JPH07264877A - Surge suppressing device for semiconductor switch of inverter circuit - Google Patents

Surge suppressing device for semiconductor switch of inverter circuit

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JPH07264877A
JPH07264877A JP6076450A JP7645094A JPH07264877A JP H07264877 A JPH07264877 A JP H07264877A JP 6076450 A JP6076450 A JP 6076450A JP 7645094 A JP7645094 A JP 7645094A JP H07264877 A JPH07264877 A JP H07264877A
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JP
Japan
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capacitor
snubber
gto
diode
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP6076450A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiteru Hoshi
吉輝 星
Takashi Oishi
敬 大石
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the loss of an inverter circuit by means of resistors by connecting a third capacitor to the connecting point between each diode of both positive and negative semiconductor switches and a capacitor and the positive and negative poles of a DC power source facing both ends of the third capacitor through the resistors. CONSTITUTION:When a GTO 21 is turned off and another GTO 11 is turned on, an electric current which is interrupted by a current circulating diode 24 and flows to the GTO 11 flows to a load side from an AC output terminal 2 and, at the same time, gives a charge of electricity to a snubber capacitor 23. The electric charges in an overcharged clamp capacitor 3 and the snubber capacitor 23 are discharged through snubber resistors 16 and 26 and, at the same time, fed back to a DC power source 1. When the GTO 11 is turned off, the capacitor 3 is overcharged, but the electric current flowing to the capacitor 23 flows from the output terminal 2 so that the current can be utilized as a load current. The electric charges in the capacitors 3 and 13 are fed back to the power source 1.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は直流電源から交流電力を
得るインバータに係り、特にスナバコンデンサのエネル
ギーを直流電源に帰還しスナバ抵抗損失を軽減させたイ
ンバータ回路における半導体スイッチのサージ抑制装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter for obtaining AC power from a DC power supply, and more particularly to a surge suppressor for a semiconductor switch in an inverter circuit in which the energy of a snubber capacitor is returned to the DC power supply to reduce snubber resistance loss. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3に従来技術例を示す。図3は従来例
のインバータ回路の1アーム分を示すもので、1は直流
電源、11,21は自己消弧形スイッチング素子例のゲート
ターンオフサイリスタが用いられた半導体スイッチ(以
下GTOと称する)、2は交流出力端子である。ここ
に、直流電源1と、GTO11は陽極側に,GTO21は陰
極側に配されて直列接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a prior art example. FIG. 3 shows one arm of an inverter circuit of a conventional example, 1 is a DC power source, 11 and 21 are semiconductor switches (hereinafter referred to as GTO) using a gate turn-off thyristor of an example of a self-turn-off switching element, 2 is an AC output terminal. Here, the DC power supply 1 and the GTO 11 are arranged on the anode side and the GTO 21 is arranged on the cathode side and connected in series.

【0003】図3において、GTO11には並列にスナバ
ダイオード12とスナバコンデンサ13とが直列接続されて
いる。GTO21には、並列にスナバダイオード22とスナ
バコンデンサ23とが直列に接続されている。そのスナバ
コンデンサ13,23の接続点から交流出力端子2が引き出
されている構成をなす。14,24はGTO11,21に並列接
続された還流用ダイオードである。
In FIG. 3, a snubber diode 12 and a snubber capacitor 13 are connected in series to the GTO 11 in parallel. A snubber diode 22 and a snubber capacitor 23 are connected in series to the GTO 21 in parallel. The AC output terminal 2 is drawn out from the connection point of the snubber capacitors 13 and 23. 14 and 24 are free wheeling diodes connected in parallel to the GTOs 11 and 21.

