検出
するまでは前記オン防止手段を動作させておくものとす
る。
【００２１】第１パルス列を絶縁する第１パルストラン
スの２次側出力と、前記第１パルス列とは位相が 180度
ずれている第２パルス列を絶縁する第２パルストランス
の２次側出力とを合成して得られるオン信号を電圧駆動
形半導体スイッチ素子のゲートへ与えると同時に、この
電圧駆動形半導体スイッチ素子をターンオフさせる逆バ
イアス電源へも前記パルストランスから電力を供給する
構成のゲート駆動回路によりオン・オフ動作する電圧駆
動形半導体スイッチ素子の複数を直列にして直流電源の
正極と負極との間に接続し、正極側の電圧駆動形半導体
スイッチ素子と負極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子
とを交互にオン・オフ動作させて電力変換を行う電力変
換装置において、前記各ゲート駆動回路には、前記電圧
駆動形半導体スイッチ素子がターンオンするのを妨げる
オン防止手段と、オフ状態にあるこの電圧駆動形半導体
スイッチ素子のゲート・エミッタ間電圧がしきい値電圧
を越えるのを妨げ得る値に前記逆バイアス電源の電圧が
到達したことを検出する逆バイアス電源電圧検出手段
と、正極側に属するゲート駆動回路の逆バイアス電源へ
負極側に属するゲート駆動回路の第１パルストランスと
第２パルストランスから電力を供給する回路と、負極側
に属するゲート駆動回路の逆バイアス電源へ正極側に属
するゲート駆動回路の第１パルストランスと第２パルス
トランスから電力を供給する回路とを備え、前記逆バイ
アス電源電圧検出手段が前記電圧を検出するまでは、こ
の逆バイアス電源電圧検出手段が属しているゲート駆動
回路の前記オン防止手段を動作させておくものとする。
スの２次側出力と、前記第１パルス列とは位相が 180度
ずれている第２パルス列を絶縁する第２パルストランス
の２次側出力とを合成して得られるオン信号を電圧駆動
形半導体スイッチ素子のゲートへ与えると同時に、この
電圧駆動形半導体スイッチ素子をターンオフさせる逆バ
イアス電源へも前記パルストランスから電力を供給する
構成のゲート駆動回路によりオン・オフ動作する電圧駆
動形半導体スイッチ素子の複数を直列にして直流電源の
正極と負極との間に接続し、正極側の電圧駆動形半導体
スイッチ素子と負極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子
とを交互にオン・オフ動作させて電力変換を行う電力変
換装置において、前記各ゲート駆動回路には、前記電圧
駆動形半導体スイッチ素子がターンオンするのを妨げる
オン防止手段と、オフ状態にあるこの電圧駆動形半導体
スイッチ素子のゲート・エミッタ間電圧がしきい値電圧
を越えるのを妨げ得る値に前記逆バイアス電源の電圧が
到達したことを検出する逆バイアス電源電圧検出手段
と、正極側に属するゲート駆動回路の逆バイアス電源へ
負極側に属するゲート駆動回路の第１パルストランスと
第２パルストランスから電力を供給する回路と、負極側
に属するゲート駆動回路の逆バイアス電源へ正極側に属
するゲート駆動回路の第１パルストランスと第２パルス
トランスから電力を供給する回路とを備え、前記逆バイ
アス電源電圧検出手段が前記電圧を検出するまでは、こ
の逆バイアス電源電圧検出手段が属しているゲート駆動
回路の前記オン防止手段を動作させておくものとする。
【００２２】又は、正極側に属するゲート駆動回路の逆
バイアス電源へ負極側に属するゲート駆動回路の第１パ
ルストランス或いは第２パルストランスのいずれかから
電力を供給する回路と、負極側に属するゲート駆動回路
の逆バイアス電源へ正極側に属するゲート駆動回路の第
１パルストランス或いは第２パルストランスのいずれか
から電力を供給する回路とを備え、前記逆バイアス電源
電圧検出手段が前記電圧を検出するまでは、この逆バイ
アス電源電圧検出手段が属しているゲート駆動回路の前
記オン防止手段を動作させておくものとする。
バイアス電源へ負極側に属するゲート駆動回路の第１パ
ルストランス或いは第２パルストランスのいずれかから
電力を供給する回路と、負極側に属するゲート駆動回路
の逆バイアス電源へ正極側に属するゲート駆動回路の第
１パルストランス或いは第２パルストランスのいずれか
から電力を供給する回路とを備え、前記逆バイアス電源
電圧検出手段が前記電圧を検出するまでは、この逆バイ
アス電源電圧検出手段が属しているゲート駆動回路の前
記オン防止手段を動作させておくものとする。
【００２３】前記オン防止手段は前記電圧駆動形半導体
スイッチ素子のゲート・エミッタ間に接続した半導体ス
イッチ素子と、この半導体スイッチ素子へオン・オフ動
作信号を与えるホトトランジスタとで構成し、前記逆バ
イアス電源電圧検出手段はその検出電圧が前記電圧値に
達した際に動作するツェナーダイオードにホトダイオー
ドを直列接続して構成し、且つオン防止手段の構成要素
である前記ホトトランジスタと、逆バイアス電源電圧検
出手段の構成要素である前記ホトダイオードとでホトカ
プラを構成するものとする。
スイッチ素子のゲート・エミッタ間に接続した半導体ス
イッチ素子と、この半導体スイッチ素子へオン・オフ動
作信号を与えるホトトランジスタとで構成し、前記逆バ
