JPS6343969B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6343969B2 JPS6343969B2 JP55038646A JP3864680A JPS6343969B2 JP S6343969 B2 JPS6343969 B2 JP S6343969B2 JP 55038646 A JP55038646 A JP 55038646A JP 3864680 A JP3864680 A JP 3864680A JP S6343969 B2 JPS6343969 B2 JP S6343969B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- diode
- current
- gto
- transformer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 34
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 101100449818 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ECM4 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100449817 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) gto2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- SYHGEUNFJIGTRX-UHFFFAOYSA-N methylenedioxypyrovalerone Chemical compound C=1C=C2OCOC2=CC=1C(=O)C(CCC)N1CCCC1 SYHGEUNFJIGTRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は電力変換装置において、半導体素子に
加わる過電圧やdv/dtを緩和する為の保護回路
(これをスナバ回路という)に関するものである。
加わる過電圧やdv/dtを緩和する為の保護回路
(これをスナバ回路という)に関するものである。
[従来の技術]
半導体素子を使用する電力変換装置において
は、半導体素子に加わる過電圧や立ち上り(以下
dv/dt)の早い電圧で半導体素子が破壊しない
ように、必らずスナバ回路を設ける。第1図は従
来から使用されているスナバ回路1で、その回路
を適用した第2図でその動作の説明を行なう。第
2図はゲートターンオフサイリスタ(以下GTO
と記す)を用いたインバータである。
は、半導体素子に加わる過電圧や立ち上り(以下
dv/dt)の早い電圧で半導体素子が破壊しない
ように、必らずスナバ回路を設ける。第1図は従
来から使用されているスナバ回路1で、その回路
を適用した第2図でその動作の説明を行なう。第
2図はゲートターンオフサイリスタ(以下GTO
と記す)を用いたインバータである。
図中1がスナバ回路でコンデンサ11、ダイオ
ード12及び抵抗13から成る。21と22が
GTO、23と24がGTOと逆並列に接続された
ダイオードである。25が負荷、26と27はそ
れぞれE/2の直流電源である。第2図の基本的
な動作は、GTO21と22が交互にオンとオフ
を繰り返すことでそれによつて負荷25に交流が
印加される。GTO21がオン、GTO22がオフ
していて負荷25に電流Iが流れているときに、
GTO21をオフした瞬間の波形を第3図に示す。
GTOはそのゲートカソード間に逆方向に電流ig
を流すと、ターンオフしアノードカソード間に電
圧vaが図示のように加わる。図のvDはGTO21
とスナバ1のコンデンサ11とダイオード12の
作る閉回路のインダクタンスlとターンオフ直前
のアノード電流、すなわち負荷電流Iの大きさで
決まりlもIも大きい程vDは高くなる。又vpは電
源26、GTO21と負荷25の閉回路及び電源
27とダイオード22及び負荷25の閉回路の浮
遊インダクタンスl3と浮遊抵抗Rs及びコンデンサ
11のキヤパシタンスC、負荷電流Iに依存し、
lsとIは大きい程又Cは小さい程vpは小さくな
る。GTOを使用するうえでvDもvpも共に小さい
方が望ましく、とりわけvpが高いとそれだけ高耐
圧のGTOを使用しなければならなくなる。しか
し、vpを低下させる為にコンデンサ11のCを大
きくすると、GTO21がオンオフの一周期に1/2
C(vp−E)2+1/2CE2のエネルギーの大半が抵抗
13に消費される。ここでEは電源26と27の
電圧の和である。例を挙げると周波数を1000
Hz、C=2μF、vp=400V、E=200Vとすると
80Wとなる。これは装置の効率低下をもたらすと
共に、抵抗の外形が大きくなり発熱を伴なうので
