JPH1042548A - Semiconductor power converter - Google Patents

Semiconductor power converter

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JPH1042548A
JPH1042548A JP18725696A JP18725696A JPH1042548A JP H1042548 A JPH1042548 A JP H1042548A JP 18725696 A JP18725696 A JP 18725696A JP 18725696 A JP18725696 A JP 18725696A JP H1042548 A JPH1042548 A JP H1042548A
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JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
semiconductor elements
elements
igbt
time
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP18725696A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kosaka
憲司 高坂
Mamoru Sakamoto
守 坂本
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1042548A publication Critical patent/JPH1042548A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To unify the current distribution of parallel elements for attainment of desired capacity, by connecting the cathodes of respective semiconductor elements to each other through inductance components respectively, and connecting a drive circuit between the mutual connection point of the inductance components and the mutual connection points of a control pole. SOLUTION: Two IGBTs, used as semiconductor elements for electric power, are connected in parallel to form one arm of this semiconductor power converter. The collectors of IGBTQ1, Q2 are also connected to each other, and one end of reactors L1, L2 is connected to each other. A gate drive circuit GDU is connected between its mutual connection point and the mutual connection point of the reactors L1, L2. Such a negative feedback action as to shorten variations in the switching time of the respective elements is generated through the control poles of the respective semiconductor elements, and the variation in switching time existing between the respective elements is shortened, thereby relieving the current unbalancing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばBJT(Bi
polar Junction Transistor)、IGBT(Insulated
Gate Bipolar Transistor)、GTO(Gate Turn Of
f)サイリスタ等の電力用半導体素子を一アーム内に並列
接続して構成される半導体電力変換装置に関する。
[0001] The present invention relates to a BJT (BiT
polar Junction Transistor), IGBT (Insulated
Gate Bipolar Transistor), GTO (Gate Turn Of)
f) The present invention relates to a semiconductor power conversion device configured by connecting power semiconductor elements such as thyristors in parallel in one arm.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力用半導体素子を用いた三相電力変換
装置の基本構成例として、IGBTを用いたインバータ
の例を図11に示す。図において、Cは直流入力端子に
接続された平滑用のコンデンサ、Q11〜Q16は三相
ブリッジ接続されたIGBT、D1〜D6はこれらのI
GBT Q11〜Q16に各々逆並列接続されたダイオ
ードである。この電力変換装置は、IGBT Q11〜
Q16を所定の順序でスイッチングすることによって入
力である直流電圧を任意周波数の交流電圧に変換し出力
するものであり、交流電動機の可変速駆動装置などに広
く適用されている。
2. Description of the Related Art FIG. 11 shows an example of an inverter using an IGBT as a basic configuration example of a three-phase power converter using a power semiconductor element. In the figure, C is a smoothing capacitor connected to a DC input terminal, Q11 to Q16 are IGBTs connected in a three-phase bridge connection, and D1 to D6 are I
The diodes are connected in anti-parallel to the GBTs Q11 to Q16. This power converter has IGBT Q11-
By switching the Q16 in a predetermined order, a DC voltage as an input is converted into an AC voltage of an arbitrary frequency and output, and is widely applied to a variable speed drive device of an AC motor and the like.

【0003】ところで、このような構成の電力変換装置
においては、半導体素子を複数個並列接続して構成しな
ければならないような大容量の装置の要求がしばしばあ
る。この場合、従来では、図12に示すように、要求さ
れる装置容量に見合った個数の半導体素子、例えばIG
BT Q1,Q2を並列接続して一アームを構成してい
た。このような並列接続方法は、例えば、実開平6−8
4789号公報に開示されている。なお、図12におい
て、GDUはゲート駆動回路である。
[0003] By the way, in a power converter having such a configuration, there is often a demand for a large-capacity device in which a plurality of semiconductor elements must be connected in parallel. In this case, conventionally, as shown in FIG. 12, a number of semiconductor elements, for example, IG, corresponding to the required device capacity are used.
BT Q1 and Q2 were connected in parallel to form one arm. Such a parallel connection method is described in, for example,
No. 4789. In FIG. 12, GDU is a gate drive circuit.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、半導体素子の特性の不均一、特にスイッチング時間
(ターンオン時間、ターンオフ時間)の不揃いに起因し
てスイッチング時の過渡的な電流分担が悪いという問題
があるため、装置容量を低減して使用しなければならな
かった。その結果、必要な容量を得るには装置が大形化
すると共にコストアップを招くという欠点があった。更
に、素子特性を合わせるため特別な素子選別が必要にな
り、これもコストアップの要因となっていた。
However, according to this method, the transient current sharing at the time of switching is poor due to uneven characteristics of the semiconductor element, particularly, irregularities in switching time (turn-on time, turn-off time). Due to the problem, the device had to be used with reduced capacity. As a result, in order to obtain the required capacity, there is a drawback that the apparatus becomes large and the cost increases. Furthermore, a special element selection is required in order to match the element characteristics, which has also caused a cost increase.

