JPS62144597A - 高電圧型交流機の駆動回路 - Google Patents

高電圧型交流機の駆動回路

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JPS62144597A
JPS62144597A JP60286381A JP28638185A JPS62144597A JP S62144597 A JPS62144597 A JP S62144597A JP 60286381 A JP60286381 A JP 60286381A JP 28638185 A JP28638185 A JP 28638185A JP S62144597 A JPS62144597 A JP S62144597A
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JP
Japan
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voltage
circuit
fet
effect transistor
signal
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JP60286381A
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Inventor
Yoshimoto Fujioka
藤岡 良基
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は回転速度の変速が回旋な高゛准圧型誘導機の駆
動回路に関する。
(従来の技術およびその問題点) 従来、三相誘導:准動機の回転速度を制御するには、パ
ワートランジスタやゲートターンオフサイリスタ(GT
O)などの自己消弧型の半導体スイッチング素子にて三
相のブリッジ回路を構成し、パルス幅変調(PWM)信
号を形成するPWM制御回路からフォトカブラなどを介
して18ライパ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増幅してパワー素子をスイッチン
グ制御して誘導電動機の回転速度を制御していた。
そして、高電圧型の誘導機に使用する自己消弧1店の半
導体スイッチング素子にはパワー素子として、高1耐圧
のトランジスタなどが使用されている。
この種、駆動回路の高耐圧のトランジスタは、高電圧に
耐えるため、そのコレクタとベース間の層の厚みか大と
なり、スイツチング11り間が長くなるとともに、損失
においても、通常のAC200V系列に比して、AC3
80Vの場合は大となる。したがって、損失によりヒー
トシンクの寸法やユニ・ントの寸法が決まるので、その
形状が大となる。
そこで般近、 FET  Gated GTOをスイッ
チング素子に使用したものが出現したが、これの駆動回
路は構成が複雑であり、スイッチング素子の価格も高い
ことから、高電圧型交流機を駆動する装置全体の価格が
かなり高価なものとなる欠点がある。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は高耐圧、高速スイ・ンチング特性
を有し、電圧制御の可能なFET 、GTOを採用した
交流機駆動用のスイッチング素子を駆動する駆動回路を
簡単かつ単純化し、しかもスイッチング素子を確実に駆
動せしめようとするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、半4体スイッチング素子のカンード側
に低電圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを接続
した直列回路と、前記スイッチング素子−のゲートとア
ノード間に高耐圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジス
タを接続した並列回路とからなる基本回路を2組有し、
断続した交流IL流を交流機に供給する高電圧型交流機
の駆動回路において、互いに巻方向が逆な複数個のコイ
ルを交互に配置した1個の高周波トランスから得られる
正相信号と逆相信号をそれぞれ半波整流して、得られる
それぞれの信号をそれぞれパルス幅変調信号により制御
される光結合回路を介して。
前記高耐圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ、と
低電圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタにそれぞ
れ供給してこれらを駆動する高電圧型交流機の駆動回路
が提供される。
(作用) 半導体スイッチング素子と、高耐圧用、低圧用の二種の
FETとを備えた基本回路に、高周波トランスからの正
相および逆相信号を半波整流した後、PWM制御された
光結合回路を介して供給するので、駆動回路全体が小型
にまとまるとともに、高周波トランス負荷率が良好で安
定した信号か得られ、さらに高速制御性のよい駆動回路
となる作用がある。
(¥施例) つぎに、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説
明する。
第1図は、本発明に係る基本回路の一実施例を示す゛ト
4体回路の構成図であり、第2図はその前段回路の構成
図である。
第1図において、ゲートターンオフサイリスタ(GTO
