JPS6035967A - 静止型変換器 - Google Patents

静止型変換器

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JPS6035967A
JPS6035967A JP59138107A JP13810784A JPS6035967A JP S6035967 A JPS6035967 A JP S6035967A JP 59138107 A JP59138107 A JP 59138107A JP 13810784 A JP13810784 A JP 13810784A JP S6035967 A JPS6035967 A JP S6035967A
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JP
Japan
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switching transistor
transistor
diode
current
circuit
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JP59138107A
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エリク・アンデルス・リユング
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Institut Cerac SA
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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
    • 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
    • H02M7/53Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、相互に共同して動作する少々くとも一対のス
イッチングトランジスタを含み、そのうちの第1のスイ
ッチングトランジスタは、他のスイッチングトランジス
タの制御周波数より高い周波数で制御され、さらに、各
々のトランジスタのエミッターコレクタ間にはダイオー
ドが接続されている静止型変換器に関する。
〔技術の背景〕
いわゆるダーリントン回路は、高電力出力をスイッチン
グするのによく知られている。その回路の主要な構成と
動作モードは第1図に示されているが、それは、高電流
増幅が特徴となっている。
というのは、トランジスタTIのペースからトランジス
タT2のコレクタへの電流から計算される実効電流増幅
度は、λつのトランジスタの電流増幅度の積に等しいか
らである。その最も普通の形では、ダーリントン回路は
モノリシックトランジスタ、すなわち、すべての部品が
単一のシリコン基板に形成されるトランジスタで構成さ
れる。
第2図に等価回路を示す。モノリシック構造中に寄生ダ
イオ−PDlが形成されていることは図から明らかであ
ろう。この寄生ダイオ−Pはトランジスタと同じ′電流
を流すことができるが、スイッチングに注目すると、相
対的に長い/〜/Qμsのオーダーの逆回復時間trr
を有する。寄生ダイオ−Pの長所は、それがいわゆるフ
リーホイールダイオ−Pとして用いられることである。
フリーホイールダイオ−Pは、ダーリントントランジス
タが酵導負挿Iに対する電流をスイッチングする時に必
要となる。このような状況下で、大きな損失なしにしか
も電流制限用回路を用意することなく動作させるために
は、トランジスタが導通状態に付勢される時に、トラン
ジスタの電圧降下が零になるような変調方法が必要とな
る。すなわち、ダーリントントランジスタは付勢される
時電圧降下零でなければならず、そしてそのことはトラ
ンジスタの有用性を制限することになる。パルス幅変調
(PWM)が良く知られている変調方法であるが、これ
は、トランジスタをコレクターエミッタ間で最大電圧で
導通状態に付勢する必要がある。
このことはたとえば、第3図に示されるダーリントント
ランジスタTFL/が付勢され、導通状態になる時、フ
リーホイールダイオードD2が導通状態になることを意
味する。第3図はダーリントントランジスタTR/−D
/ 、TR,2−D、2 、TRJ−DJ、TIL≠−
Dグ、TRj−DJ、TR4−DJ5有するlla c
、整流ブリッジを示し、各々は第一図に示される回路と
等価である。公知の方法によれば、これらのトランジス
タのペース電極には。
交流電圧の周波数を決める制御信号が供給される。
図に示される例では、高周波たとえば/〜ffKH2の
制御電圧が第1のトランジスタTR/、TRJ。
TR,tそれぞれの入力Aに供給される一方、低周波文
とえば! 0−4 OHzの制御電圧が、’I’R/ 
TRJ、’I’Rtと対になる第λのトランジスタT 
R,2、’I’ R4Z 、 T Rjにそれぞれ供給
