JPS631828B2 - - Google Patents

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JPS631828B2
JPS631828B2 JP54018730A JP1873079A JPS631828B2 JP S631828 B2 JPS631828 B2 JP S631828B2 JP 54018730 A JP54018730 A JP 54018730A JP 1873079 A JP1873079 A JP 1873079A JP S631828 B2 JPS631828 B2 JP S631828B2
Authority
JP
Japan
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pulse
circuit
signal
negative bias
thyristor
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JP54018730A
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English (en)
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JPS55111672A (en
Inventor
Nagataka Seki
Yukinori Tsuruta
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE3006035A priority patent/DE3006035C2/de
Priority to US06/122,826 priority patent/US4301500A/en
Priority to GB8005604A priority patent/GB2047016B/en
Priority to CH1372/80A priority patent/CH651430A5/de
Publication of JPS55111672A publication Critical patent/JPS55111672A/ja
Publication of JPS631828B2 publication Critical patent/JPS631828B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • H02M7/505Conversion 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/525Conversion 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
    • H02M7/527Conversion 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ゲートターンオフサイリスタ(以下
GTOという)のゲート制御方法に関するもので
ある。
近年のパワーエレクトロニクスの進歩はめざま
しく、サイリスタ、トランジスタ等が、各方面で
広範囲に応用されるにつれ、電力用として、大容
量化高圧化への研究が進められ、4000V,3000A
級のサイリスタやジヤイアントトランジスタも開
発されている。
一方、サイリスタに対して、主回路の簡素化、
効率の上昇、騒音の逓減等数々の長所を有する電
力素子として、ゲートターンオフサイリスタ(以
下単にGTOと記す)の開発も進められ、200〜
600A級の電力用GTOも出現している。しかし、
GTOは、特性上、短絡エミツタ構造を採用でき
ないため、サイリスタに比して、dv/dt耐量が
劣るのが、現状である。サイリスタの場合、スナ
バ回路として、0.1〜0.2μFのコンデンサを使用す
るのに対し、GTOは、1〜2μF以上のコンデン
サを必要とする。又、dv/dt耐量は、GTO自身
のゲート負バイアス電圧にも、依存性がある。第
1図は、ED=600V,RG=100Ωとして、VGを変
化させた時のdv/dt耐量の推移を示したグラフ
である。すなわち、数ボルトの負バイアス電圧を
印加することにより、1.5〜2倍程度のdv/dt耐
量増大の特性を得ることができる。この事は、当
然、GTOのスナバ回路の低減にも影響する。従
来、GTOは、小電力の信号回路等に応用されて
いたにすぎず、電力用GTOの場合に問題となる。
前記した事項に対する考慮はなされていなかつ
