JPS5943827Y2

JPS5943827Y2 - ゲ−トタ−ンオフサイリスタの過電流保護装置

Info

Publication number: JPS5943827Y2
Application number: JP1978166100U
Authority: JP
Inventors: 重男吉永; 英雄岩本
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 1978-12-01
Filing date: 1978-12-01
Publication date: 1984-12-27
Also published as: JPS5582088U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はゲートターンオフサイリスタ（以下、ＧＴＯと
略称する）を過電流から保護する過電流保護装置に係り
、特に簡単な構成によって確実にＧＴＯを保護すること
ができるＧＴＯの過電流保護装置に関するものである。

従来のこの種の装置の一例を第１図に示し説明すると、
図において１はＧＴＯ１２はこのＧＴＯｌを制御するた
めのゲート制御回路で、このゲート制御回路２はＧＴＯ
ｌをターンオフさせるためノケート順電流を供給する機
能とＧＴＯｌをターンオフさせるためのゲート逆電流＆
ＧＴＯ１に供給する機能を備えている。

３はＧＴＯｌに流れる過電流検出するための過電流回路
である。

このような構成の装置において、ＧＴＯｌに流れるオン
電流を過電流検出回路３で検出し、このオン電流が所定
の値以上に達すると、ゲート制御回路２からＧＴＯｌの
ゲート・陰極間に逆電流を流してＧＴＯｌをターンオフ
させ、過電流を遮断し、ＧＴＯｌを過電流より保護して
いた。

しかしながら、このようなＧＴＯの過電流保護装置にお
いては、過電流が大きい場合は保護が容易でなく、特に
、オン電流が大きい場合には、ターンオフ時に発生する
電力損失によりＧＴＯが破損してしまうという欠点があ
りｔも本考案は以上の点に鑑み、このような問題を解決すべく
なされたもので、ＧＴＯに流れるオン電流の一部あるい
は全部を外部回路に分流して、ＧＴＯが容易にターンオ
フできるようにして過電流を遮断し、ＧＴＯの破損を防
止するようにしたものである。

以下、図面に基づき本考案の実施例を詳細に説明する。

第２図は本考案によるＧＴＯの過電流防止装置の一実施
例を示す構成図で、説明に必要な部分のみを示す。

第２図において第１図と同一符号のものは相当部分を示
す。

４は過電流検出回路３の出力に基いて制御されるスイッ
チング素子であり、ここでは逆阻止３端子サイリスタ（
以下、サイリスタと略称する）の場合を示す。

２０はサイリスタ４のゲート制御回路であり、サイリス
タをターンオンさせるためのゲート順電流を供給する。

５は整流ダイオード（以下、ダイオードと略称する〕６
は抵抗、７はコンデンサ、８はコンデンｖ７を充電する
ための充電装置である。

そして、サイリスタ４と抵抗６およびコンデンサ７は直
列に接続され、この直列体はダイオード５を介してＧＴ
Ｏｌと並列に接続され、ＧＴＯＩに過電流が通電される
と、サイリスタ４をターンオンさせてＧＴＯｌに流れる
電流をサイリスタ４に分流させると共に、ＧＴＯＩのゲ
ートに逆バイアス電圧を印加してターンオフさせるよう
に構成されている。

第３図は第２図の動作を説明するための各部の動作波形
を示し、ａはＧＴＯ１のオン電流を示したものであり、
ｂはＧＴＯｌの°陽極・陰極間電圧を示したものである
。

Ｃはサイリスタ４のオン電流、ｄはゲート制御回路２の
出力電圧、Ｃはゲート制価回路２０の出力電圧、ｆはダ
イオード５の印加電圧の波形を示す。

つき゛に第２図に示す実施例の動作を第３図を参照して
説明する。

まず、コンデンサ７は充電装置８によって図示の極性に
充電されているものとし、また、第３図に示す時点ｔｏ
において、ＧＴＯｌのゲートにゲート制御回路２からゲ
ート順電流が供給されてＧＴ０１ｖｔ第第３図区示
す如くターンオンし、セして、所定のオン電流が流れて
いる状態とする。

