JPH0729750Y2 - GTO inverter - Google Patents

GTO inverter

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JPH0729750Y2
JPH0729750Y2 JP1986038982U JP3898286U JPH0729750Y2 JP H0729750 Y2 JPH0729750 Y2 JP H0729750Y2 JP 1986038982 U JP1986038982 U JP 1986038982U JP 3898286 U JP3898286 U JP 3898286U JP H0729750 Y2 JPH0729750 Y2 JP H0729750Y2
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diode
gto
voltage
circuit
reverse
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武 古橋
長隆 関
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 (産業上の利用分野) 本考案は、インバータ回路に用いられるGTOを逆方向電
圧による破壊から保護する回路を設けたGTOインバータ
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a GTO inverter provided with a circuit for protecting a GTO used in an inverter circuit from destruction due to a reverse voltage.

(従来技術) 第3図は第4図のゲートターンオフサイリスタ(以下GT
Oと記す)のターンオフ時における陽極・陰極間電圧波
形(a)と、スナバコンデンサの電流波形(b)であ
る。
(Prior Art) FIG. 3 shows the gate turn-off thyristor of FIG.
A waveform (a) between the anode and the cathode and a current waveform (b) of the snubber capacitor at the time of turn-off.

時刻t1以前まで、GTO1がオンしていて、負荷には電流IM
が通流している。時刻t1でGTO1がターンオフを開始し、
時刻t2でスナバコンデンサ4の電流iCはIMに達し、その
後時刻t3より減少を始めて、時刻t4は零となる。この時
GTO1の陽極・陰極間電圧はピークに達する。時刻t4
後、スナバコンデンサ電流iCはスナバダイオード2のリ
カバリ電流により負の値となる。スナバダイオード2の
逆耐圧が急速に回復し始める時刻t5において、リアクト
ル5及び線路の漂遊のインダクタンス7によりGTO1の陽
極・陰極間電圧は急激に減少する。この電圧の急激な減
少によりたとえば次のような場合、陽極・陰極間電圧は
第3図の破線に示すような負の値となる。
Until the time t 1 before, GTO1 is not turned on, the load current I M
Is flowing. GTO1 starts the turn-off at time t 1,
The current i C of the snubber capacitor 4 reaches I M at time t 2 , then starts decreasing from time t 3 , and becomes zero at time t 4 . At this time
The anode-cathode voltage of GTO1 reaches a peak. Time t 4 after, the snubber capacitor current i C has a negative value by the recovery current of the snubber diode 2. At time t 5 the reverse breakdown voltage of the snubber diode 2 starts to rapidly recover, the anode-cathode voltage of the stray inductance 7 of the reactor 5 and line GTO1 rapidly decreases. Due to this rapid decrease in voltage, the anode-cathode voltage becomes a negative value as shown by the broken line in FIG. 3 in the following cases.

第5図はGTOを用いたインバータの回路例を示す。今、G
TO1aがオンし、GTO1b〜1dはオフしていて、負荷電流IM
がGTO1a、負荷10、ダイオード6bを通って還流している
ものとする。GTO1aがターンオフした後、スナバダイオ
ード2のリカバリ電流が、スナバダイオード2、ダイオ
ード6b、負荷10、リアクトル5、スナバコンデンサ4を
通って流れる。負荷10が漂遊キャパシタンス11を含むと
き、リカバリ電流は大きな値となり、スナバダイオード
2の逆耐圧回復時のGTO1aの陽極・陰極間電圧の負の値
となることがある。このGTOの逆方向電圧は、GTOがアノ
ードショート形(アノードショート形GTOは、原理的に
逆耐圧がほとんどない。)のように逆耐圧の小さな素子
(たとえば、15V)であるときにはGTOを破壊する可能性
がある。
FIG. 5 shows a circuit example of an inverter using GTO. Now G
TO1a is on, GTO1b-1d are off, load current I M
Is circulating through GTO 1a, load 10 and diode 6b. After the GTO 1a is turned off, the recovery current of the snubber diode 2 flows through the snubber diode 2, the diode 6b, the load 10, the reactor 5, and the snubber capacitor 4. When the load 10 includes the stray capacitance 11, the recovery current has a large value and may have a negative value between the anode-cathode voltage of the GTO 1a when the reverse breakdown voltage of the snubber diode 2 is recovered. The reverse voltage of this GTO destroys the GTO when the GTO is an element with a small reverse breakdown voltage (eg, 15V, which has a reverse breakdown voltage in principle). there is a possibility.

このGTOの逆方向電圧を抑制するために、従来第6図に
示すような、GTO1と逆並列にダイオード8を接続する方
式が提案されている。(特開昭57−31378)GTO1の逆方
向電圧はダイオード8のオン電圧でクランプされること
になる。
In order to suppress the reverse voltage of the GTO, there has been proposed a method of connecting a diode 8 in antiparallel with the GTO 1 as shown in FIG. (JP-A-57-31378) The reverse voltage of GTO1 is clamped by the ON voltage of diode 8.