【0005】そこで本発明は、特別な素子選択を行なわ
ずに並列素子の電流分担を均一化することにより、所望
の容量が得られるようにした半導体電力変換装置を提供
しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor power conversion device capable of obtaining a desired capacity by equalizing the current sharing of parallel elements without selecting a special element.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、一アーム内に複数個の電力
用半導体素子を並列接続してなる半導体電力変換装置に
おいて、各半導体素子の陽極を互いに接続し、かつ、各
半導体素子の制御極を互いに接続すると共に、各半導体
素子の陰極をそれぞれインダクタンス成分を介して互い
に接続し、これらのインダクタンス成分の相互接続点と
前記制御極の相互接続点との間に駆動回路を接続したも
のである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor power converter having a plurality of power semiconductor elements connected in parallel in one arm. Are connected to each other, and the control poles of the semiconductor elements are connected to each other, and the cathodes of the semiconductor elements are connected to each other via inductance components. A drive circuit is connected between the interconnection points.

【0007】請求項2記載の発明は、一アーム内に複数
個の電力用半導体素子を並列接続してなる半導体電力変
換装置において、各半導体素子の陽極を互いに接続し、
かつ、各半導体素子の制御極をそれぞれ抵抗を介して互
いに接続すると共に、各半導体素子の陰極をそれぞれイ
ンダクタンス成分を介して互いに接続し、これらのイン
ダクタンス成分の相互接続点と前記抵抗の相互接続点と
の間に駆動回路を接続したものである。
According to a second aspect of the present invention, in a semiconductor power conversion device having a plurality of power semiconductor elements connected in parallel in one arm, anodes of the respective semiconductor elements are connected to each other,
In addition, the control poles of the respective semiconductor elements are connected to each other via respective resistors, and the cathodes of the respective semiconductor elements are connected to each other via respective inductance components. And a drive circuit is connected between them.

【0008】請求項3記載の発明は、一アーム内に複数
個の電力用半導体素子を並列接続してなる半導体電力変
換装置において、各半導体素子の陽極を互いに接続し、
かつ、各半導体素子の制御極を互いに接続すると共に、
各半導体素子の陰極をそれぞれインダクタンス成分を介
して互いに接続し、各半導体素子の補助陰極の相互接続
点と前記制御極の相互接続点との間に駆動回路を接続し
たものである。
According to a third aspect of the present invention, in a semiconductor power conversion device having a plurality of power semiconductor elements connected in parallel in one arm, anodes of the respective semiconductor elements are connected to each other,
And, while connecting the control poles of each semiconductor element to each other,
The cathode of each semiconductor element is connected to each other via an inductance component, and a drive circuit is connected between the interconnection point of the auxiliary cathode of each semiconductor element and the interconnection point of the control pole.

【0009】請求項4記載の発明は、一アーム内に複数
個の電力用半導体素子を並列接続してなる半導体電力変
換装置において、各半導体素子の陽極を互いに接続し、
かつ、各半導体素子の制御極をそれぞれ抵抗を介して互
いに接続すると共に、各半導体素子の陰極をそれぞれイ
ンダクタンス成分を介して互いに接続し、各半導体素子
の補助陰極の相互接続点と前記抵抗の相互接続点との間
に駆動回路を接続したものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in a semiconductor power conversion device having a plurality of power semiconductor elements connected in parallel in one arm, anodes of the respective semiconductor elements are connected to each other,
In addition, the control poles of the respective semiconductor elements are connected to each other via respective resistors, and the cathodes of the respective semiconductor elements are connected to each other via respective inductance components. A drive circuit is connected between the drive circuit and the connection point.

【0010】請求項5記載の発明は、上記請求項1,
2,3または4のうち何れか1項に記載の半導体電力変
換装置において、各半導体素子の制御極と陰極との間に
過電圧吸収回路を接続したものである。
[0010] The invention according to claim 5 is the invention according to claim 1,
5. The semiconductor power converter according to any one of 2, 3, or 4, wherein an overvoltage absorption circuit is connected between a control pole and a cathode of each semiconductor element.