つき゛に、第３図の時点ｔｉにおいて装置の異常あ
るいは事故か発生してＧＴＯｌの電流が第３図ａに示す
如く増加し始めと、この電流は過電流検出回路３によっ
て検出され、この検出電流値が時点ｔ２においが設定値
に達すると、ＧＴＯＩのゲート制御回路２およびサイリ
スタ４のゲート制御回路２０に信号が与えられる。

ゲート制御回路２および２０に上記信号が与えられると
、ゲート制御回路２からＧＴＯｌのゲート・陰極間に第
３図ｄに示すようなゲート逆電圧が与えられ、また、サ
イリスタ４のゲート・陰極間にゲート制御回路２０かも
第３図ｅに示すようなゲートトリが信号が与えられる。

一方、コンデンサＩは図示のような極性で充電されてい
たので、サイリスタ４がターンオンすると、コンデンサ
７が蓄積された電荷は、コンデンサＩ、抵抗６、サイリ
スタ４および図示しない負荷回路、電源回路を通して放
電する。

そして、第３図ａに示すＧＴＯｌのオン電流は時点ｔ３
で零となる。

その後、時点ｔ４までは主回路の過負荷電流は、コンデ
ンサＩ、抵抗６、サイリスタ４を通して流れ、ＧＴＯ１
の陽極・陰極間には過電流が流れない。

つき゛に、ＧＴＯＩのゲート・陰極間にゲート逆電流が
流れた後（第３図すの時点ｔ２）、このＧＴＯｌは陽極
・陰極間の電圧阻止能力を回復し始める。

その後、ＧＴＯＩのオン電流が減少し、第３図Ｃの時点
ｔ３〜ｔ４の間は、ＧＴＯｌに流れるオン電流力漣断さ
れる（第３図ａ参照）ため、ＧＴＯｌは陽極・陰極間電
圧阻止能力が急速に回復し、オン状態へと移行する。

そして、第３図Ｃの時点ｔ４から主回路の過負荷電流は
コンデンサ７を第２図の極性とは反対の極性に充電して
いく。

そして、時点ｔ５でコンデンサ７は第２図の図示極性と
は逆極性で電源回路（図示せず）の電圧にほぼ等しい電
圧筺で充電される。

したがって、時点ｔ６で過電流は第３図ｄに示す如く零
に減少する。

このように、時点ｔ４においてＧＴＯｌはほとんどオフ
状態に回復しているとすれば、ＧＴＯｌの過電流は完全
に遮断される。

そして、時点ｔ７においてゲート制御回路２の出力電圧
は零となる。

なお、ＧＴＯｌに流れる過電流を側路する分流回路に直
列接続された抵抗６は、サイリスタ４に流れる電流を抑
制するために設けたものであり、この抵抗６は場合によ
っては省略（抵抗値二〇）することもできる。

このように、ＧＴＯｌのオン電流がサイリスタ４２含む
外部回路により遮断されるため、極のて容易ＫＧＴＯ１
をターンオフさせ過電流ヲ確実に遮断させることができ
る。

前述したところから明らかなように、本考案にヨレハ、
ＧＴＯｌのターンオフを容易にし、コノため、過電流を
短時間にかつ確実に遮断できるので、ＧＴＯＩの損失上
大幅に減少でき、ＧＴＯ１を過電流から保護することが
できる。

第４図は本考案の他の実施例を示す構成図である。

第４図において第３図と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。

図において、９は直流電源で、抵抗２１とサイリスタ４
の直列回路が接続されている。

１０は負荷である。このように構成された装置において
、ＧＴＯｌが正常に動作しているときに、コンデンサ７
は図示ノ極性に充電される。

すなわち、ＧＴＱｌがオン状態になると、直流電源９か
も負荷１０が所要の電力が供給されると共に、抵抗２１
．コンデンサＩ、過電流検出回路３、ＧＴＯｌおよびダ
イオード５を通してオン電流が流れコンデンサ７は図
示の極性に充電される。