【0004】また、15,25はスナバ抵抗器であり、3は
クランプコンデンサであり、41はリアクトルである。こ
のリアクトル41には、並列にリアクトルエネルギー減衰
用の抵抗器43とダイオード42とが直列接続されている。
かような回路構成においては、直流電源1を得てGTO
11,21が交互にオンオフ動作を繰り返し、交流出力端子
2に交流電力を供給する。これはつぎの如くである。
Reference numerals 15 and 25 are snubber resistors, 3 is a clamp capacitor, and 41 is a reactor. A resistor 43 for damping reactor energy and a diode 42 are connected in series to the reactor 41 in parallel.
In such a circuit configuration, the DC power supply 1 is obtained and the GTO is
11 and 21 alternately repeat on / off operation to supply AC power to the AC output terminal 2. This is as follows.

【0005】まず、GTO11がターンオンすると、直流
電源1の電源電圧に充電されていたスナバコンデンサ13
の電荷がスナバ抵抗器15を通して放電され、これは損失
となる。その後オーバーチャージされ、リアクトル41に
おける両端電圧の極性は直流電源1側が(−)で、GT
O11のアノード側が(+)で印加され、このエネルギー
は、ダイオード42を通り抵抗器43を通して放電され、こ
れも損失となる。
First, when the GTO 11 is turned on, the snubber capacitor 13 charged to the power source voltage of the DC power source 1
Is discharged through the snubber resistor 15, which is a loss. After that, it is overcharged, and the polarity of the voltage across the reactor 41 is (-) on the DC power supply 1 side, and GT
The anode side of O11 is applied at (+), and this energy is discharged through the resistor 42 through the diode 42, which is also a loss.

【0006】つぎに、GTO11がターンオフすると、電
源電圧に充電されていたスナバコンデンサ23の電荷は、
交流出力端子2である負荷側に放電される。その後オー
バーチャージされ、リアクルト41における両端電圧は逆
極性に印加され、前述のターンオン時と同様に、ダイオ
ード42,抵抗器43を通して放電され、損失となる。
Then, when the GTO 11 is turned off, the electric charge of the snubber capacitor 23 charged to the power supply voltage is
It is discharged to the load side which is the AC output terminal 2. After that, it is overcharged, the voltage across the recoil 41 is applied with the opposite polarity, and is discharged through the diode 42 and the resistor 43 as in the above-mentioned turn-on, resulting in a loss.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】かようにこの種の従来
例においては、半導体スイッチのターンオン時とターン
オフ時のコンデンサ3,13,23にオーバーチャージされ
た電荷は、主にスナバ抵抗器15,25および抵抗器43を介
して放電されるものであって、特に抵抗器43による損失
が大きいという問題を有していた。
As described above, in the conventional example of this kind, the charges overcharged in the capacitors 3, 13, 23 at the time of turning on and off of the semiconductor switch are mainly caused by the snubber resistor 15, It was discharged through the resistor 25 and the resistor 43, and there was a problem that the loss due to the resistor 43 was particularly large.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたものであり。その目的とするところ
は、かような抵抗器の損失を低減させかつ直流電源に帰
還させることにより、インバータ回路を小型化し効率を
向上させることにある。
The present invention has been made in view of the above points. The purpose thereof is to reduce the loss of such a resistor and to feed it back to a DC power supply, thereby making the inverter circuit compact and improving the efficiency.

【0009】しかして本発明は、正負両半導体スイッチ
の各ダイオードとコンデンサの接続点に第3のコンデン
サを接続し、かつ第3のコンデンサの電荷を直流電源へ
放出可能とすべく、第3のコンデンサの両端と相対する
直流電源正負間を夫夫抵抗器にて結合して成るように構
成したものである。さらに具体的には、正負両半導体ス
イッチの直流電源側にリアクトルをそれぞれ配し、また
スナバ抵抗器の他端をそのリアクトルの直流電源側にそ
れぞれ接続し、正負両半導体スイッチのアノード側,カ
ソード側のスナバが対称に配設されてなるものである。
Therefore, according to the present invention, the third capacitor is connected to the connection point of each diode and the capacitor of both the positive and negative semiconductor switches, and the charge of the third capacitor can be discharged to the DC power supply. The positive and negative sides of the DC power supply facing both ends of the capacitor are coupled by a husband and wife resistor. More specifically, a reactor is arranged on the DC power supply side of both positive and negative semiconductor switches, and the other end of the snubber resistor is connected to the DC power supply side of the reactor, and the anode and cathode sides of both positive and negative semiconductor switches are connected. The snubbers of are arranged symmetrically.

