JPS62126869A - 複合化パワ−モジユ−ル素子 - Google Patents
複合化パワ−モジユ−ル素子Info
- Publication number
- JPS62126869A JPS62126869A JP60266615A JP26661585A JPS62126869A JP S62126869 A JPS62126869 A JP S62126869A JP 60266615 A JP60266615 A JP 60266615A JP 26661585 A JP26661585 A JP 26661585A JP S62126869 A JPS62126869 A JP S62126869A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分デ？）
本発明は、交流電動機の可変速制御などに使用して好適
な複合化パワーモジュール素子に関する。
な複合化パワーモジュール素子に関する。
（従来の技術）
従来、三相誘導電動機はパワートランジスタやＧＴＯな
どの自己消弧型の半導体スイッチング素子で３相のブリ
ッジ回路を構成し、ＰＷＭ （パルス幅変調）信号を形
成するＰＷＭ制御回路からフォトカプラなどを介してド
ライ八回路にスイッチング信号を出力し、ここで所定の
電圧レベルに幅してパワー素子をスイッチング制御する
ようにしていた。第２図は、ＡＣスピン）・ルモータの
駆動回路のブロツク構成の一例を示ｊ〜ている。
どの自己消弧型の半導体スイッチング素子で３相のブリ
ッジ回路を構成し、ＰＷＭ （パルス幅変調）信号を形
成するＰＷＭ制御回路からフォトカプラなどを介してド
ライ八回路にスイッチング信号を出力し、ここで所定の
電圧レベルに幅してパワー素子をスイッチング制御する
ようにしていた。第２図は、ＡＣスピン）・ルモータの
駆動回路のブロツク構成の一例を示ｊ〜ている。
（発明が解決しようとする問題点）
この種の駆動回路に要求されるパワー素ｆにおけるパワ
ー損失の低減やス・（ンチング速度の向上ｔ′、（現す
るためには、ドラ・イハ回路で使用するスイッチング、
）： １−を低耐圧のＭＯ５型ＦＥＴなどで’１１１
戊子ることか好ましいが、そうすることにより従来では
外ｆ；８に′１を源トランスを設け、制御電源を低ドさ
せたり ゛市川を低くして電流は大きくするなどの方Ｉ
ノ：が必要になり、その場合、製品の製造コストかｉｌ
、’５ （なるという問題点が生じる。また、ドライバ
回路とパワー素子との間に高電圧インタフェイスがあっ
て、機器が湿度の大きい場所に置かれた場合に、沿面距
離の短い回路部分に生じる結露からトラブルに至り易い
という問題点もあった。
ー損失の低減やス・（ンチング速度の向上ｔ′、（現す
るためには、ドラ・イハ回路で使用するスイッチング、
）： １−を低耐圧のＭＯ５型ＦＥＴなどで’１１１
戊子ることか好ましいが、そうすることにより従来では
外ｆ；８に′１を源トランスを設け、制御電源を低ドさ
せたり ゛市川を低くして電流は大きくするなどの方Ｉ
ノ：が必要になり、その場合、製品の製造コストかｉｌ
、’５ （なるという問題点が生じる。また、ドライバ
回路とパワー素子との間に高電圧インタフェイスがあっ
て、機器が湿度の大きい場所に置かれた場合に、沿面距
離の短い回路部分に生じる結露からトラブルに至り易い
という問題点もあった。
そこで、本発明は、このような従来技術の持つ問題点を
解消し、モータ制御などのパワー制御用モジュールとし
て効率良く動作するように構成された複合化パワーモジ
ュール素子を提供しようとするものである。
解消し、モータ制御などのパワー制御用モジュールとし
て効率良く動作するように構成された複合化パワーモジ
ュール素子を提供しようとするものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、パルス幅変調信号によりゲートをスイッチン
グ制御して交流電動機の速度制御を行なうようにした複
合化パワーモジュール素子において、断続した電流を交
流電動機に供給するスイッチング素子と、このスイッン
グ累子のカソード側に直列接続される低電圧用の絶縁ゲ
ート型′心界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、このＦＥ
Ｔのゲー゛ トートレイン間に設けられ前記パルス幅変
調信号を伝達する第１のパルストランスと、前記スイッ
チング素子のゲート−アノード間に直列接続される高耐
圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と
、このＦＥＴのゲート−ドレイン間に設けられ前記パル
