JPS5937880A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタの保護方法 - Google Patents

ゲ−トタ−ンオフサイリスタの保護方法

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JPS5937880A
JPS5937880A JP14613382A JP14613382A JPS5937880A JP S5937880 A JPS5937880 A JP S5937880A JP 14613382 A JP14613382 A JP 14613382A JP 14613382 A JP14613382 A JP 14613382A JP S5937880 A JPS5937880 A JP S5937880A
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JP
Japan
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pulse
thyristor
gate turn
current
gate
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JP14613382A
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English (en)
Inventor
Masayuki Hirose
正之 廣瀬
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/125Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M3/135Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (AREA)

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】 本発明はゲートターンオフサイリスタの保一方法に関す
る。
ゲートターンオフサイリスク(以F%GTOと称する。
)は、アノード、カソードおよびゲートを持つ三端子P
NPN4)−構造の半導体素子で。
ゲートカソード間に正のゲー)K流(以下、オンパルス
と称する。)を通流することによシ、ターンオフし、ゲ
ートカソード間に負のゲート電流、(以−F、オフパル
スと称する。)を通流することによシターンオフする特
性倉もち、近年、各種回路への応用が活発である。
一般に、GTOtよりイリスタと比べて、転流回路が不
要、高速度スイッチングがり能であることから、システ
ム自体の間素化、尚速応答化がり能になるという利点を
もっている。この反曲、例えば、GTOの可制御アノー
ド電流以上の電流全ゲートターンオフすると(JTOが
永久破Js等を生じて7ステム自体の運転継続が不可能
になる等の重大事故を生ずるおそれが多分にある。この
ため。
、()TOのアノード電流を監視し、アノード成流値が
短絡事故等の原因によシ、OT制御アノード成流値を超
えた場合には、オフパルスの通流を禁止する等の方法ケ
とることが一般的である。この保護方法の一例の回路構
成?示したものが、第1図であシ、タイムチャート金示
したものが第2図である。以下、第1図及び第2図を用
いて説明する。
第1図においてGTUIは負荷2.直流篭源3゜電流検
出器4の直列体に接続さ才1..UTOIのゲートカソ
ード間には、ゲート制御回路5が接続され、電流慣出器
4とゲート制何回P65は接続されている。
U ’1’ 01はゲート制御回路5の出力する制御信
号によってオン、オフし、負荷2に電流を供給すめ。電
流恢出岳4は([’01のアノード電流が。
GTOIの可制御1ノードー流を考慮して設足した判定
If&を超えfC,場合にゲート制御回路5にオフパル
ス禁止18号を人力し、異富時にGTUにオフパルス禁
止流すること?禁止する。この−作を示したものがタイ
ムチャート(a)である。しかし。
一旦、オフパルスが通電され始めるとアノード電流が判
に値r@えた場合にも、オフパルスの通流を完全に禁止
することはで@なくなる。この動作を示したものがタイ
ムチャート(b)である。すなわち、一旦、オフパルス
の通流が始まると、オフパルス禁止信号によシ、オフパ
ルスの通流を禁止しようとしても、オフパルスの通流径
路内のインダクタンス成分に蓄積されたエネルギーによ
シ、オフパルスを完全に禁止することはできない。この
ように、オフパルス通流期間中にアノード′電流が異常