た。更に、GTOがサイリスタと異なる点は、オ
ンパルス、オフパルス、負バイアスの3種の信号
によりゲート制御を行なわなければならない点で
ある。
第8図は従来のゲート制御回路を示すブロツク
図である。1は発振器であり、インバータの出力
周波数を決定する基準パルスを出力するものであ
る。この発振器1の出力パルスを図示のようにA
パルスとする。2は時間遅れ回路であり、Aパル
スより所定の時間遅れを持たせたパルスを作るも
のである。これを図示のようにBパルスとする。
3はBパルスを入力として動作するリングカウン
タで、各相に対する信号を振分ける機能を有して
いる。4は各相のオフパルスの時期を決定するた
め、位相論理をとるオフパルス選択回路、3Aは
オフパルス信号の出力時期にオンパルスが出力し
ないようにオンパルスの一部を削除する回路、4
Bはオンパルス信号の出力後、オフパルス信号が
重畳しないようにオフパルス出力時期を調整する
機能を有する回路、5はインバータ停止時に、変
調信号をブロツクする回路で、オンパルス、負バ
イアスのゲートブロツクを目的とする。6は変調
回路で、リングカウンタ3の出力信号の変調を行
なうものである。7は停止時に発振する発振器
で、停止時に負バイアスを印加することを目的と
する。8は停止指令により一斉にオフパルスを出
力するための回路、9は転流失敗時に全点弧を行
ない、以降ゲートブロツクする回路、10,11
は転流失敗時に負バイアス、オフパルスをゲート
ブロツクする回路、12,13,14、はパルス
増幅回路、15,16,17はパルストランス、
18は論理和回路、19は始動及び停止同期回
路、SIG1は変調信号、SIG2は転流失敗信号、
SIG3は停止及び始動信号、PONはオンパルス、
PNは負バイアス、POFFはオフパルスを示す。特
に、インバータ装置、チヨツパ装置、しや断器等
で、GTOを使用する場合、オンパルスとオフパ
ルスのタイミングが、重要であり、オンパルスの
パルス幅や、オフパルスの出力時期等の調節に、
前述の第7図中、オンパルス削除回路3Aやオフ
パルス出力調整回路4Bのような複雑な回路を設
けた論理回路によるパルス信号作成手法が、しば
しば、問題になつた。
本発明は、上記、GTO素子の特性、留意点を
考慮してなされたもので、運転、停止、故障停止
等の各種状況下において、主回路をGTOで構成
した装置に最適なゲート制御方法を提供すること
を目的とする。
以下、本発明を図面を参照して説明する。第2
図は本発明をインバータに適用した場合の一実施
例を示す構成図で、1は発振器であり、インバー
タの出力周波数を決定する基準の発振器である。
この発振器の出力パルスを図示のように、Aパル
スとする。2は、時間遅れ回路であり、Aパルス
より、所定の時間遅れを持たせたパルスを作る。
これを図示のように、Bパルスとする。3は、B
パルスを入力として動作するリングカウンタで、
各相に対する信号を振り分ける機能を持つ。4
は、各相のオフパルスの時期を決定するため、位
相論理をとるオフパルス選択回路、5は、インバ
ータ停止時に、変調信号をブロツクする回路で、
オンパルス、負バイアスのゲートブロツクを目的
とする。6は、変調回路で、リングカウンタ3の
出力信号の変調を行なう。7は、停止時に発振す
る発振器で、停止時に負バイアスを印加すること
を目的とする。8は、停止指令により、一斉に、
オフパルスを出力するための回路、9は、転流失
敗時に、全点弧を行ない、以降、ゲートブロツク
する回路、10,11は転失時に、負バイアス、
オフパルスをゲートブロツクする回路、12,1
3,14は、パルス増幅回路、15,16,17
は、パルストランス、18は、論理和、19は、
始動及び停止同期回路、SIG1は、変調信号、
SIG2は、転流失敗信号、SIG3は、停止及び始
動信号、PONは、オンパルス、PNは、負バイア
ス、POFFはオフパルスを示す。
次に、本実施例を、図示しないGTOで構成さ
れる3相ブリツジインバータ回路を例により、第
2図、第3図を参照して、詳細に説明する。但
し、以下の説明において、数字に括弧を付したも
のは、その回路の機能が、動作していないことを
示すものとする。第3図において、時刻t1′以前
までは、停止中を示し、7−18−10−13−
16の過程で、補助発振器7により、全相に対し
て、負バイアスが加えられている。時刻t1′にお
いて、始動信号SIG3が与えられると、同期回路
19により、Bパルスと同期して、時刻t1から、
インバータは、始動する。すなわち、補助発振器
7は停止し、変調停止回路5が解除され、オンパ
ルスは、3−6−9−12−15の過程で、負バ
