JPS627783B2 - - Google Patents

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JPS627783B2
JPS627783B2 JP55084844A JP8484480A JPS627783B2 JP S627783 B2 JPS627783 B2 JP S627783B2 JP 55084844 A JP55084844 A JP 55084844A JP 8484480 A JP8484480 A JP 8484480A JP S627783 B2 JPS627783 B2 JP S627783B2
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JP
Japan
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transistor
saturable reactor
capacitor
current
power supply
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JP55084844A
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Japanese (ja)
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JPS579272A (en
Inventor
Atsushi Kaga
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスイツチング素子がオンするときの
熱損失を抑制し、オフするときの電圧発生を抑制
するようにしたインバータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an inverter that suppresses heat loss when switching elements are turned on, and suppresses voltage generation when switching elements are turned off.

第1図にトランジスタを用いたインバータの一
実施例を示す。図において、1は電源、2,3,
4,5はトランジスタ、6,7,8,9はダイオ
ード、10,11,12,13はトランジスタ2
〜5を駆動制御するベース制御回路、14,1
5,16,17は可飽和リアクトル、18は負荷
である。インバータの動作自体は直流から交流を
つくる装置として文献に詳しいので説明を省く
が、可飽和リアクトル14〜17の目的について
特に説明する。第2図にトランジスタがオンにな
るときの状態を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of an inverter using transistors. In the figure, 1 is the power supply, 2, 3,
4, 5 are transistors, 6, 7, 8, 9 are diodes, 10, 11, 12, 13 are transistors 2
Base control circuit for driving and controlling ~5, 14,1
5, 16, and 17 are saturable reactors, and 18 is a load. The operation of the inverter itself is well-documented in the literature as a device that creates alternating current from direct current, so a detailed explanation will be omitted, but the purpose of the saturable reactors 14 to 17 will be specifically explained. FIG. 2 shows the state when the transistor is turned on.

第2図―イ図中1は電源、2,5はトランジス
タ、10,13はトランジスタのベースを制御す
るベース制御回路、18は負荷である。今ベース
制御回路10,13が信号を出し、トランジスタ
2,5をオンにすると電源1から矢印aで示す経
路で電流が流れはじめる。この電流はトランジス
タ2,5のオン状態と共に増加していくが、その
様子を短時間の現象としてとらえると第2図―ロ
図のようになる。すなわち、第2図―ロ図中1の
ようにトランジスタベース電流がtoで立ち上る
と、2に示すようにトランジスタのコレクターエ
ミツタ間の電圧は電源電圧Ecから徐々にOvに移
行する。これはトランジスタのコレクタ部はベー
ス電流と完全に追随できず、一定の時間遅れを以
つてオン状態になるためである。
In FIG. 2-A, 1 is a power supply, 2 and 5 are transistors, 10 and 13 are base control circuits that control the bases of the transistors, and 18 is a load. Now, when the base control circuits 10 and 13 output signals to turn on the transistors 2 and 5, current begins to flow from the power supply 1 in the path indicated by arrow a. This current increases as the transistors 2 and 5 turn on, and if we view this as a short-time phenomenon, it becomes as shown in Figure 2-B. That is, when the transistor base current rises at to as shown in 1 in Figure 2-B, the voltage between the collector and emitter of the transistor gradually shifts from the power supply voltage Ec to Ov as shown in 2. This is because the collector portion of the transistor cannot completely follow the base current and turns on with a certain time delay.

一方コレクタ電流は電源電圧との対応でトラン
ジスタのコレクタ―エミツタ間の電圧が残存して
いても増加していく。このためこの期間はトラン
ジスタに発生する熱損失は大きい。この発熱が過
大になると、トランジスタの内部は溶解し、トラ
ンジスタとしての機能を失してしまう恐れがあ
る。
On the other hand, the collector current increases in response to the power supply voltage even if the voltage between the collector and emitter of the transistor remains. Therefore, the heat loss generated in the transistor during this period is large. If this heat generation becomes excessive, the inside of the transistor may melt and the transistor may lose its function.

この対策として、第1図に示すように可飽和リ
アクトル14〜17を挿入する。これはトランジ
スタがオンになるまで不飽和状態でインダクタン
スの大きいリアクトルとして作用して電流を抑制
し、発熱の量を少なくする。このように可飽和リ
アクトルを挿入することは、スイツチ素子のオン
の時に発する熱量を抑え、安定に働くことを可能
にする。
As a countermeasure for this, saturable reactors 14 to 17 are inserted as shown in FIG. This acts as a reactor with large inductance in an unsaturated state until the transistor is turned on, suppressing the current and reducing the amount of heat generated. Inserting the saturable reactor in this way suppresses the amount of heat generated when the switch element is turned on, allowing it to work stably.