)l 1は、アノード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あり、このGTO11の
カン−1’ K側に第1のスイッチング素Pである低゛
1[圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(FET
)12が直列に接続されている。そして、この直列回路
に対して金拡散の高速用ダイオード13が逆並列に接続
されている。
GTOIlの制御電極であるゲート端子Gには、高1耐
圧用の第2のFET14のドレインDが接続され、また
、ゲート端子Gと第1のFET 12のドレインDとの
間には5個のダイオードD1〜D5の直列回路が接続さ
れている。
また同図において、GTO11′、FET12、ダイオ
ード13 ′、FET14′、ダイオードD1 ′〜D
5 ′はそれぞれ前記のGToll。
FET l 2 、タイオード13.FET14.タイ
オー1”D、−05にて構成される基本回路に使用され
ている部材と同様な部材であり、前記の基本回路と同様
に接続されている。そして、パワー素子として、電源線
Pと信号出力線Sとの間と、信号出力線Sと電源線Nと
の間にそれぞれ接続され、三相交流の一相分として使用
されている。
第2図において、15は高周波トランスであり、1次巻
線15aには30〜50KH2の周波数を右し5vの波
高値を持つ高周波パルスが入力され、12Vの信号を出
力する12個の相互に絶縁された2次巻線15b、15
c〜15mを有している。これら巻線は交互に逆巻され
ている。すなわち二次巻線15bと15dは同一方向に
巻回されているが、二次巻線15bと15cとは集いに
逆方向に巻回されている。ダイオード16bはアノード
側が2次巻線15bの片側に接続され。
カソード側は出力端子A1に導かれている6 17bは
フォトトランジスタ、18bは発光ダイオード(LED
)であり、これらのデバイスにて、光結合による制御回
路を構成し、LED l 8 bのアノード側にPWM
制御回路(図示なし)などから供給される所定制御信号
により二次巻線15bからの高周波信号を制御している
。そして、出力端子A、、A2は、第1図に示すFET
14のゲートとドレイン間に接続されて制御信号を供給
している。なお、第2図に示すコンデンサC1および抵
抗Rはダイオード’ i s bによる半波整流信号の
波形を成形するものである。
つぎに、ダイオード16cの7ノード側は、2次巻線1
5cの一方の、前記2次巻線15bと異る極性側の片側
、すなわち、前記タイ十−1・16bの7ノーI・が2
次巻線15bの巻始め側に接続の場合は、ダイオード1
6cのアノ−I・は2次巻線15cの巻終り側に接続さ
れている。そして。
フォトトランジスタ17c、LED18cは前記と同様
に光結合による制御回路を構成し、出力端子A3 、A
、、は第1図に示すFET12のゲートとドレインにそ
れぞれ接続され、所定の制御信号を供給している。なお
、フォトトランジスタ17d、LED18dにより制御
された2次巻線15dからの信号出力はFET14′の
ゲートとドレインに、また、フォトトランジスタ17e
、LED18eにより制御された2次1p’fJ、 1
5 eからの信号出力はFET12′のゲートとドレイ
ンにそれぞれ接続されて、所定の制御信号を供給してい
る。    − したがって、PWM制御回路からの制御信号によって制
御された2次′!!5線15b〜15eの高周波信t)
により、FET14.FET12.FET14’、FE
T12′はそれぞれ制御され、電源線P、およびNから
の電流を制御して信号出力線Sに送出して、−相分の電
流として三相交流機たとえば三相誘導機に供給している
すなわち、交流機をPWM制御するためのPWM信F7
u(v、w)が光結合されたLED18b〜e、フォト
トランジスタ17b−eの制御回路をオンにすると、F
ET14 、FETI 2 、FET14′、FET1
2′をオンにして、GTO11のゲートGからカン−1
・′Kに所定の’l’tt流を流し、GTOIIがオン
となり、交流機に所定のサイクルの駆動′1u流を通ず
ることになる。
また、その反対として、LED18b−e。
フォトトランジスタ17b−eの制御回路をオフにする
と、FETI 4 、FET12 、FETI 4′、
FET12′はオフになり、GTOl 1のカソードに
はオーブンになるので、GTO11は直ちに消弧して電
流を断にする。ダイオード13゜13′はフライホイー
ルダイオードとして作用するが、交流機の4象限運転を
可能にしたときには、回生動作時に整流用タイオードの
役割を果すものである。
誘導電動機は、その駆動する負荷の特性によって、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ト段として種々の制御手段
が用いられており、゛上気的制動手段として回生制御が
可能なインバータ装置が広く用いられている。
第3図はこの種、誘導電動機を作動させる駆動回路の一
例を示すものであり、図において、 +nj記の一相分
の駆動回路は整流/回生回路2として、三組設けられて
三相分のコンバータ/インバータを構成しており、同様
な構成となる三相分の駆動回路がコンバータ/インバー
タ3として設けられ、三相誘導電動機Mに接続されてい
る。
この駆動回路において、U、V、W端子に交流電源を供
給して、IE開閉器MCCを閉じ、リアクトルACR1
零相リアクトルZPRを介して整流/回生回路2にて整