イアスは、3−6−18−10−13−16の過
程で、オフパルスは、3−4−8−11−14−
17の過程で、各相に対して、所定の順序で与え
られる。ここで、オンパルスPON、負バイアスパ
ルスPNは、Bパルスに同期し、オフパルスPOFF
は、Aパルスに同期し、オフパルス選択回路4に
より、第3図に示す所定の時期に出力される。パ
ルストランス15〜17より出力されるパルス
は、オンパルスPONの場合、波高値0.5〜0.6A程度
の電流であり、一方、オフパルスPOFFは、波高値
100〜200A、パルス幅50〜60μsのパルス電流であ
り、オンパルスPONとオフパルスPOFFの重なり部
分は、見掛け上、オンパルスが消滅し、所望のパ
ルス幅とすることができ、この手法によれば、論
理回路により、オンパルス幅を削除して、オンパ
ルス、オフパルスのタイミングを調整する必要が
ない。次に、時刻t2′において、停止信号SIG3が
与えられると、同期回路19により、Aパルスと
同期して、時刻t2にて、インバータは停止する。
すなわち、t2において、オフパルスPOFFが、8−
11−14−17の過程で一斉に出力されると同
時に変調停止回路5により、オンパルスPON、負
バイアスPNは、ゲートブロツクされる。一方、
補助発振器7が発振を開始し、7−18−10−
13−16の過程で負バイアスPNが全アームに
一斉に加えられ、時刻t1′以前の状態にもどる。
時刻t1′と同様に、再び時刻t3′にて始動信号SIG3
が与えられると、インバータは動作を開始する。
時刻t4において、転流失敗信号SIG2が与えられ
ると、オンパルスPONは、9−12−15の過程
で全相に一斉に与えられ、その後、ゲートブロツ
クされ、同時に、負バイアスPNは、ゲートブロ
ツク回路10、オフパルスPOFFは、ゲートブロツ
ク回路11の回路により、ゲートブロツクされ、
時刻t4以降は、故障停止となる。通常、転流失敗
時の保護として、主回路の遮断器あるいはノーヒ
ユーズブレーカのトリツプが並行して行なわれる
ため、所定の検査あるいは故障対策後、主回路の
入力電源が再投入され、インバータは、再び時刻
t′1以前の状態へ復帰する。また、第7図に示す
ようにオフパルス出力時期とオンパルスとを重畳
させて与える時、重畳したオンパルスの部分が出
力しないようにオフパルス論理信号で、オンパル
ス論理信号を鎖錠する回路9Aを設けて構成して
も良い。
停止中、パルストランス16を介して負バイア
スを印加する方法としては、第2図に示したよう
に、補助発振器7を用いて、停止信号と同時に発
振させ、負バイアス信号を作る以外に、第4図に
示すように、停止信号により解除され、変調信号
をパスする回路5′を用いて、補助発振器7を省
略してもよい。又、オンパルスPON、オフパルス
POFFのタイミングは、第2図における時間遅れ回
路2の調整で、Aパルス、Bパルスの位相差を変
化させ、設定できるが、これに伴ない、オフパル
スPOFFのパルス幅を調整する機能として、第5図
に示すように、単安定マルチ回路20を追加し、
その時定数変化により、所望のパルス幅に設定す
るように構成してもよい。
更に、第6図に示すように、オンパルスとオフ
パルスの重畳期間においてオンパルスが出力しな
いようにゲートブロツクする回路21を付加して
構成してもよい。
なお、上記実施例では本発明をインバータ装置
に適用した場合について述べたが、GTOを使用
したチヨツパ装置、しや断器等においても前述同
様に適用実施することができるものである。
以上、説明したように、本発明によれば次のよ
うな効果が得られる。
(1) インバータ等のGTOを使用した装置の停止
中に、パルストランスを介して負バイアスを印
加することにより、GTOの誤点弧防止、スナ
バ素子容量の低減等の効果を上げることができ
る。
(2) パルストランスを介して、オフパルスをオン
パルスに重畳させ、オンパルスの一部を消滅さ
せることにより、パルス信号作成過程が単純化
できる。
(3) オンパルス論理信号をオフパルス論理信号で
鎖錠してオンパルスPONとオフパルスPOFFの出
力時期の間に隙間を持たせないことにより、
GTOが中途半端なオフの状態になることを防
止する効果を上げることができる。
(4) 通常停止時に一斉にオフパルスを出力するこ
とにより、GTOが停止時に中途半端なオフ状
態となることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、GTO素子のdv/dt特性例を示すグ
ラフ、第2図は、本発明のゲート制御回路の実施