装置の小形化の妨げとなつている。
ード12及び抵抗13から成る。21と22が
GTO、23と24がGTOと逆並列に接続された
ダイオードである。25が負荷、26と27はそ
れぞれE/2の直流電源である。第2図の基本的
な動作は、GTO21と22が交互にオンとオフ
を繰り返すことでそれによつて負荷25に交流が
印加される。GTO21がオン、GTO22がオフ
していて負荷25に電流Iが流れているときに、
GTO21をオフした瞬間の波形を第3図に示す。
GTOはそのゲートカソード間に逆方向に電流ig
を流すと、ターンオフしアノードカソード間に電
圧vaが図示のように加わる。図のvDはGTO21
とスナバ1のコンデンサ11とダイオード12の
作る閉回路のインダクタンスlとターンオフ直前
のアノード電流、すなわち負荷電流Iの大きさで
決まりlもIも大きい程vDは高くなる。又vpは電
源26、GTO21と負荷25の閉回路及び電源
27とダイオード22及び負荷25の閉回路の浮
遊インダクタンスl3と浮遊抵抗Rs及びコンデンサ
11のキヤパシタンスC、負荷電流Iに依存し、
lsとIは大きい程又Cは小さい程vpは小さくな
る。GTOを使用するうえでvDもvpも共に小さい
方が望ましく、とりわけvpが高いとそれだけ高耐
圧のGTOを使用しなければならなくなる。しか
し、vpを低下させる為にコンデンサ11のCを大
きくすると、GTO21がオンオフの一周期に1/2
C(vp−E)2+1/2CE2のエネルギーの大半が抵抗
13に消費される。ここでEは電源26と27の
電圧の和である。例を挙げると周波数を1000
Hz、C=2μF、vp=400V、E=200Vとすると
80Wとなる。これは装置の効率低下をもたらすと
共に、抵抗の外形が大きくなり発熱を伴なうので
装置の小形化の妨げとなつている。
[発明の目的]
本発明の目的はコンデンサのエネルギーの一部
を再利用することによつて装置の効率向上と小形
化を図ることができるスナバ回路を提供すること
にある。
を再利用することによつて装置の効率向上と小形
化を図ることができるスナバ回路を提供すること
にある。
[実施例]
第4図a,bが本発明のスナバ回路の構成図
で、それを適用した第5図の回路でその動作を説
明する。第5図は本発明の一実施例を示す構成図
で、第2図と同一部に同一符号を付して、その説
明を省略する。
で、それを適用した第5図の回路でその動作を説
明する。第5図は本発明の一実施例を示す構成図
で、第2図と同一部に同一符号を付して、その説
明を省略する。
第5図において、11aと11bはコンデン
サ、12aと12bはダイオード、14は変成器
例えば変流器、15はリアクトル又は抵抗(以下
インピーダンス素子と記す、16はダイオードブ
リツジである。
サ、12aと12bはダイオード、14は変成器
例えば変流器、15はリアクトル又は抵抗(以下
インピーダンス素子と記す、16はダイオードブ
リツジである。
GTO21がオン、GTO22がオフしている状
態では、コンデンサ11aの電荷はO、コンデン
サ11bはEに充電されている。負荷電流ILは
電源26→GTO21→負荷25のループで流れ
ている。この状態でGTO21のゲートに負の信
号を加えGTO21をオフすると共に、GTO22
のゲートに正の信号を加えてGTO22をオンす
る。これによりU点の電位は0点を基準として−
E/2となる。
態では、コンデンサ11aの電荷はO、コンデン
サ11bはEに充電されている。負荷電流ILは
電源26→GTO21→負荷25のループで流れ
ている。この状態でGTO21のゲートに負の信
号を加えGTO21をオフすると共に、GTO22
のゲートに正の信号を加えてGTO22をオンす
る。これによりU点の電位は0点を基準として−
E/2となる。
負荷25が純抵抗であれば、GTO22を介し
て負荷電流ILが流れ、又誘導性負荷であれば負
荷電流ILは瞬時には変化しないので、ダイオー
ド24を介して電源27より負荷電流ILが流れ
るループが形成される。コンデンサ11aは
GTO21のオフの直後、第3図に示すようにvp
に充電される。
て負荷電流ILが流れ、又誘導性負荷であれば負
荷電流ILは瞬時には変化しないので、ダイオー
ド24を介して電源27より負荷電流ILが流れ
るループが形成される。コンデンサ11aは
GTO21のオフの直後、第3図に示すようにvp
に充電される。
一方、GTO22のオン又はダイオード24の
導通によりU点の電位が−E/2になると、コン
デンサ11bの負荷は、変流器14―インピーダ
ンス素子15―ダイオード12a―GTO22
(又はダイオード24)―コンデンサ11bの閉
回路で放電する。放電電流は主にインピーダンス
素子15で制限される。変流器14の1次電流の
1/n(n:2次巻線/1次巻線)の電流が変流
器14の2次巻線を介して電源26と27に流れ
る。即ちコンデンサ11a,11bのエネルギー
