JP2614290B2 - Ｇｔｏサイリスタのゲート制御装置 - Google Patents

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サイリスタのゲート制御装置に関す
る。

（従来の技術） GTOサイリスタのゲート制御のタイミングを指令する
ゲート制御信号発生手段からの信号を受けて、GTOサイ
リスタのターンオン・ターンオフ動作に必要なゲートパ
ルス電流を発生するGTOサイリスタのゲート制御装置で
は、ゲート制御信号発生手段からの信号を光ファイバ等
によってゲート制御装置に伝達し、ゲートパルスを発生
させるシステムが近年広く使用されるようになってきて
いる。

そして、このようなGTOサイリスタのゲート制御装置
においては、ゲートパルスを作るための電源と光ファイ
バ等から伝達される信号を増幅してゲートパルスに変換
するゲート信号増幅手段と、このゲート信号増幅手段を
動作させるための電源とが必要である。

第２図はこのようなGTOサイリスタのゲート制御装置
の従来例を示しており、GTOサイリスタ駆動主回路は、
交流電源に対するトランス１、このトランス１の二次側
出力を整流する整流回路2,3、これらの整流回路2,3にそ
れぞれに設けられたコンデンサ4,5、オンゲート駆動ス
イッチングトランジスタ６、オフゲート駆動スイッチン
グトランジスタ７、抵抗８、前記オンゲート駆動スイッ
チングトランジスタ６及びオフゲート駆動スイッチング
トランジスタ７によりオン・オフ制御されるGTOサイリ
スタ９により構成されている。

そして、前記GTOサイリスタ駆動主回路に対して、オ
ンゲート駆動スイッチングトランジスタ６及びオフゲー
ト駆動スイッチングトランジスタ７それぞれに反転動作
用ベース電流を与えるゲート信号増幅部10は、オンゲー
ト信号に対する光電変換モジュール11、オフゲート信号
に対する光電変換モジュール12、制限抵抗13,14、ベー
ス抵抗15,16、信号増幅用トランジスタ17,18、コレクタ
抵抗19,20及びこれらの各回路要素に共通の安定化電源2
1を備えている。そして、この安定化電源21は前記主回
路のコンデンサ４の両端から電源を取込むように接続さ
れている。

前記ゲート信号増幅器10の各光電変換モジュール11,1
2それぞれに与えるオンゲート信号・オフゲート信号
は、ゲート制御信号発生部22から光ファイバ23により伝
えられる。

このような従来のGTOサイリスタのゲート制御装置で
は、ゲート制御信号発生部22からのゲート制御信号が光
ファイバ23を伝ってゲート信号増幅部10の光電変換モジ
ュール11,12に入力され、ここでオンゲート信号、オフ
ゲート信号それぞれが光信号から電気信号に変換されて
出力される。

オンゲート信号については、その“L"レベル時にオン
ゲート信号光電変換モジュール11の出力が“H"レベルと
なり、安定化電源21からの電流は抵抗13,15を介してオ
ンゲート信号増幅用トランジスタ17のベース電流とな
り、この信号増幅用トランジスタ17をオンとし、コレク
タ抵抗19を介してオンゲート駆動スイッチングトランジ
スタ６のベースを“H"とし、このスイッチングトランジ
スタ６を導通させてGTOサイリスタ９をターンオンさ
せ、コンデンサ４からGTOサイリスタ９にオンゲートパ
ルス電流が供給される。

同様にオフゲート信号についても、その“L"レベル時
にオフゲート信号光電変換モジュール12の出力が“H"レ
ベルとなり、オフゲート信号増幅用トランジスタ18をオ
ンとし、オフゲート駆動スイッチングトランジスタ７を
導通させ、GTOサイリスタ９をターンオフさせ、コンデ
ンサ５からGTOサイリスタ９にオフゲートパルス電流が
供給される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のGTOサイリスタのゲ
ート制御装置では、信号増幅部10はそれ自身を動作させ
るための電源が必要になるが、この電源の電圧が確立し
てない内は信号増幅部10の正常な動作を保証できない問
題点があった。また、ゲート制御信号発生部22がゲート
指令を出力していない時に信号増幅部10がベース電流を
出力する場合が起こる問題点もあった。