【0010】[0010]

【作用】かかる解決手段により、半導体スイッチのスイ
ッチング時にコンデンサに蓄えられていたエネルギーを
直流電源に帰還させ得るものであり、スナバ損失を低減
するこどができる。特に、半導体スイッチのターンオン
時におけるコンデンサの電荷はリアクトルを介して放電
されるため直流電源に帰還することが容易となり、スナ
バ損失の低減効果は大である。さらには、従来リアクト
ルと並列接続されていたリアクトルエネルギー減衰用の
抵抗器とダイオードを除去できる。
With this solution, the energy stored in the capacitor at the time of switching the semiconductor switch can be returned to the DC power supply, and snubber loss can be reduced. In particular, when the semiconductor switch is turned on, the electric charge of the capacitor is discharged through the reactor, so that it can be easily returned to the DC power supply, and the effect of reducing snubber loss is great. Furthermore, the resistor and the diode for attenuating the reactor energy, which are conventionally connected in parallel with the reactor, can be eliminated.

【0011】[0011]

【実施例】以下に、本発明を図面に基づいてさらに詳細
説明する。図1は図3に類して表した本発明の一実施例
の要部構成を示すもので、12,26はスナバ抵抗器、17,
18はリアクトルである。すなわち、リアクトル17はGT
Oのアノード側と直流電源1の正極の間に配され、リア
クトル18はGTO21のカソード側と直流電源1の負極の
間に配されてなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an essential part of an embodiment of the present invention expressed in a manner similar to FIG. 3, in which 12, 26 are snubber resistors, 17,
18 is a reactor. That is, the reactor 17 is GT
It is arranged between the anode side of O and the positive electrode of the DC power supply 1, and the reactor 18 is arranged between the cathode side of the GTO 21 and the negative electrode of the DC power supply 1.

【0012】また、スナバ抵抗器16,26の一端がそれぞ
れスナバコンデンサ13(クランプコンデンサ3)側に接
続され、他端が直流電源1の正負間を夫々結合する如く
に接続されてなる。そして、図3に示される抵抗器42と
ダイオード42が取り除かれている。つぎに、かかる回路
構成の動作について、図2を参照し説明する。
Further, one ends of the snubber resistors 16 and 26 are connected to the snubber capacitor 13 (clamp capacitor 3) side, respectively, and the other ends are connected so as to couple the positive and negative sides of the DC power source 1, respectively. And the resistor 42 and the diode 42 shown in FIG. 3 have been removed. Next, the operation of this circuit configuration will be described with reference to FIG.

【0013】まず、GTO11のターンオン動作において
は、最初GTO11がオフ状態にあってGTO21がオン状
態であるため、スナバコンデンサ13は直流電源1の電源
電圧に充電されており、またスナバコンデンサ23は電圧
零である。このとき、図2(a)に示されるように電流
は還流用ダイオード24を通り、交流出力端子2から負荷
側に流れている。
First, in the turn-on operation of the GTO 11, since the GTO 11 is initially in the OFF state and the GTO 21 is in the ON state, the snubber capacitor 13 is charged to the power source voltage of the DC power source 1, and the snubber capacitor 23 is at the voltage level. It is zero. At this time, as shown in FIG. 2A, the current passes through the freewheeling diode 24 and flows from the AC output terminal 2 to the load side.

