JPS6098823A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
- Publication number
- JPS6098823A JPS6098823A JP58204914A JP20491483A JPS6098823A JP S6098823 A JPS6098823 A JP S6098823A JP 58204914 A JP58204914 A JP 58204914A JP 20491483 A JP20491483 A JP 20491483A JP S6098823 A JPS6098823 A JP S6098823A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- self
- extinguishing
- gate
- circuit
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Protection Of Static Devices (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。
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、被数の自己消弧形半導体素子を直列接続した
回路で構成したインバータ、コンバータ或はチョッパ等
の1h力変換装置に係り、特に1M列接続の素子が所定
数以下破損しても運転を継続小米る電力変換装置Kにl
J+1する。
回路で構成したインバータ、コンバータ或はチョッパ等
の1h力変換装置に係り、特に1M列接続の素子が所定
数以下破損しても運転を継続小米る電力変換装置Kにl
J+1する。
[発明の技術的背景とその問題点]
ゲート・ターンオフサイリスク(以下GTOと記す)や
靜’rtt FA ’8形ザイリスタ(SIT)、 又
、パワートランジスタ電界効果トランジスタ(F B
’I’ )などは、その導jlo・非導】11をそれぞ
れの素子の制御体(ゲートあるいけベースと呼ばれる)
への信号により匍J御できることから自己消弧形半導体
素子と呼ばれている。これらの半導体素子は、近年大容
量化への開発が進み、大容量の電力変換装置、たとえば
、インバータ装置、チョッパ装置、整流装体−などに応
用されてきている。
靜’rtt FA ’8形ザイリスタ(SIT)、 又
、パワートランジスタ電界効果トランジスタ(F B
’I’ )などは、その導jlo・非導】11をそれぞ
れの素子の制御体(ゲートあるいけベースと呼ばれる)
への信号により匍J御できることから自己消弧形半導体
素子と呼ばれている。これらの半導体素子は、近年大容
量化への開発が進み、大容量の電力変換装置、たとえば
、インバータ装置、チョッパ装置、整流装体−などに応
用されてきている。
ところで、通常半導体素子をその1個の素子の耐′応圧
特性を超える高゛取圧回路で使用する場合、初数個の半
導体素子を囮列に接続して、各素子で分物する電圧を1
個の素子の耐電圧特性を満すようにする。前述のインバ
ータ装置やチョッパ装置などイど、個数の自己消弧形半
導1X素子を「列接続して構成する場合、製置の信頼性
向上を目的として、直列接続数に少なくとも1個の素子
を冗長性を持たせて使用する方法がある。すなわち、た
とえばn個の素子を直列接続して構成した素子の1イト
51が故iiシても(n−1)個の直列徊tiEにて装
hjを運転紹゛続することかでさるようにして2く方法
である。
特性を超える高゛取圧回路で使用する場合、初数個の半
導体素子を囮列に接続して、各素子で分物する電圧を1
個の素子の耐電圧特性を満すようにする。前述のインバ
ータ装置やチョッパ装置などイど、個数の自己消弧形半
導1X素子を「列接続して構成する場合、製置の信頼性
向上を目的として、直列接続数に少なくとも1個の素子
を冗長性を持たせて使用する方法がある。すなわち、た
とえばn個の素子を直列接続して構成した素子の1イト
51が故iiシても(n−1)個の直列徊tiEにて装
hjを運転紹゛続することかでさるようにして2く方法
である。
自己消弧形半導体素子の中で、特にGTOやSITは、
そのjH71J呻極(一般に、ゲートとpデはれる)に
オンゲート電圧、オフゲート電流圧を加えることにより
、陽俊箪流(アノード電流と呼ぶ)を、オン・オフfl
i1.l (;poできることは、周知の通りである。
そのjH71J呻極(一般に、ゲートとpデはれる)に
オンゲート電圧、オフゲート電流圧を加えることにより
、陽俊箪流(アノード電流と呼ぶ)を、オン・オフfl
i1.l (;poできることは、周知の通りである。
グことえは、o’roi:適したオンゲート回路の例を
第1図に示す。この図の動作については、特開昭56−
136023に述べら力、ているので;11i細は省略
する。
第1図に示す。この図の動作については、特開昭56−
136023に述べら力、ているので;11i細は省略
する。
第1図の回路は、o’i’oが正常に動作している場合