が電源26,27に回生される。この間に前述の
コンデンサ11aの電荷はコンデンサ11a―電
源26―電源27―GTO22(ダイオード24)
―ダイオード12aで放電し、vpからEに戻る。
なお、コンデンサ11aの放電のみを考えると、
ダイオード12aは、阻止方向に動作するが、コ
ンデンサ11bの放電電流が流れている間はダイ
オード12aが順バイアスされており、その状態
が続く限り、コンデンサ11aは放電する。もし
ダイオード12aが逆バイアスされるときは、コ
ンデンサ11a―電源26―電源27―GTO2
2(ダイオード24)―ダイオード12b―変流
器14―インピーダンス素子15の閉回路で放電
することになり、いずれにせよEになる。
導通によりU点の電位が−E/2になると、コン
デンサ11bの負荷は、変流器14―インピーダ
ンス素子15―ダイオード12a―GTO22
(又はダイオード24)―コンデンサ11bの閉
回路で放電する。放電電流は主にインピーダンス
素子15で制限される。変流器14の1次電流の
1/n(n:2次巻線/1次巻線)の電流が変流
器14の2次巻線を介して電源26と27に流れ
る。即ちコンデンサ11a,11bのエネルギー
が電源26,27に回生される。この間に前述の
コンデンサ11aの電荷はコンデンサ11a―電
源26―電源27―GTO22(ダイオード24)
―ダイオード12aで放電し、vpからEに戻る。
なお、コンデンサ11aの放電のみを考えると、
ダイオード12aは、阻止方向に動作するが、コ
ンデンサ11bの放電電流が流れている間はダイ
オード12aが順バイアスされており、その状態
が続く限り、コンデンサ11aは放電する。もし
ダイオード12aが逆バイアスされるときは、コ
ンデンサ11a―電源26―電源27―GTO2
2(ダイオード24)―ダイオード12b―変流
器14―インピーダンス素子15の閉回路で放電
することになり、いずれにせよEになる。
変流器14の2次巻線を介してコンデンサ11
bのエネルギーが回生されている期間中、変流器
14の2次電圧はEに保持され、従つて1次電圧
はE/nに保持される。変流器14の励磁電流は
時間と共にほぼ直線的に増加し、2次側に伝達さ
れる電流はその分減少していき、該励磁電流の大
きさが1次電流の大きさに等しくなると2次電流
は0となる。即ち回生は終了する。変流器14に
貯えられた励磁エネルギー分は、インピーダンス
素子15、ダイオード12a,12bと変流器1
4内で消費される。
bのエネルギーが回生されている期間中、変流器
14の2次電圧はEに保持され、従つて1次電圧
はE/nに保持される。変流器14の励磁電流は
時間と共にほぼ直線的に増加し、2次側に伝達さ
れる電流はその分減少していき、該励磁電流の大
きさが1次電流の大きさに等しくなると2次電流
は0となる。即ち回生は終了する。変流器14に
貯えられた励磁エネルギー分は、インピーダンス
素子15、ダイオード12a,12bと変流器1
4内で消費される。
GTO22がオフ、GTO21がオンとなる過程
でも全く相似の動作により、夫々のコンデンサ1
1aと11bのエネルギーは大部分電源に戻すこ
とが出来る。実験による回生率は55ないし70%で
あるが、定数の選定を適切に選べば更に回生率を
上げることは可能である。
でも全く相似の動作により、夫々のコンデンサ1
1aと11bのエネルギーは大部分電源に戻すこ
とが出来る。実験による回生率は55ないし70%で
あるが、定数の選定を適切に選べば更に回生率を
上げることは可能である。
第6図は本発明の他の実施例であつて、第5図
の変流器14の代りに変圧器14Aを用いたもの
である。変圧器14Aと変流器14の差は、変圧
器14Aを用いる場合、インピーダンス素子15
は2次側(回生側)に、変流器14を用いる場合
は1次側(スナバ側)に設けることにある。
の変流器14の代りに変圧器14Aを用いたもの
である。変圧器14Aと変流器14の差は、変圧
器14Aを用いる場合、インピーダンス素子15
は2次側(回生側)に、変流器14を用いる場合
は1次側(スナバ側)に設けることにある。
第6図ではエネルギーの回生先の直流電源は3
0として一般化してあるが、以下の説明では30
は第5図と同様直流電源26と27として扱う。
即ち第6図のP′端子は第5図のP端子に、N′端
子は第5図のN端子に接続される。
0として一般化してあるが、以下の説明では30
は第5図と同様直流電源26と27として扱う。
即ち第6図のP′端子は第5図のP端子に、N′端
子は第5図のN端子に接続される。
GTO21がオン、GTO22がオフしている状
態から、GTO21をオフ、GTO22をオンに転
ずると第5図で説明したようにコンデンサ11a
と11bの充電と放電が始まる。第6図において
は変圧器14Aを用いているので、変圧器14A
の2次巻線にはnEcの電圧が生ずる。ここで、Ec
はコンデンサ11bの充電電圧で初期値はEに等