しかしながら、可飽和リアクトルを挿入するこ
とは、以下の理由でスイツチング素子に過電圧状
態を招来する。すなわち、今、スイツチング素子
のオン状態にILの量の電流が流れており、可飽
のリアクトルのインダクタンスをlsatとすると可
飽和リアクトルの有するエネルギは次の値にな
る。
However, inserting a saturable reactor causes an overvoltage condition in the switching element for the following reasons. That is, a current of I L is currently flowing in the ON state of the switching element, and if the inductance of the saturable reactor is lsat, the energy possessed by the saturable reactor has the following value.

1/2lsat・IL ……(1) このエネルギは行き場がないと、イランジスタ
に過大な電圧を印加し、トランジスタを破壊に到
らしめる可能性がある。このため第8図に示すよ
うにトランジスタアームと並列にコンデンサを接
続する方法がある。図中1〜18までは第1図に
示したものと同一のため説明を省く。19,20
はコンデンサで、例えばトランジスタ2がオン状
態からオフになると、次のように電流経路が変化
する。すなわち、第3図に矢印aの実線に示すよ
うに電源1→可飽和リアクトル14→トランジス
タ2→負荷18→トランジスタ5→可飽和リアク
トル17→電源1の経路でながれているが、トラ
ンジスタ2がオフになると、可飽和リアクトル1
4のエネルギは矢印bの一点鎖線の経路で流れ
る。即ち、電源1→可飽和リアクトル14→コン
デンサ19→可飽和リアクトル15→電源1の経
路に転する。コンデンサ19により、可飽和リア
クトル14に蓄積されたエネルギはコンデンサ1
9に転位され、トランジスタ2の電圧のハネ上り
を抑制する。
1/2lsat・I L 2 ...(1) If this energy has no place to go, an excessive voltage may be applied to the transistor and the transistor may be destroyed. For this purpose, there is a method of connecting a capacitor in parallel with the transistor arm as shown in FIG. Items 1 to 18 in the figure are the same as those shown in FIG. 1, so their explanation will be omitted. 19,20
is a capacitor, and for example, when transistor 2 is turned off from an on state, the current path changes as follows. In other words, as shown by the solid line indicated by arrow a in FIG. Then, saturable reactor 1
The energy of No. 4 flows along the path indicated by the dashed-dotted line of arrow b. That is, the path is as follows: power supply 1 → saturable reactor 14 → capacitor 19 → saturable reactor 15 → power supply 1. The energy stored in the saturable reactor 14 is transferred to the capacitor 1 by the capacitor 19.
9 to suppress the voltage surge of the transistor 2.

第3図の回路構成において、例えばPWM制御
が採用されている場合、トランジスタ3とトラン
ジスタ5とがオンで還流モードの状態にあると
き、即ち負荷18→トランジスタ5→可飽和リア
クトル17→可飽和リアクトル15→ダイオード
7→負荷18の経路で電流が流れているとする。
ここで、トランジスタ3にオフ信号を与えてトラ
ンジスタ2をオンさせると、コンデンサ19に蓄
積されていた電荷がコンデンサ19→トランジス
タ2→トランジスタ3→コンデンサ19の第1の
経路、及びコンデンサ19→トランジスタ2→ダ
イオード7→コンデンサ19の第2の経路で流れ
る。第1の経路はトランジスタ2,3の両方がオ
ン状態にある“転流重なり”であり、第2の経路
に流れる電流はダイオード7が導通状態から逆阻
止状態を回復するときの逆回復電荷によるもので
ある。(なお、逆回復電荷による電流は多くの文
献等があるので、説明を省略する。) このように、トランジスタ2をオンするときに
コンデンサ19の電流によつて、第2図で説明し
たようなスイツチングロスが発生する。また、
“転流重なり”がある場合は、トランジスタ3の
オフのときに第2図で説明したようなスイツチン
グロスが発生する。
In the circuit configuration shown in FIG. 3, for example, when PWM control is adopted, when transistor 3 and transistor 5 are on and in the freewheeling mode, that is, load 18 → transistor 5 → saturable reactor 17 → saturable reactor Assume that current is flowing along the path 15→diode 7→load 18.
Here, when an off signal is given to transistor 3 to turn on transistor 2, the charge accumulated in capacitor 19 is transferred to the first path of capacitor 19→transistor 2→transistor 3→capacitor 19, and from capacitor 19→transistor 2. Flows through the second path of → diode 7 → capacitor 19. The first path is a "commutation overlap" in which both transistors 2 and 3 are in the on state, and the current flowing in the second path is due to the reverse recovery charge when the diode 7 recovers from the conductive state to the reverse blocking state. It is something. (Please note that there are many documents regarding the current caused by the reverse recovery charge, so the explanation will be omitted.) In this way, when the transistor 2 is turned on, the current in the capacitor 19 causes the current to flow as explained in FIG. Switching loss occurs. Also,
If there is a "commutation overlap", a switching loss as explained in FIG. 2 occurs when the transistor 3 is off.