には、カソード・ゲート間にあるインピーダンスが生じ
て、すなわち、ツェナー特性を持って運転されるので、
そのオフゲート電流は、アノード電流が減少後は、ツェ
ナー特性で決葦る電流となる。しかしなから、第1図の
G−に間が短絡又はしh放された丑まで長時間運転する
と、その回路内の部品、たとえばトランジスタQ、ダイ
オードDl。
には、カソード・ゲート間にあるインピーダンスが生じ
て、すなわち、ツェナー特性を持って運転されるので、
そのオフゲート電流は、アノード電流が減少後は、ツェ
ナー特性で決葦る電流となる。しかしなから、第1図の
G−に間が短絡又はしh放された丑まで長時間運転する
と、その回路内の部品、たとえばトランジスタQ、ダイ
オードDl。
コンデンサCなどの電流定格を増加させなければならな
い。
い。
ところで、(→TOはその内部構造が多数並列のエミッ
タ構造という特殊性から、何らかの原因で素子が破損し
た場合にはそのアノード・カソード間及びゲート・カソ
ード間は、完全短絡状態になることが極めて多い。従っ
て複数のGTOを直列接続して、しかもその直列数に冗
長性を持たせて、装置の運転を継続する必要がある場合
には、故障した(3TOにゲート電流を供給し続けるの
は経済的でない。
タ構造という特殊性から、何らかの原因で素子が破損し
た場合にはそのアノード・カソード間及びゲート・カソ
ード間は、完全短絡状態になることが極めて多い。従っ
て複数のGTOを直列接続して、しかもその直列数に冗
長性を持たせて、装置の運転を継続する必要がある場合
には、故障した(3TOにゲート電流を供給し続けるの
は経済的でない。
[発明の目的]
したがって、本発明は前述の点に錐みなされたものであ
り、その目的は徐数の自己消弧形半導体素子を直列にし
て、しかもその直列数に冗長性を持たせた素子′41q
成とした装置において、故障した自己消弧形+g>体素
子を駆動することを考えてゲート回路の部品を必要以上
に大形化窩せる必要のない電力波換装置を提供するもの
である。
り、その目的は徐数の自己消弧形半導体素子を直列にし
て、しかもその直列数に冗長性を持たせた素子′41q
成とした装置において、故障した自己消弧形+g>体素
子を駆動することを考えてゲート回路の部品を必要以上
に大形化窩せる必要のない電力波換装置を提供するもの
である。
[発明の概要]
本目的を達成するために本発明は、自己消弧形半導体素
子の故障を検出し、その検出信号により前記素子のtt
iil un 4−へのjlj:、制御信号の供給を停
止する、Lうにしたものである。
子の故障を検出し、その検出信号により前記素子のtt
iil un 4−へのjlj:、制御信号の供給を停
止する、Lうにしたものである。
[メ世叫の夫施例]
以下、本発明の笑施例についてd発明する。第2図は、
本発明を適用出来る回路例を示したもので杼数の自己消
弧形半導体素子(ここでは、GTOI〜GTO4)を直
列(−接続して構成され、その駆動回路10〜13が各
々の素子に設けられている。図中、A−Dは駆動回路1
0〜13のそれぞれの制御信号である。第3図は、本グ
I−リ」を適用できる第2図の回路を4組用いてブリッ
ジ構成した電力変換装置の例を示したものであり、1つ
のアームFi4個ift列接続したGTOから成り、4
個のうち少くとも1個が故障しても装置の運転継続がで
きるよう冗長性を持たせである。
本発明を適用出来る回路例を示したもので杼数の自己消
弧形半導体素子(ここでは、GTOI〜GTO4)を直
列(−接続して構成され、その駆動回路10〜13が各
々の素子に設けられている。図中、A−Dは駆動回路1
0〜13のそれぞれの制御信号である。第3図は、本グ
I−リ」を適用できる第2図の回路を4組用いてブリッ
ジ構成した電力変換装置の例を示したものであり、1つ
のアームFi4個ift列接続したGTOから成り、4
個のうち少くとも1個が故障しても装置の運転継続がで
きるよう冗長性を持たせである。
第4図は、本発明の第1の芙施例を示したもので第2図
と同符号のものは同−g素を示す。直列接続された自己
消弧形半導体素子(GTO1〜4)の陽極−陽極間の′
電圧を検出する侠出器2tJ〜23を備え、これら検出
器zO〜23の出カイぎ号E〜1iを前記素子の駆動回
路10〜】3に伝えてその動作を停止させるようにした
ものである。第5晧1は第4図の動作イ戊能例を示した
もので、NO’I’回路、フリップフロッグ回路、遅延
回路、AND回路で構成きれる。G、TOの陽極−陰極
間電圧は、たとえばフォトカプラなどの光結合素子を使
用することにより容易に検出できる。第5図において、
GTOが故障して陽極・陰極間電圧が零の場合には検出
器20の出力信号は「1」状態になる。第6図は、第5
図の動作を説1明するためのタイムチャートを示したも
ので、GTOの陽極・陰極間に電圧VAKが加わってい
る場合には、フリップフロップト゛Fは信号aによりセ
ットされるので7リツプフロツプFFの出力QはrlJ
状態になりゲート信号Aは通過する。時刻t=Hにてし