【0014】図2(a)の動作モードから、GTO21を
オフしてGTO11をターンオンすると、スナバコンデン
サ13の電荷を放電する電流は、 スナバコンデンサ13→スナバ抵抗器16→リアクトル17→
GTO11 と流れ、リアクトル17を介して放電する経路となる。
When the GTO 21 is turned off and the GTO 11 is turned on from the operation mode shown in FIG. 2A, the electric current for discharging the electric charge of the snubber capacitor 13 is: snubber capacitor 13 → snubber resistor 16 → reactor 17 →
It flows through the GTO 11 and becomes a path for discharging through the reactor 17.

【0015】また、還流用ダイオード24にオフされGT
O11を流れる電流は、交流出力端子2から負荷側に流れ
るとともに、スナバコンデンサ23を充電する。図2
(b)に示される動作モードである。その後、オーバー
チャージされたクランプコンデンサ3とスナバコンデン
サ23の電荷は、スナバ抵抗16,26を通して放電されると
もに直流電源1に帰還され、GTO11のターンオン状態
の図2(c)のモードとなる。
Further, the free wheeling diode 24 turns off the GT.
The current flowing through O11 flows from the AC output terminal 2 to the load side and charges the snubber capacitor 23. Figure 2
This is the operation mode shown in (b). Thereafter, the overcharged charges of the clamp capacitor 3 and the snubber capacitor 23 are discharged through the snubber resistors 16 and 26 and fed back to the DC power supply 1, and the mode of FIG. 2C in which the GTO 11 is turned on is shown.

【0016】つぎに、GTO11のターンオフ動作につい
ては、最初GTO11がオン状態にあってGTO21がオフ
状態であるため、スナバコンデンサ13は電圧零であり、
またスナバコンデンサ23は電源電圧に充電されている。
このとき電流は、直流電源1からGTO11を通り交流出
力端子2から負荷側に流れている。
Next, regarding the turn-off operation of the GTO 11, since the GTO 11 is initially in the ON state and the GTO 21 is in the OFF state, the snubber capacitor 13 has zero voltage,
The snubber capacitor 23 is charged to the power supply voltage.
At this time, the current is flowing from the DC power supply 1 through the GTO 11 to the load side from the AC output terminal 2.

【0017】図2(c)の動作モードからGTO11をオ
フすると、GTO11に流れていた電流は、 スナバダイオード12→スナバコンデンサ13 スナバダイオード12→クランプコンデンサ3→スナバコ
ンデンサ23 に分かれて流れる。
When the GTO 11 is turned off from the operation mode shown in FIG. 2C, the current flowing in the GTO 11 is divided into the snubber diode 12, the snubber capacitor 13, the snubber diode 12, the clamp capacitor 3, and the snubber capacitor 23.

【0018】このとき、クランプコンデンサ3は過充電
されるが、スナバコンデンサ23を流れる電流は、電荷を
交流出力端子2から負荷側に流れ、負荷電流として利用
するように流れる。図2(d)の動作モードである。そ
の後、オーバーチャージされたクランプコンデンサ3と
スナバコンデンサ13の電荷は、スナバ抵抗器16,26を通
して放電されるとともに直流電源1に帰還され、GTO
11ターンオフ状態の図2(a)のモードとなる。
At this time, the clamp capacitor 3 is overcharged, but the current flowing through the snubber capacitor 23 flows so that the charge flows from the AC output terminal 2 to the load side and is used as a load current. This is the operation mode of FIG. After that, the overcharged charges of the clamp capacitor 3 and the snubber capacitor 13 are discharged through the snubber resistors 16 and 26 and fed back to the DC power supply 1 to the GTO.
11 The mode is as shown in FIG.