になった場合には、オフパルス禁止することは困難であ
る。このため、オフパルス禁止信号によるオフパルスの
通流禁止は、オフパルス通流期間以外に行ない、オフパ
ルスの通流期間内のアノード′峨流異常に対しては、オ
フパルスの禁止は行なわない方法が一般的である。この
ため、場合によっては、UTOの可制御アノード電流金
超える1ノード電流をオフしてGTOの永久破壊を生じ
る場合がある。
不発明の目的eよ、アノード電流が異常となった場合に
はオフパルスの通流を完全に禁止し、UTOの永久破w
1を確実に防止することのできるGTOの保護方法を提
供するに6る。
不発明の特徴Vよ、オフパルス通流期間中にアノード電
流が異常になった場合、オフパルスを別回路にバイパス
させるようにした点にある。この方法によれば、オフパ
ルス通流期間中でめってもGToに対するオフパルス通
流を禁止することができるため、GTOの可制御1ノー
ド成流を超えるアノード電流Cオフすることはなく、G
TOの永久破壊を確実に防止することができる。
以ド、不発明の一実施例を第3図?用いて説明する。第
3図が第1図と異なる点は、サイリスタ6、ダイオード
7〜9を設け、オフパルスのバイパス回路を構成した点
である。
以ド、この回路の動作を説明する。
GTOIのオフパルス通流期間中にGTOlのアノード
電流が異Kに増加し、電流検出器40刊足値を超えると
、電流検出器4はオフパルス禁止1g号を出力する。オ
フパルス禁止信号によ)ゲート制御回路5はオフパルス
の通流を禁止する。同時に、オフパルス禁止信号をサイ
リスタ6に入力すると、サイリスタ6は点弧し、オフパ
ルス通流径路のインタフタンスに蓄積されたエネルギー
はサイリスタ6tバイパスし環流する。このため、電流
検出器4がオフパルス禁止16号を発生すると、直ちV
c、o’t’01に通流していたオフパルスは零となる
。ここで、ダイオード7.8はサイリスタ6の順方向厄
圧降下によってUTOIにオフパルスが通流されること
金防止し、ダイオード9tj:オンパルスの通流径路勿
構成する動きをする。なお、サイリスタ6はG110、
トランジスタ等の他の半導体スイッチ素子であってもよ
い。
ダイオード7.8はサイリスタトランジスタ0110等
のスイッチ素子を用いてもよく、また、サイリスタ6の
オンと同時にオフさせ、オフパルス径路をしヤ断する様
にしてもよい。ここで、電流検出器4の動作時の判定要
素はアノード区流値はかシでなく、1ノード電流の上昇
率であってもよい。また、Pf+定のアノード域流値金
超えた場合のアノード電流上昇率のように両者を併用し
た判定要素であってもよい。
本実施例によればオフパルス通流期間中であっても、G
TUに対してオフパルス通流を禁止することができる/
lめ、GTOが可制御アノード電流を超えるアノード電
流をオフすることはz(、GTOの永久破壊を確実に防
止することができる。
次に、GT(Jtインバータ、コンバータ等のシステム
に適用した場合について説明する。AiJ述のように、
オフパルスのバイパス回路をアノード′電流検出器の判
定によシ動作させれば、GTOのオフ失敗による永久破
壊は防止できる。この場合。
咀流慣田器、バイパス回路の構成遅れ時間中のアノード
電流の上昇率が問題になる。すなわち、過電流等が生じ
てシステム自体を停止するような場合、アノード電流の
異盾勿検知してからオフパルス径路止するまでの遅れ時
間内におけるアノード電流の上昇率が大きいと遅れ時間
内にアノード電流力卸J制御アノード′屯流を幀える場
合がある。また、アノード電流異常慣知からオフパルス
を禁止するまでの遅れ時間中のオフパルスによりGTO
がオフする場合かある。この両者が同時に起きるとGT
Oの永久破壊ケ生じることがある。従って、アノード′
電流異常検知からカフパルスを禁止するまでの遅れ時間
中のアノード電流の上昇率?何らかの方法で抑制する必
要がある。このような篭流抑制方法奮示したものが第4
図、第5図および第6図である。第4図の実施例では直
流電源3とインバータ10の中間回路にリアクトル12
を挿入して、アノード電流の上昇率を抑制する。
なお、実施例では直流電源3とインバータ10の中間回
路にリアクトル12を挿入した場合を示したが、直流域
#、3のインピーダンスが大きい場合には、リアクトル
12紫平r#コンデンサ11と直列に挿入してもよい。
第5図の実施例は電流異常時に、直ちに、インバータ1
0の主回路rしヤ断する場合に好適なものであり、イン
バータ10の主回路に常時はオン状態の(J’l’01
3を挿入したものである。電流異常時のオフパルス宗7
r、48号に同期した1g号によシ・(ji’013は
オフし、インバータ10の主回路tし′P断する。
