JPS63242164A

JPS63242164A - Ｇｔｏサイリスタのスナバ−回路

Info

Publication number: JPS63242164A
Application number: JP7454887A
Authority: JP
Inventors: Fumiyasu Moriya; 守谷　文康
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-10-07

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、ＧＴＯサイリスタのスナバ−回路に関する
。

（従来の技術）従来の鉄道車両の制御装置や、電源装置に使用されてい
るＧＴＯサイリスタのゲート制御のためのスナバ−回路
の基本的な構成が、第６図＜ａ＞、（ｂ）に示されてい
る。

ＧＴＯサイリスタＧ　Ｔ　Ｏを用いたスイッチング回路
では、ＧＴＯサイリスタＧＴＯがオン状態からオフ状態
に移行する際、ＧＴＯサイリスタＧＴＯを流れていたア
ノード電流は、２００〜３００Ａ／μＳの非常に大きな
電流の変化率で減少し、その電流は、実線矢印で示すよ
うにスナバ−回路のスナバ−コンデンサＳＣにスナバ−
ダイオードＳＤを介して流入する。このとぎに、スナバ
−回路の漂遊インダクタンスによって、ＧＴＯサイリス
タＧＴＯにパルス状に電圧が発生し、オフ状態に移行し
つつあるＧＴＯサイリスタ内部に局部的に損失を発生す
る。この損失によってＧＴＯサイリスタが破壊しないよ
うにするためには、スナバ−コンデンサＳＣとして従来
のサイリスタに比較して大きな８母のものを必要として
いた。例えば、２０００Ｖの直流電圧の回路で、２００
０〜２５００Ａの電流を遮断可能なＧＴＯサイリスタＧ
ＴＯでは、６μＦのスナバ−コンデンサを必要とする。

そこで、このＧＴＯサイリスタＧＴＯを６００Ｈ２でス
イッチングするとすれば、そのときにＧＴｏサイリスタ
１個当りで発生するスナバ−回路の損失は、 −ＣＶ２ｆ＝　　Ｘ６Ｘ１０″６Ｘ２０００２　Ｘ６００−７２０
０　（Ｗａｔｔ）であり、極めて大きなものである。

そこで、第６図（ａ）に示す従来のスナバ−回路におい
ては、スナバ−コンデンサＳＣに蓄えられた電荷は、破
線矢印に示すように、すべてスナバ−抵抗器ＳＲによっ
て熱損失となって消費される。この結果、この従来のス
ナバ−回路では、エネルギの帰還効率が悪い問題点があ
った。

そこで、同図（ｂ）に示すように、スナバ−回路に供給
されるエネルギの一部を電気エネルギのまま電源側に帰
還する目的で、変成器ＳＴをスナバ−抵抗器ＳＲの代わ
りに設けた回路も知られている。この回路の場合、帰還
用の変成器ＳＴはスナバ−コンデンサＳＣの放電方向に
のみしか電流を流さないので、鉄心が飽和して出力が出
なくなるのを避けるために鉄心にギャップを設け、励磁
リアクタンスに蓄積されたエネルギを破線矢印で示すよ
うに、スナバ−補助抵抗器５ＴＲ−スナバ−ダイオード
ＳＤ−変成器ＳＴの１次巻線のループで循環させる。こ
のとき、循環電流によってスナバ−補助抵抗器ＳＴＲの
両端に生ずる電圧は鉄心の磁束をリセットする方向に発
生するので、鉄心が飽和せず、次のスナバ−コンデンサ
ＳＣの放電の際にも２次側にエネルギを伝達することが
できる。

しかしながら、この方式でも、帰還用変成器ＳＴの１次
巻線に直列に抵抗器ＳＴＲを設けなければならず、エネ
ルギの一部がこのスナバ−補助抵抗器ＳＴＲで熱として
消費されてしまい、エネルギの帰還効率を高くすること
が原理的に不可能であった。

（発明が解決しようとする問題点）上記のように、従来のＧＴＯサイリスタのスナバ−回路
では、スナバ−抵抗器またはスナバ−補助抵抗器が電気
エネルギの全部または一部を熱エネルギとして消費して
しまって、電気エネルギの帰還効率が高くならない問題
点があった。

