JPS6198157A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- JPS6198157A JPS6198157A JP59217325A JP21732584A JPS6198157A JP S6198157 A JPS6198157 A JP S6198157A JP 59217325 A JP59217325 A JP 59217325A JP 21732584 A JP21732584 A JP 21732584A JP S6198157 A JPS6198157 A JP S6198157A
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- Japan
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- circuit
- snapper
- switch
- capacitor
- voltage
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-
- 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
- H02M1/06—Circuits specially adapted for rendering non-conductive gas discharge tubes or equivalent semiconductor devices, e.g. thyratrons, thyristors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、ゲートターンオフサイリスタなどのような自
己消弧形半導体素子を使用した電力変換装置において、
その運転動車を向上させることができる電力変換装置に
関するものである。
己消弧形半導体素子を使用した電力変換装置において、
その運転動車を向上させることができる電力変換装置に
関するものである。
本発明の技術分野に属する電力変換装置としては、公知
のインバータ装置、整流装置、直流−直流変換装置、無
効電力・高調波抑制装置などがあり、これらの装置には
従来サイリスタが多く使用されていたが、近年大容量ト
ランジスタやゲートターンオフサイリスタ(以下GTO
と称ス)、静電誘導サイリスタなどの自己消弧形半導体
素子が適用されつつある。この自己消弧形半導体素子は
小電力の制御信号で大電力の主回路電流を制御できる特
長をもっている。このため自己消弧形半導体素子を適用
した電力変換装置は強制転流回路などを必要とせず、経
済的で小形低騒音の装置が構成できる。
のインバータ装置、整流装置、直流−直流変換装置、無
効電力・高調波抑制装置などがあり、これらの装置には
従来サイリスタが多く使用されていたが、近年大容量ト
ランジスタやゲートターンオフサイリスタ(以下GTO
と称ス)、静電誘導サイリスタなどの自己消弧形半導体
素子が適用されつつある。この自己消弧形半導体素子は
小電力の制御信号で大電力の主回路電流を制御できる特
長をもっている。このため自己消弧形半導体素子を適用
した電力変換装置は強制転流回路などを必要とせず、経
済的で小形低騒音の装置が構成できる。
他方自己消弧形半導体素子は、以下ゲートターンオフサ
イリスタ(GTOと以下称す)を例として述べる如き特
性があり、このための対策が行なわれている。
イリスタ(GTOと以下称す)を例として述べる如き特
性があり、このための対策が行なわれている。
第4図iこGTOの応用回路例を示す。こ?図で。
11はGTO112はスナ共回路、12Aはスナパ回路
12のダイオード1.12Bはスナパ回路12のコン
デンサ、12Cはスナパ回路12の抵抗器である。この
第4図のGTOの応用回路で直流電力をスイッチング(
導通状態より消弧)した時のG T O11のアノード
電流iaとアノード電圧eB の波形を第5図1こ示
す。
12のダイオード1.12Bはスナパ回路12のコン
デンサ、12Cはスナパ回路12の抵抗器である。この
第4図のGTOの応用回路で直流電力をスイッチング(
導通状態より消弧)した時のG T O11のアノード
電流iaとアノード電圧eB の波形を第5図1こ示
す。
第5図において、時刻t、にGTOlliこゲートタ
゛−ンオフ信号を与えると、アノード電流iaは減少