【0011】このように構成することにより、各半導体
素子の陰極に直列に接続されたインダクタンス成分に
は、半導体素子にスイッチング時間のアンバランスが生
じた時に過渡的に電圧が発生する。この電圧が、並列接
続されている半導体素子のスイッチング時間のばらつき
を短縮するように各制御極に対し相互に負帰還作用をな
す。
With such a configuration, a voltage is transiently generated in the inductance component connected in series to the cathode of each semiconductor element when the switching time imbalance occurs in the semiconductor element. This voltage exerts a negative feedback action on each control electrode so as to reduce the variation in switching time of the semiconductor elements connected in parallel.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1は本発明の第1実施形態を示してお
り、請求項1記載の発明の実施形態である。なお、以下
の各実施形態では電力用半導体素子としてIGBTを用
い、このIGBTを2個並列接続して半導体電力変換装
置の一アームを構成している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, which is an embodiment of the first aspect of the present invention. In each of the following embodiments, an IGBT is used as a power semiconductor device, and two IGBTs are connected in parallel to form one arm of a semiconductor power conversion device.

【0013】図1において、Q1,Q2はIGBT、L
1,L2は各IGBT Q1,Q2のエミッタ(陰極)
に各々一端が接続された電流分担均一化のためのリアク
トル(インダクタンス成分)、GDUはゲート駆動回路
を示す。ここで、IGBT Q1,Q2のコレクタ(陽
極)は互いに接続され、リアクトルL1,L2の他端も
互いに接続されている。また、IGBT Q1,Q2の
ゲート(制御極)も互いに接続され、その相互接続点と
リアクトルL1,L2の相互接続点との間にゲート駆動
回路GDUが接続されている。なお、装置の製作上、各
線路に存在する浮遊インダクタンスなどは記述を省略し
てある。
In FIG. 1, Q1 and Q2 are IGBT, L
1, L2 is the emitter (cathode) of each IGBT Q1, Q2
Are connected at one end to a reactor (inductance component) for equalizing current sharing, and GDU is a gate drive circuit. Here, the collectors (anodes) of IGBTs Q1 and Q2 are connected to each other, and the other ends of reactors L1 and L2 are also connected to each other. Further, the gates (control poles) of IGBTs Q1 and Q2 are also connected to each other, and a gate drive circuit GDU is connected between the interconnection point and the interconnection point of reactors L1 and L2. In the manufacture of the device, description of stray inductance and the like existing in each line is omitted.

【0014】以下の説明においては、並列接続されるI
GBT Q1,Q2のターンオン時間(遅れ時間と立ち
上がり時間との和)はton(Q1)<ton(Q2)、ター
ンオフ時間(蓄積時間と下降時間との和)はtq(Q1)
<tq(Q2)なる関係にあるものとする。また、ゲート
駆動回路GDUの内部インピーダンスは、L1,L2よ
り大きいものとする。
In the following description, I connected in parallel
The turn-on time (the sum of the delay time and the rise time) of the GBTs Q1 and Q2 is t on (Q1) <t on (Q2), and the turn-off time (the sum of the accumulation time and the fall time) is t q (Q1).
<T q (Q2). The internal impedance of the gate drive circuit GDU is larger than L1 and L2.

【0015】図2はターンオン時の、図3はターンオフ
時の電流平衡作用の原理を説明するための波形図であ
る。これらの図において、実線は上述したスイッチング
時間の関係にばらつきがある場合のIGBT Q1の各
部波形を、一点鎖線は同じくIGBT Q2の各部波形
を示している。また、比較のため、IGBT Q1,Q
2の特性が完全に一致している場合の各部波形を図2、
図3中に破線で示す。なお、図中の波形に付された電
圧、電流等の記号は図1の電圧、電流等の記号に対応し
ている。
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the principle of the current balance action at the time of turn-on, and FIG. 3 is at the time of turn-off. In these figures, the solid line shows the waveform of each part of the IGBT Q1 when there is a variation in the relationship of the switching time described above, and the dashed line shows the waveform of each part of the IGBT Q2. For comparison, IGBT Q1, Q1
FIG. 2 shows the waveforms of the respective parts when the characteristics of FIG.
This is indicated by a broken line in FIG. It should be noted that symbols such as voltage and current attached to the waveforms in the figure correspond to symbols such as voltage and current in FIG.