第6図の実施例は電流異常時に、直ちに、インバータI
Oの入力端子を低減する場合に好適lものであり、イン
バータlOと速効に常時はオフ状態の一力イリスタ14
を挿入したものでるる。電流異常時のオフパルス禁止1
6号に同期した信号によりサイリスタエ4はオンし、イ
ンバータ10の入力電流を分流して後、GTOI 3が
オフし、インバータ10の主回路でしゃ断する。なお、
Gi’013はサイリスタ、トランジスタ等の半纏体ス
イッチ素子や電磁接ノ独器、ヒユーズ等であってもよく
、サイリスタ14rよU1’0−?トランジスタ等の半
導体スイッチ素子ヤ岨磁接成器等でめってもよい。また
、第4図、第5図及び第6図に示したようにG1゛0に
通流される電流の異材はインバータ等システムの入力屯
随によシ判足してもよく、オフパルス通流の禁止はシス
テム中の咳数個のGTOに対して行なってもよい。
本づ6明に↓tLばアノード(社)流が異常となった場
合にr、、J:、オフパルスの通流全完全に防止できる
ので。
(1)市価な() T Oの永久破壊を防止できる。。
(2)  (1)の効果によシステム自体のIf IJ
Q性めるいは動作囲での安定性が向上すす。
【図面の簡単な説明】
=1図は代表的なゲートターンオフサイリスタの保趙回
路図、第2図はその動作を示すタイムチャート、第3図
は本発明のゲートターンオフサイリスタの保護回路図、
第4図、第5図及び第6図はシステムにゲートターンオ
アサイリスタを適用した場合の保訛回路図である。 1.13・・・GTU、2・・・負荷、3・・・直流電
源、4・・・上流検出器、5・・・ゲート制御回路、6
,14・・・サイリスタ、7〜9・・・ダイオード、1
0・・・インバ$ 1 口 第20 Vノ              (、eP−)$40 不5団 第6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一1.  ゲートターンオフサイリスタ金保護するため
    に、前記ゲートターンオフサイリスタの1ノ一ド亀流1
    厘または電流上昇率の少くとも一方?監視し。 その値が所足値を超えた時点で前記ゲートターンオフサ
    イリスタのオフゲートパルスを別回路にバイパスさせる
    ようにしたことkn徴とするゲートターンオフサイリス
    タの保護方法。 2、特許請求の範囲第1項の記載において、アノード電
    流の電流値または電流上昇率の少くとも一方f複数個の
    ゲートターンオフサイリスタの甘itで監視し、前記複
    数個のゲートターンオフサイリスタのオフゲートパルス
    を別回路にバイパスさせること全特徴とするゲートター
    ンオアサイリスタの保護方法。 3、特許請求の範囲第1項および特許請求の範囲第2項
    の記載に於て、ゲートターンオフサイリスタの入力側に
    、電流値又は電流上昇率の少くとも一方の異常時の信号
    によシ、直ちに過電流を抑制することを時機とするゲー
    トターンオフサイリスタの保一方法。 4、制限要素としてリアクトルを適用するようにしfc
    特許請求の範囲第3項dd載のゲートターンオフサイリ
    スタの保護方法。 5、制限要素として冨時はオン状悪にあるスイッチ素子
    を適用するようにしたことに%#とする特許請求の範囲
    第3項dピ載のゲートターンオフサイリスタの保護方法
    。 6、 4+許請求の範囲第1項および特許請求の範囲第
    2項に於て、ゲートターンオアサイリスタと並列に%電
    流値又は゛電流上昇率の少くとも一方の異常時の信号に
    よシ直ちに過電流を分流することt待惰とするゲートタ
    ーンオフサイリスタの保護方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02262828A (ja) * 1989-02-20 1990-10-25 Fuji Electric Co Ltd トランジスタインバータの過電流保護回路
JP2008178295A (ja) * 2001-02-23 2008-07-31 Black & Decker Inc 電気機器の界磁組立体用のシリンダ・磁石組立体、その製造方法、並びにシリンダ・磁石組立体が配置されたモータ及び動力工具

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02262828A (ja) * 1989-02-20 1990-10-25 Fuji Electric Co Ltd トランジスタインバータの過電流保護回路
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