ス幅変調信号を伝達する第２のパルストランスととから
なる基本回路を２組同一パッケージ内に収容し、このパ
ッケージに一対の電源端子、一対のゲート端子および出
力信号端子を形成したことを特徴とする複合化パワーモ
ジュール素子を提供するものである。
グ制御して交流電動機の速度制御を行なうようにした複
合化パワーモジュール素子において、断続した電流を交
流電動機に供給するスイッチング素子と、このスイッン
グ累子のカソード側に直列接続される低電圧用の絶縁ゲ
ート型′心界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、このＦＥ
Ｔのゲー゛ トートレイン間に設けられ前記パルス幅変
調信号を伝達する第１のパルストランスと、前記スイッ
チング素子のゲート−アノード間に直列接続される高耐
圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と
、このＦＥＴのゲート−ドレイン間に設けられ前記パル
ス幅変調信号を伝達する第２のパルストランスととから
なる基本回路を２組同一パッケージ内に収容し、このパ
ッケージに一対の電源端子、一対のゲート端子および出
力信号端子を形成したことを特徴とする複合化パワーモ
ジュール素子を提供するものである。
（作用）
本発明の複合化パワーモジ−ニール素子によれば、交流
電動機のインバータ制御において、主回路のスイッチン
グ素子をＧＴＯサイリスタ素子で構成し、これを駆動す
るドライバ回路を一体にモールドしかつインバータ部と
ドライバ回路とがＴＴＬレベルの論理信号で制御できる
。
電動機のインバータ制御において、主回路のスイッチン
グ素子をＧＴＯサイリスタ素子で構成し、これを駆動す
るドライバ回路を一体にモールドしかつインバータ部と
ドライバ回路とがＴＴＬレベルの論理信号で制御できる
。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。
第１図は、本発明の基本回路の一実施例を示すトランジ
スタ回路の構成を示している。
スタ回路の構成を示している。
ゲートターンオフサイリスタ（以下、ＧＴＯという、）
ｔｉは、７ノードＡとカソードにとの間の電流がゲート
Ｇの電流方向によってオンオフ制御される自己消弧型の
半導体スイッチング素子で、この７ノードＡ−カソード
に間に耐圧８００Ｖのツェナーダイオード１２が設けら
れている。また、このＧＴＯＩＩのカソード側には、低
電圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、Ｆ
ＥＴという、）１３とそのソース−ドレイン間に設けら
れた耐圧的５０Ｖのツェナーダイオード１４が接続され
ている。このＧＴＯ１１とＦＥＴ１３との直列回路に対
して、金拡散の高速用ダイオード１５が逆並列に接続さ
れている。
ｔｉは、７ノードＡとカソードにとの間の電流がゲート
Ｇの電流方向によってオンオフ制御される自己消弧型の
半導体スイッチング素子で、この７ノードＡ−カソード
に間に耐圧８００Ｖのツェナーダイオード１２が設けら
れている。また、このＧＴＯＩＩのカソード側には、低
電圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（以下、Ｆ
ＥＴという、）１３とそのソース−ドレイン間に設けら
れた耐圧的５０Ｖのツェナーダイオード１４が接続され
ている。このＧＴＯ１１とＦＥＴ１３との直列回路に対
して、金拡散の高速用ダイオード１５が逆並列に接続さ
れている。
このＧＴＯＩＩの制御電極であるゲート端子Ｇには、高
耐圧用のＦＥＴ１６のドレインが接続され、またこのＦ
ＥＴ１６のゲート−ドレイン間には、光−電圧変換素子
を複数個直列に接続してなる制御回路１７が設けられ、
図示しないＰＷＭ制御回路などから供給されるパルス幅
変調信号Ｕにより発光動作する発光ダイオードＬＥＤと
光結合されて、ＧＴＯｌｌをゲート制御している。
耐圧用のＦＥＴ１６のドレインが接続され、またこのＦ
ＥＴ１６のゲート−ドレイン間には、光−電圧変換素子
を複数個直列に接続してなる制御回路１７が設けられ、
図示しないＰＷＭ制御回路などから供給されるパルス幅
変調信号Ｕにより発光動作する発光ダイオードＬＥＤと
光結合されて、ＧＴＯｌｌをゲート制御している。
また、上記ＦＥＴ １３のゲート−ドレイン間にも、同
様の光−電圧変換素子からなる制御回路１８が設けられ
、同じパルス幅変調信号Ｕにより発光動作する発光ダイ
オードＬＥＤと光結合され、ＦＥＴ ｌ ３をゲート制
御している。
様の光−電圧変換素子からなる制御回路１８が設けられ
、同じパルス幅変調信号Ｕにより発光動作する発光ダイ
オードＬＥＤと光結合され、ＦＥＴ ｌ ３をゲート制