1の破線の16号が検出されなかった場合には、フリッ
プフロップF1−は、リセットされて出力Qは「0」と
なり、仙−号AはブロックさfLるので第1図のトラン
ジスタQへのベース45号が停止さ、)L G T O
へのゲート’i!i、 Ireの供給が停止される。
と同符号のものは同−g素を示す。直列接続された自己
消弧形半導体素子(GTO1〜4)の陽極−陽極間の′
電圧を検出する侠出器2tJ〜23を備え、これら検出
器zO〜23の出カイぎ号E〜1iを前記素子の駆動回
路10〜】3に伝えてその動作を停止させるようにした
ものである。第5晧1は第4図の動作イ戊能例を示した
もので、NO’I’回路、フリップフロッグ回路、遅延
回路、AND回路で構成きれる。G、TOの陽極−陰極
間電圧は、たとえばフォトカプラなどの光結合素子を使
用することにより容易に検出できる。第5図において、
GTOが故障して陽極・陰極間電圧が零の場合には検出
器20の出力信号は「1」状態になる。第6図は、第5
図の動作を説1明するためのタイムチャートを示したも
ので、GTOの陽極・陰極間に電圧VAKが加わってい
る場合には、フリップフロップト゛Fは信号aによりセ
ットされるので7リツプフロツプFFの出力QはrlJ
状態になりゲート信号Aは通過する。時刻t=Hにてし
1の破線の16号が検出されなかった場合には、フリッ
プフロップF1−は、リセットされて出力Qは「0」と
なり、仙−号AはブロックさfLるので第1図のトラン
ジスタQへのベース45号が停止さ、)L G T O
へのゲート’i!i、 Ireの供給が停止される。
第71ンiす、本発明の第2の実施衿1を示したブロッ
ク図で、第4図と同一部には隣J−記号を付して示して
いる。第7図では、GTOの故障をゲート・カソードI
t+iの逆′市、圧を利用して第5図の検出器20と同
様な検出器20〜23を用いて容易に検出でさる。
ク図で、第4図と同一部には隣J−記号を付して示して
いる。第7図では、GTOの故障をゲート・カソードI
t+iの逆′市、圧を利用して第5図の検出器20と同
様な検出器20〜23を用いて容易に検出でさる。
第8図けGTOのターンオフ時の波形を示したもので、
IAは、GTOの陽極電流、YAKは陽極・陰極間′4
圧、”GQはオフゲート電流、VGQはオフゲート電圧
である。破線はIAが小さい場合である。
IAは、GTOの陽極電流、YAKは陽極・陰極間′4
圧、”GQはオフゲート電流、VGQはオフゲート電圧
である。破線はIAが小さい場合である。
GTOは正常に動作していれは、ターンオフ後はカソー
ド・ゲート間にツェナー特性電圧(たとえバー20V
−−30V ) VoqMカ表わ、fLるノテ、その電
圧の有無を検出すれ):f o T Oが故障している
か否かがわかる。
ド・ゲート間にツェナー特性電圧(たとえバー20V
−−30V ) VoqMカ表わ、fLるノテ、その電
圧の有無を検出すれ):f o T Oが故障している
か否かがわかる。
第9図は、第7図の品6111回路用〜13の具体的−
例を示したもので、第10図はその動作を説明するため
のタイムチャートである。グー)(N +FAを印加後
、Δを時m]遅れてVOQh4が検出でれると、検出・
′器20の出力には第用ンIの信号eが得られる。フリ
ップフロップFFは、単安定マルチMMIにより整形さ
れたイボ号fにより通常はセット−aれつづけるが、(
jToが破荀故障した」易会には時刻tlにおいて破線
の信号が侍らrLないため、単安定マルチMM2の出力
16号gによりフリップフロップFと′はリセットされ
る。したがって、時刻t1以降新たなゲート信号Aはブ
ロックでれる。
例を示したもので、第10図はその動作を説明するため
のタイムチャートである。グー)(N +FAを印加後
、Δを時m]遅れてVOQh4が検出でれると、検出・
′器20の出力には第用ンIの信号eが得られる。フリ
ップフロップFFは、単安定マルチMMIにより整形さ
れたイボ号fにより通常はセット−aれつづけるが、(
jToが破荀故障した」易会には時刻tlにおいて破線
の信号が侍らrLないため、単安定マルチMM2の出力
16号gによりフリップフロップFと′はリセットされ
る。したがって、時刻t1以降新たなゲート信号Aはブ
ロックでれる。
第11図は、本発明の第3の実施例を示したブロック図
て、QTOのゲート電流を変泥器30にて検出し、その
大きさが規足値からはずれたことを検出器20で判別し
てそれを駆動回路用へ伝えてゲート市、61jの供給を
停止するようにしたものである。
て、QTOのゲート電流を変泥器30にて検出し、その
大きさが規足値からはずれたことを検出器20で判別し
てそれを駆動回路用へ伝えてゲート市、61jの供給を
停止するようにしたものである。
例えは、オフゲート知:流け、ゲート・カソード間が知
略状態に至っていると、正常時の15〜2倍の中、流に
なるので、異常の検出は容易にできる。
略状態に至っていると、正常時の15〜2倍の中、流に
なるので、異常の検出は容易にできる。
第12図は本発明の第4の実施例を示したブロック1ン