される。
すなわち、各トランジスタ対の第1のトランジスタは、
第2のトランジスタがしゃ断されている間にたびたびオ
ンオフする。a、 c、整流ブリッジは相導体L S、
 T、’e介して3相モ一タMに供給する。ダーリント
ントランジスタの限界は、前述したようにフリーホイー
ルダイオードが相対的に長い逆回復時間を有し、それは
、付勢される第1のトランジスタに過電流を生じさせる
ということにある。
過電流は次のように生じる。第3図に示されるa。
C6整流ブリッジの部分回路を示す第7図を考え、そし
て、ちょうどモータ電流IBがフリーホイールダイオー
ドD2を介して流れていると仮定すればダーリントント
ランジスタTR/が電流、を流し始め、モータ電流IR
を引き継ぐ時り、2は逆回復時間trrが経過するまで
2次の理出により、ブロックされないことがわかるだろ
う。この時間中、ダイオードD、2は逆方向に電流(逆
回復電流)を流し、大体においてT几lとり、li介し
て短絡回路ができ、この短絡回路を大電流が流れる。
〔従来技術とその問題点〕
このような欠点を除去するため、種々の試みがなされて
いる。そのうちの一つは、第5図に示すように、寄生ダ
イオードたとえばD/を分離するために、ダイオ・−ド
I) 7と画法フリーホイールダイオード丁)tの直列
回路を外部に接続することであった。
別の解決法はインダクタンスの助けにより回路中の電6
tr、の増加を制限することであり、それにより、回路
が伺勢爆れる時起こる電流ピークは、共同して動作する
フリーホイールダイオ−13が非導通時には制御さjl
て答認できるレベルに達する。
第を図にそのような回路を示す。この回路では、トラン
ジスタT It、 /のエミッタとトランジスタTR,
2のコレクタ間に巻線N/が巻かれたフェライトコアと
インダクタンスLが接続される。そして、ツェナーダイ
オードZ/とダイオードDりが巻線N/の両端に接続さ
れる。1) P −Z /から回路は、導通時に蓄積さ
れるインダクタンスのエネルギーを空にする。次のこと
かられかるように、この回路で(1相対的に大きな損失
が生じる。インダクタンスを空にし、損失を減らすもう
一つの方法は、第を図に示すようにダイオードD10と
直列の巻線Nコを設けることである。しかしながらDタ
ーZ/回路は依然として必要とし、巻線間のもれインダ
クタンスにより結果として損失が生じる。
トランジスタTR,2が電流を流す時、電流はインダク
タンスを介して流れる。各導通期間後インダクタンスは
エネルギーが空になり%DターZ/回路における損失は
P=L・〒2・工となる。
コ ここで。
〒=インダクタンス中の平均電流 f−)ランジスタの制御周波数 である。
〒−/jA、L=l’θ/jH%f =3000Hzと
すると、P=20Wとな)、温度上昇を制限するために
は、大きな受動素子を必要とする。
〔発明の目的〕
本発明は1以上のようなフリーホイールダイオードの逆
回復電流を除去したり、減らしたりするための公知の回
路が有する欠点、すなわち電圧損失が太きいという欠点
を除去すること全その目的とする。
〔発明の41+’を要〕 本発明は、独立[7た電流源からフリーホイールダイオ
ードに逆回復電流を供給することにより前記目的を達成
するようにしたものである。以下のことから明らか力よ
うにそのよう々電流の供給は簡単な手段でできる。本発
明によれば、付勢されるトランジスタ上の電流負荷は大
きく減少し、発生する軍1流ビークとその訪導が増大す
るため、ダーリントントランジスタのモノリシック構造
中のフリーホイールダイオードの逆回復時間が如くなる
。従って、第6図の装置で用いられるよりも小さくより
安価な磁気的部品を使用することができる。
〔発明の実施例〕
この発明による回路の好ましい実施例を第7図に示す。
この回路と第6図に示される公知の回路との差異は、電
流の増加を制限するためインダクタンスが変圧器に置換
され、その変圧器は一つ又はそれ以上のダイオードの1
1列接続’f)//f<介してトランジスタTR,2の
コレクターエミッタ間に接続され、それによって帰還電
、流(逆回復電流Irr)が導通可能となることである
。変圧器巻線N/は、前述の独立電圧源を形成する。
この発明による回路の作用を、第t、?、10.77図
全参照して説明する。
第ざ、り図はダイオードDコからトランジスタTR/へ
の転流を示す。最初に電流JRが7り−ホイールダイオ
ードDコを通してモーターMの3相のうちの1つ全構成
する線Rに流れていると仮定する。トランジスタTR/
が導通モードに付勢される時、トランジスタTR,2の
フリーホイールダイオードD2の両端電圧はほんの数ゼ
ルトであシ、全供給電圧Uは巻線Nuにかかる。巻線N
/とN、2は変圧器結合となっているので、電圧U・Z N2が巻線N/に生じ、その方向は、ダイオードD2上
の電圧が逆方向となシ、逆回復電流Irrの2 大部分(−pqi−′、+H−7)が回路DI /−N
/−D、2に流れるような方向となる。このことは、見
かけ上ダイオ−)′D−の逆回復時間trrO間変圧器