さらに、GTOサイリスタ９のアノードＡ、カソードＫ
間に電圧が印加されていて、かつゲート駆動電源部のコ
ンデンサ４又は５に電圧が残っている場合には、上記の
理由によりゲート指令のない時にゲート制御装置からオ
ンゲート電流又はオフゲート電流がGTOサイリスタに供
給され、サイリスタ９の誤点弧が起こる問題点もあっ
た。

さらにまた、オンゲート信号増幅系の光電変換モジュ
ール11、オンゲート信号増幅用トランジスタ17及びスイ
ッチングトランジスタ６の各回路要素と、オフゲート号
増幅系の光電変換モジュール12、オフゲート信号増幅用
トランジスタ18及びスイッチングトランジスタ７の各回
路要素とのアース電位が共通なので、互いのスイッチン
グ動作時に相互干渉が発生し、GTOサイリスタ９へ誤っ
たゲート制御電流が供給される恐れがある問題点があっ
た。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、電源投入・遮断時の過渡状態で誤ゲート制御
電流を発生することがなく、またオンゲート信号増幅
系、オフゲート信号増幅系相互の干渉がないGTOサイリ
スタのゲート制御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明のGTOサイリスタのゲート制御装置は、GTOサ
イリスタに対するオンゲート信号及びオフゲート信号の
ゲート制御信号発生手段と、このゲート制御信号発生手
段からのオンゲート信号及びオフゲート信号を個別に入
力して増幅する手段であって、互いにアースを異にする
オンゲート信号増幅手段及びオフゲート増幅手段と、こ
れらのオンゲート信号増幅手段及びオフゲート信号増幅
手段それぞれの電源と、前記オンゲート信号増幅手段及
びオフゲート信号増幅手段の各々の出力によりスイッチ
ング動作しGTOサイリスタのターンオン及びターンオフ
制御を行なうオンゲート駆動スイッチング手段及びオフ
ゲート駆動スイッチング手段と、前記オンゲート信号増
幅手段の出力端子と前記オンゲート駆動スイッチング手
段の反転ゲートとの間及び前記オフゲート信号増幅手段
の出力端子と前記オフゲート駆動スイッチング手段の反
転ゲートの間にそれぞれ設けられ、一定値以上の電位が
与えられるときに導通する定電圧ダイオードを備えたも
のである。

（作用） この発明のGTOサイリスタのゲート制御装置では、オ
ンゲート信号増幅手段とオフゲート信号増幅手段とのそ
れぞれの電源及びアースを別個にすることにより相互干
渉を防止することができる。

また、オンゲート信号増幅手段のオンゲート信号出力
端子とオンゲート駆動スイッチング手段の反転ゲートと
の間、及びオフゲート信号増幅手段のオフゲート信号出
力端子とオフゲート駆動スイッチング手段の反転ゲート
との間にそれぞれ定電圧ダイオードを挿入することによ
り、電源が十分に確立された時にのみオンゲート駆動ス
イッチング手段及びオフゲート駆動スイッチング手段が
動作するようにし、これらのゲート信号増幅手段の出力
端子に所定値以上の電圧が立なければ前記いずれのスイ
ッチング手段も反転動作させることができないようにし
てGTOサイリスタの誤点弧を防止する。

（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の回路図であり、従来例
の第２図で用いられている回路要素と同一のものについ
ては同一の符号が付されている。

この実施例では、オンゲート駆動スイッチングトラン
ジスタ６がGTOサイリスタ９のカソードＫとコンデンサ
４の一端子との間に設けられ、オフゲート駆動スイッチ
ングトランジスタ７がGTOサイリスタ９のアノードＡと
コンデンサ５の一端子との間に設けられている。

また、ゲート制御信号増幅部10におけるオンゲート信
号系の電源がオンゲート駆動電源側のコンデンサ４の両
端から取られ、これとは別個にオフゲート信号系の電源
がオフゲート駆動電源側のコンデンサ５の両端から取ら
れている。