1で、故障検出信号E市’t *i Mi位側の11テ
リ伺j回路40のヤリえは厚]示しないリングカウンタ
等へ1云送し、故障したtJ i’ 0の制御信月のみ
、その動作を停止させるようにしたものでるる。故陣伏
出信号の伝送は、重気的手取、九学的手J5キトで行な
うことが出来るがその司=16.は周知であるので、こ
こでは計細イ91+ t:J省略する。
1で、故障検出信号E市’t *i Mi位側の11テ
リ伺j回路40のヤリえは厚]示しないリングカウンタ
等へ1云送し、故障したtJ i’ 0の制御信月のみ
、その動作を停止させるようにしたものでるる。故陣伏
出信号の伝送は、重気的手取、九学的手J5キトで行な
うことが出来るがその司=16.は周知であるので、こ
こでは計細イ91+ t:J省略する。
2→:+:1図は、木うε明の第5の芙施俟」を示すブ
ロック図で、故1pr〆検出情号Eにより、駆動回昂用
への′屯d;λイ」1、給を1苧止させるようにしたも
のである。尚、!1す述i況り]において、抄出回路2
0としてフォトカプラを使用した例を述べたが、パルス
トランス等絶縁して(e辷号を伝えられるものでも同様
に笑力厖出来、本発明は特に前if)実施例に限だする
ものではない。
ロック図で、故1pr〆検出情号Eにより、駆動回昂用
への′屯d;λイ」1、給を1苧止させるようにしたも
のである。尚、!1す述i況り]において、抄出回路2
0としてフォトカプラを使用した例を述べたが、パルス
トランス等絶縁して(e辷号を伝えられるものでも同様
に笑力厖出来、本発明は特に前if)実施例に限だする
ものではない。
[発明の効果]
以上簡明のように、本発明によれば、傾数の自己消弧形
半2斤体素子をirf列接縦接続回路を用いて、インバ
ータ、コンバータ或はチョッパ等の電力変換装がパ、を
構成し、少なくとも1個の案子が破知しても装眉を運転
細−か7°1コ寧せる場合、破損した素子の晦〕1t1
・非等ノ11d、 6’) !1ill (+111な
停止するようにしたので、ゲート回路の部品を必友以上
に人形化する必要がなく、社び「1牛及びイ11わl
1’L(1) =い電力変侯装置を提供出来る。
半2斤体素子をirf列接縦接続回路を用いて、インバ
ータ、コンバータ或はチョッパ等の電力変換装がパ、を
構成し、少なくとも1個の案子が破知しても装眉を運転
細−か7°1コ寧せる場合、破損した素子の晦〕1t1
・非等ノ11d、 6’) !1ill (+111な
停止するようにしたので、ゲート回路の部品を必友以上
に人形化する必要がなく、社び「1牛及びイ11わl
1’L(1) =い電力変侯装置を提供出来る。
4 図面の18)単なiヒリ11
妃1図にゲートターンオフザイリスクのオフゲート回路
の−し」を示すト11第2凶、第3図i1′、r本琵明
を適用出来る旧約? ′v/itを示した図、第4図は
本発明の一実施セリを示し/ζブロック凶、第5図は第
4図の詳細回路の一例をカくしたVl、わl’、 61
:/l r;L第5図の動作を説明するlこめのタイム
チャート、第7図は本発明の他の実施例を示すブロック
図、第8図は第7回の動作を1況明するための波形図、
第9ン1は第7図の一部詳卸i回路回、第10図は第9
図の動作を説明するためのタイムチャー1−bi01図
乃至第13図は本発明のそれぞれ異る他の実施例を示す
ブロック図である。
の−し」を示すト11第2凶、第3図i1′、r本琵明
を適用出来る旧約? ′v/itを示した図、第4図は
本発明の一実施セリを示し/ζブロック凶、第5図は第
4図の詳細回路の一例をカくしたVl、わl’、 61
:/l r;L第5図の動作を説明するlこめのタイム
チャート、第7図は本発明の他の実施例を示すブロック
図、第8図は第7回の動作を1況明するための波形図、
第9ン1は第7図の一部詳卸i回路回、第10図は第9
図の動作を説明するためのタイムチャー1−bi01図
乃至第13図は本発明のそれぞれ異る他の実施例を示す
ブロック図である。
10〜I3・・・匍」籍;極駆動回路
20〜2:つ・・・故障眩出器 30・・・変流器40
・・・’+tJIJ 111回路 50・・・ドライブ
回路代婬人 弁理士 則 近 態 佑(ほか1名)第1
図 第2図 第7図 23 第8図 tθtt t2 t3 第9図 第10図 第 □ 0 第12図 亡 70
・・・’+tJIJ 111回路 50・・・ドライブ
回路代婬人 弁理士 則 近 態 佑(ほか1名)第1
図 第2図 第7図 23 第8図 tθtt t2 t3 第9図 第10図 第 □ 0 第12図 亡 70
Claims (3)
- (1) ?lの自己消弧形半導体素子を直列接続して成
る回路を用いて構成される電力変換装置において、前記
自己消弧形#−導体素子の故障を個別に検出する手段と
、この故障検出手段に応動し、故障した自己消弧形半導
体素子へのゲート信号の少なくともオフゲート信号の供
給を停止するゲートイ6号1苧止手段を具備した電力変
換装置。 - (2)前記故障検出手段は、前記自己消弧形手碑。 体巣子の陽4り・陰極閾電圧又は制御極・陰極間′紙圧