が飽和しないことを示す。
dθ 式U=N−diから、逆回復時間中の飽和を避けるため
の7f!小のフェライトコアの面積Aが計初できる。即
ち、 A)tJ* trr/(介−N7.) A−フェライトコアの断面積 trr−ダイオードの逆回ty時間 合一フエライトコアの飽和磁束密度 である。代表的なパラメータ値から A>300−/、j@10−’/(0,g −、zg 
=4ttxio−6m2が得られる。
たとλばこのコアは約2j−の長さで巻線比がN、2=
23.N/=1の標準的なトロイドコアでよい。M、T
/θθ/2型のトランジスタを用いると、回復電流1r
r:AOアンペアであシ、そのうちのjアンペアだけが
トランジスタTR2?fして流れる。回路丁) P−7
,7内には電流が流れず、従って、この411では前t
Jfl路では損失が生じない。
第1Q図と第1/図はi” R/がらり、2への転流を
示す。相11イ流IRがi’ R/を通してモータ相R
に流れ、第1O図に水子回路の下部には電流が流れてい
ないと仮定する。T几/がオフに彦る時、電流Iiはフ
リーホイールダイオードT)、2に転流する(第1/図
)。変圧器巻#ilN、2におけるインダクタンスのた
めに、電流は、やむなく回路Z/−Dり全通して相導線
几に流れる。この回路Z/−Dりの両端電圧は、 tm
=A*Ln、2/(Uzl+tJD5)の期間経過後に
変圧器を飽和させる。
ここで A−フェライトコアの断面積(mす B−フェライトコアの飽和磁束密度(V・S/in”)
nコニ巻線N2の巻回数 UZ+ = Z /の両端の電圧降下(V)UD、=D
りの両端の電圧降下(V) である。
フェライトコアが飽和する時、相電流はコイル又は巻線
N、2全通して流れる。飽和時間Tmの間は、回路Z/
−Dり中で電圧の損失が起こり、前に仮定した値を用い
るとそれは約7ワツトである。また、飽和時間は約μμ
sである。トランジスタTTL2がしゃ断され、従って
非導通になる時の電力損失はさらに小さくなる。第1.
2図にこの電力損失が示される。相電流Illはその時
相Rからコイル又は巻線N、2全通してさらにトランジ
スタTR2?f通して流れる。変圧器に蓄えられたエネ
ルギーが、オフ状態となる回路7. / −D 9中に
転流する時の電力損失は、前述のトロイドコイルにおい
て他の状態も同じとすると、/ワットより小さくなる。
このように、全部の′電力世失は約rワットとなシ、こ
れは、第6図による装置での、20ワツトの電力損失と
比較してみるべきである。
第13図は、電池形式で即純化した電源Pを示しでおり
、前述したように、D2の高速放電を行うために、スイ
ッチSによってD2と接続される。
スイッチS(図では閉状態を示しているが)は。
たとえば、トランジスタや他の公知のスイッチ要素で構
成してもよい。そして、第13図に示すように、トラン
ジスタ゛I゛几/に供給される制御信号と同じ制御信号
がスイッチSに供給され、第1のトランジスタ1゛R/
の制御と同期して有効となる。
ダイオードD、2全通して流れる逆回復電流を作成する
もうひとつの可能性は、前記ダイオードを通して、コン
デンサを放電させることである。
以上の説明では各トランジスタ対及びダイオードはモノ
リシック構造で結合されていると仮定したが5個別の部
品でも利用できることは明らかであろう。
〔発明の効果〕
本発明によれば、一方のトランジスタが他方のトランジ
スタよりも高い周波数で制御されるトランジスタ対を含
む静止型変換器における電力損失が除去あるいは少なく
も軽減する。
【図面の簡単な説明】
第1図はいわゆるダーリントン回路の主要な構成と動作
モード、第2図はモノリシック構造ダーリントン回路の
等価回路、第3図は適洛に選択された周波数で3相モー
タを動作させるための3対のスイッチングトランジスタ
を有する簡単化した静止型変換器、第グ図は第3図の回
路における/対のスイッチングトランジスタ、第5図は
短絡回路によって生じる間−斥;ヲ除くための公知の回
路、第6図はもう一つの公知回路、第7図は第一のスイ
ッチングトランジスタのダイオードに逆回復電流を供給
するための電圧源を有するこの発明による一回路、第r
図は、第7図の回路に訃ける第1のトランジスタが非導
通状態での相電流、紀り図はその後に続く制御パルスの
間第1のトランジスタが電流を流し始める時に第2のト
ランジスタのダイオードを介して流れる逆回復電流の通
路、第1O図は逆回復電流がなくなる時の回路の状態、
第11図は第1のトランジスタに対する制御パルスがな
くなり相電流、転流が第2のスイッチングダイオードに
対して起こる時の回路の状態、第12図はオフに第2の
スイッチングトランジスタがオフになる寸前の回路の状
態、第13図は紀コのスイッチングトランジスタのダイ
オード用逆回復電流を作成するためのこの発明による簡
単化された改良回路を示す。 ’r It / 、 i” R,,2・・・スイッチン
グトランジスタ、D/、Dコ・・・ダイオード、Irr
・・・逆回復電流。 N/、P・・・電圧源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 相互に共同して動作する少女くとも一対の不イヅ