しい。nは2次巻線数/1次巻線数でn>1に選
ばれる。nEc>Eの間ダイオードブリツジ16が
導通しコンデンサ11bのエネルギーは変圧器1
4Aを通して電源26と27に回生される。2次
巻線電圧nEcと直流電圧Eの差をインピーダンス
素子15のインピーダンスZで除算した値即ち
(nEc−E)/Zが変圧器14Aの2次巻線電流
となる。コンデンサ11bが放電し、ほぼEc=
E/nに達するとダイオードブリツジ16が逆バ
イアスされて非導通となる。コンデンサ11bの
残余エネルギー1/2C(E/n)2及び変圧器14Aの 励磁エネルギーは、変圧器14A、ダイオード1
2a、GTO22、コンデンサ11bの閉回路内
で損失となる。GTO22がオフ、GTO21がオ
ンとなる過程も全く同様である。
態から、GTO21をオフ、GTO22をオンに転
ずると第5図で説明したようにコンデンサ11a
と11bの充電と放電が始まる。第6図において
は変圧器14Aを用いているので、変圧器14A
の2次巻線にはnEcの電圧が生ずる。ここで、Ec
はコンデンサ11bの充電電圧で初期値はEに等
しい。nは2次巻線数/1次巻線数でn>1に選
ばれる。nEc>Eの間ダイオードブリツジ16が
導通しコンデンサ11bのエネルギーは変圧器1
4Aを通して電源26と27に回生される。2次
巻線電圧nEcと直流電圧Eの差をインピーダンス
素子15のインピーダンスZで除算した値即ち
(nEc−E)/Zが変圧器14Aの2次巻線電流
となる。コンデンサ11bが放電し、ほぼEc=
E/nに達するとダイオードブリツジ16が逆バ
イアスされて非導通となる。コンデンサ11bの
残余エネルギー1/2C(E/n)2及び変圧器14Aの 励磁エネルギーは、変圧器14A、ダイオード1
2a、GTO22、コンデンサ11bの閉回路内
で損失となる。GTO22がオフ、GTO21がオ
ンとなる過程も全く同様である。
[発明の効果]
本発明によつて得られる効果をまとめると次の
ようになる。
ようになる。
(イ) スナバ回路のコンデンサのエネルギを再利用
することにより装置の効率を数%向上させうる
こと (ロ) 発熱部が減少したことにより高密度の実装が
可能となり、装置の小形化が可能となつたこと
である。
することにより装置の効率を数%向上させうる
こと (ロ) 発熱部が減少したことにより高密度の実装が
可能となり、装置の小形化が可能となつたこと
である。
第1図は従来のスナバ回路、第2図は第1図の
回路を適用した回路、第3図は第2図のGTOの
アノード電圧とオフゲート電流との関係を示す波
形図、第4図a,bが本発明のスナバ回路のそれ
ぞれ異なる構成図、第5図および第6図はそれぞ
れ本発明のスナバ回路の一実施例および他の実施
例を示す図である。 1…スナバ回路、11,11a,11b…コン
デンサ、12,12a,12b…ダイオード、1
3…抵抗、14…変流器、14A…変圧器、15
…リアクトル又は抵抗、21,22…GTO、2
3,24…ダイオード、25…負荷、26,27
…電源、30…直流電源。
回路を適用した回路、第3図は第2図のGTOの
アノード電圧とオフゲート電流との関係を示す波
形図、第4図a,bが本発明のスナバ回路のそれ
ぞれ異なる構成図、第5図および第6図はそれぞ
れ本発明のスナバ回路の一実施例および他の実施
例を示す図である。 1…スナバ回路、11,11a,11b…コン
デンサ、12,12a,12b…ダイオード、1
3…抵抗、14…変流器、14A…変圧器、15
…リアクトル又は抵抗、21,22…GTO、2
3,24…ダイオード、25…負荷、26,27
…電源、30…直流電源。
Claims (1)
- 1 コンデンサとこのコンデンサの充電方向に接
続されるダイオードからなり、電力変換装置を構
成する正負直流母線間に直列接続される一対の半
導体素子のそれぞれに並列接続されるスナバ回路
において、前記一方のスナバ回路のコンデンサと
ダイオードの直列接続点と、前記他方のスナバ回
路のコンデンサとダイオードの直列接続点との間
に変成器を設け、前記コンデンサの放電時前記変
成器の2次巻線を介して前記コンデンサのエネル
ギを電源へ回生するようにしたことを特徴とする
スナバ回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3864680A JPS56136173A (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Spanner circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3864680A JPS56136173A (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Spanner circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56136173A JPS56136173A (en) | 1981-10-24 |