イアス電源電圧検出手段はその検出電圧が前記電圧値に
達した際に動作するツェナーダイオードにホトダイオー
ドを直列接続して構成し、且つオン防止手段の構成要素
である前記ホトトランジスタと、逆バイアス電源電圧検
出手段の構成要素である前記ホトダイオードとでホトカ
プラを構成するものとする。
【００２４】
【作用】この発明は、オン信号を絶縁するパルストラン
スの２次側出力で電圧駆動形半導体スイッチ素子をター
ンオンさせると共に、当該電圧駆動形半導体スイッチ素
子をターンオフさせるための逆バイアス電源へも、前記
オン信号出力時に前記パルストランス２次側から電力を
供給する構成のゲート駆動回路ににおいて、前記電圧駆
動形半導体スイッチ素子がターンオンするのを妨げるオ
ン防止手段と、前記逆バイアス電源の電圧を検出する逆
バイアス電源電圧検出手段とを設ける。オフ状態にある
電圧駆動形半導体スイッチ素子に変化率が大なる電圧が
印加されてゲート・エミッタ間電圧がしきい値電圧を越
えると、この電圧駆動形半導体スイッチ素子はオン信号
が与えられていなくても誤オンしてしまうが、逆バイア
ス電源電圧が十分に高ければこの誤オンを防止できる。
そこで逆バイアス電源電圧が誤オンを防止できる値に到
達したことを逆バイアス電源電圧検出手段が検出するま
では、前記オン防止手段を作動させておくものである。
スの２次側出力で電圧駆動形半導体スイッチ素子をター
ンオンさせると共に、当該電圧駆動形半導体スイッチ素
子をターンオフさせるための逆バイアス電源へも、前記
オン信号出力時に前記パルストランス２次側から電力を
供給する構成のゲート駆動回路ににおいて、前記電圧駆
動形半導体スイッチ素子がターンオンするのを妨げるオ
ン防止手段と、前記逆バイアス電源の電圧を検出する逆
バイアス電源電圧検出手段とを設ける。オフ状態にある
電圧駆動形半導体スイッチ素子に変化率が大なる電圧が
印加されてゲート・エミッタ間電圧がしきい値電圧を越
えると、この電圧駆動形半導体スイッチ素子はオン信号
が与えられていなくても誤オンしてしまうが、逆バイア
ス電源電圧が十分に高ければこの誤オンを防止できる。
そこで逆バイアス電源電圧が誤オンを防止できる値に到
達したことを逆バイアス電源電圧検出手段が検出するま
では、前記オン防止手段を作動させておくものである。
【００２５】複数の電圧駆動形半導体スイッチ素子を直
列にして直流電源に接続し、各電圧駆動形半導体スイッ
チ素子を交互にオン・オフ動作させる構成の電力変換装
置では、正極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子に属す
るゲート駆動回路のパルストランスが負極側の電圧駆動
形半導体スイッチ素子に属するゲート駆動回路の逆バイ
アス電源へ電力を供給し、負極側の電圧駆動形半導体ス
イッチ素子に属するゲート駆動回路のパルストランスが
正極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子に属するゲート
駆動回路の逆バイアス電源へ電力を供給する構成とし、
各電圧駆動形半導体スイッチ素子には前記オン防止手
段、各逆バイアス電源には前記電圧検出手段を付属させ
る。
列にして直流電源に接続し、各電圧駆動形半導体スイッ
チ素子を交互にオン・オフ動作させる構成の電力変換装
置では、正極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子に属す
るゲート駆動回路のパルストランスが負極側の電圧駆動
形半導体スイッチ素子に属するゲート駆動回路の逆バイ
アス電源へ電力を供給し、負極側の電圧駆動形半導体ス
イッチ素子に属するゲート駆動回路のパルストランスが
正極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子に属するゲート
駆動回路の逆バイアス電源へ電力を供給する構成とし、
各電圧駆動形半導体スイッチ素子には前記オン防止手
段、各逆バイアス電源には前記電圧検出手段を付属させ
る。
【００２６】
【実施例】図１は本発明の第１実施例を表した回路図で
あって、請求項１と２とに対応する。この図１の第１実
施例回路に図示の電圧駆動形半導体スイッチ素子として
のＩＧＢＴ１，オン信号発令器２，高周波パルス発生器
３，論理積素子４と５，トランジスタ６と７，反転素子
８，抵抗９，２１，２２，２３，２４，第１パルストラ
ンス１１，第２パルストランス１２，ダイオード１３，
１４，１５，１６，１７，逆バイアスコンデンサ１８，
ゲート用トランジスタ１９の名称・用途・機能は、図６
で既述の第１従来例回路の場合と同じであるから，これ
らの説明は省略する。
あって、請求項１と２とに対応する。この図１の第１実
施例回路に図示の電圧駆動形半導体スイッチ素子として
のＩＧＢＴ１，オン信号発令器２，高周波パルス発生器
３，論理積素子４と５，トランジスタ６と７，反転素子
８，抵抗９，２１，２２，２３，２４，第１パルストラ
ンス１１，第２パルストランス１２，ダイオード１３，
１４，１５，１６，１７，逆バイアスコンデンサ１８，
ゲート用トランジスタ１９の名称・用途・機能は、図６
で既述の第１従来例回路の場合と同じであるから，これ
らの説明は省略する。
【００２７】図１の第１実施例回路では、短絡トランジ
