JPH08251908A - 電力変換装置,インバータ装置及びスナバ装置 - Google Patents
電力変換装置,インバータ装置及びスナバ装置Info
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Abstract
路をコンパクト化すること。 【構成】有極性スナバ回路内のコンデンサとダイオード
及び各相の直流端間に追加するコンデンサを同一パッケ
ージに納め、各素子間の配線距離を最短にする。 【効果】スナバ装置の容量を低減でき主回路をコンパク
トなものとすることができる。
Description
グ素子を用いたインバータ等の電力変換装置の主回路構
成の改良に関する。
置の自己消弧形スイッチング素子に設けられるスナバ回
路の構成は、例えば、 実開昭59−149489号公報,
実開昭61−156490号公報, 実開昭62−41389号公
報, 特開昭62−217864 号公報及び 特開平5−28
4731 号公報等に開示されている。すなわち、スイッチ
ング素子と並列に、コンデンサとダイオードを直列接続
したものを設け、上記コンデンサとダイオードの接続点
と反対側の直流ラインとの間に抵抗器を接続したもので
ある。これにより、スイッチング素子のオフ時のサージ
エネルギーを上記コンデンサで吸収し、吸収したサージ
エネルギーを上記抵抗器により消費するという、有極性
のスナバ回路である。
イッチング素子のオフ時に発生するサージエネルギーを
全て上記有極性スナバ回路内のコンデンサで吸収する必
要があるため、コンデンサ容量が大きくなってしまい、
又、その吸収したエネルギーを消費する抵抗器容量も大
きくなる欠点があった。
ンパクトなインバータ等の電力変換装置や、そのスナバ
装置を実現することにある。
において、直流電源に接続され、各相正負各アームに自
己消弧形スイッチング素子を備え、直流電力を可変電圧
・可変周波数の交流電力に変換するインバータと、上記
各アームの自己消弧形スイッチング素子にそれぞれ並列
接続された第1のコンデンサとダイオードとの直列体を
含む有極性スナバと、これら第1のコンデンサとダイオ
ードの直列接続点と反対側の前記直流電源ラインとの間
に接続された抵抗器とを備えたインバータ装置におい
て、前記直流電源の正負ライン間に、前記各相の直列の
正負アームを跨ぐようにそれぞれ並列に接続された第2
のコンデンサを備えたことを特徴とする。
コンデンサとダイオードとの直列体と上記第2のコンデ
ンサの1相分を1つのパッケージに一体に収納する。
加することにより、スイッチング素子のオフ時に発生す
るサージエネルギーを、第1,第2のコンデンサが分担
して吸収し、上記有極性スナバ容量を低減することがで
きる。この場合、単に、第1のコンデンサの並列数を増
して容量を増やすよりも、第1,第2のコンデンサに分
割して接続,配置した方が、スイッチング素子からコン
デンサへの配線距離を縮めることができ、効果的にスナ
バ回路の各素子容量を低減し、小型軽量化できる。
サとダイオード及び第2のコンデンサを1つのパッケー
ジに納めてモジュール化すれば、スイッチング素子とス
ナバ回路素子との配線距離を最短にし、スナバ回路素子
の容量をより効果的に低減することができる。
回路構成図である。
介してインバータ4に直流電力を供給する。インバータ
4は、この直流電力を、可変電圧・可変周波数(VVV
F)の交流電力に変換し、3相誘導電動機5に給電す
る。誘導電動機5は、変速機6を介してシーブ7を回転
させ、エレベーター乗りかご8とカウンターウエイト9
を昇降駆動する。
素子、例えばIGBT101〜106により3相の正負各アームを
構成しており、これらIGBTはゲート信号発生回路1
1によってPWM制御される。
弧(オフ)時のエネルギーを吸収するスナバが必須であ
る。まず、公知の構成として、それぞれの素子101〜
106と並列に、コンデンサ201〜206とダイオー
ド301〜306の直列体が接続されている。また、こ
れら直列体の直列接続点を、反対側の直流電源ラインN
またはPにそれぞれ抵抗器401〜406を介して接続
している。
源の正負ラインP,N間に、前記各相の直列の正負アー
ムを跨ぐように、それぞれ並列に接続された各相ごとの
第2のコンデンサ501〜503を備えている。
明する。
ッチング素子102が消弧している状態で、スイッチン
グ素子101が消弧する場合を考える。スイッチング素
子101を流れていた電流は急激に遮断され、スイッチ
ング素子101の両端にはサージ電圧が発生する。する
と、同じ電圧がコンデンサ201とダイオード301の直
列体に印加され、ダイオード301は即座に導通し、上
記サージエネルギーはコンデンサ201へ吸収される。
すなわち、コンデンサ201を、図示+,−の方向へ充
電する。このようにして吸収されたエネルギーは、その
後、スイッチング素子101が再びオンしたときに、コ