御している。
このように構成された基本トランジスタ回路をパワー素
子として電源線Ｐと信号出力線Ｓとの間に設け、同様の
基本トランジスタ回路を電源線Ｎと信号出力線Ｓとの間
に設けることによって、ＰＷＭ信号ｌ相分の複合化パワ
ーモジュール素子が形成され、パワー素子とドライバ回
路とが一体化しているから、第３図に示すようにＰＷＭ
制御回路から直接に制御信号を入力して交流電動機ＩＭ
を駆動制御することができる。
子として電源線Ｐと信号出力線Ｓとの間に設け、同様の
基本トランジスタ回路を電源線Ｎと信号出力線Ｓとの間
に設けることによって、ＰＷＭ信号ｌ相分の複合化パワ
ーモジュール素子が形成され、パワー素子とドライバ回
路とが一体化しているから、第３図に示すようにＰＷＭ
制御回路から直接に制御信号を入力して交流電動機ＩＭ
を駆動制御することができる。
すなわち、交流電動機をＰＷＭ制御するためのパルス幅
変調信号Ｕ、Ｖ、Ｗがそれぞれ光結合された制御回路１
７．１８の光−電圧変換素子をオンすると、ＦＥＴ１３
，１６がオンして、ＧＴＯｌｌのゲートＧからカソード
Ｋに所定の電流を流す、その結果、ＧＴＯＩＩはオンし
、交流電動機に所定のサイクルの駆動電流を出力するこ
とができる。
変調信号Ｕ、Ｖ、Ｗがそれぞれ光結合された制御回路１
７．１８の光−電圧変換素子をオンすると、ＦＥＴ１３
，１６がオンして、ＧＴＯｌｌのゲートＧからカソード
Ｋに所定の電流を流す、その結果、ＧＴＯＩＩはオンし
、交流電動機に所定のサイクルの駆動電流を出力するこ
とができる。
反対に制御回路１７．１８の光−電圧変換素子がオフす
ると、ＦＥＴ１３，１６はいずれもオフし、ＧＴＯＩＩ
のカソードＫがオープンになり、ＧＴＯＩＩはすみやか
に消弧する。ダイオード１３はフライホイールダイオー
ドとして作用するが、交流電動機の４象限運転を可能に
したときには、回生動作時に整流用ダイオードの役割を
果すものである。
ると、ＦＥＴ１３，１６はいずれもオフし、ＧＴＯＩＩ
のカソードＫがオープンになり、ＧＴＯＩＩはすみやか
に消弧する。ダイオード１３はフライホイールダイオー
ドとして作用するが、交流電動機の４象限運転を可能に
したときには、回生動作時に整流用ダイオードの役割を
果すものである。
誘導電動機は、駆動する負荷の特性により、頻繁に加速
、減速を繰返したり、巻上機を駆動する場合のように、
負荷トルクが正、負に変化する場合には、減速時の回転
エネルギーを処理する手段としては種々の制御手段が用
いられているが、’；ｔｉ気的制動的制動手段回生制御
が可、能なインへ−タ装置が広く用いられている。
、減速を繰返したり、巻上機を駆動する場合のように、
負荷トルクが正、負に変化する場合には、減速時の回転
エネルギーを処理する手段としては種々の制御手段が用
いられているが、’；ｔｉ気的制動的制動手段回生制御
が可、能なインへ−タ装置が広く用いられている。
第４図は、この種のＡＣモータを駆動するための複合化
パワーモジュール素子を使用した駆動回路の一例であり
、図において、上記複合化パワーモジュール素子６個が
それぞれコンバータ／インバータとして整流回路２と回
生回路３を構成し、直流に変換された電圧は平滑回路４
を通して、同様に構成されるコンバータ／インバータ５
．６に供給され、このインバータの制御により、三相誘
導電動機には所定の”１ｔｔｉ信号が印加されて所定の
速度で運転される。
パワーモジュール素子を使用した駆動回路の一例であり
、図において、上記複合化パワーモジュール素子６個が
それぞれコンバータ／インバータとして整流回路２と回
生回路３を構成し、直流に変換された電圧は平滑回路４
を通して、同様に構成されるコンバータ／インバータ５
．６に供給され、このインバータの制御により、三相誘
導電動機には所定の”１ｔｔｉ信号が印加されて所定の
速度で運転される。
回生制御を行なう場合には、誘導電動機の誘起電圧を、
前記基本回路のダイオード１５で構成される全波整流器
６で直流に変換し、平滑回路４を通し回生回路３によっ
て交流電源に返還する。交流電源Ｕ、Ｖ、Ｗには、高周
波ノイズ吸収用のコンデンサ０１〜Ｃ３とリアクトルＡ
ＣＲが接続され、また、高周波数ノイズを除去するため
の零相リアクトルＺＰＲが設けられている。
前記基本回路のダイオード１５で構成される全波整流器
６で直流に変換し、平滑回路４を通し回生回路３によっ
て交流電源に返還する。交流電源Ｕ、Ｖ、Ｗには、高周
波ノイズ吸収用のコンデンサ０１〜Ｃ３とリアクトルＡ
ＣＲが接続され、また、高周波数ノイズを除去するため
の零相リアクトルＺＰＲが設けられている。
抵抗Ｒ１、Ｒ２は、コンデンサの突入電波を防止するも
ので、主回路開閉器ＭＣＣを開放してスイッチＲＬを投