スタ３１と抵抗３２及びホトトランジスタ３３で構成し
たオン防止手段をＩＧＢＴ１のゲート・エミッタ間に接
続し、ホトダイオード３４とツェナーダイオード３５で
構成した逆バイアス電源電圧検出手段を、逆バイアス電
源としての逆バイアスコンデンサ１８に並列に接続す
る。尚、オン防止手段の構成要素であるホトトランジス
タ３３と、逆バイアス電源電圧検出手段の構成要素であ
るホトダイオード３４とは分離して図示しているが、こ
の両者は一体になってホトカプラを構成している。
スタ３１と抵抗３２及びホトトランジスタ３３で構成し
たオン防止手段をＩＧＢＴ１のゲート・エミッタ間に接
続し、ホトダイオード３４とツェナーダイオード３５で
構成した逆バイアス電源電圧検出手段を、逆バイアス電
源としての逆バイアスコンデンサ１８に並列に接続す
る。尚、オン防止手段の構成要素であるホトトランジス
タ３３と、逆バイアス電源電圧検出手段の構成要素であ
るホトダイオード３４とは分離して図示しているが、こ
の両者は一体になってホトカプラを構成している。
【００２８】ゲート駆動回路３０の運転の開始と共に、
第１パルストランス１１と第２パルストランス１２は、
ダイオード１５と１６及び抵抗２２を介して逆バイアス
コンデンサ１８へ電力供給を開始するので、その電圧は
徐々に上昇するが、逆バイアスコンデンサ１８の電圧が
所定値に達するまでは、ツェナーダイオード３５は動作
しない。従ってホトカプラを構成しているホトダイオー
ド３４には電流が流れないので、ホトトランジスタ３３
はオフ状態である。ホトトランジスタ３３がオフの場合
は、短絡トランジスタ３１のベースはコレクタと同電位
になるので、この短絡トランジスタ３１はオンしてＩＧ
ＢＴ１のゲート・エミッタ間を短絡するから、ＩＧＢＴ
１を順バイアスしてこれをターンオンするのを妨げてい
る。
第１パルストランス１１と第２パルストランス１２は、
ダイオード１５と１６及び抵抗２２を介して逆バイアス
コンデンサ１８へ電力供給を開始するので、その電圧は
徐々に上昇するが、逆バイアスコンデンサ１８の電圧が
所定値に達するまでは、ツェナーダイオード３５は動作
しない。従ってホトカプラを構成しているホトダイオー
ド３４には電流が流れないので、ホトトランジスタ３３
はオフ状態である。ホトトランジスタ３３がオフの場合
は、短絡トランジスタ３１のベースはコレクタと同電位
になるので、この短絡トランジスタ３１はオンしてＩＧ
ＢＴ１のゲート・エミッタ間を短絡するから、ＩＧＢＴ
１を順バイアスしてこれをターンオンするのを妨げてい
る。
【００２９】逆バイアスコンデンサ１８の電圧が所定値
に達するとツェナーダイオード３５が導通してホトダイ
オード３４に電流が流れるので、ホトトランジスタ３３
がオンとなる。その結果、短絡トランジスタ３１のベー
スはエミッタと同電位になり、この短絡トランジスタ３
１はターンオフするので、ＩＧＢＴ１のゲートへ順バイ
アス電流を流すことができるようになる。
に達するとツェナーダイオード３５が導通してホトダイ
オード３４に電流が流れるので、ホトトランジスタ３３
がオンとなる。その結果、短絡トランジスタ３１のベー
スはエミッタと同電位になり、この短絡トランジスタ３
１はターンオフするので、ＩＧＢＴ１のゲートへ順バイ
アス電流を流すことができるようになる。
【００３０】図２は本発明の第２実施例を表した回路図
であって、請求項３と４とに対応する。この図２の第２
実施例回路は、電圧駆動形半導体スイッチ素子としての
ＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ５１とを直列に接続し、この直列
接続回路を図示していない直流電源に接続して電力変換
装置の部分を構成している。直流電源の正極側に接続し
ているＩＧＢＴ１はゲート駆動回路４０によりオン・オ
フ動作し、同じ直流電源の負極側に接続しているＩＧＢ
Ｔ５１はゲート駆動回路９０によりオン・オフ動作する
のであるが、一方のＩＧＢＴ１がオンのときは他方のＩ
ＧＢＴ５１はオフであり、且つ一方のＩＧＢＴ１がオフ
のときは他方のＩＧＢＴ５１はオンとなる動作を交互に
繰り返す。ここでゲート駆動回路４０とこれにオン信号
を与えるゲート信号発生部とを構成している各構成要素
の名称・用途・機能は、第１パルストランス４１と第２
パルストランス４２の２次側巻線がタップ付きではなく
２組の巻線で構成していることを除けば、すべて図１の
第１実施例回路と同じであるから、各構成要素の名称・
用途機能の説明は省略する。ゲート駆動回路９０とこれ
にオン信号を与えるゲート信号発生部とを構成している
各構成要素の名称・用途・機能は、符号が異なっている
ことを除けば、すべてゲート駆動回路４０とこれにオン
信号を与えるゲート信号発生部と同じである。
であって、請求項３と４とに対応する。この図２の第２
実施例回路は、電圧駆動形半導体スイッチ素子としての
ＩＧＢＴ１とＩＧＢＴ５１とを直列に接続し、この直列
接続回路を図示していない直流電源に接続して電力変換
装置の部分を構成している。直流電源の正極側に接続し
ているＩＧＢＴ１はゲート駆動回路４０によりオン・オ
フ動作し、同じ直流電源の負極側に接続しているＩＧＢ
Ｔ５１はゲート駆動回路９０によりオン・オフ動作する
のであるが、一方のＩＧＢＴ１がオンのときは他方のＩ
