JPS60213272A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタを適用したインバ−タの保護装置 - Google Patents

ゲ−トタ−ンオフサイリスタを適用したインバ−タの保護装置

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Publication number
JPS60213272A
JPS60213272A JP59069030A JP6903084A JPS60213272A JP S60213272 A JPS60213272 A JP S60213272A JP 59069030 A JP59069030 A JP 59069030A JP 6903084 A JP6903084 A JP 6903084A JP S60213272 A JPS60213272 A JP S60213272A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thyristor
gate turn
turn
parallel
inverter
Prior art date
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Pending
Application number
JP59069030A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Hirose
正之 廣瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP59069030A priority Critical patent/JPS60213272A/ja
Publication of JPS60213272A publication Critical patent/JPS60213272A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal 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

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】 c*明の利用分野〕 本発明はゲート、で0N−OFF可能なゲートターンオ
フサイリスタを適用したインバータの保護装置に係り、
特にゲートターンオフサイリスタに印加されるdv、/
dt或はその順電圧のピーク値、d i / d を等
を効果的に抑制するのに好適な保護装置に関する。
〔発明の背景〕
一般にゲートターンオフサイリスタ(以下GTOと略称
する)は通常のサイリスタに比し、ゲートでON〜OF
Fできるものであるから消弧回路が簡略化でき、さらに
は転流面に対してさ程の考慮を払う必要がなく、し力)
2も0N−OFF周期を高くとれるのでパルス幅変調に
よる高周波インバータに!最適である等・種′の利点を
有するものである。その反面GTOはゲートによる遮断
能力を向上せんが為に素子自体を特殊構造としなければ
ならないし、特に重要な事はターンオフ時の順電圧」二
昇率(dv/dt)やその順電圧のピーク値、さらには
順電圧」二昇率(di/dt)等を規定されている定格
値内に抑えなければ素子自体が永久破壊を生し運転不能
に陥入る等、これら影響は通常のサイリスタよりかなり
深刻である。
先ず第1図にGTOを適用したインバータの代表的な回
路例を示す。この回路例では一相分しか例示していない
が他の相も第1図と同様に構成される。同図でEdは直
流電源で、Su及びSxはGTOでこのGTOと直列に
リアクトルLu。
Lxが挿入されDu及びDxは環流ダイオードである。
1及び2は夫々ターンオフ時のdv/dt或は環流時の
サージを抑制するサージ吸収回路で、この回路は図示す
る様にコンデンサCu−抵抗Ru−ダイオードdu、コ
ンデンサCx−抵抗Rx−ダイオードdxで夫々構成さ
れる。ここでリアクトルLu、Lxはどちらか一方を挿
入しても効果を発揮するが、ここでは両方を挿入した場
合について例示した。
第1図に示す回路例を考察するに、例えばWi環電流が
実線矢印の如くダイオードDxを通して流れているもの
とする。この状態下でGTO8uをONすると5u−D
xの短絡回路が形成され短絡状の電流がSuを通して流
れる様になる。この短絡状の電流のd i / d t
を抑制せんが為にリアクトルLu、Lxが挿入されるも
のである。次に813がONして負荷電流が破線矢印の
向きで流れている場合を考えると、この状態下でSuに
オフゲート電流を供給して0FFL/たものとする。
SuがOFFするとSuを介して流れる電流は第2図に
示す様に減少して行き、この短時間の間の負荷電流が一
定であるとすると上記Suの電流の減少を補うべ(Lu
−Cu−Du及びL x −Rx−Cxの各経路を通し
て電流が流れる。この過程でコンデンサCuは充電、C
xは放電されて行きSuの端子間電圧はコンデンサCu
の充電電圧とほぼ等しいので、第2図に示した順電圧上
昇率(dv/dt)で上昇する。このCuの充電電圧が
直流電圧Edに等しくなった時ダイオードDxが導通し
、負荷電流はダイオードDxを通して循環する様になる
。そしてリアクトルLuおよびLxや配線のインダクタ