【0016】始めに、図2を用いてターンオン時の電流
平衡原理を以下に説明する。時刻t0において、IGB
T Q1,Q2に共通のゲート駆動回路GDUから順バ
イアス電圧が与えられると、それぞれのゲート電圧は上
昇してゆく。時刻t1の時点でターンオン時間が短い
(ゲートしきい値電圧の低い)IGBT Q1のゲート
電圧がしきい値(VTh(Q1))に到達すると、そのコ
レクタ電圧は下降を始め、コレクタ電流が流れ始める。
First, the principle of current balance at the time of turn-on will be described with reference to FIG. At time t0, IGB
When a forward bias voltage is applied to TQ1 and Q2 from a common gate drive circuit GDU, the respective gate voltages increase. When the gate voltage of the IGBT Q1 having a short turn-on time (low gate threshold voltage) at time t1 reaches the threshold value (V Th (Q1)), the collector voltage starts decreasing and the collector current flows. start.

【0017】これにより、リアクトルL1の両端電位は
IGBT Q1のエミッタ側が正となる。これと同時
に、コレクタ電流のうちの一部は図1に矢印1で図示し
た経路にも分流するようになる。このゲート側に分流し
た電流は、ターンオンを開始したIGBT Q1のゲー
ト順電流を減少させ、反面、まだターンオンを開始して
いない(ゲートしきい値電圧の高い)IGBT Q2の
ゲート順電流を増加させる。
As a result, the potential at both ends of the reactor L1 becomes positive on the emitter side of the IGBT Q1. At the same time, part of the collector current is also diverted to the path shown by arrow 1 in FIG. The current shunted to the gate side reduces the gate forward current of the IGBT Q1 that has started to turn on, while increasing the gate forward current of the IGBT Q2 that has not yet started to turn on (has a high gate threshold voltage). .

【0018】このようにゲート順電流が過渡的に変化す
ることにより、速くターンオンを開始したIGBT Q
1はそのゲート順電流が減少するため、そのコレクタ電
圧の下降時間(立ち上がり時間)は長くなる。一方、ま
だ、ターンオンを開始していないIGBT Q2は、そ
のゲート順電流が増加するので、ゲート電圧がしきい値
(VTh(Q2))に到達するまでの時間(遅れ時間)が
短縮される。
As described above, the IGBT Q that has started to turn on quickly due to the transient change of the gate forward current.
In No. 1, since the gate forward current decreases, the fall time (rise time) of the collector voltage increases. On the other hand, in the IGBT Q2 that has not yet started to turn on, the gate forward current increases, so that the time (delay time) until the gate voltage reaches the threshold value (V Th (Q2)) is reduced. .

【0019】時刻t2でIGBT Q2のゲート電圧が
しきい値(VTh(Q2))に到達すると、IGBT Q2
のコレクタ電圧は下降を始め、コレクタ電流が流れ始め
る。この時、IGBT Q2のゲート順電流はIGBT
Q1より大きいので、コレクタ電圧の下降速度はIGB
T Q1より速い。そのため、ターンオンが遅れていた
IGBT Q2の電流は急激に立ち上がることになる。
この結果、両素子のコレクタ電流の偏差は少なくなる。
At time t2, when the gate voltage of IGBT Q2 reaches the threshold value (V Th (Q2)), IGBT Q2
The collector voltage starts to drop, and the collector current starts to flow. At this time, the gate forward current of IGBT Q2 is IGBT Q2.
Since it is larger than Q1, the falling speed of the collector voltage is IGB
Faster than T Q1. Therefore, the current of the IGBT Q2 whose turn-on has been delayed rises rapidly.
As a result, the difference between the collector currents of the two elements is reduced.

【0020】すなわち、上述したような並列素子間のゲ
ート順電流のやりとりによって、速くターンオンを開始
したIGBT Q1のコレクタ電流の立ち上がりは緩や
かになり、逆に遅くターンオンを開始するIGBT Q
2の遅れ時間は短縮され、かつターンオン開始後のコレ
クタ電流の立ち上がりは急俊になる。この結果、このよ
うなゲート間相互の負帰還作用を行なわない場合に比
べ、ターンオン時間に同じようなばらつきのある素子を
用いたとしても、ターンオン時の両素子の電流分担はほ
ぼ均等になる。
That is, due to the exchange of the gate forward current between the parallel elements as described above, the rise of the collector current of the IGBT Q1 which has started to turn on quickly becomes gentle, and conversely, the IGBT Q which starts to turn on slowly starts.
2 is shortened, and the rise of the collector current after the start of turn-on becomes sharp. As a result, the current sharing between the two devices at the time of turn-on becomes substantially equal even when devices having similar variations in the turn-on time are used, as compared with the case where such a mutual negative feedback operation between gates is not performed.