入し、抵抗Ｒ，，Ｒ２を介してコンデンサを充電した後
、スイッチＲＬを開放し、主回路開閉器ＭＣＣを投入す
る。
ので、主回路開閉器ＭＣＣを開放してスイッチＲＬを投
入し、抵抗Ｒ，，Ｒ２を介してコンデンサを充電した後
、スイッチＲＬを開放し、主回路開閉器ＭＣＣを投入す
る。
ＣＤ、、ＣＤ２は１回生電流制御用のｉｔ電流検出器Ｃ
Ｄ５は直流リンク部の電流検出器、ＣＤ４ 、ＣＤ５は
カ行電流制御用の電流検出器で、各検出器の検出信号は
それぞれ図示しない制御回路に入力され、それぞれ複合
化パワーモジュール素子を制御して所定のカ行制御及び
回生制御を行なうことができる。
Ｄ５は直流リンク部の電流検出器、ＣＤ４ 、ＣＤ５は
カ行電流制御用の電流検出器で、各検出器の検出信号は
それぞれ図示しない制御回路に入力され、それぞれ複合
化パワーモジュール素子を制御して所定のカ行制御及び
回生制御を行なうことができる。
なお、Ｃ→〜Ｃ６は平滑用コンデンサ、ＶＤ。
は直流リンク部の電圧検知器で、ＶＤ、で検出された電
圧が交流側の電圧よりも高いときに回生制御が実行され
る。
圧が交流側の電圧よりも高いときに回生制御が実行され
る。
第５図は、本発明の他の実施例を示しており、光結合に
よりパルス幅変調信号を伝達している光−電圧変換素子
を、誘導コイルを使用したパルストランスに設き換えた
ものである。
よりパルス幅変調信号を伝達している光−電圧変換素子
を、誘導コイルを使用したパルストランスに設き換えた
ものである。
第６図は、本発明の更に他の実施例を示しており、半導
体スイッチング素子をＧＴＯから通常の接合型トランジ
スタ２１に置換えたもので、このトランジスタ２１をオ
ンするに十分な電流値のゲート制御信号が制御回路１５
の光−電圧変換素子から得られる場合に前記実施例と同
様に動作する。
体スイッチング素子をＧＴＯから通常の接合型トランジ
スタ２１に置換えたもので、このトランジスタ２１をオ
ンするに十分な電流値のゲート制御信号が制御回路１５
の光−電圧変換素子から得られる場合に前記実施例と同
様に動作する。
第７図は、上記実施例の基本回路をモジュール化する場
合の一例を示しており、第８図に示すようなパッケージ
３０内に収容して所定の外部端子を設けることで、電動
機の制御ユニットのコンパクト化が可能となる。
合の一例を示しており、第８図に示すようなパッケージ
３０内に収容して所定の外部端子を設けることで、電動
機の制御ユニットのコンパクト化が可能となる。
第９図には、３相の交流電動機の速度制御のためにに、
パワー素子を含む基本トランジスタ回路を２組モジュー
ル化したパッケージ３０を３組接続した状態を示してい
る。３１は電源線Ｐを接続するバー配線、３２は電源線
Ｎを接続するバー配線、３３は共通接地線を接続するバ
ー配線、３４．３５．３６はソレソれＵ、Ｖ、Ｗ各相の
信号を取り出す出力用バー配線である。
パワー素子を含む基本トランジスタ回路を２組モジュー
ル化したパッケージ３０を３組接続した状態を示してい
る。３１は電源線Ｐを接続するバー配線、３２は電源線
Ｎを接続するバー配線、３３は共通接地線を接続するバ
ー配線、３４．３５．３６はソレソれＵ、Ｖ、Ｗ各相の
信号を取り出す出力用バー配線である。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明ではドライバ回路とパワー
素子との高電圧インタフェイスで生じていた問題点を解
消すべくそれらを複合化し、モータ制御などのパワー制
御用モジュールとして効率良く動作するように構成され
た複合化パワーモジュール素子を提供できる。
素子との高電圧インタフェイスで生じていた問題点を解
消すべくそれらを複合化し、モータ制御などのパワー制
御用モジュールとして効率良く動作するように構成され
た複合化パワーモジュール素子を提供できる。
第１図は、本発明の一実施例を示す回路図、第２図は、
従来の交流電動機の駆動回路を示すブロック図、第３図
は、本発明による交流電動機の駆動回路を示すブロック
図、第４図は、本発明の複合化パワーモジュール素子に
よる三相誘導電動機の制御装置の一例を示す回路図、第
５図は、本発明の他の実施例を示す回路図、第６図は、
本発明の更に他の一実施例を示す回路図、第７図は、モ
ジュール素子の構成例を示すブロック図、第８図は、パ
ッケージの概観を示す正面及び側面図、第９図は、複数
パッケージ間の配線状態を示す正面図である。 １１・・・ＧＴｏ、１３．１６・・・ＦＥＴ、１２．１
４・・・ツェナーダイオード、１５・・・整流用ダイオ
ード、１７．１８・・・制御回路。
従来の交流電動機の駆動回路を示すブロック図、第３図
は、本発明による交流電動機の駆動回路を示すブロック