この発明は、このような従来の問題点を解決するために
なされたもので、スナバ−回路で消費される熱損失を低
減して電気エネルギの帰還効率を島（シ、高周波でスイ
ッチングするＧＴＯサイリスタの損失を低減すると共に
、スナバ−回路を小形化できるＧＴＯサイリスタのスナ
バ−回路を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この発明のＧＴＯサイリスタのスナバ−回路は、２個の
ＧＴＯサイリスタが交互にオン、オフを繰り返すように
直流電源に対して直列接続され、各ＧＴＯサイリスタに
並列に、コンデンサとダイオードとの直列回路を接続し
、このダイオードに並列に、ダイオードと逆方向に電流
を流すスイッチング手段と変圧器の１次巻線との直列回
路を接続したＧＴＯサイリスタのスナバ−回路において
、前記各ＧＴＯサイリスタの変圧器の１次巻線の極性を
互いに逆向きになるように接続し、かつ前記変圧器の２
次側出力巻線を整流器を介して直流電源に接続したもの
である。

（作用）この発明のＧＴＯサイリスタのスナバ−回路では、交互
にオン、オフする０丁０サイリスタのスナバ−コンデン
サに蓄積された電気エネルギが、変圧器の各１次巻線を
交互に互いに逆方向に励磁し、変圧器の１次電圧を交流
にする。そのため、この変圧器に、鉄心のリセット抵抗
を設ける必要がなく、高効率で電気エネルギを帰還する
ことができる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例を示している。この実施例
のＧＴＯサイリスタのスナバ−回路は、第２図に示すイ
ンバータ回路１の１相分のスイッチング回路２に用いら
れたものである。

直流電源Ｅに対して一対のＧＴＯザイリスタＧＴＯＩ、
ＧＴＯ２が直列に接続されている。各ＧＴＯサイリスタ
ＧＴＯ１，ＧＴＯ２に対するスナバ−回路３．４は、Ｇ
ＴＯサイリスタＧＴＯ１゜ＧＴＯ２に並列に接続された
スナバ−コンデンサＳＣＩ、ＳＣ２とスナバ−ダイオー
ドＳＤ１．ＳＤ２の直列回路と、この直列回路のスナバ
−ダイオードＳＤ１．ＳＤ２に並列に接続された変圧器
ＴＳの１次巻線ｗ１．ｗ２とスナバ−サイリスタ８３１
．８８２との直列回路とで構成されている。

そして、一方のＧＴＯサイリスタＧＴＯＩに対するスナ
バ−回路の変圧器ＴＳの第１の１次巻線Ｗ１と、使方の
ＧＴＯサイリスタＧＴＯ２に対するスナバ−回路の変圧
器ＴＳの第２の１次巻線Ｗ２とは、互いに楊性が逆向き
になるように接続されている。

変圧器ＴＳの２次巻線ｗ３は、整流ブリッジＳＲ［と平
滑チョークＳｘを介して直流型ＲＥと接続されている。

各ＧＴＯサイリスタＧＴＯＩ、ＧＴＯ２のグーｉ〜には
、ゲート回路５．６が接続されている。そして、前記各
スナバ−サイリスタ８８１．ＳＳ２ニハ、ＧＴＯサイリ
スタＧＴＯＩ、ＧＴＯ２（７）オンパルスに同期したト
リガ信号が与えられるが、ＧＴＯサイリスタ８８１．Ｓ
Ｓ２のゲート出力にパルストランスＧ　Ｔを設けて絶縁
し、ダイオードＤＩ、Ｄ２によりオンパルスのみがサイ
リスクＳ８１、ＳＳ２に加わるように構成されている。

上記の構成のＧＴＯサイリスクのスナバ−回路の動作に
ついて、次に説明する。

第３図のタイムチｔシートを参照して、第１、第２のＧ
ＴＯサイリスタＧＴＯ１，０ＴＯ２には、同図（ａ）に
示すように交互にオン、オフするゲート信号が加えられ
る。

そこで、第１のＧＴＯサイ゛リスタＧＴＯ１がオフした
瞬間Ａでは、第４図に示すように、第１０Ｔｏサイリス
タＧＴＯ１を流れていた７ノード電流（第３図（ｅ）に
示す電流）がスナバーコンデンＦｊＳ０１、スナバ−ダ
イオードＳＤ１に移行し、スナバ−コンデンサＳ０１を
充電する。

このとき、同時に第２のＧＴＯサイリスタＧＴＯ２がオ
ンするので、スナバ−コンデンサＳＣ２の電荷は、第２
のＧＴＯサイリスタＧＴＯ２−トリガパルスが与えられ
たスナバ−サイリスタ５８２−第２の１次巻ａＷ２を介
してＩＩｉ電しく第３図（ｊ）に示す）、変圧器Ｔ　Ｓ
の２次巻線Ｗ３に電流（第３図（ｋ）に示す）が流れて
、電源Ｅに電荷を帰還することができる。