【0021】次に、図3を用いてターンオフ時の電流平
衡原理を説明する。時刻t0において、共通のゲート駆
動回路GDUから逆バイアス電圧が与えられると、IG
BT Q1,Q2のゲート電圧は下降してゆく。時刻t
1の時点でターンオフ時間が短い(ゲートしきい値電圧
の高い)IGBT Q1のゲート電圧がしきい値(V
Th(Q1))に到達すると、そのコレクタ電流は下降を
始める。これにより、リアクトルL1の両端電位はIG
BT Q1のエミッタ側が負となる。これと同時にIG
BT Q2のコレクタ電流のうち、一部は図1に矢印2
で示した経路にも分流するようになる。
Next, the principle of current balance at the time of turn-off will be described with reference to FIG. At time t0, when a reverse bias voltage is applied from the common gate drive circuit GDU, IG
The gate voltages of the BTs Q1 and Q2 decrease. Time t
At the time point 1, the gate voltage of the IGBT Q1 having a short turn-off time (high gate threshold voltage) is equal to the threshold voltage (V
When Th (Q1)) is reached, its collector current starts to fall. Thereby, the potential at both ends of reactor L1 becomes IG
The emitter side of BT Q1 becomes negative. At the same time IG
A part of the collector current of the BT Q2 is indicated by an arrow 2 in FIG.
The flow also diverges to the path indicated by.

【0022】このゲート側に分流した電流は、ターンオ
フを開始したIGBT Q1のゲート逆電流を減少さ
せ、反面、まだターンオフを開始していない(ゲートし
きい値電圧の低い)IGBT Q2のゲート逆電流を増
加させる。このように、ゲート電流が過渡的に変化する
ことにより、速くターンオフを開始したIGBT Q1
はそのゲート逆電流が減少するため、コレクタ電流の下
降時間が長くなる。一方、まだターンオフを開始してい
ないIGBT Q2は、そのゲート逆電流が増加するの
で、ゲート電圧がしきい値(VTh(Q2))に到達する
までの時間(蓄積時間)が短縮される。
The current shunted to the gate side reduces the gate reverse current of the IGBT Q1 which has started to turn off, and on the other hand, the gate reverse current of the IGBT Q2 which has not yet started to turn off (the gate threshold voltage is low). Increase. As described above, the IGBT Q1 that has started to turn off quickly due to the transient change of the gate current.
Since the gate reverse current decreases, the fall time of the collector current becomes longer. On the other hand, in the IGBT Q2 that has not yet started to turn off, the gate reverse current increases, so that the time (accumulation time) until the gate voltage reaches the threshold value (V Th (Q2)) is reduced.

【0023】時刻t2でIGBT Q2のゲート電圧が
しきい値(VTh(Q2))に到達すると、IGBT Q2
のコレクタ電流は下降を始める。この時、IGBT Q
2のゲート逆電流はIGBT Q1より大きいので、コ
レクタ電流の下降はIGBT Q1より速い。この結
果、両素子のコレクタ電流の偏差は少なくなる。
When the gate voltage of IGBT Q2 reaches threshold value (V Th (Q2)) at time t2, IGBT Q2
Collector current starts to fall. At this time, IGBT Q
Since the gate reverse current of 2 is greater than IGBT Q1, the collector current falls faster than IGBT Q1. As a result, the difference between the collector currents of the two elements is reduced.

【0024】従って、上述のようなゲート電流のやりと
りにより、速くターンオフを開始したIGBT Q1の
コレクタ電流の立ち下がりは緩やかになり、逆に遅くタ
ーンオフを開始するIGBT Q2の蓄積時間は短縮さ
れ、かつターンオフ開始後のコレクタ電流の立ち下がり
は急俊になる。このため、ターンオン時と同様にターン
オフ時の電流分担もほぼ均等になる。
Therefore, by the exchange of the gate current as described above, the fall of the collector current of the IGBT Q1 which started to turn off quickly becomes gentle, and conversely, the accumulation time of the IGBT Q2 which starts to turn off slowly is shortened, and The fall of the collector current after the start of turn-off becomes sharp. For this reason, the current sharing at the time of turning off becomes almost equal to that at the time of turning on.