さらに、安定化電源もオンゲート信号系とオフゲート
信号系に分離され、オンゲート信号系の安定化電源21か
ら分離して、オフゲート信号系の安定化電源24が別個に
設けられ、それぞれオンゲート信号光電変換モジュール
11とオフゲート信号光電変換モジュール12に個別に電力
を供給できるようにしている。

またさらに、オンゲート信号増幅用トランジスタ17を
npn型とすると共に、そのコレクタとオンゲート駆動ス
イッチングトラジスタ６の反転ゲートとしてのベースと
の間にツェナダイオード25を設け、同様にnpn型のオフ
ゲート信号増幅用トランジスタ18のコレクタとオフゲー
ト駆動スイッチングトランジスタ７のベースとの間にツ
ェナダイオード26を設けている。

上記の構成のGTOサイリスタのゲート制御装置の動作
について、次に説明する。

交流電源よりトランス１を介して整流回路２とコンデ
ンサ４とによりオンゲート駆動電流が形成され、整流回
路３とコンデンサ５とによりオフゲート駆動電源が形成
される。

ゲート制御信号発生部22から光ファイバ23を通じてオ
ンゲート信号が与えられていない時には、オンゲート信
号光電変換モジュール11の出力は“H"レベルであり、抵
抗13,15を介してベース電流がオンゲート信号増幅用ト
ランジスタ17に供給され、トランジスタ14がオンとな
り、この結果このトランジスタ17のコレクタ電位が“L"
レベルとなり、ツェナダイオード25を介してオンゲート
駆動スイッチングトランジスタ６のベースに電流が与え
られることがなく、このスイッチングトランジスタ６は
オフ状態に置かれる。

同様にオフゲート信号がゲート制御信号発生部22から
オフゲート信号光電変換モジュール12に与えられていな
い時には、この光電変換モジュール12の出力が“H"レベ
ルにあり、抵抗14,16を介してオフゲート信号増幅用ト
ランジスタ18にベース電流が供給され、このトランジス
タ18がオンとなってそのコレクタ電位が“L"レベルとな
り、ツェナダイオード26を介してオフゲート駆動スイッ
チングトランジスタ７のベースに電流が与えられず、こ
のスイッチングトランジスタ７もオフ状態になる。

そこでいま、ゲート制御信号発生部22からのオンゲー
ト信号が“H"レベルとなると、オンゲート信号光電変換
モジュール11のトランジスタがオンとなってその出力が
“L"レベルに反転し、それまで抵抗13,15を介してベー
ス電流が供給されていたオンゲート信号増幅用トランジ
スタ17のベース電流は、抵抗13より光電変換モジュール
11側へ流れ、トランジスタ17が反転し、抵抗19及びツェ
ナダイオード25を介してオンゲート駆動スイッチングト
ランジスタ６のベースに電流が与えられ、このスイッチ
ングトランジスタ６を反転させてオンとし、前記オンゲ
ート駆動電源よりも抵抗８で制限されるオンゲート駆動
電流がGTOサイリスタ９に供給され、GTOサイリスタ９を
ターンオンさせる。

同様にして、ゲート制御信号発生部22からのオフゲー
ト信号が“H"レベルになると、オフゲート信号光電変換
モジュール12のトランジスタがオンとなってその出力が
“L"レベルに反転し、オフゲート信号増幅用トランジス
タ18のベース電流が遮断され、このトランジスタ18が反
転してオフとなり、そのコレクタ電位が上昇して抵抗20
及びツェナダイオード26を介してオフゲート駆動スイッ
チングトランジスタ７のベースに電流を与え、これを反
転させてオンとし、オフゲート駆動電源よりオフゲート
駆動電流がGTOサイリスタ９に供給され、GTOサイリスタ
９をターンオフさせる。

GTOサイリスタ９はこのスイッチングトランジスタ6,7
の交互のオン動作によりターンオン・ターンオフを繰り
返し、導通電流のパルス制御を行なう。

尚ここで、ツェナダイオード25,26のツェナ電圧は次
のように設定される。

ゲート信号光電変換モジュール11,12の動作を保証す
る最低電圧Vm₁と安定化電源21,24の最小降下電圧Vm₂と
の和、Vm₁＋Vm₂より高い値で、かつコンデンサ4,5の両
端電圧、すなわち信号増幅部10の電源電圧より低い値に
ツェナ電圧を設定する。

