JPS5836170A - サイリスタを用いた直流チヨツパ回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサイリスタを用いた直流チョッパ回路装置、特
に直流電動機を給電するための直流チョッパ回路装置で
あって、その出力電流の希望値の連続的調整が実現でき
るものに関する０電気自動車の多くは、二次電池から、
或いは交流電圧から整流によって得られる直流電圧で給
電される０乗物の直流走行電動機における損失のない電
圧変化を保証するため、サイリスクを用いたいわゆる直
流チョッパ回路装置が使われる。

同様の課題にはアーク溶接を行っているときの溶接アー
クの給電がある。提案された回路装置に共通の特性は、
出力電圧もしくは電流を調整するため、消弧回路を備え
たサイリスタスイッチを設け、これを同期的にオン・オ
フして出力特性を変え得るようにすることである。

消弧回路を付えたサイリスクスイッチを構成することに
ついては、多くの解決策が知られている。

はとんどの解決策は、消弧回路が、１又は幾つかのサイ
リスクと、リアクトルと、そして転流コンデンサとを包
含している。それ故スイッチへの要求課題が多くなる程
、回路設計が複雑になる（ＨＵ−ＰＳ１６４５８１参照
）０運転状態中に、電源（給電）側又は負荷側における
、負荷特性の速い大きな変化とか電流路の遮断とかが非
常に困難になる。既に述べた現象の１つの例は、例えば
バネで圧せられる集電装置を介して給電が行なわれてい
る期間中の直流電動機が負荷されたときとか或いは負荷
（１１１１Ｋ切換スイッチが在るとか、又はアーク溶接
の公知プロセスに従って会則的に短絡及び遮断される場
合である。

難しい運転状態の下でも作動する直流チョッパ回路とす
るには、消弧コンデンサの電圧をコントロールして消弧
条件を守る必要がある（ＨＵ−Ｐｓｉ６２５４７参照）
。出力電流は高速度ということで限界づけられる、とい
うのは消弧は成る電流値までしか行なえないからであり
（例えばＨＵ−ＰＳ１６０８６１参照）、回路の高作動
効率を保証するためには、消弧回路を、消弧コンデンサ
の電圧がその都度の負荷に対応するように設計すること
が望ましいと思われる（Ｎｅｕｍａ　ｎｎ−ｎｎ−８ｔ
ｕ　：Ｔｈｙｒ　ｉ　５ｔｏｒｔｅｃｈｎ　ｉｋ＋Ｔｅ
ｃｈｎｉｓｃｈｅｒ　Ｖｅｎｌａｇ、　１９７１年第１
５２頁）。

はとんどの応用部門では、公知の回路手段のコストが極
端に高いだめに、有利な特性にも拘わらず、直流チョッ
パ回路の普及を制限している。

比較的簡単な解決法は公知のモルガンの回路（Ｒａｙ　
Ｅ、Ｍｏｒｇａｎ：Ａ　ｎｅＷ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ−・ＡＩＥＥ
　Ｔｒａｎｓ、８０／１９６１．第１５２−１５５頁）
であり、これは単に唯一のスイッチサイリスタと）消弧
回路の消弧コンデンサと、そしてリアクトルとを備えた
にすぎないものである０リアクトルコイルは磁気増幅器
として構成されており、サイリスタは不変のターンオン
時間の下で、可変の時間間隔に一ついての遮断をなすよ
う適合されている。この回路は簡単ではあるけれども、
難しい運転条件を満すためには不向きであるから、一般
的適用性に欠けるＯ 本発明の目的は、直流チョッパ回路に対する最も厳しい
要求をも満足することができ、少ない数の部品でコスト
を下げるだけでなく信頼性も高め得る、簡単且つ安価な
回路装置を提供することにあるＯ本発明は、公知の解決
法においては調整の際に消弧コンデンサの充電変化（間
接的であろうと及び二次的な制御パラメータとしてでも
）が協働するが、メカニズムは原則としてその他の変数
に依存して変わるという認識に基づくものであるＯ他方
、本発明の基礎となっている認識の見地からすると、制
御メカニズムが原則として充電変化の経過に基づくもの
ならば、一度に幾つかの課題を解決することができる０
即ち、サイリスクは消弧コンデンサの電圧が適当な大き
さと極性を有するとき初めてスイッチング可能性があり
、消弧コンデンサの電圧が簡単な手段を使用することで
遮断すべき電流に適合させることができ、そして消弧コ
ンデンサとサイリスタの制御電極との間に挿入されたス
イッチを用いて、出力電流の希望値を迅速に且つ連続□
的に調整することができるＯ それ故本発明は、サイリスタを用いた直流チョッパ回路
装置であって１サイリスタのカソードが消弧コンデンサ
の一方のコンデンサ極に接続烙れており、サイリスクの
アノードと消弧コンデンサの他方のコンデンサ極との間
の第１の電流枝路中にリアクトルを設けたものに関する
Ｏ 本発明の特徴は、消弧コンデンサの他方のコンデンサ極
とサイリスタの制御電極との間の第２の電流枝路中に、
被制御スイッチ、抵抗、及び反転動作時に働く回路素子
例えば四層ダイオードを直列に設け、被制御スイッチの
制御入力端子に、負荷の電流路中に設けである電流測定
器を直接又は間接に接続し）そして前記第２の電流枝路
中における前記反転動作時に働く回路素子及び前記抵抗
、　間の共通接続端子とそしてサイリスタのカソードと
の間に、別のコンデンサを設けるというものである。