(考案が解決しようとする問題点) さて、スナバダイオード2の逆耐圧回復時にはGTO1に逆
並列接続されたダイオード8には立ち上りの急峻な電流
が流れる。この時、第6図のダイオード8には定常状態
におけるオン電圧の10〜100倍のターンオン過渡電圧Vfr
が現われる。このターンオン過渡電圧Vfrはダイオード
8のビーク繰返し逆電圧が大きい素子程増大する傾向が
ある。第7図は第6図のダイオード8に用いられるファ
ストリカバリタイプのダイオードのターンオン過渡電圧
Vfrのピーク繰り返し逆電圧VRRMに対する特性を示す。
ここでダイオードの電流容量は同一としている。たとえ
ば2500V素子は1200V素子よりVfrが約3倍も大きい。近
年のGTOの高耐圧化に伴い、ダイオード8も高耐圧のも
のを必要としてきているが、ダイオードのターンオン過
渡電圧Vfrの増大はGTOの逆方向電圧を抑制できずGTOを
破壊する可能性をもたらした。Vfrを小さくする一つの
方法はダイオードの電流容量を大きくすればよいが、こ
れは保護回路のコストを高くし、容積も大きなものとな
る。
(Problems to be solved by the invention) When the reverse breakdown voltage of the snubber diode 2 is recovered, a steep rising current flows through the diode 8 connected in anti-parallel to the GTO 1. At this time, the diode 8 in FIG. 6 has a turn-on transient voltage V fr of 10 to 100 times the on-state voltage in the steady state.
Appears. The turn-on transient voltage V fr tends to increase as the beak repeating reverse voltage of the diode 8 increases. FIG. 7 is a turn-on transient voltage of a fast recovery type diode used for the diode 8 of FIG.
The characteristic of the peak repetition reverse voltage V RRM of V fr is shown.
Here, the current capacities of the diodes are the same. For example, 2500V element has V fr about 3 times larger than 1200V element. With the recent increase in withstand voltage of GTO, the diode 8 is also required to have a high withstand voltage, but an increase in the turn-on transient voltage V fr of the diode cannot suppress the reverse voltage of the GTO and may destroy the GTO. Brought. One way to reduce V fr is to increase the current capacity of the diode, but this increases the cost of the protection circuit and increases the volume.

またダイオード8とリアクトル5は負荷に対してダイオ
ード6と並列接続されていて、負荷の無効電流はダイオ
ード6,8を分流する。両ダイオードの分流比はダイオー
ド6,8のオン電圧に大きな差をつけることがダイオード
の製作上一般に困難であり、配線の抵抗分・漂遊インダ
クタンス分などによって左右され特定し難いため両ダイ
オードとも負荷電流に対して十分な電流容量のものを必
要とし、やはりGTOの保護回路のコスト増、大形化を招
く。
The diode 8 and the reactor 5 are connected to the load in parallel with the diode 6, and the reactive current of the load is shunted through the diodes 6 and 8. It is generally difficult to make a large difference in the on-voltages of the diodes 6 and 8 in terms of the shunt ratio of both diodes, and it is difficult to identify it because it is affected by the wiring resistance and stray inductance. However, it requires sufficient current capacity, which also increases the cost and size of the GTO protection circuit.

〔考案の構成〕[Constitution of device]

(問題点を解決する手段) 上記の問題点を解決するために、本考案においては、GT
Oの逆電圧保護用ダイオードを設けたGTOインバータにお
いて、該保護用ダイオードは、定格電圧の低いものを少
なくとも2個以上直列接続とし、該保護用ダイオードの
順電圧は帰還用ダイオードの順電圧より高くなるように
選定したことを特徴とするGTOインバータを提供する。
(Means for Solving Problems) In order to solve the above problems, in the present invention, GT
In a GTO inverter equipped with a reverse voltage protection diode for O, at least two protection diodes with a low rated voltage are connected in series, and the forward voltage of the protection diode is higher than the forward voltage of the feedback diode. To provide a GTO inverter characterized by being selected as follows.

(作用) このようにして構成されたGTOインバータにおいては、
所定の定格電圧のダイオード1個を用いるより、定格電
圧の低いものを複数個直列接続しているのでターンオン
過渡電圧Vfrは小さなものとすることができ、また、保
護用ダイオードの定常時のオン電圧を高くでき、負荷の
無効電流の保護用ダイオードへの通流を阻止できるの
で、逆阻止能力のないGTOを逆方向電圧による破壊から
保護できるとともに保護回路の小型、低コスト化が可能
となる。
(Operation) In the GTO inverter configured in this way,
The turn-on transient voltage V fr can be made small because a plurality of diodes with a lower rated voltage are connected in series than using one diode with a predetermined rated voltage, and the protection diode is turned on during steady operation Since the voltage can be increased and the reactive current of the load can be prevented from flowing to the protective diode, it is possible to protect the GTO, which does not have reverse blocking capability, from damage due to reverse voltage, and also to reduce the size and cost of the protection circuit. .