或は制御極へ流れる電流な枳出して故障を判別するよう
にしたことを特徴とする特肝めの範囲第1項記載の電力
変換装置。 - (3)前記ゲート信号停止手段は、前記自己消弧形半2
≦を体素子の制御極を駆動する増幅器の動作を停止、又
は増幅器への電源供給を停止、或は故障した自己消弧形
半導体素子に制御信号を伝送する制御回路の該自制値都
の動作を停止させることを特徴とする%Wf’F=古求
の岬、四組1歩を己載の′口り力変換装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58204914A JPS6098823A (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 電力変換装置 |
US06/664,384 US4675800A (en) | 1983-11-02 | 1984-10-24 | Power converter with a failure detector of a self-turn-off semiconductor element |
DE8484307342T DE3480150D1 (en) | 1983-11-02 | 1984-10-25 | Power converter |
EP84307342A EP0141624B1 (en) | 1983-11-02 | 1984-10-25 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58204914A JPS6098823A (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 電力変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6098823A true JPS6098823A (ja) | 1985-06-01 |
JPS6337575B2 JPS6337575B2 (ja) | 1988-07-26 |
Family
ID=16498465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58204914A Granted JPS6098823A (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 電力変換装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4675800A (ja) |
EP (1) | EP0141624B1 (ja) |
JP (1) | JPS6098823A (ja) |
DE (1) | DE3480150D1 (ja) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3537050A1 (de) * | 1985-06-19 | 1987-01-02 | Siemens Ag | Verfahren und vorrichtung zur erkennung des sperrzustandes eines abschaltbaren thyristors |
US4884025A (en) * | 1986-06-06 | 1989-11-28 | Asea Brown Boveri Ag | Process for the fault monitoring of an electric valve |
US4816982A (en) * | 1987-11-23 | 1989-03-28 | Viteq Corporation | AC to DC power converter with integrated line current control for improving power factor |
US4943902A (en) * | 1987-11-23 | 1990-07-24 | Viteq Corporation | AC to DC power converter and method with integrated line current control for improving power factor |
US4964029A (en) * | 1988-05-18 | 1990-10-16 | Viteq Corporation | AC to DC power converter with input current waveform control for buck-boost regulation of output |
US4956600A (en) * | 1988-07-01 | 1990-09-11 | Viteq Corporation | High frequency current detector for a low frequency line |
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