ンデンサ201(+)→直流ラインP→IGBT101→交流ラ
インU→誘導電動機5→交流ラインV→IGBT104(また
は交流ラインW→IGBT106)→直流ラインN→抵抗器4
01→コンデンサ201(−)を通り消費される。
弧、102が点弧している状態で、スイッチング素子1
02が消弧すると、スイッチング素子102を流れてい
た電流は急激に遮断され、スイッチング素子102の両
端にはサージ電圧が発生する。すると、同じ電圧がコン
デンサ202とダイオード302の直列体へ印加され、
ダイオード302は即座に導通し、上記サージエネルギ
ーはコンデンサ202へ吸収される。すなわち、コンデ
ンサ202を、図示+,−の方向へ充電する。このよう
にして吸収されたエネルギーは、その後、スイッチング
素子102が再びオンしたときに、コンデンサ202
(+)→抵抗器402→直流ラインP→IGBT103→交流
ラインV(またはIGBT105→交流ラインW)→誘導電動
機5→交流ラインU→IGBT102 →直流ラインN→コンデ
ンサ202(−)を通り消費される。
充電電圧が電源電圧を超えようとすると、いずれの場合
も、同時にコンデンサ501へも上記サージエネルギー
は吸収され、その後電源へ戻され、あるいは、回路配線
全体で消費される。すなわち、電源電圧を超えたコンデ
ンサ201の電荷は、コンデンサ201(+)→コンデ
ンサ501→直流ラインN→抵抗器401→コンデンサ
201(−)を通り、コンデンサ501に吸収される。
一方、電源電圧を超えたコンデンサ202の電荷は、コ
ンデンサ202(+)→抵抗器402→直流ラインP→コ
ンデンサ501→コンデンサ202(−)を通り、コン
デンサ501に吸収される。
は、その後、直流電源側の平滑コンデンサ3との間で、
配線に含まれるインダクタンスとにより共振するように
して、回路配線全体に分散して消費され、消滅する。
ンデンサ501が吸収するエネルギー分だけ容量を低減
できることはもちろん、コンデンサ201,202の容
量を低減すればその分だけ突入電流が減るため、ダイオ
ード301,302の容量も低減できる。又、消費すべ
きエネルギーも減少するため、抵抗401,402の容
量も低減できる。
01及びダイオード301,302を、1つのパッケー
ジに納めたスナバモジュール601の斜視図である。こ
のモジュール601には、図1に示す直流端子711,
721、交流端子731の外、抵抗器接続端子741,
751を備えている。このようにして、各素子間の配線
距離を最短にすれば、配線のインダクタンスを低減で
き、コンデンサ501のエネルギー吸収が更に効果的に
行われ、各素子の容量を一段と低減できる。
の構造を示す平面図,側面図及び正面図である。
81〜83を間隔を置いて接着載置する。更に、これら
IGBTモジュール81〜83の上に、それぞれスナバ
モジュール601〜603を取り付ける。具体的には、
前記スナバモジュール601〜603の3つの端子、す
なわち直流端子711,721及び交流端子731を利
用してねじ止めする。これにより、各スイッチング素子
とスナバの配線距離を最短にでき、スナバ容量及び寸法
を小さくすることができる。
抵抗器箱84に収納され、別途冷却される。
減できインバータ等の電力変換装置主回路をコンパクト
なものとすることができる。
る。
観斜視図である。
図である。
図である。
図である。
機、81〜83…スイッチング素子(IGBT)モジュ
ール、101〜106…自己消弧形スイッチング素子
(IGBT)、201〜206,501〜503…コン
デンサ、301〜306…ダイオード、401〜406
…抵抗器、601〜603…スナバモジュール。
Claims (11)
- 【請求項1】直流ライン間に、自己消弧形スイッチング
素子を備えた2つのアームを各相毎に直列接続し、これ
ら直列接続点を交流端子とし、直流と交流間に電力変換
する電力変換装置において、 前記各自己消弧形スイッチング素子にそれぞれ並列接続
されたコンデンサと、 前記直流ライン間に、各相毎にそれぞれ並列に接続され
たコンデンサを備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項2】直流ライン間に、自己消弧形スイッチング
素子を備えた2つのアームを各相毎に直列接続し、これ
ら直列接続点を交流端子とし、直流と交流との間で電力
変換する電力変換装置において、 前記各アームにそれぞれ並列接続されたコンデンサと、 前記直流ライン間に、各相毎にそれぞれ並列に接続され
たコンデンサを備えたことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項3】直流ライン間に、自己消弧形スイッチング
素子を備えた2つのアームを各相毎に直列接続し、これ
ら直列接続点を交流端子とし、直流と交流との間で電力