本発明は上記欠点を解消するためになされたも
ので、スイツチング素子がオンするときの熱損失
の発生を抑制し、かつ、オフのときの電圧の発生
を抑制するようにしたインバータを提供する。以
下第4図に基づいて説明する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and provides an inverter that suppresses the generation of heat loss when the switching elements are turned on, and suppresses the generation of voltage when the switching elements are turned off. This will be explained below based on FIG.

図において〜18は第3図に示した各要素と基
本的には同一であるが、可飽和リアクトル14〜
17を了端子形式としてある。すなわち、スイツ
チング素子と直列に正又は負の電源と可飽和リア
クトルを接続するのは同じであるが、可飽和リア
クトル14〜17の中間より一つの端子を出し、
これとコンデンサを接続するようにしてある。
In the figure, ~18 is basically the same as each element shown in Figure 3, but saturable reactors 14~
17 as the end terminal format. That is, it is the same as connecting a positive or negative power source and a saturable reactor in series with the switching element, but one terminal is brought out from the middle of the saturable reactors 14 to 17,
A capacitor is connected to this.

上記構成において、“還流モード“即ち、トラ
ンジスタ3,5がオン状態にあるとき、トランジ
スタ3をオフ、トランジスタ2をオンさせると、
コンデンサ19からの電流は可飽和リアクトル1
4,15の中間端子を介して可飽和リアクトル1
4,15の一部分を電流経路に含むので、電流が
抑制される。したがつて、トランジスタのスイツ
チングロスが抑制できる。
In the above configuration, in the "freewheeling mode", that is, when transistors 3 and 5 are in the on state, when transistor 3 is turned off and transistor 2 is turned on,
The current from capacitor 19 flows through saturable reactor 1
Saturable reactor 1 via intermediate terminals 4, 15
4 and 15 are included in the current path, the current is suppressed. Therefore, switching loss of the transistor can be suppressed.

この場合、オンからオフに移行するときの可飽
和リアクトルのエネルギー放散は次の推移をたど
る。
In this case, the energy dissipation of the saturable reactor when transitioning from on to off follows the following progression:

第5図によつて詳細な説明をする。図中2はト
ランジスタ、14は可飽和リアクトル、19はコ
ンデンサである。トランジスタ2がオン状態にあ
るとき電流は矢印aで示す実線の経路で流れてお
り、可飽和リアクトル14は前記(1)式にて示した
エネルギーを有している。このエネルギは可飽和
リアクトルの鉄心に蓄積されたエネルギと、巻線
の空心インダクタンスに蓄積されたエネルギに分
けられる。鉄心に蓄積されたエネルギは、変圧器
作用により可飽和リアクトル14の中間端子を通
してコンデンサ19に移される。また、空心イン
ダクタンスの有するエネルギは鉄心に蓄積された
エネルギに比して非常に小さく問題にならない。
A detailed explanation will be given with reference to FIG. In the figure, 2 is a transistor, 14 is a saturable reactor, and 19 is a capacitor. When the transistor 2 is in the on state, the current flows along the solid line path indicated by the arrow a, and the saturable reactor 14 has the energy shown by the above equation (1). This energy is divided into energy stored in the iron core of the saturable reactor and energy stored in the air-core inductance of the winding. The energy stored in the iron core is transferred to the capacitor 19 through the intermediate terminal of the saturable reactor 14 by transformer action. Furthermore, the energy possessed by the air-core inductance is very small compared to the energy stored in the iron core and does not pose a problem.