(実施例) 第1図に本考案の一実施例を示す。GTO1に逆並列にVfr
の小さなダイオード8a,8bを接続している。9a,8bはコン
デンサで、ダイオード8a,8bの電圧分担を平均化するた
めのものである。
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Anti-parallel to GTO1 V fr
Are connected to the small diodes 8a and 8b. 9a and 8b are capacitors for averaging the voltage sharing of the diodes 8a and 8b.

第2図は本考案によるGTOの陽極・陰極電圧の波形例で
ある。スナバダイオードの逆耐圧回復時における陽極・
陰極間電圧Vr(配線のインダクタンスの効果を無視すれ
ばダイオード8aのVfrの2倍)をGTOの破壊電圧以下に抑
えている。
FIG. 2 is a waveform example of the anode / cathode voltage of the GTO according to the present invention. Anode during recovery of reverse breakdown voltage of snubber diode
The cathode-to-cathode voltage V r (twice the V fr of the diode 8a if the effect of wiring inductance is ignored) is suppressed below the breakdown voltage of the GTO.

〔考案の効果〕[Effect of device]

以上、説明したように本考案によれば、スナバダイオー
ドの逆耐圧回復時における陽極・陰極間の逆方向電圧を
低減できる小型・低コストの保護回路を備えたGTOイン
バータを提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a GTO inverter having a small-sized and low-cost protection circuit capable of reducing the reverse voltage between the anode and the cathode when the reverse breakdown voltage of the snubber diode is recovered.

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

第1図は本考案の一実施例を示す接続図、第2図は本考
案の効果を示すための波形図、第3図はゲートターンオ
フサイリスタのターンオフ時に発生する波形変化の従来
例を示す図、第4図はゲートターンオフサイリスタの周
辺回路の従来例を示す図、第5図はゲートターンオフサ
イリスタへの印加電圧を説明するための図、第6図はゲ
ートターンオフサイリスタに印加される逆方向電圧に対
する従来の保護回路を示す図、第7図はダイオードの立
ち上り電圧特性を示す図である。 1,1a,1b,1c,1d…GTO、2…スナバダイオード、3…スナ
バ抵抗、4…スナバコンデンサ、5…リアクトル、6,6
a,6b…ダイオード、7…漂遊インダクタンス、8,8a,8b
…保護用ダイオード、9a,9b…コンデンサ、10…負荷リ
アクトル、11…漂遊キャパシタンス。
FIG. 1 is a connection diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing the effect of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing a conventional example of the waveform change occurring at the turn-off of a gate turn-off thyristor. FIG. 4 is a diagram showing a conventional example of a peripheral circuit of a gate turn-off thyristor, FIG. 5 is a diagram for explaining a voltage applied to the gate turn-off thyristor, and FIG. 6 is a reverse voltage applied to the gate turn-off thyristor. FIG. 7 is a diagram showing a conventional protection circuit for the above, and FIG. 7 is a diagram showing a rising voltage characteristic of a diode. 1,1a, 1b, 1c, 1d ... GTO, 2 ... Snubber diode, 3 ... Snubber resistor, 4 ... Snubber capacitor, 5 ... Reactor, 6,6
a, 6b… diode, 7… stray inductance, 8,8a, 8b
… Protective diode, 9a, 9b… Capacitor, 10… Load reactor, 11… Stray capacitance.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】GTO(ゲートターンオフサイリスタ)と該G
TOと直列接続されたリアクトルと、前記直列回路と並列
的に接続される帰還ダイオードと、GTOに並列接続され
るスナバ回路と、前記GTOに逆並列に設けられる、所定
定格電圧の逆電圧保護用ダイオードとから成る回路を構
成要素としたインバータ回路において、前記逆電圧保護
用ダイオードは、少なくとも前記所定の定格電圧より低
い定格電圧のダイオードを2個以上直列接続した回路で
構成し、且つ、該直列接続回路に流れる無効電流は前記
帰還ダイオード側に流れる無効電流より少くなるように
その順電圧降下を選定したことを特徴とするGTOインバ
ータ。
1. A GTO (gate turn-off thyristor) and the G
A reactor connected in series with the TO, a feedback diode connected in parallel with the series circuit, a snubber circuit connected in parallel with the GTO, and anti-reverse voltage protection of a predetermined rated voltage provided in the anti-parallel with the GTO. In an inverter circuit having a circuit composed of a diode as a constituent element, the reverse voltage protection diode is composed of a circuit in which two or more diodes having a rated voltage lower than the predetermined rated voltage are connected in series, and the reverse voltage protection diode is connected in series. A GTO inverter characterized in that its forward voltage drop is selected so that the reactive current flowing in the connection circuit is smaller than the reactive current flowing in the feedback diode side.
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JPS5731378A (en) * 1980-08-01 1982-02-19 Hitachi Ltd Semiconductor current switching circuit
JPS5963996A (en) * 1982-09-16 1984-04-11 Sanyo Electric Co Ltd Electric razor

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