変換する電力変換装置において、 前記各アームにそれぞれ接続されたスナバと、 前記直流電源ライン間に、各相毎にそれぞれ並列に接続
されたコンデンサを備えたことを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項4】直流ライン間に、自己消弧形スイッチング
素子を備えた2つのアームを各相毎に直列接続し、これ
ら直列接続点を交流端子とし、直流電力を可変電圧・可
変周波数の交流電力に変換するインバータ装置におい
て、 前記各アームの自己消弧形スイッチング素子にそれぞれ
並列接続されたコンデンサとダイオードとの直列体と、 これらコンデンサとダイオードの直列接続点と、その反
対側の前記直流電源ラインとの間に接続された抵抗器
と、 前記直流電源ライン間に、前記各相の直列の正負アーム
を跨ぐようにそれぞれ並列に接続された第2のコンデン
サとを備えたことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項5】直流電源ライン間に、自己消弧形スイッチ
ング素子を備えた2つのアームを各相毎に直列接続し、
これら直列接続点を交流端子とし、直流電力を可変電圧
・可変周波数の交流電力に変換するインバータ装置にお
いて、 上記各アームの自己消弧形スイッチング素子にそれぞれ
並列接続された有極性スナバと、 前記直流電源の正負ライン間に、前記各相の正負アーム
の有極性スナバを跨ぐようにそれぞれ並列に接続された
コンデンサとを備えたことを特徴とするインバータ装
置。 - 【請求項6】直流電源ライン間に、自己消弧形スイッチ
ング素子を備えた2つのアームを各相毎に直列接続し、
これら直列接続点を交流端子とし、直流電力を可変電圧
・可変周波数の交流電力に変換するインバータ装置にお
いて、 前記各アームの自己消弧形スイッチング素子にそれぞれ
並列接続された第1のコンデンサとダイオードとの直列
体と、これら第1のコンデンサとダイオードの直列接続
点と反対側の前記直流電源ラインとの間に接続された抵
抗器と、 前記直流電源ライン間に、前記各相の正負アームを跨ぐ
ようにそれぞれ並列に接続された第2のコンデンサと、 1相分の、前記第1のコンデンサとダイオードとの直列
体2組、及び前記第2のコンデンサとを一体に収納した
パッケージとを備えたことを特徴とするインバータ装
置。 - 【請求項7】直流電源ライン間に、自己消弧形スイッチ
ング素子を備えた2つのアームを各相毎に直列接続し、
これら直列接続点を交流端子とし、直流電力を可変電圧
・可変周波数の交流電力に変換するインバータ装置にお
いて、 上記各アームの自己消弧形スイッチング素子にそれぞれ
並列接続され、コンデンサを含む有極性スナバ回路と、 前記直流電源ライン間に、前記各相の正負アームの有極
性スナバ回路を跨ぐようにそれぞれ並列に接続された第
2のコンデンサと、 1相分の前記有極性スナバ回路のコンデンサ及び前記第
2のコンデンサを一体に収納したパッケージとを備えた
ことを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項8】第1のコンデンサと第1のダイオードと第
2のダイオード及び第2のコンデンサの直列体と、この
直列体に並列接続された第3のコンデンサとを備えたこ
とを特徴とする電力変換装置用スナバ装置。 - 【請求項9】第1のコンデンサと第1のダイオードと第
2のダイオード及び第2のコンデンサの直列体と、この
直列体に並列接続された第3のコンデンサと、これら直
列体と第3のコンデンサとを一体に収納するとともに、
前記直列体の両端2端子と、その各直列接続点3端子を
接続端子として外部へ取り出したパッケージを備えたこ
とを特徴とするスナバ装置。 - 【請求項10】直流電源ライン間に、自己消弧形スイッ
チング素子を備えた2つのアームを各相毎に直列接続
し、これら直列接続点を交流端子とし、直流電力を可変
電圧・可変周波数の交流電力に変換するインバータ装置
において、 上記各アームの自己消弧形スイッチング素子にそれぞれ
接続されたスナバと、 前記1相分の2組の自己消弧形スイッチング素子を一体
に収納した第1のパッケージと、 3相分の3つの前記第1のパッケージを取り付けた冷却
フインと、 前記直流電源ライン間に、前記各相の正負アームを跨ぐ
ようにそれぞれ並列に接続された第2のコンデンサと、 前記スナバ及び前記第2のコンデンサの1相分を一体に
収納するとともに、対応する上記第1のパッケージ上に
それぞれ取り付けられた第2のパッケージとを備えたこ
とを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項11】前記各相の第2のパッケージにそれぞれ
接続される3組の抵抗器を一体に収納する第3のパッケ
ージを備えた請求項10記載のインバータ装置。
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