ＧＢＴ５１はオフであり、且つ一方のＩＧＢＴ１がオフ
のときは他方のＩＧＢＴ５１はオンとなる動作を交互に
繰り返す。ここでゲート駆動回路４０とこれにオン信号
を与えるゲート信号発生部とを構成している各構成要素
の名称・用途・機能は、第１パルストランス４１と第２
パルストランス４２の２次側巻線がタップ付きではなく
２組の巻線で構成していることを除けば、すべて図１の
第１実施例回路と同じであるから、各構成要素の名称・
用途機能の説明は省略する。ゲート駆動回路９０とこれ
にオン信号を与えるゲート信号発生部とを構成している
各構成要素の名称・用途・機能は、符号が異なっている
ことを除けば、すべてゲート駆動回路４０とこれにオン
信号を与えるゲート信号発生部と同じである。
【００３１】本発明では、正極側に属するゲート駆動回
路４０の第１パルストランス４１と第２パルストランス
４２とから、ダイオード１５と１６及び抵抗７２を介し
て、負極側に属するゲート駆動回路９０の逆バイアスコ
ンデンサ６８へ電力を供給し、負極側に属するゲート駆
動回路９０の第１パルストランス９１と第２パルストラ
ンス９２とから、ダイオード６５と６６及び抵抗２２を
介して、正極側に属するゲート駆動回路４０の逆バイア
スコンデンサ１８へ電力を供給する構成にしている。
路４０の第１パルストランス４１と第２パルストランス
４２とから、ダイオード１５と１６及び抵抗７２を介し
て、負極側に属するゲート駆動回路９０の逆バイアスコ
ンデンサ６８へ電力を供給し、負極側に属するゲート駆
動回路９０の第１パルストランス９１と第２パルストラ
ンス９２とから、ダイオード６５と６６及び抵抗２２を
介して、正極側に属するゲート駆動回路４０の逆バイア
スコンデンサ１８へ電力を供給する構成にしている。
【００３２】図３は図２に図示の第２実施例回路の各部
の動作を表した動作波形図であって、図３は正極側の
オン信号発令器２の出力信号の変化、図３は正極側の
高周波パルス発生器３の出力信号の変化、図３は正極
側の第１パルストランス４１の１次側電圧の変化、図３
は正極側の第２パルストランス４２の１次側電圧の変
化、図３は正極側のゲート駆動回路４０のＡ40−Ｄ40
間電圧の変化、図３は正極側の逆バイアスコンデンサ
１８の電圧の変化、図３は負極側の逆バイアスコンデ
ンサ６８の電圧の変化、図３は正極側のホトダイオー
ド３４の入力電流の変化、図３は正極側のゲート駆動
回路４０のＥ40−Ｆ40間電圧の変化をそれぞれが表して
いる。
の動作を表した動作波形図であって、図３は正極側の
オン信号発令器２の出力信号の変化、図３は正極側の
高周波パルス発生器３の出力信号の変化、図３は正極
側の第１パルストランス４１の１次側電圧の変化、図３
は正極側の第２パルストランス４２の１次側電圧の変
化、図３は正極側のゲート駆動回路４０のＡ40−Ｄ40
間電圧の変化、図３は正極側の逆バイアスコンデンサ
１８の電圧の変化、図３は負極側の逆バイアスコンデ
ンサ６８の電圧の変化、図３は正極側のホトダイオー
ド３４の入力電流の変化、図３は正極側のゲート駆動
回路４０のＥ40−Ｆ40間電圧の変化をそれぞれが表して
いる。
【００３３】図３の動作波形図において、ｔ0 時点にオ
ン信号が発令されているが、この時点では短絡トランジ
スタ３１がオン状態にあるので、ＩＧＢＴ１のゲート・
エミッタ間電圧（即ちゲート駆動回路４０の出力である
Ｅ40−Ｆ40間電圧）はほぼ零である（図３参照）か
ら、ＩＧＢＴ１はオンしない。且つオン信号発令と同時
に、逆バイアスコンデンサ１８は第１パルストランス４
１と第２パルストランス４２とから電力の供給を受け
て、その電圧を所定の時定数に従って上昇させている。
逆バイアスコンデンサ１８の電圧が上昇して、ｔ1 時点
にツェナーダイオード３５の動作電圧に達すると、ホト
ダイオード３４に電流が流れ（図３参照）で短絡トラ
ンジスタ３１がオフするので、Ｅ40−Ｆ40間電圧が上昇
し、ＩＧＢＴ１を順バイアスさせることができるように
なる。
ン信号が発令されているが、この時点では短絡トランジ
スタ３１がオン状態にあるので、ＩＧＢＴ１のゲート・
エミッタ間電圧（即ちゲート駆動回路４０の出力である
Ｅ40−Ｆ40間電圧）はほぼ零である（図３参照）か
ら、ＩＧＢＴ１はオンしない。且つオン信号発令と同時
に、逆バイアスコンデンサ１８は第１パルストランス４
１と第２パルストランス４２とから電力の供給を受け
て、その電圧を所定の時定数に従って上昇させている。
逆バイアスコンデンサ１８の電圧が上昇して、ｔ1 時点
にツェナーダイオード３５の動作電圧に達すると、ホト
ダイオード３４に電流が流れ（図３参照）で短絡トラ
ンジスタ３１がオフするので、Ｅ40−Ｆ40間電圧が上昇
し、ＩＧＢＴ１を順バイアスさせることができるように
なる。
【００３４】図４は本発明の第３実施例を表した回路図
であって、請求項５と６とに対応するが、この図４の第
３実施例回路は、正極側に属するゲート駆動回路５０の
２つのパルストランスのうちのいずれか一方（図４では
第１パルストランス４１）のみの２次側が２巻線になっ
ていて、この第１パルストランス４１からダイオード１
５と抵抗７２とを介して負極側のゲート駆動回路100 の
逆バイアスコンデンサ６８へ電力を供給し、負極側に属