図、第４図は、本発明の複合化パワーモジュール素子に
よる三相誘導電動機の制御装置の一例を示す回路図、第
５図は、本発明の他の実施例を示す回路図、第６図は、
本発明の更に他の一実施例を示す回路図、第７図は、モ
ジュール素子の構成例を示すブロック図、第８図は、パ
ッケージの概観を示す正面及び側面図、第９図は、複数
パッケージ間の配線状態を示す正面図である。 １１・・・ＧＴｏ、１３．１６・・・ＦＥＴ、１２．１
４・・・ツェナーダイオード、１５・・・整流用ダイオ
ード、１７．１８・・・制御回路。
Claims (2)
- （１）パルス幅変調信号によりゲートをスイッチング制
御して交流電動機の速度制御を行なうようにした複合化
パワーモジュール素子において、断続した電流を交流電
動機に供給する半導体スイッチング素子と、このスイッ
チング素子のカソード側に直列接続される低電圧用の絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、このＦ
ＥＴのゲート−ドレイン間に設けられ前記パルス幅変調
信号を伝達する第１のパルストランスと、前記スイッチ
ング素子のゲート−アノード間に直列接続される高耐圧
用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）と、
このＦＥＴのゲート−ドレイン間に設けられ前記パルス
幅変調信号を伝達する第２のパルストランスととからな
る基本回路を２組同一パッケージ内に収容し、このパッ
ケージに一対の電源端子、一対のゲート端子および出力
信号端子を形成したことを特徴とする複合化パワーモジ
ュール素子。 - （２）前記第１、第２のパルストランスを、それぞれパ
ルス幅変調信号で動作制御される発光素子と、この発光
素子に光結合される光−電圧変換素子とにより構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の複
合化パワーモジュール素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60266615A JPS62126869A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 複合化パワ−モジユ−ル素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60266615A JPS62126869A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 複合化パワ−モジユ−ル素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62126869A true JPS62126869A (ja) | 1987-06-09 |
Family
ID=17433272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60266615A Pending JPS62126869A (ja) | 1985-11-27 | 1985-11-27 | 複合化パワ−モジユ−ル素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62126869A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01264589A (ja) * | 1987-12-03 | 1989-10-20 | E I Du Pont De Nemours & Co | モータ制御装置 |
| KR20160027854A (ko) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 엘에스산전 주식회사 | Hvdc 시스템의 컨버터 장치 및 그의 제어 방법 |
-
1985
- 1985-11-27 JP JP60266615A patent/JPS62126869A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01264589A (ja) * | 1987-12-03 | 1989-10-20 | E I Du Pont De Nemours & Co | モータ制御装置 |
| KR20160027854A (ko) * | 2014-09-02 | 2016-03-10 | 엘에스산전 주식회사 | Hvdc 시스템의 컨버터 장치 및 그의 제어 방법 |
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