【0019】かようにしてなる例は、図3に示されたリ
アクトルに並列接続されるリアクトルエネルギー減衰用
の抵抗器,ダイオードが削除され、かつ半導体スイッチ
のスイッチングにおけるスナバ損失を、従来回路より約
4割も低減する作用効果を有するものであり、したがっ
て、インバータ回路の低コスト化を実現し、さらには小
型化,効率向上の実用効果が顕著なものである。なお、
本説明ではGTO11のターンオン,ターンオフの動作に
ついてのみ述べたが、負荷両半導体スイッチにおいて対
称的な動作モードとなることは明らかである。
In such an example, the resistor for attenuating the reactor energy and the diode connected in parallel to the reactor shown in FIG. 3 are eliminated, and the snubber loss in the switching of the semiconductor switch is reduced from that of the conventional circuit. Since it has the effect of reducing by 40%, the practical effect of reducing the cost of the inverter circuit, further reducing the size, and improving the efficiency is remarkable. In addition,
Although only the turn-on and turn-off operations of the GTO 11 have been described in this description, it is clear that the load dual semiconductor switches have symmetrical operation modes.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ナバ損失を格別に低減してインバータ回路を小型化しか
つ効率を向上し得る装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a device capable of significantly reducing snubber loss, downsizing an inverter circuit, and improving efficiency.

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

【図1】図1は本発明の一実施の要部構成を示す回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図2(a),(b),(C),(d)は図1の
各動作モードを示す説明図である。
2 (a), (b), (C), and (d) are explanatory views showing each operation mode of FIG.

【図3】図3は従来例の電圧形インバータを示す部分回
路図である。
FIG. 3 is a partial circuit diagram showing a conventional voltage source inverter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 11 半導体スイッチ(GTO) 21 半導体スイッチ(GTO) 12 スナバダイオード 22 スナバダイオード 13 スナバコンデンサ 23 スナバゴンデンサ 14 還流用ダイオード 24 還流用ダイオード 3 クランプコンデンサ 15 スナバ抵抗器 25 スナバ抵抗器 16 スナバ抵抗器 26 スナバ抵抗器 17 リアクトル 18 リアクトル 41 リアクトル 42 ダイオード 43 抵抗器 1 DC power supply 11 Semiconductor switch (GTO) 21 Semiconductor switch (GTO) 12 Snubber diode 22 Snubber diode 13 Snubber capacitor 23 Snubber capacitor 14 Return diode 24 Return diode 3 Clamp capacitor 15 Snubber resistor 25 Snubber resistor 16 Snubber resistor 26 Snubber resistor 17 Reactor 18 Reactor 41 Reactor 42 Diode 43 Resistor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自己消弧形半導体スイッチング素子を用
いた電圧形インバータの半導体スイッチのサージ電圧を
抑制する装置において、各半導体スイッチの直流電源側
に電流変化抑制用のリアクトルを設け、該各半導体スイ
ッチに並列にダイオードとコンデンサが直列に接続され
たサージ電圧抑制回路をコンデンサが出力側となるよう
に接続するとともに、正負両半導体スイッチの前記ダイ
オードとコンデンサの接続点間に第3のコンデンサを接
続し、かつ該第3のコンデンサの電荷を前記直流電源へ
放出可能とすべく第3のコンデンサの両端と相対する直
流電源正負間を夫夫抵抗器にて結合して成ることを特徴
とするインバータ回路における半導体スイツチのサージ
抑制装置。
1. A device for suppressing a surge voltage of a semiconductor switch of a voltage type inverter using a self-arc-extinguishing type semiconductor switching element, wherein a reactor for suppressing a current change is provided on a DC power source side of each semiconductor switch, and each semiconductor is provided. Connect a surge voltage suppression circuit in which a diode and a capacitor are connected in series to the switch so that the capacitor is on the output side, and connect a third capacitor between the connection point of the diode and the capacitor of both positive and negative semiconductor switches. An inverter characterized in that the positive and negative sides of the DC power supply facing both ends of the third capacitor are coupled by a husband and resistor so that the electric charge of the third capacitor can be discharged to the DC power supply. Surge suppressor for semiconductor switch in circuit.
JP6076450A 1994-03-22 1994-03-22 Surge suppressing device for semiconductor switch of inverter circuit Pending JPH07264877A (en)

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