するゲート駆動回路100 の２つのパルストランスのうち
のいずれか一方（図４では第１パルストランス９１）の
みの２次側が２巻線になっていて、この第１パルストラ
ンス９１からダイオード６５と抵抗２２とを介して正極
側のゲート駆動回路５０の逆バイアスコンデンサ１８へ
電力を供給するところが、図２で既述の第２実施例回路
とは異なっているが、これ以外はすべて図２で既述の第
２実施例回路と同じであるから、その説明は省略する。
であって、請求項５と６とに対応するが、この図４の第
３実施例回路は、正極側に属するゲート駆動回路５０の
２つのパルストランスのうちのいずれか一方（図４では
第１パルストランス４１）のみの２次側が２巻線になっ
ていて、この第１パルストランス４１からダイオード１
５と抵抗７２とを介して負極側のゲート駆動回路100 の
逆バイアスコンデンサ６８へ電力を供給し、負極側に属
するゲート駆動回路100 の２つのパルストランスのうち
のいずれか一方（図４では第１パルストランス９１）の
みの２次側が２巻線になっていて、この第１パルストラ
ンス９１からダイオード６５と抵抗２２とを介して正極
側のゲート駆動回路５０の逆バイアスコンデンサ１８へ
電力を供給するところが、図２で既述の第２実施例回路
とは異なっているが、これ以外はすべて図２で既述の第
２実施例回路と同じであるから、その説明は省略する。
【００３５】図５は図４に図示の第４実施例回路の各部
の動作を表した動作波形図であるが、この図５の〜
の項目は前述した図３の〜の項目と同じであるか
ら、それぞれの説明は省略する。前述した図３とこの図
５とでは、逆バイアスコンデンサへ２つのパルストラン
スから電力を供給するか、それとも１つのパルストラン
スから電力を供給するかが相違点であり、これが原因で
に図示の逆バイアスコンデンサ６８の電圧変化波形が
少し異なっている。
の動作を表した動作波形図であるが、この図５の〜
の項目は前述した図３の〜の項目と同じであるか
ら、それぞれの説明は省略する。前述した図３とこの図
５とでは、逆バイアスコンデンサへ２つのパルストラン
スから電力を供給するか、それとも１つのパルストラン
スから電力を供給するかが相違点であり、これが原因で
に図示の逆バイアスコンデンサ６８の電圧変化波形が
少し異なっている。
【００３６】
【発明の効果】従来の電圧駆動形半導体スイッチ素子の
ゲート駆動回路では、オン信号を第１の高周波パルス信
号とこの第１高周波パルス信号と周波数は同じであるが
位相が180度ずれている第２の高周波パルス信号とに変
調し、第１パルストランスが第１高周波パルス信号を絶
縁し、第２パルストランスが第２高周波パルス信号を絶
縁する。これら第１パルストランスの出力と第２パルス
トランスの出力とを合成して得られる前記パルス信号と
同じ波形の電圧を前記電圧駆動形半導体スイッチ素子の
ゲート・エミッタ間に印加することで、この電圧駆動形
半導体スイッチ素子をターンオンさせるが、このような
構成にすることでパルストランスの小形化を図ってい
る。更にこれら２組のパルストランスはオン信号が出力
している期間中に当該電圧駆動形半導体スイッチ素子を
ターンオフさせるための逆バイアス電源へも電力を供給
している。しかしながら前述したゲート駆動回路を備え
た電圧駆動形半導体スイッチ素子を直列接続し、この直
列回路を直流電源に接続して電力変換装置を構成した場
合、この電力変換装置を運転開始する時点では逆バイア
ス電源の電圧が確立していないので、他方の電圧駆動形
半導体スイッチ素子がターンオンする際に他方の電圧駆
動形半導体スイッチ素子が誤オンしてアーム短絡を生じ
る恐れがある。そこでこの発明では、逆バイアス電源の
電圧を検出する手段と、ゲート駆動回路の出力端子間，
即ち電圧駆動形半導体スイッチ素子のゲート・エミッタ
間を短絡して、オン信号が与えられてもこの電圧駆動形
半導体スイッチ素子がオンするのを防ぐオン防止手段と
を設け、逆バイアス電源電圧が所定値以下ならばオン防
止手段を作動させて誤オンを防止し、アーム短絡による
機器の損傷や装置の停止を未然に防いでいる。
ゲート駆動回路では、オン信号を第１の高周波パルス信
号とこの第１高周波パルス信号と周波数は同じであるが
位相が180度ずれている第２の高周波パルス信号とに変
調し、第１パルストランスが第１高周波パルス信号を絶
縁し、第２パルストランスが第２高周波パルス信号を絶
縁する。これら第１パルストランスの出力と第２パルス
トランスの出力とを合成して得られる前記パルス信号と
同じ波形の電圧を前記電圧駆動形半導体スイッチ素子の
ゲート・エミッタ間に印加することで、この電圧駆動形
半導体スイッチ素子をターンオンさせるが、このような
構成にすることでパルストランスの小形化を図ってい
る。更にこれら２組のパルストランスはオン信号が出力
している期間中に当該電圧駆動形半導体スイッチ素子を
ターンオフさせるための逆バイアス電源へも電力を供給
している。しかしながら前述したゲート駆動回路を備え
た電圧駆動形半導体スイッチ素子を直列接続し、この直
列回路を直流電源に接続して電力変換装置を構成した場
合、この電力変換装置を運転開始する時点では逆バイア
ス電源の電圧が確立していないので、他方の電圧駆動形
半導体スイッチ素子がターンオンする際に他方の電圧駆
動形半導体スイッチ素子が誤オンしてアーム短絡を生じ