例を示すブロツク図、第3図は、本発明実施時の
パルスのタイミングチヤート、第4図乃至第7図
はそれぞれ本発明の他の実施例を示す図、第8図
は従来のゲート制御回路を示すブロツク図であ
る。 1……発振器、2……時間遅れ回路、3……リ
ングカウンタ、4……オフパルス選択回路、5…
…変調停止回路、6……変調回路、7……補助発
振器、8……全出力回路、9……全点弧回路、1
0,11……ゲートブロツク回路、12,13,
14……パルス増幅回路、15,16,17……
パルストランス、18……オア回路、19……同
期回路、20……単安定マルチ回路、PON……オ
ンパルス、PN……負バイアス、POFF……オフパル
ス、5′……停止時に変調信号をパスする回路、
SIG1……変調信号、SIG2……転流失敗検出信
号、SIG3……始動及び停止信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ゲートターンオフサイリスタの出力の基準に
    なるAパルスを発生する発振器、前記Aパルスに
    対して所定の時間遅れを持つBパルスを発生する
    時間遅れ回路を備え、前記Bパルスに同期させて
    オンパルス信号を導出する手段と、前記Aパルス
    に同期させてオフパルス信号を導出する手段とを
    有し、運転時にはオフパルス出力時期をオンパル
    スと重畳させて与えることを特徴とするゲートタ
    ーンオフサイリスタのゲート制御方法。 2 オフパルスの波高値はオンパルスの波高値よ
    り大きな値とした特許請求の範囲第1項に記載の
    ゲートターンオフサイリスタのゲート制御方法。 3 ゲートターンオフサイリスタの出力の基準に
    なるAパルスを発生する発振器、前記Aパルスに
    対して所定の時間遅れを持つBパルスを発生する
    時間遅れ回路を備え、前記Bパルスに同期させて
    オンパルス信号を導出する手段と、前記Aパルス
    に同期させてオフパルス信号を導出する手段と、
    負バイアスを導出する手段とを有し、運転時には
    オフパルス出力時期をオンパルスと重畳させて与
    え、該オフパルス消失後負バイアスを与えるよう
    にしたことを特徴とするゲートターンオフサイリ
    スタのゲート制御方法。 4 ゲートターンオフサイリスタの出力の基準に
    なるAパルスを発生する発振器、前記Aパルスに
    対して所定の時間遅れを持つBパルスを発生する
    時間遅れ回路を備え、前記Bパルスに同期させて
    オンパルス信号を導出する手段と、前記Aパルス
    に同期させてオフパルス信号を導出する手段と、
    負バイアスを導出する手段と、ゲートターンオフ
    サイリスタで構成された装置の転流失敗を検出す
    る手段とを有し、運転時にはオフパルス出力時期
    をオンパルスと重畳させて与えて該オフパルス消
    失後負バイアスを与え、転流失敗時には全相一斉
    にオンパルスを供給した後にオンパルス、オフパ
    ルス及び負バイアス信号を全てブロツクするよう
    にしたことを特徴とするゲートターンオフサイリ
    スタのゲート制御方法。
JP1873079A 1979-02-20 1979-02-20 Inverter gate control system using gate turn off thyristor Granted JPS55111672A (en)

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DE3006035A DE3006035C2 (de) 1979-02-20 1980-02-18 Gate-Steuerschaltung für einen Wechselrichter
US06/122,826 US4301500A (en) 1979-02-20 1980-02-19 Gate control system of the inverter using gate-turn-off thyristors
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JPS55111672A JPS55111672A (en) 1980-08-28
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GB2047016A (en) 1980-11-19
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