そして、過電流通電時の保護動作は前述の第３図の場合
と変わらないので、ここでの説明を省略する。

第５図は本考案の更に他の実施例を示す構成図で、本考
案をインバータ回路に適用した場合の一例を示すもので
ある。

第５図において第２図および第４図と同一符号のものは
相当部分を示し、１１．１２・１３．１４はＧＴＯ１１
５は回路のインピーダンスである。

そして、直流電源９、ＧＴ０１１〜１４およびゲート制
御回路２．２０等によつ“〔インバータ回路を構成して
いる。

つぎにこの第５図に示す実施例の動作を説明する。

まず、インバータ回路の動作は一般によく知られている
ので、その詳細な説明は省略するが、直流電源９の直流
電圧を上記インバータ回路により交流電力に変換し、そ
の出力を負荷１０に供給する。

つき゛に、ＧＴＯ１１〜１４の過電流保護動作について
説明する。

ＧＴＯ１１〜１４に過電流か通電されると、この過電流
を過電流検出回路３で検出し、ゲート制御回路２よりＧ
ＴＯｌ１〜１４のゲート・陰極間にゲート逆電流を供
給してＧＴＯＩ１〜１４をターンオフさせると同時に
、ゲート制御回路２０を介してサイリスタ４のゲート・
陰極間にゲートトリガ信号を印加してサイリスタ４をタ
ーンオフさせる。

そして、前述したように、コンデンサ７に蓄積された電
荷を抵抗６、サイリスタ４、直流電源９および回路のイ
ンピーダンス１５を通して放電さゼ、ＧＴＯ１１〜１４
の過電流を遮断し、ＧＴＯ１１〜１４を過電流から保護
することができる。

なお、ＧＴＯ１１〜１４のゲート逆バイアス電圧はＧＴ
Ｏ１１〜１４が十分ターンオフするまで印加する必要が
あり、一般に陽極電流が保持電流以下になる時間以上与
えればよい。

以上、本考案なＧＴＯを用いたインバータ回路に適用し
た場合を例にとって説明したが、本考案の適用範囲はこ
れに限定されるものではなく、チョッパ、ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ等の各種電力変換装置に応用することもでき、
その他実用上甚だ広い応用効果をもつものである。

以上説明したように、本考案によれば、複雑な手段を用
いることなく比較的簡単な回路構成によ−って、容易に
かつ短時間にＧＴＯに流れる過電流を遮断してＧＴＯを
確実に保護することができ、また、ＧＴＯの過負荷状態
が回復すれば、自動的に元に復することができるので、
実用上の効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＧＴＯの過電流保護装置の一例を示す回
路構成図、第２図は本考案によるＧＴＯの過電流保護装
置の一実施例を示す回路構成図、第３図は第２図の動作
説明図、第４図、第５図は本考案の他の実施例を示す回
路構成図である。１・・・・・・ＧＴＯ１２，２０・・・・・・ゲート制
御回路、３・・・・・・過電流検出回路、４・・・・・
・逆阻止３端子ブイリスタ、５・・・・・・整流ダイオ
ード、６・・・・・・抵抗、７・・・・・・コンデンサ
、８・・・・・・充電装置、９・・・・・・直流電源、
１０・・・・・・負荷、１１〜１４・・・・・・ＧＴＯ
１１５・・・・・・回路のインピーダンス。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ゲートターンオフサイリスタと過電流検出回路を直列に
接続して、ゲートターンオフサイリスタに流れる過電流
を検出する手段と、前記ゲートターンオフサイリスタと
整流ダイオードとの直列回路に少なくとも、前記過電流
検出回路の出力にて制御されるスイッチング素子とコン
デンサの直列体を並列に接続して、前記ゲートターンオ
フサイリスタに流れる過電流を側路せしめる手段とを備
え、前記ゲートターンオフサイリスタに過電流が通電さ
れると前記スイッチング素子をターンオンさせて前記ゲ
ートターンオフサイリスタに流れる電流を前記スイッチ
ング素子に分流させると共ｋ、前記ゲートターンオフサ
イリスタのゲートに逆バイアス電圧を印加してターンオ
フさせる如く制御せしめるようにしたことを特徴とする
ゲートターンオフサイリスタの過電流保護装置。