したがつて、トランジスタ2がオフになると可
飽和リアクトル14に蓄積された鉄心のエネルギ
と、空心インダクタンスの電源とコンデンサ19
と接続されたコイルに蓄積されたエネルギは矢印
bの経路でコンデンサ19に移されることにな
る。この結果可飽和リアクトル14によりトラン
ジスタ2の電圧が上昇することはない。
Therefore, when the transistor 2 is turned off, the energy of the core stored in the saturable reactor 14 and the power supply of the air core inductance and the capacitor 19 are
The energy stored in the coil connected to is transferred to the capacitor 19 along the path indicated by arrow b. As a result, the voltage of the transistor 2 does not increase due to the saturable reactor 14.

またONのときは、コンデンサ電流は可飽和リ
アクトルのコンデンサ19とトランジスタ2との
間の部分により抑制され、本来の目的を逸するこ
とはない。
Further, when ON, the capacitor current is suppressed by the portion of the saturable reactor between the capacitor 19 and the transistor 2, so that the original purpose is not lost.

実際の装置の構成としては、可飽和リアクトル
と、トランジスタとの間の距離を短かくすれば、
その他の部品間の距離は第4図に示すコンデンサ
に吸収され問題にならない。
In terms of the actual device configuration, if the distance between the saturable reactor and the transistor is shortened,
The distance between other parts is absorbed by the capacitor shown in FIG. 4 and does not become a problem.

また本発明はトランジスタによつて説明した
が、GTC、サイリスタなどを用いたインバータ
回路にも適用できることは勿論である。
Furthermore, although the present invention has been described using transistors, it is of course applicable to inverter circuits using GTCs, thyristors, and the like.

この発明によれば、第1及び第2のスイツチン
グアームを直列に接続し、第1のスイツチングア
ームを第1の可飽和リアクトルを介して電源の正
極側に接続し、第2のスイツチングアームを第2
の可飽和リアクトルを介して電源の負極側に接続
し、各可飽和リアクトルの中間タツプ間に所定の
容量を有するコンデンサを接続して構成すること
によつて、スイツチング素子がオンするときの熱
損失を抑制し、オフするときの電圧発生を防止す
る。
According to this invention, the first and second switching arms are connected in series, the first switching arm is connected to the positive side of the power supply via the first saturable reactor, and the second switching arm is connected to the positive side of the power supply via the first saturable reactor. 2nd arm
By connecting a capacitor with a predetermined capacitance between the intermediate taps of each saturable reactor to the negative pole side of the power supply through a saturable reactor, heat loss when the switching element is turned on can be reduced. to prevent voltage generation when turning off.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のインバータの回路図、第2図―
イ図はインバータ回路の回流モード説明図、第2
図―ロはトランジスタの動作説明図、第3図はイ
ンバータ回路の説明図、第4図は発明の一実施例
を示す回路図、第5図は第4図の部分説明図であ
る。図において、1は電源、2,3,8,9はス
イツチングアーム、14,16は第1の可飽和リ
アクトル、15,17は第2の可飽和リアクト
ル、18,19はコンデンサである。なお各図中
同一符号は同一又は相当部分を示す。
Figure 1 is a circuit diagram of a conventional inverter, Figure 2 -
Figure A is an explanatory diagram of the circulating mode of the inverter circuit.
3 is an explanatory diagram of an inverter circuit, FIG. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention, and FIG. 5 is a partial explanatory diagram of FIG. 4. In the figure, 1 is a power supply, 2, 3, 8, and 9 are switching arms, 14 and 16 are first saturable reactors, 15 and 17 are second saturable reactors, and 18 and 19 are capacitors. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1及び第2のスイツチングアームを直列に
接続し、上記第1のスイチングアームを第1の可
飽和リアクトルを介して電源の正極側に接続し、
上記第2のスイツチングアームを第2の可飽和リ
アクトルを介して上記電源の負極側に接続し、上
記可飽和リアクトルの中間タツプ間に所定の容量
を有するコンデンサを接続したことを特徴とする
インバータ。
1. A first and a second switching arm are connected in series, and the first switching arm is connected to the positive side of a power supply via a first saturable reactor,
An inverter characterized in that the second switching arm is connected to the negative electrode side of the power source via a second saturable reactor, and a capacitor having a predetermined capacity is connected between the intermediate taps of the saturable reactor. .
JP8484480A 1980-06-19 1980-06-19 Inverter Granted JPS579272A (en)

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