る恐れがある。そこでこの発明では、逆バイアス電源の
電圧を検出する手段と、ゲート駆動回路の出力端子間，
即ち電圧駆動形半導体スイッチ素子のゲート・エミッタ
間を短絡して、オン信号が与えられてもこの電圧駆動形
半導体スイッチ素子がオンするのを防ぐオン防止手段と
を設け、逆バイアス電源電圧が所定値以下ならばオン防
止手段を作動させて誤オンを防止し、アーム短絡による
機器の損傷や装置の停止を未然に防いでいる。
【００３７】更に電圧駆動形半導体スイッチ素子を直列
接続して電力変換装置を構成する場合は、正極側のパル
ストランスが負極側の逆バイアス電源へ電力を供給し、
且つ負極側のパルストランスが正極側の逆バイアス電源
へ電力を供給する構成にすることで、この電力変換装置
は逆バイアス電源電圧が確立しないかぎり運転を開始で
きないようにして、一方の電圧駆動形半導体スイッチ素
子がリーンオンする際に他方の電圧駆動形半導体スイッ
チ素子が誤オンしてアーム短絡事故となる恐れを未然に
防止する効果が得られる。
接続して電力変換装置を構成する場合は、正極側のパル
ストランスが負極側の逆バイアス電源へ電力を供給し、
且つ負極側のパルストランスが正極側の逆バイアス電源
へ電力を供給する構成にすることで、この電力変換装置
は逆バイアス電源電圧が確立しないかぎり運転を開始で
きないようにして、一方の電圧駆動形半導体スイッチ素
子がリーンオンする際に他方の電圧駆動形半導体スイッ
チ素子が誤オンしてアーム短絡事故となる恐れを未然に
防止する効果が得られる。
【図１】本発明の第１実施例を表した回路図
【図２】本発明の第２実施例を表した回路図
【図３】図２に図示の第２実施例回路の各部の動作を表
した動作波形図
した動作波形図
【図４】本発明の第３実施例を表した回路図
【図５】図４に図示の第４実施例回路の各部の動作を表
した動作波形図
した動作波形図
【図６】電圧駆動形半導体スイッチ素子のゲート信号発
生部とゲート駆動回路の第１従来例を示した回路図
生部とゲート駆動回路の第１従来例を示した回路図
【図７】図６で既述の第１従来例回路の各部の動作を示
した動作波形図
した動作波形図
【図８】図６に図示のゲート信号発生部とゲート駆動回
路を備えた電圧駆動形半導体スイッチ素子で構成してい
る電力変換装置の部分を示した回路図
路を備えた電圧駆動形半導体スイッチ素子で構成してい
る電力変換装置の部分を示した回路図
【図９】図８に図示の電力変換装置が運転を開始する際
の各部の動作を示した動作波形図
の各部の動作を示した動作波形図
【図１０】電圧駆動形半導体スイッチ素子のゲート信号
発生部とゲート駆動回路の第２従来例を示した回路図
発生部とゲート駆動回路の第２従来例を示した回路図
【図１１】図１０に図示の第２従来例回路の各部の動作
を示した動作波形図
を示した動作波形図
１， ５１ 電圧駆動形半導体スイッチ素子としての
ＩＧＢＴ ２， ５２ オン信号発令器 ３， ５３ 高周波パルス発生器 ４ ５４ 論理積素子 ５， ５５ 論理積素子 ８， ５８ 反転素子 １０， ６０ ゲート駆動回路 １１， ５１ 第１パルストランス １２， ５２ 第２パルストランス １８， ６８ 逆バイアス電源としての逆バイアスコ
ンデンサ １９， ６９ ゲート用トランジスタ ２０ ゲート駆動回路 ３０ ゲート駆動回路 ３１， ８１ 短絡トランジスタ ３３， ８３ ホトトランジスタ ３４， ８４ ホトダイオード ３５， ８５ ツェナーダイオード ４０， ９０ ゲート駆動回路 ４１， ９１ 第１パルストラン ４２， ９２ 第２パルストランス ５０，１００ ゲート駆動回路 １１０ 直流電源 １１１ 負荷
ＩＧＢＴ ２， ５２ オン信号発令器 ３， ５３ 高周波パルス発生器 ４ ５４ 論理積素子 ５， ５５ 論理積素子 ８， ５８ 反転素子 １０， ６０ ゲート駆動回路 １１， ５１ 第１パルストランス １２， ５２ 第２パルストランス １８， ６８ 逆バイアス電源としての逆バイアスコ
ンデンサ １９， ６９ ゲート用トランジスタ ２０ ゲート駆動回路 ３０ ゲート駆動回路 ３１， ８１ 短絡トランジスタ ３３， ８３ ホトトランジスタ ３４， ８４ ホトダイオード ３５， ８５ ツェナーダイオード ４０， ９０ ゲート駆動回路 ４１， ９１ 第１パルストラン ４２， ９２ 第２パルストランス ５０，１００ ゲート駆動回路 １１０ 直流電源 １１１ 負荷
Claims (6)
- 【請求項１】パルストランスにより絶縁されたオン信号
を電圧駆動形半導体スイッチ素子のゲートへ与えると同
時に、この電圧駆動形半導体スイッチ素子をターンオフ
させる逆バイアス電源への電力も前記パルストランスか
ら供給する構成のゲート駆動回路によりオン・オフ動作
する電圧駆動形半導体スイッチ素子の複数を直列にして
直流電源の正極と負極との間に接続し、正極側の電圧駆
動形半導体スイッチ素子と負極側の電圧駆動形半導体ス
イッチ素子とを交互にオン・オフ動作させて電力変換を
行う電力変換装置において、 前記各ゲート駆動回路には、前記電圧駆動形半導体スイ
ッチ素子がターンオンするのを妨げるオン防止手段と、
オフ状態にあるこの電圧駆動形半導体スイッチ素子のゲ
ート・エミッタ間電圧がしきい値電圧を越えるのを妨げ
得る値に前記逆バイアス電源の電圧が到達したことを検