【0025】図4は、本発明の第2実施形態を示してお
り、請求項2記載の発明の実施形態である。第1実施形
態と異なるところは、IGBT Q1,Q2のゲート
(制御極)をそれぞれ抵抗R1,R2を介してゲート駆
動回路GDUに接続した点である。これらの抵抗R1,
R2は、MOSゲート形の半導体素子を用いた場合に発
生する可能性のある寄生振動を抑制する目的で設けられ
る。IGBT Q1,Q2のスイッチング時の電流平衡
原理は第1実施形態と基本的に同じであるので、その説
明を省略する。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, which is the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the gates (control poles) of the IGBTs Q1 and Q2 are connected to the gate drive circuit GDU via the resistors R1 and R2, respectively. These resistors R1,
R2 is provided for the purpose of suppressing parasitic oscillation that may occur when a MOS gate type semiconductor element is used. The principle of current balance at the time of switching of the IGBTs Q1 and Q2 is basically the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0026】図5は、本発明の第3実施形態であり、請
求項5記載の発明の実施形態を示している。第1実施形
態と異なるところは、IGBT Q1,Q2のゲート
(制御極)とエミッタ(陰極)との間にツェナーダイオ
ードZD11,ZD12及びZD21,ZD22により
構成される過電圧防止回路を接続し、ゲート−エミッタ
間の過電圧保護を行なうようにしたものである。その他
の構成及びスイッチング時の電流平衡の原理は第1実施
形態と同様であるので、説明は省略する。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that an overvoltage protection circuit composed of Zener diodes ZD11, ZD12 and ZD21, ZD22 is connected between the gates (control poles) and the emitters (cathodes) of the IGBTs Q1, Q2. The overvoltage protection between the emitters is performed. The rest of the configuration and the principle of the current balance at the time of switching are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0027】図6は、本発明の第4実施形態を示してお
り、これも請求項5記載の発明の実施形態である。この
実施形態は第2実施形態(図4)及び第3実施形態(図
5)を組み合わせたものであり、抵抗R1,R2、ツェ
ナーダイオードZD11,ZD12,ZD21,ZD2
2を挿入した目的は第2、第3実施形態と同様である。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, which is also an embodiment of the fifth aspect of the present invention. This embodiment is a combination of the second embodiment (FIG. 4) and the third embodiment (FIG. 5), and includes resistors R1 and R2, Zener diodes ZD11, ZD12, ZD21, and ZD2.
The purpose of inserting 2 is the same as in the second and third embodiments.

【0028】図7は、本発明の第5実施形態を示すもの
で、請求項3記載の発明の実施形態に相当する。第1実
施形態と異なるところは、IGBT Q1,Q2に対す
るゲート駆動回路GDUの接続方法において、エミッタ
側の線路に補助陰極を用いた点であり、これらの補助陰
極の相互接続点と制御極の相互接続点との間にゲート駆
動回路GDUが接続される。この実施形態において電流
平衡作用を得るためには、上記補助陰極のインダクタン
ス成分Lg1,Lg2が主極のインダクタンス成分L
1,L2に対して大きい程、効果は大きくなる。
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention, and corresponds to the third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that, in the method of connecting the gate drive circuit GDU to the IGBTs Q1 and Q2, an auxiliary cathode is used for the line on the emitter side. The gate driving circuit GDU is connected between the connection point and the connection point. In this embodiment, in order to obtain the current balancing action, the inductance components Lg1 and Lg2 of the auxiliary cathode must be equal to the inductance component L of the main pole.
The effect is larger as it is larger than 1, L2.

【0029】図8は、本発明の第6実施形態を示してお
り、請求項4記載の発明の実施形態に相当する。この実
施形態は、第2実施形態(図4)と第5実施形態(図
7)とを組み合わせたものであり、抵抗R1,R2及び
補助陰極のインダクタンス成分Lg1,Lg2の作用は
第2、第5実施形態と同様である。
FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention, which corresponds to the fourth embodiment of the present invention. This embodiment is a combination of the second embodiment (FIG. 4) and the fifth embodiment (FIG. 7), and the actions of the resistors R1 and R2 and the inductance components Lg1 and Lg2 of the auxiliary cathode are the second and the fourth. This is the same as the fifth embodiment.