流後、モ滑用コンデンサC、、C5,およびC6にてリ
ンプルをモ滑にしてコンバータ/インバータ3に直JQ
を供給すると、該コンバータ/インバータ3の制御によ
って、所定のPWM制御された電流信号が三相誘導電動
機Mに供給されて、所定の回転速度で運転される。
回生制御を行なう場合は、三相誘導電動機Mからの誘起
電力を、コンバータ/インバータ3にて直流に変換し、
平滑回路4を介してから整流/回生回路2により、交流
電力に変換して返還する。
図示されたC、、C2,c、は高周波ノイズ吸収用のコ
ンデンサであり、リアクトルACR1零相リアグトルZ
PRとともに高周波ノイズを除去するものである。
抵抗R,,R2はコンデンサの突入電流を防止するもの
であり、主開閉器MCCを開放して、リレーRLを投入
し、抵抗R,,R2を介してコンデンサを充電した後、
リレーRLを開いて主開閉器MCCをオンにする。
CD、、CD2は回生電流制御用の電流検出器、CD5
は直流リンク部の電流検出器、CD、、CD5はカ行電
流制御用の電流検出器であり、各゛電流検出器の検出信
号は、それぞれ制御回路(図示なし)に入力されて、そ
れぞれ所定の駆動回路を制御して、所定のカ行制御、お
よび回生制御を行なうことができる。
なお、VD、は直流リンク部の電圧検知器であり、該電
圧検知器VD、で検出された電圧が交流側の電圧より高
いときには回生制御が実行される。
上述のように本発明を一実施例により説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを
本発明の範囲から排除するものではない。
(発明の効果) 本発明は半導体スイッチング素子のGTOと。
高耐圧用、低圧用の二種のFETとを有する基本回路に
、高周波トランスを用いて互いに絶縁された正相と逆相
信号を半波整流した後、PWM制御された光結合回路を
介して供給して駆動するので、コレクタとベース間の層
の厚みの大きい従来の高耐圧トランジスタは不要となり
、この損失のための大型のヒートシンクは不要のため、
小型のコンパクトなユニyトが作成できる利点が得られ
る。
また、正相、逆相の信号をそれぞれ半波整流して信号出
力としているので、使用部品の削減化とともに、高周波
トランスの負荷が均一化して安定した信壮が得られる効
果がある。さらに、PWM信号を光結合回路に加えて制
御するので、高周波信t)の使用とともに応答性の良好
な制御信号となってノS木回路を駆動制御することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る基本回路の一実施例を示す半導体
回路の構成図、第2図はその前段回路の構成図、第3図
は誘導電動機を作動させる駆動回路の一例の構成図であ
る。 2・・・整流/回生回路、3・・・コンバータ/インバ
ータ、11・・・ケートターンオフサイリスタ(GTO
)、12・・・絶縁ゲート型電界効果トランジスタ、1
3・・・グイオーIZ 14・・・絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ、15・・・高周波トランス。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体スイッチング素子のカソード側に低電圧用の絶縁
    ゲート型電界効果トランジスタを接続した直列回路と、
    前記スイッチング素子のゲートとアノード間に高耐圧用
    の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを接続した並列回
    路とからなる基本回路を2組有し、断続した交流電流を
    交流機に供給する高電圧型交流機の駆動回路において、
    互いに巻方向が逆な複数個のコイルを交互に配置した1
    個の高周波トランスから得られる正相信号と逆相信号を
    それぞれ半波整流して、得られるそれぞれの信号をそれ
    ぞれパルス幅変調信号により制御される光結合回路を介
    して前記高耐圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
    と低電圧用の絶縁ゲート型電界効果トランジスタにそれ
    ぞれ供給してこれらを駆動することを特徴とする高電圧
    型交流機の駆動回路。
JP60286381A 1985-12-19 1985-12-19 高電圧型交流機の駆動回路 Pending JPS62144597A (ja)

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JP (1) JPS62144597A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0265694A (ja) * 1988-08-31 1990-03-06 Fanuc Ltd Acスピンドルモータ駆動回路
JPH0274193A (ja) * 1988-09-08 1990-03-14 Fanuc Ltd 誘導電動機駆動装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0265694A (ja) * 1988-08-31 1990-03-06 Fanuc Ltd Acスピンドルモータ駆動回路
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