を始め、時刻t、までにアノード電流i51は大幅に減
少する。時刻t、より時刻11まではGTollが物性
的1こ安定状態に入る期間でこの時1こ微少のアノード
電4jaが図示の如く流れる。またG T 011のア
ノード電圧eaも図示の如く急変する。このよりなG
T 011のターンオフ動作時にスナパ回路12は、(
1) アノード電圧eaの過電圧を抑制する。
゛−ンオフ信号を与えると、アノード電流iaは減少
を始め、時刻t、までにアノード電流i51は大幅に減
少する。時刻t、より時刻11まではGTollが物性
的1こ安定状態に入る期間でこの時1こ微少のアノード
電4jaが図示の如く流れる。またG T 011のア
ノード電圧eaも図示の如く急変する。このよりなG
T 011のターンオフ動作時にスナパ回路12は、(
1) アノード電圧eaの過電圧を抑制する。
(2) ターンオフできるピークターンオフ電流を増加
させる。
させる。
(3) ターンオフ時1こ発生するスイッチング損(
ア、)、−ド電流iBとアノード磁圧eaの積)を減少
さ″せる。
ア、)、−ド電流iBとアノード磁圧eaの積)を減少
さ″せる。
などの作用がある。このためスナパ回路12は通常のサ
イリスタに比較して非常、1こ大きくなる。例えh′G
T011カDC600v回路テ100〜800人ノアノ
ート電流をしゃ断するためには、コンデンサ12.は2
μF以上程度が必要であり、この結果スナパ回蕗12の
電力損失は運転周波数が110(z程度で約800w5
i′履なる。
イリスタに比較して非常、1こ大きくなる。例えh′G
T011カDC600v回路テ100〜800人ノアノ
ート電流をしゃ断するためには、コンデンサ12.は2
μF以上程度が必要であり、この結果スナパ回蕗12の
電力損失は運転周波数が110(z程度で約800w5
i′履なる。
即ち、Gで011など自己消弧形半導体素子を使用する
とスナパ回路12のコンデンサ12Bの容量が増加し、
こ゛の結果ダイオニード12人や抵抗器12Cの容量も
増加して、電力変換装置の運転効率が低下する゛欠点が
あった。
とスナパ回路12のコンデンサ12Bの容量が増加し、
こ゛の結果ダイオニード12人や抵抗器12Cの容量も
増加して、電力変換装置の運転効率が低下する゛欠点が
あった。
またG T Ollを直列接続して使用すると、直列接
続されたGTOllの電圧分担を均一にするために、ス
ナパ回路12のコンデンサ容量を増大する必要があり、
自己消弧形半導体素子を使用した゛電力変換装置では益
々前記の欠点が拡大する傾向にあつた。 ・ 〔発明の目的〕 ・、本発
明は前記の従尾の欠点に鑑みてなされたもので、スナパ
回路の□損失を減少させ、運転効率を向上さ・せること
かできる電力変換装置を・提供するこ、とを目としてい
る。
続されたGTOllの電圧分担を均一にするために、ス
ナパ回路12のコンデンサ容量を増大する必要があり、
自己消弧形半導体素子を使用した゛電力変換装置では益
々前記の欠点が拡大する傾向にあつた。 ・ 〔発明の目的〕 ・、本発
明は前記の従尾の欠点に鑑みてなされたもので、スナパ
回路の□損失を減少させ、運転効率を向上さ・せること
かできる電力変換装置を・提供するこ、とを目としてい
る。
〔発明の概要〕 。
本発明ではスナパ回路の定数は、自己消弧形半導体素子
1こ印加される電圧、自己消弧する電流などと密接な関
連がある点に注目し、これらIこ関連した電気信号によ
って、スナパ回路を構成する少なくともコンデンサを可
変容量としたこと、憂こより電力変換装置の出力容量の
減少に対応してスナパ回路損失も減少させることができ
、これによって電力変換装置の運転効率も向上させるこ
とができる。・ し発明の実施例〕 第1図Iこ本発明の一実施例を示す。この図は第4図の
G T O11の応用回路を直列接続した構成例で、第
4図と同一番号を付した回路構成素子は同一機能の素子
である。また13はa ’r o 11の直列回路に共
通に設けられたスナパ回路、13人はダイオニード、1
3Bはコンデンサ、13Cは抵抗器、13Dはスイッチ
、14は電流検出器、15はスイッチ制御回路である。
1こ印加される電圧、自己消弧する電流などと密接な関
連がある点に注目し、これらIこ関連した電気信号によ
って、スナパ回路を構成する少なくともコンデンサを可
変容量としたこと、憂こより電力変換装置の出力容量の
減少に対応してスナパ回路損失も減少させることができ