    チングトランジスタ(TR/、TI’Lコ)を含み、そ
    のうちの第1のスイッチングトランジスタ(TR/)は
    第2のスイッチングトランジスタ(Ta2)の制御周波
    数ニジ高い周波数で制御さし、サラに、各々のトランジ
    スタのエミッターコレクタ間にはダイオード(D/、D
    、2)が接続されている静止型変換器において、第1の
    スイッチングトランジスタ(TR/)が電流を流す時に
    有効となり、第2のスイッチングトランジスタ(Ta2
    )のダイオード(D、2)を通してダイオード(Dコ)
    の逆方向に逆回復電流(Irr)i流す電圧源(N/。 P)を配置したことを特徴とする静止型変換器。 コ 前記電圧源は、第1のスイッチングトランジスタ(
    TR/ )が付勢されて導通状態の時に。 そのスイッチングトランジスタの供給電圧(U)が供給
    される変圧器(N/、N、2)の巻線(N/)で構成さ
    れ、さらに、その巻線(N/)は第λのスイッチングト
    ランジスタ(TR,2)のダイオード(D2)k逆ノ々
    イアスするように配置されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の静止変換器。 3、 前記電圧源(P)は、第1のスイッチングトラン
    ジスタ(TR/)が導通状態に付勢されるのに同期して
    付勢され、第λのスイッチングトランジスタのダイオー
    ド(D、2)’に逆ノ々イアスするように配置されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の静止型変換
    器。 ≠ 前記変圧器(N/、N、2)は、互いに直接に接続
    された二巻#i!を有し、そのうちの第1の巻線(N、
    z)は第1のスイッチングトランジスタ(’rR/)の
    エミッタと第コのスイッチングトランジスタ(TRコ)
    のコレクタ間に接続され、第2の巻線(N/ )は第2
    のスイツチングトランジ、l’(TR,2)のコレクタ
    とエミッタ間に接続されていること全特徴とする特許請
    求の範囲第λ項記載の静止型変換器。
JP59138107A 1983-07-05 1984-07-05 静止型変換器 Pending JPS6035967A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3680/83-1 1983-07-05
CH3680/83A CH653495A5 (fr) 1983-07-05 1983-07-05 Circuit de commande d'un convertisseur statique.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6035967A true JPS6035967A (ja) 1985-02-23

Family

ID=4261203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59138107A Pending JPS6035967A (ja) 1983-07-05 1984-07-05 静止型変換器

Country Status (11)

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US (1) US4570213A (ja)
EP (1) EP0130952A3 (ja)
JP (1) JPS6035967A (ja)
AU (1) AU3028784A (ja)
BR (1) BR8403127A (ja)
CH (1) CH653495A5 (ja)
DK (1) DK327884A (ja)
ES (1) ES8601591A1 (ja)
FI (1) FI842698A (ja)
NO (1) NO842704L (ja)
ZA (1) ZA844178B (ja)

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ZA844178B (en) 1985-02-27
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DK327884A (da) 1985-01-06
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NO842704L (no) 1985-01-07
EP0130952A3 (en) 1986-01-29
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AU3028784A (en) 1985-01-10
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