JPS6343969B2 true JPS6343969B2 (ja) | 1988-09-02 |
Family
ID=12531011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3864680A Granted JPS56136173A (en) | 1980-03-26 | 1980-03-26 | Spanner circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS56136173A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0667176B2 (ja) * | 1981-03-27 | 1994-08-24 | 株式会社日立製作所 | ゲートターンオフサイリスタ装置 |
JPS58130771A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-04 | Origin Electric Co Ltd | スナバ回路 |
FR2547106B1 (fr) * | 1983-05-30 | 1985-07-12 | Cem Comp Electro Mec | Dispositif d'equilibrage d'interrupteurs connectes en serie |
JP2521698B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1996-08-07 | 株式会社東芝 | スナバエネルギ回生回路 |
CH674687A5 (ja) * | 1987-12-07 | 1990-06-29 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
JPH01303066A (ja) * | 1988-05-30 | 1989-12-06 | Toshiba Corp | 電力変換装置 |
-
1980
- 1980-03-26 JP JP3864680A patent/JPS56136173A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56136173A (en) | 1981-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2780566B2 (ja) | 電力変換器 | |
JP2001016866A (ja) | 多レベル中性点電位固定型電力変換装置 | |
JPH03103079A (ja) | Gtoサイリスタを用いた電力変換回路に於けるエネルギの回生装置及びその方法 | |
JPH0435994B2 (ja) | ||
JPS6343969B2 (ja) | ||
US4855887A (en) | Current and frequency converter having means to reduce switching losses | |
US4706182A (en) | RF high-voltage power supply | |
JPH0435971B2 (ja) | ||
JPH0444510B2 (ja) | ||
JPH0336221Y2 (ja) | ||
RU2103125C1 (ru) | Возбудитель сварочной дуги переменного тока | |
JP2604668B2 (ja) | スイッチング回路のスナバー回路 | |
JPH0731158A (ja) | 電力変換装置のスナバエネルギー回収回路 | |
JP2555621B2 (ja) | インバ−タのエネルギ−回収回路 | |
JP3004774B2 (ja) | スナバ回路 | |
JPH05115178A (ja) | 電力変換装置 | |
JP2528811B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JPH09252576A (ja) | 直流−直流変換装置のスナバ回路 | |
JP2529659B2 (ja) | 自己消弧形スイッチング素子のスナバ回路 | |
JP2712999B2 (ja) | インバータ装置 | |
JPH06339280A (ja) | 電力変換器の低損失スナバ回路 | |
JP2000184710A (ja) | トランス絶縁型dc−dcコンバータ | |
JPH074068B2 (ja) | 自己消弧形スイッチング素子のスナバ回路 | |
JPH07303366A (ja) | スナバエネルギーの回生回路 | |
JPH0583928A (ja) | スナバ電力回生回路 |