出する逆バイアス電源電圧検出手段とを備え、この逆バ
イアス電源電圧検出手段が前記電圧を検出するまでは前
記オン防止手段を動作させておくことを特徴とする電力
変換装置のゲート駆動回路。 - 【請求項２】請求項１に記載の電力変換装置のゲート駆
動回路において、前記オン防止手段は前記電圧駆動形半
導体スイッチ素子のゲート・エミッタ間に接続した半導
体スイッチ素子と、この半導体スイッチ素子へオン・オ
フ動作信号を与えるホトトランジスタとで構成し、前記
逆バイアス電源電圧検出手段はその検出電圧が前記電圧
値に達した際に動作するツェナーダイオードにホトダイ
オードを直列接続して構成し、且つオン防止手段の構成
要素である前記ホトトランジスタと、逆バイアス電源電
圧検出手段の構成要素である前記ホトダイオードとでホ
トカプラを構成することを特徴とする電力変換装置のゲ
ート駆動回路。 - 【請求項３】第１パルス列を絶縁する第１パルストラン
スの２次側出力と、前記第１パルス列とは位相が 180度
ずれている第２パルス列を絶縁する第２パルストランス
の２次側出力とを合成して得られるオン信号を電圧駆動
形半導体スイッチ素子のゲートへ与えると同時に、この
電圧駆動形半導体スイッチ素子をターンオフさせる逆バ
イアス電源へも前記パルストランスから電力を供給する
構成のゲート駆動回路によりオン・オフ動作する電圧駆
動形半導体スイッチ素子の複数を直列にして直流電源の
正極と負極との間に接続し、正極側の電圧駆動形半導体
スイッチ素子と負極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子
とを交互にオン・オフ動作させて電力変換を行う電力変
換装置において、 前記各ゲート駆動回路には、前記電圧駆動形半導体スイ
ッチ素子がターンオンするのを妨げるオン防止手段と、
オフ状態にあるこの電圧駆動形半導体スイッチ素子のゲ
ート・エミッタ間電圧がしきい値電圧を越えるのを妨げ
得る値に前記逆バイアス電源の電圧が到達したことを検
出する逆バイアス電源電圧検出手段と、正極側に属する
ゲート駆動回路の逆バイアス電源へ負極側に属するゲー
ト駆動回路の第１パルストランスと第２パルストランス
から電力を供給する回路と、負極側に属するゲート駆動
回路の逆バイアス電源へ正極側に属するゲート駆動回路
の第１パルストランスと第２パルストランスから電力を
供給する回路とを備え、前記逆バイアス電源電圧検出手
段が前記電圧を検出するまでは、この逆バイアス電源電
圧検出手段が属しているゲート駆動回路の前記オン防止
手段を動作させておくことを特徴とする電力変換装置の
ゲート駆動回路。 - 【請求項４】請求項３に記載の電力変換装置のゲート駆
動回路において、前記オン防止手段は前記電圧駆動形半
導体スイッチ素子のゲート・エミッタ間に接続した半導
体スイッチ素子と、この半導体スイッチ素子へオン・オ
フ動作信号を与えるホトトランジスタとで構成し、前記
逆バイアス電源電圧検出手段はその検出電圧が前記電圧
値に達した際に動作するツェナーダイオードにホトダイ
オードを直列接続して構成し、且つオン防止手段の構成
要素である前記ホトトランジスタと、逆バイアス電源電
圧検出手段の構成要素である前記ホトダイオードとでホ
トカプラを構成することを特徴とする電力変換装置のゲ
ート駆動回路。 - 【請求項５】第１パルス列を絶縁する第１パルストラン
スの２次側出力と、前記第１パルス列とは位相が 180度
ずれている第２パルス列を絶縁する第２パルストランス
の２次側出力とを合成して得られるオン信号を電圧駆動
形半導体スイッチ素子のゲートへ与えると同時に、この
電圧駆動形半導体スイッチ素子をターンオフさせる逆バ
イアス電源へも前記パルストランスから電力を供給する
構成のゲート駆動回路によりオン・オフ動作する電圧駆
動形半導体スイッチ素子の複数を直列にして直流電源の
正極と負極との間に接続し、正極側の電圧駆動形半導体
スイッチ素子と負極側の電圧駆動形半導体スイッチ素子
とを交互にオン・オフ動作させて電力変換を行う電力変
換装置において、 前記各ゲート駆動回路には、前記電圧駆動形半導体スイ
ッチ素子がターンオンするのを妨げるオン防止手段と、
オフ状態にあるこの電圧駆動形半導体スイッチ素子のゲ
ート・エミッタ間電圧がしきい値電圧を越えるのを妨げ
得る値に前記逆バイアス電源の電圧が到達したことを検
出する逆バイアス電源電圧検出手段と、正極側に属する
ゲート駆動回路の逆バイアス電源へ負極側に属するゲー
ト駆動回路の第１パルストランス又は第２パルストラン
スのいずれか一方から電力を供給する回路と、負極側に
属するゲート駆動回路の逆バイアス電源へ正極側に属す
るゲート駆動回路の第１パルストランス又は第２パルス
トランスのいずれか一方から電力を供給する回路とを備
え、前記逆バイアス電源電圧検出手段が前記電圧を検出
するまでは、この逆バイアス電源電圧検出手段が属して
いるゲート駆動回路のオン防止手段を動作させておくこ
とを特徴とする電力変換装置のゲート駆動回路。 - 【請求項６】請求項５に記載の電力変換装置のゲート駆
動回路において、前記オン防止手段は前記電圧駆動形半
導体スイッチ素子のゲート・エミッタ間に接続した半導
体スイッチ素子と、この半導体スイッチ素子へオン・オ