ンスに蓄積されたエネルギーはコンデンサCuに吸収さ
れ、このエネルギーによってCuの電圧は第2図の破線
に示す様に直流電圧Edより高いEPに迄上昇する。
この様に第1図の従来回路例ではターンオン時のdi/
dtをリアクトルLu、Lxで抑制し、且つターンオフ
時のdv/dtをサージ吸収回路で抑制するものである
が、この回路例で問題となるのはサージ吸収回路を構成
するコンデンサの容量及び抵抗値の選定である。ここで
コンデンサCuの容量に関して述べるとdv/dt或は
印加順電圧給ピーク値EP等を抑制する為にはCuの容
量が大きければ大きい程よい。しかしながらCuの放電
電流によって生ずるRuの電力損失W、−CXEd” 
Xf (但しEdは直流電源電圧値で、fはSuの0N
−OFF周波数である)の関係式より明らかな様にCu
の容量が大きい程電力損失WRが増大して効率が低下し
好しくない。
次に抵抗Ruの値に関して述べるとRuを小さくすれば
Suを通して流れる放Wi電流のピーク値ipが第3図
Aに示す如く大とな・す、さらにON時の損失も増加す
る事によりSuを破壊するおそれがある。従ってRuの
値を余り小さくする事はできない。反対にRuを大きく
するとCu−Ruの放電時間が大となり好ましくない、
即ちSuのターンオン時Cuに充電されている電荷はR
u −3uを通して放電する。この放電時のCu充I!
[圧、放電電流、Suの電圧及び負荷電流の関係を示し
たものが第3図A、Bであって、第3図BはCu−Ru
の放電時間τとSuの0N−OFF周波数との関係を示
している。即ちCu、Ruの各値が太きく Cu −R
uの放電時間をτとし、一方Suの0N−OFF周波数
(インバータ周波数)fが放電時間τより小さく第3図
Bに示す如く時刻t1でSuがOFFするものとする。
この様な関係にあるとすればCuに充電されている@荷
は第3図Bに示す如<SuのOFF時点1.では全て放
電しきれずに、Eoなる電圧のまま充電しである状態を
呈する。この様にEoなる初期値に充電された上に、S
uの電流の減少に見合った電流がLuを通して新たに充
電される事になる(この現象は第2図に示す)ので、C
uの電圧は第4図に示す如く初期電圧値E0で時間の経
緯と共に上昇し、この充電電圧すなわちSuの印加順電
圧が大であると同時に、ステッチング損失も大である為
にSuには非常に悪影響をおよぼす。
このためSuの0N−OFF周波数はCuとRuの放電
時間によって制約される。
以上のように第1図の回路ではサージ吸収回路のコンデ
ンサの容量をd i / d を抑制用リアクトルの蓄
積エネルギーを十分処理できる大きさとしd v / 
d tおよび順電圧のピーク値を抑制すると、損失の増
大、0N−OFF周波数の低下等の問題を招くという欠
点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、ゲートターンオフサイリスタのターン
オン時のd i / d tおよびターンオフ時のd 
v / d tおよび順電圧ピーク値を効果的に抑制で
き、高周波スイッチングと損失の低減に好適なゲートタ
ーンオフサイリスタを適用したインバータの保護装置を
提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、d i / d を抑制用のりアクド
ルにダイオードを並列接続し、このダイオードで、対応
するりアクドルに蓄積されたエネルギーを還流させ、タ
ーンオフ時のdv/dtのピーク値を抑制するようにし
た点にある。
〔発明の実施例〕
以下、第5図に示す実施例に基づき詳述する。
第5図で第1図と同一のものは同一符号を付しており、
Uアームの正極側リアクトルLuにダイオードDsoを
並列接続し、Xアームの負極側リアクトルLxにダイオ
ードD11(1を並列接続すると云うようにGTOのタ
ーンオン時のd i/ d を抑制用リアクトルにダイ
オードを並列接続して、ダイオードで対応するりアクド
ルに蓄積されたエネルギーを還流させ、ターンオフ時の
順電圧ピーク値を抑制する。
即ち第5図の実施例でUアームのGTOSuを通して負
荷電流が流れており、Suを所定のOFFゲート信号で
ターンオフさせたものと仮定する。この時、第1図の回
路で詳述したように、素子Suの電流の減少を補うべく
リアクトルLuを通して第1のサージ吸収回路のコンデ
ンサCuに充電電流が流れ、この結果として蓄積された
充電電圧は第2図の破線で示すカーブで上昇して行く。
充電電圧が直流電源電圧E d K達すると還流ダイオ
ードDxを通して負荷電流が還流するようになる。次に
リアクトルLu及び配線のインダクタンスに蓄積された
エネルギーが第1のサージ吸収回路のコンデンサCuに
移行して、コンデンサCuの充電電圧が直流電源電圧値
86以上に上昇しようとする。しかしこのような場合、
本発明に成る回路構成によればリアクトルL u E蓄
積されたエネルギーは、負荷電流がダイオードDx側へ
流れようとする過渡期に新たに挿入したダイオードD%
Oが導通して、このダイオードD10とりアクドルLu
の経路を通して上記エネルギーが還流し。
この還流経路でリアクトルに蓄積されたエネルギーは全
て消費される。従ってコンデンサCuの電圧は配線のイ
ンダクタンスに蓄積されたエネルギーによって過充電さ
れるのみとなる。
なお、第5図の実施例でダイオード81o m Dx。
に対して抵抗R1゜、几、。を直列接続した場合を破線