以下本発明の有利な実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図から良く判るように、サイリスタ１の制御電極２
には、反転動作時に働く回路素子３（例えば四層ダイオ
ード等）を介して、コンデンサ４が接続されており、該
コンデンサはサイリスクを点弧するに必要なエネルギー
を蓄積する０コンデンサ４は抵抗５及び被制御スイッチ
６（例えばトランジスタ）を介して充電されるΩ消弧コ
ンデンサ７のコンデンサ極の一方はコンデンサ４と共に
サイリスタ１のカソード９に接続されており、また被制
御スイッチ６と接続されている消弧コンデンサ７の他方
のコンデンサ極とサイリスタのアノード８との間には、
リアクトル１０が設けられているＯ この回路装置の作動の仕方は次の如くであるΩ消弧コン
デンサ７が負荷１１を介して充電される。

今、被制御スイッチ６がオン状態にあるとすれば、同時
にコンデンサ４の充電が抵抗５を介して行なわれる。コ
ンデンサ４の電圧が、反転動作時に働く回路素子３の反
転電圧に達したとき、サイリスク１の制御電極２とカソ
ード９間のコンデンサ４の放電が起る。そこでサイリス
タ１がターンオンする。オンしたサイリスク１を介して
電流が負荷１１の方向に流れ、他方、消弧コンデンサ７
かりアクドル１０及びサイリスタ１を介して振動的に放
電する。この振動の間にサイリスクの電流値がゼロに落
ちて消え、同時に負荷１１の電流は（負荷がインダクタ
ンスをもつなら）フリーホイリングダイオード１２に転
流する。負荷の電流は次第に減少する。ターンオフした
サイリスタｌには給電電圧がかかり、消弧コンデンサ７
の充電が再び始しまる〇サイリスタ１のターンオンが幾
回か行なわれ負荷１１の電流が所望の値に達しだ時、被
制御スイッチ６がターンオフする０っまシ被制御スイッ
チ６は、電流測定器１４の出力信号を目標値発生器１５
の信号と比較するコンパレータ１３によって制御される
。被制御スイッチ６は、負荷１１の電流が目標値信号を
越える迄、導通状態を維持する〇第２図に示した実施例
においては、被制御スイッチ６は光制御されるトランジ
スタであり、電流測定器１４は増幅器の付いた分流路で
構成されている０ 簡単化以上の本発明の解決法の他の利点は、負荷１１の
電流が大きい程そ−れだけ消弧コンデンサ７の電圧が大
きいことにある。このことによって、確実にコンデンサ
４の充電が抵抗５を介し適当な遅れをもって行なわれる
。即ち負荷電流が低い場合には１サイリスタ１は消弧コ
ンデンサ７の電圧が低いときに既にターンオンし、従っ
て消弧コンデンサ７及びリアクトル１ｏの電流は一層小
さいので、回路の損失はほんの少しとなる。これに対し
、負荷電流が大きい場合には翫サイリスク１と直列に接
続されているダイオード１６が消弧コンデンサ７の過充
電を可能にする０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回路装置の一実施例、第２図は複合的
課題の実現化を図った本発明の別の実施例を示す図であ
る。 １・・・サイリスタ　　　２・・・制御電極３・・・反
転動作時に働く回路素子 ４・・コンデンサ　　　５・・・抵抗 ６・・・被制御スイッチ　７°・・消弧コンデンサ１３
・・・コンパレータ　　１４・・・電流測定器１５・・
・電流目標値発生器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 α）　サイリスタを用いた直流チョッパ回路装置であっ
   て）サイリスタのカソードが消弧コンデンサの一方の極
   に接続されておシ、サイリスクのアノードと消弧コンデ
   ンサの他方の極との間の第１の電流枝路中にリアクトル
   を設けたものにおいて、消弧コンデンサ（７）の他方の
   極とサイリスタ（１）の制御電極（２）との間の第２の
   電流枝路中に、被制御スイッチ（６）、抵抗（５）及び
   反転動作時に働く回路素子（４を直列に設け、前記被制
   御スイッチ（６）の制御入力端子には負荷（１１）の電
   流路中に設けである電流測定器を直接又は間接に接続し
   、前記第２の電流枝路中には、前記反転動作時に働く回
   路素子（３）及び前記抵抗（５）間の共通接続端子とそ
   してサイリスク（１）のカソードとの間に、別のコンデ
   ンサ（４）を設けたことを特徴とする回路装置。 （２）　　被制御スイッチ（６）の制御入力端子にコン
   パレータ（１３）を接続し、そのコンパレータの一方の
   入力端子はサイリスタの電流路中に設けた電流測定器（
   １４）に接続し、コンパレータの他方の入力端子は電流
   目標値発生器（１５）に接続したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の回路装置０ （３）　　前記サイリスク（１）にダイオード（１６）
   を直列に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載の回路装置〇 （４）　　前記コンパレータ（１３）と前記被制御スイ
   ｆテ（６）との間に光制御半導体をカップリング素子と
   して設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載の回路装置。