フ動作信号を与えるホトトランジスタとで構成し、前記
逆バイアス電源電圧検出手段はその検出電圧が前記電圧
値に達した際に動作するツェナーダイオードにホトダイ
オードを直列接続して構成し、且つオン防止手段の構成
要素である前記ホトトランジスタと、逆バイアス電源電
圧検出手段の構成要素である前記ホトダイオードとでホ
トカプラを構成することを特徴とする電力変換装置のゲ
ート駆動回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15594093A JPH0715949A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 電力変換装置のゲート駆動回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15594093A JPH0715949A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 電力変換装置のゲート駆動回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715949A true JPH0715949A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15616850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15594093A Pending JPH0715949A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 電力変換装置のゲート駆動回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715949A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008118820A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Toshiba Corp | Ｆｅｔドライブ回路 |
| WO2008154811A1 (fr) * | 2007-06-15 | 2008-12-24 | Liebert Corporation | Circuit de commande pour commutateurs |
| JP2010130780A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Toyota Motor Corp | 電気絶縁型スイッチング素子駆動装置 |
| WO2012096321A1 (ja) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | パナソニック株式会社 | 半導体スイッチ素子の駆動装置 |
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| WO2016166941A1 (ja) * | 2015-04-15 | 2016-10-20 | 株式会社デンソー | 信号伝達回路及びスイッチング素子の駆動装置 |
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| JP2020078102A (ja) * | 2018-11-05 | 2020-05-21 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 電源装置及び医用画像診断装置 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP15594093A patent/JPH0715949A/ja active Pending
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2013179828A (ja) * | 2008-08-21 | 2013-09-09 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体素子の駆動回路 |
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| JP2010130780A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Toyota Motor Corp | 電気絶縁型スイッチング素子駆動装置 |
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| WO2012096321A1 (ja) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | パナソニック株式会社 | 半導体スイッチ素子の駆動装置 |
| WO2016166941A1 (ja) * | 2015-04-15 | 2016-10-20 | 株式会社デンソー | 信号伝達回路及びスイッチング素子の駆動装置 |
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