【0030】図9は、本発明の第7実施形態であり、請
求項5記載の発明の実施形態を示すものである。この実
施形態は、第3実施形態(図5)と第5実施形態(図
7)とを組み合わせたもので、ツェナーダイオードZD
11,ZD12,ZD21,ZD22及び補助陰極のイ
ンダクタンス成分Lg1,Lg2の作用は第3、第5実
施形態と同様である。
FIG. 9 shows a seventh embodiment of the present invention, in which the fifth embodiment of the present invention is shown. This embodiment is a combination of the third embodiment (FIG. 5) and the fifth embodiment (FIG. 7), and includes a Zener diode ZD
The operations of 11, ZD12, ZD21, ZD22 and the inductance components Lg1, Lg2 of the auxiliary cathode are the same as in the third and fifth embodiments.

【0031】図10は、本発明の第8実施形態であり、
これも請求項5記載の発明の実施形態を示している。を
示している。この実施形態は、第2実施形態(図4)と
第7実施形態(図9)とを組み合わせたもので、抵抗R
1,R2、ツェナーダイオードZD11,ZD12,Z
D21,ZD22及び補助陰極のインダクタンス成分L
g1,Lg2の作用は第2、第7実施形態と同様であ
る。
FIG. 10 shows an eighth embodiment of the present invention.
This also shows the embodiment of the invention described in claim 5. Is shown. This embodiment is a combination of the second embodiment (FIG. 4) and the seventh embodiment (FIG. 9).
1, R2, Zener diodes ZD11, ZD12, Z
D21, ZD22 and inductance component L of auxiliary cathode
The actions of g1 and Lg2 are the same as in the second and seventh embodiments.

【0032】なお、上記各実施形態におけるインダクタ
ンス成分L1,L2は、IGBTのヒートシンクや外部
との接続導体の浮遊インダクタンスを用いても、または
積極的にリアクトルを挿入しても良い。また、各実施形
態ではIGBTの2並列接続の場合を示したが、勿論、
他の半導体素子(例えば、BJT,GTOなど)を用い
てもよく、更には3並列以上の場合でも同様の効果が期
待できる。
As the inductance components L1 and L2 in each of the above embodiments, a floating inductance of a heat sink of the IGBT or a connection conductor to the outside may be used, or a reactor may be positively inserted. Further, in each embodiment, the case of two parallel connection of IGBTs is shown, but of course,
Other semiconductor elements (for example, BJT, GTO, etc.) may be used, and the same effect can be expected in the case of three or more parallel devices.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、電力用半
導体素子の陰極側に適切なインダクタンスを直列に接続
してそれらを並列接続することにより、各半導体素子の
制御極を介して、各素子のスイッチング時間のばらつき
を短縮するような負帰還作用が起こる。この作用によ
り、各素子の間に存在するスイッチング時間のばらつき
が短縮され、その結果、スイッチング時の電流の不平衡
が緩和される。従って、装置の大形化やコストアップを
招くことなく所望の容量を有する半導体電力変換装置を
実現することができる。
As described above, according to the present invention, an appropriate inductance is connected in series to the cathode side of the power semiconductor element and they are connected in parallel, so that the control electrode of each semiconductor element can be used. A negative feedback action occurs that shortens the variation in the switching time of each element. By this effect, the variation in the switching time existing between the elements is reduced, and as a result, the current imbalance at the time of switching is reduced. Therefore, a semiconductor power conversion device having a desired capacity can be realized without increasing the size of the device or increasing the cost.

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

【図1】本発明の第1実施形態を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施形態において、IGBTのターンオン
時の電流平衡作用の原理を説明する波形図である。
FIG. 2 is a waveform diagram illustrating a principle of a current balancing operation when the IGBT is turned on in the first embodiment.

【図3】第1実施形態において、IGBTのターンオフ
時の電流平衡作用の原理を説明する波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram illustrating a principle of a current balancing operation when the IGBT is turned off in the first embodiment.

【図4】本発明の第2実施形態を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施形態を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施形態を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5実施形態を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第6実施形態を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第7実施形態を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第8実施形態を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an eighth embodiment of the present invention.

【図11】公知のインバータの主回路構成図である。FIG. 11 is a main circuit configuration diagram of a known inverter.