なお、ここで、電源Ｅに電荷を帰還するためには、変圧
器ＴＳの２次巻線Ｗ３の巻数を１次巻線Ｗ１．Ｗ２の各
巻数よりも大きく設定して、変圧器ＴＳから発生する電
圧を電源電圧より高くしておくことが必要である。

第２のスナバ−サイリスタＳＳ２は、スナバ−コンデン
サＳＣ２の電荷が放雷し終わると、消弧する。

続いて、第３図（ａ＞に示すように第１のＧ　−ｒＯサ
イリスタＧＴＯＩがオンし、第２のＧＴＯサイリスタＧ
ＴＯ２がオフした瞬間Ｂには、同図（Ｃ）に示すように
第１のスナバ−サイリスタＳ８１にトリガ信号が与えら
れ、第３図（ｇ）及び第５図に承すようにスナバ−コン
デンサＳＣＩの電荷が第１の１次巻線Ｗ１を介して放電
される。

ここで、第１巻線ｗ１と第２巻線ｗ２との巻き方向を逆
にしているので、このスナバ−コンデンサＳＣ１の放電
電流による変圧器ＴＳの２次巻線Ｗ３の励磁方向は、第
４図に承りものとは逆ＶｉＩｆ！ｔとなり、第３図（ｋ
）に示すように交流電流が変圧器ＴＳの２次出力となる
。

このようにして、第１、第２のＧＴＯサイリスタＧＴＯ
１，ＧＴＯ２の交互のオン、オフにより、変圧器ＴＳに
は交流電流が流れることになり、１方向励磁電流の場合
のように変圧器にリセット抵抗を設けなくても、交流が
自ずと逆方向電流を消弧し、スナバ−抵抗器やスナバ−
補助抵抗器にょり発生する熱損失をなくし、電気エネル
ギの効率の良い帰還ができるのである。また、交流が変
圧器ＴＳに流れるため、この変圧器ＴＳの鉄心を小さな
ものにできる。

なお、この発明のＧＴＯサイリスタのスナバ−回路は、
上記の実施例に限定されるものではなく、スナバ−サイ
リスタＳＳ１．ＳＳ２に代えてスイッチングトランジス
タやＦＥＴのようなスイッチング手段を用いて高速応答
性を実現することもできる。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、交互にオン、オフする
ＧＴＯサイリスタの各々に対して並列にスナバ−コンデ
ンサとスナバ−ダイオードとの直列回路を接続し、この
スナバ−ダイオードに並列に変ｒＥ器とスイッチング手
段との直列回路を設け、各ＧＴＯサイリスタに対する変
圧器の１次巻線の巻き方向を互いに逆方向に設定したの
で、交互にオン、オフするＧＴＯサイリスタの各スナバ
−コンデンサに蓄積される電気エネルギが変圧器を交！
７に互いに逆向きに励磁できる。この結果、変圧器の１
次電圧が交流となり、鉄心のリセット抵抗を設ける必要
がなく、高効率の電気エネルギの帰還ができる。また、
スナバ−変圧器に交流が流れるため、この変圧器を直流
の場合のように大型なものにする必要がなく、機器構成
の小形化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路図、第２図は上記実
施例を用いたインバータの回路図、第３図は上記実施例
の動作を説明するタイムチャート、第４図は上記実施例
の第１のＧＴＯサイリスタのオフ時の動作を説明する動
作説明図、第５図は上記実施例の第１のＧ　Ｔ　Ｏサイ
リスタのオン時の動作を説明する動作説明図、第６図は
従来例の動作を説明する回路図である。ＧＴＯｌ、０丁０２・・・ＧＴＯサイリスクＳＳ１．８
８２・・・スナバ−サイリスタ８０１、ＳＣ２・・・ス
ナバ−ダイオード８ＣＩ、ＳＧ２・・・スナバ−コンデ
ンサＴＳ・・・変圧器Ｗｌ、Ｗ２・・・１次巻線Ｗ３・・・２次巻線

Claims

【特許請求の範囲】

２個のＧＴＯサイリスタが交互にオン、オフを繰り返す
ように直流電源に対して直列接続され、各ＧＴＯサイリ
スタに並列に、コンデンサとダイオードとの直列回路を
接続し、このダイオードに並列にダイオードと逆方向に
電流を流すスイッチング手段と変圧器の１次巻線との直
列回路を接続したＧＴＯサイリスタのスナバー回路にお
いて、前記各ＧＴＯサイリスタの変圧器の１次巻線の極
性を互いに逆向きになるように接続し、かつ前記変圧器
の２次側出力巻線を整流器を介して直流電源に接続して
成るＧＴＯサイリスタのスナバー回路。