で示した。このような方法によるとりアクドルに蓄積さ
れたエネルギーの減衰は早くなり、より一層高周波化に
好適となるばかりでなくダイオードD1゜、D、。の損
失低減にも効果がある。
〔発明の効果〕
以上の様に本発明によればゲートターンオフサイリスタ
素子のターンオフ時のd v / d を抑制を従来周
知のサージ吸収回路に負わせ、印加順電圧のピーク値の
抑制は新たに設けた回路に負わせて、いるものであるか
ら以下に示す如く種々の効果がある。
(1)dv/dtの抑制と印加順電圧の抑制は分離して
行う様にしているので効果的なサージ抑制ができ、特に
高周波用には最適なものとなる。
(2)スイッチング損失等に起因するGTOの破壊を確
実に防止できるので信頼性の高い装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はゲートターンオフサイリスタを適用した代表的
なインバータの回路例、第2図はそのゲートターンオフ
サイリスタのOFF時の電圧−電流波形図、第3図Aは
従来回路例に於けるゲートターンオフサイリスタのON
時の負荷電流、CR放電電流及び印加電圧、素子を流れ
る電流との関係を示す電圧−電流波形図、第3図Bは従
来回路例に於けるゲートターンオフサイリスタのON時
のコンデンサ電圧と0N−OFF周波数との対応関係を
示す図、第4図は従来回路例に於けるCR放電時間に比
しインバータ周波数が小さい場合のコンデンサ電圧を示
す電圧波形図、第5図は本発明による一実施例を示す具
体的な回路図である。 1.2・・・サージ抑制回路、Lu、Lx・・・リアク
トル、Su、Sx・・・ゲートターンオフサイリスタ、
Cu、Cx−コンデンサ、Ru+ Rx+R+o rl
(20°°゛抵抗、Du、 Dx、 Dto 、 I)
to−ダイオード、Ed・・・直流電源。 第1閏 も2口 宅3霞 (A) (8ン 第げ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ■、正極側リアクトルと負極側リアク1〜ルの少くとも
    どちらか一方と第1のゲートターンオフサイリスタと第
    2のゲートターンオフサイリスタを直列接続してなるア
    ームを複数組並列接続して、これら各アームの第1のゲ
    ートターンオフサイリスタと第2のゲートターンオフサ
    イリスタの各橋絡点より負荷を取出すブリッジインバー
    タで、各ゲートターンオフサイリスタの端子間にコンデ
    ンサー抵抗−ダイオードよりなる第1のサージ吸収回路
    を並列接続して、この回路でターンオフ時のdv/dt
    を抑制し、且つ上記正極側または負極側あるいはその両
    方のりアクドルでターンオン時のd i / d 1を
    抑制してインバータを保護するようにしたものに於て、
    上記各アームのりアクドルにダイオードよりなる第2の
    サージ吸収回路を並列接続してこの回路でターンオフ時
    の順電圧のピーク値を抑制す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を適用したインバータ
    の保護装置。
JP59069030A 1984-04-09 1984-04-09 ゲ−トタ−ンオフサイリスタを適用したインバ−タの保護装置 Pending JPS60213272A (ja)

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JP59069030A JPS60213272A (ja) 1984-04-09 1984-04-09 ゲ−トタ−ンオフサイリスタを適用したインバ−タの保護装置

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JPS60213272A true JPS60213272A (ja) 1985-10-25

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ID=13390772

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JP59069030A Pending JPS60213272A (ja) 1984-04-09 1984-04-09 ゲ−トタ−ンオフサイリスタを適用したインバ−タの保護装置

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JP (1) JPS60213272A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4888676A (en) * 1987-12-07 1989-12-19 Bbc Brown Boveri Ag Damping circuit for turn-off valves

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4888676A (en) * 1987-12-07 1989-12-19 Bbc Brown Boveri Ag Damping circuit for turn-off valves

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