【図12】公知の半導体素子の並列接続例を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing an example of parallel connection of known semiconductor elements.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

GDU ゲート駆動回路 L1,L2 リアクトル(インダクタンス成分) Lg1,Lg2 補助陰極のインダクタンス成分 Q1,Q2 IGBT R1,R2 抵抗 ZD11,ZD12,ZD21,ZD22 ツェナーダ
イオード
GDU Gate drive circuit L1, L2 Reactor (inductance component) Lg1, Lg2 Inductance component of auxiliary cathode Q1, Q2 IGBT R1, R2 Resistance ZD11, ZD12, ZD21, ZD22 Zener diode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一アーム内に複数個の電力用半導体素子
を並列接続してなる半導体電力変換装置において、 各半導体素子の陽極を互いに接続し、かつ、各半導体素
子の制御極を互いに接続すると共に、各半導体素子の陰
極をそれぞれインダクタンス成分を介して互いに接続
し、これらのインダクタンス成分の相互接続点と前記制
御極の相互接続点との間に駆動回路を接続したことを特
徴とする半導体電力変換装置。
1. A semiconductor power conversion device comprising a plurality of power semiconductor elements connected in parallel in one arm, wherein anodes of the semiconductor elements are connected to each other, and control poles of the semiconductor elements are connected to each other. And a driving circuit connected between an interconnection point of these inductance components and an interconnection point of the control electrode, wherein a cathode of each semiconductor element is connected to each other via an inductance component. Conversion device.
【請求項2】 一アーム内に複数個の電力用半導体素子
を並列接続してなる半導体電力変換装置において、 各半導体素子の陽極を互いに接続し、かつ、各半導体素
子の制御極をそれぞれ抵抗を介して互いに接続すると共
に、各半導体素子の陰極をそれぞれインダクタンス成分
を介して互いに接続し、これらのインダクタンス成分の
相互接続点と前記抵抗の相互接続点との間に駆動回路を
接続したことを特徴とする半導体電力変換装置。
2. A semiconductor power converter in which a plurality of power semiconductor elements are connected in parallel in one arm, wherein the anodes of the respective semiconductor elements are connected to each other, and the control pole of each semiconductor element is connected to a resistor. And the cathode of each semiconductor element is connected to each other via an inductance component, and a drive circuit is connected between an interconnection point of these inductance components and an interconnection point of the resistor. Semiconductor power converter.
【請求項3】 一アーム内に複数個の電力用半導体素子
を並列接続してなる半導体電力変換装置において、 各半導体素子の陽極を互いに接続し、かつ、各半導体素
子の制御極を互いに接続すると共に、各半導体素子の陰
極をそれぞれインダクタンス成分を介して互いに接続
し、各半導体素子の補助陰極の相互接続点と前記制御極
の相互接続点との間に駆動回路を接続したことを特徴と
する半導体電力変換装置。
3. A semiconductor power converter in which a plurality of power semiconductor elements are connected in parallel in one arm, the anodes of the semiconductor elements are connected to each other, and the control poles of each semiconductor element are connected to each other. In addition, a cathode of each semiconductor element is connected to each other via an inductance component, and a drive circuit is connected between an interconnection point of an auxiliary cathode of each semiconductor element and an interconnection point of the control pole. Semiconductor power converter.
【請求項4】 一アーム内に複数個の電力用半導体素子
を並列接続してなる半導体電力変換装置において、 各半導体素子の陽極を互いに接続し、かつ、各半導体素
子の制御極をそれぞれ抵抗を介して互いに接続すると共
に、各半導体素子の陰極をそれぞれインダクタンス成分
を介して互いに接続し、各半導体素子の補助陰極の相互
接続点と前記抵抗の相互接続点との間に駆動回路を接続
したことを特徴とする半導体電力変換装置。
4. A semiconductor power converter in which a plurality of power semiconductor elements are connected in parallel in one arm, the anodes of the semiconductor elements are connected to each other, and the control pole of each semiconductor element is connected to a resistor. Connected to each other via an inductance component, the cathodes of the semiconductor elements are connected to each other via an inductance component, and a drive circuit is connected between the interconnection point of the auxiliary cathode of each semiconductor element and the interconnection point of the resistor. A semiconductor power conversion device characterized by the above-mentioned.
【請求項5】 請求項1,2,3または4記載の半導体
電力変換装置において、 各半導体素子の制御極と陰極との間に過電圧吸収回路を
接続したことを特徴とする半導体電力変換装置。
5. The semiconductor power conversion device according to claim 1, wherein an overvoltage absorption circuit is connected between a control pole and a cathode of each semiconductor element.
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