このように設定すると、ゲート信号増幅部10の電源電
圧が電源投入・遮断時に中途半端な値となり、安定化電
源21,24の出力電圧がゲート信号光電変換モジュール11,
12の動作保証電圧以下になっても、この時点でスイッチ
ングトランジスタ6,7のベース電流源となるコンデンサ
4,5の電圧がツェナダイオード25,26のツェナ電圧以下で
あるため、これらのスイッチングトランジスタ6,7にベ
ース電流が出力されなくなるのである。

また、オンゲート駆動スイッチングトランジスタ６が
導通時にトランス１、整流回路２、コンデンサ４を電源
として抵抗８で制限されるオンゲート駆動電流がGTOサ
イリスタ９に流れるが、このスイッチングトランジスタ
６の反転した時に発生するサージ電圧でオンゲート駆動
電源のアース電位E₁が変動する。

従来例では、第２図にアース電位Ｅで示す電位がこの
アース電位E₁に相当し、この様な場合、このアース電位
Ｅが変動すると、アース電位がオンゲート信号増幅系と
オフゲート信号増幅系とで共通であったため、オフゲー
ト信号増幅用トランジスタ18が誤動作する恐れがあった
が、この実施例ではオンゲート信号増幅系のアース電位
E₁とオフゲート信号増幅系のアース電位E₂が分離されて
いるので相互に干渉する恐れがないのである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、オンゲート信号増幅
系とオフゲート信号増幅系との間で電源及びアースを別
個にし、このオンゲート信号増幅系の出力とオンゲート
電源のスイッチング手段の反転ゲートとの間、及びオフ
ゲート信号増幅系の出力とオフゲート電源のスイッチン
グ手段の反転ゲートとの間のそれぞれに定電圧ダイオー
ドを設けているため、オンゲート信号増幅系とオフゲー
ト信号増幅系との間での相互干渉がなく、同時に電源の
投入・遮断時の過渡的な中途半端な電圧ではオンゲート
信号増幅用トランジスタ、あるいはオフゲート信号増幅
用トランジスタが導通してもスイッチング手段の反転ゲ
ートに十分な電圧が立つことがなくてスイッチング手段
を反転させることがなく、こうしてスイッチング手段に
誤動作がなく、GTOサイリスタのゲート制御が正確に行
なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路ブロック図、第２図
は従来例の回路ブロック図である。 １……トランス、2,3……整流回路 4,5……コンデンサ ６……オンゲート駆動スイッチングトランジスタ ６……オフゲート駆動スイッチングトランジスタ ９……GTOサイリスタ 10……ゲート制御信号増幅部 11,12……光電変換モジュール 17……オンゲート信号増幅用トランジスタ 18……オフゲート信号増幅用トランジスタ 21……安定化電源 22……ゲート制御信号発生部 23……光ファイバ、24……安定化電源 25,26……ツェナダイオード

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】GTOサイリスタに対するオンゲート信号及
   びオフゲート信号のゲート制御信号発生手段と、このゲ
   ート制御信号発生手段からのオンゲート信号及びオフゲ
   ート信号を個別に入力して増幅する手段であって、互い
   にアースを異にするオンゲート信号増幅手段及びオフゲ
   ート信号増幅手段と、これらのオンゲート信号増幅手段
   及びオフゲート信号増幅手段それぞれの電源と、前記オ
   ンゲート信号増幅手段及びオフゲート信号増幅手段の各
   々の出力によりスイッチング動作しGTOサイリスタのタ
   ーンオン及びターンオフ制御を行なうオンゲート駆動ス
   イッチング手段及びオフゲート駆動スイッチング手段
   と、前記オンゲート信号増幅手段の出力端子と前記オン
   ゲート駆動スイッチング手段の反転ゲートとの間及び前
   記オフゲート信号増幅手段の出力端子と前記オフゲート
   駆動スイッチング手段の反転ゲートとの間にそれぞれ設
   けられ、一定値以上の電位が与えられるときに導通する
   定電圧ダイオードとを備えて成るGTOサイリスタのゲー
   ト制御装置。