、これによって電力変換装置の運転効率も向上させるこ
とができる。・ し発明の実施例〕 第1図Iこ本発明の一実施例を示す。この図は第4図の
G T O11の応用回路を直列接続した構成例で、第
4図と同一番号を付した回路構成素子は同一機能の素子
である。また13はa ’r o 11の直列回路に共
通に設けられたスナパ回路、13人はダイオニード、1
3Bはコンデンサ、13Cは抵抗器、13Dはスイッチ
、14は電流検出器、15はスイッチ制御回路である。
。
第1図のスナパ回路13は、個々のGTOlllこ設け
られたスナパ回路12の一部を複数個のGTo・11、
用として一括したもので、従来の第4図のスナノミ回路
12の容量1こ比較して、第1図のスナパ回路12の容
量を減少させたものである。またスナパ回路13はスイ
ッチ13Dによって開閉できる。
られたスナパ回路12の一部を複数個のGTo・11、
用として一括したもので、従来の第4図のスナノミ回路
12の容量1こ比較して、第1図のスナパ回路12の容
量を減少させたものである。またスナパ回路13はスイ
ッチ13Dによって開閉できる。
第1図でG T O11に流れる゛磁流を電流検出器1
4で検出し、この検出電流レベルが所定値になったかど
う、かをスイッチ制御回路15で判断し、前記検出電流
レベル以下ではスイッチ134を開略し、所定値以上で
はスイッチ134を閉路する。第1図の ゛如くGT
Ollを直列接続した時には、o’ro11の・スイッ
チング時の電圧分担を均一化するため1こ、スナパ回路
容量を増加させる必要があり、本質的 ゛にスナパ回
路損失が増加する傾向にあるが、前記検出題流レベルが
小さい時は、GTollのスイッチング損失も小さくピ
ークターンオフ電流も増加させる必要がないから、スナ
パ回路12のみで良い。
4で検出し、この検出電流レベルが所定値になったかど
う、かをスイッチ制御回路15で判断し、前記検出電流
レベル以下ではスイッチ134を開略し、所定値以上で
はスイッチ134を閉路する。第1図の ゛如くGT
Ollを直列接続した時には、o’ro11の・スイッ
チング時の電圧分担を均一化するため1こ、スナパ回路
容量を増加させる必要があり、本質的 ゛にスナパ回
路損失が増加する傾向にあるが、前記検出題流レベルが
小さい時は、GTollのスイッチング損失も小さくピ
ークターンオフ電流も増加させる必要がないから、スナ
パ回路12のみで良い。
しかし前記検出電流レベルが大きい時にはアノード電圧
eaの過電圧の抑制や、ピークターンオフ電流の増加や
スイッチング損失の減少の必要性があるから、スナパ回
路13を追加して、GTOllの直列回路を動作させ、
運転の信頼性を向上させる。
eaの過電圧の抑制や、ピークターンオフ電流の増加や
スイッチング損失の減少の必要性があるから、スナパ回
路13を追加して、GTOllの直列回路を動作させ、
運転の信頼性を向上させる。
以上説明のようIこ、スナパ回路13を前記検出電流レ
ベルに対応して開閉すると、スナパ回路12゜13の損
失和を可変できる。従ってG T 011の直列回路の
出力容量が少ない時には、スナパ回路12゜13の損失
和も少なくできる。従って本発明jこよれば、電力変換
装置の運転効率を向上させることができる。
ベルに対応して開閉すると、スナパ回路12゜13の損
失和を可変できる。従ってG T 011の直列回路の
出力容量が少ない時には、スナパ回路12゜13の損失
和も少なくできる。従って本発明jこよれば、電力変換
装置の運転効率を向上させることができる。
本発明の他の実施例を第2図に示す。第1図のスナパ回
路130回路構成を第2図の如くすることもできる。こ
の図で113は抵抗器で、コンデンサ13 Bに並列1
こ接続し、スイッチ13 Dが開路している時コンデン
サ13 Bの充電電荷の1部を放電させる。第2図1こ
スナパ回路13の他の回路構成例を示すごとく、本発明
ではスナパ回路13の構成例を特に限定するものではな
い。
路130回路構成を第2図の如くすることもできる。こ
の図で113は抵抗器で、コンデンサ13 Bに並列1
こ接続し、スイッチ13 Dが開路している時コンデン
サ13 Bの充電電荷の1部を放電させる。第2図1こ
スナパ回路13の他の回路構成例を示すごとく、本発明
ではスナパ回路13の構成例を特に限定するものではな
い。
また本発明では開閉するスナパ回路13をGTOllの
直列回路に対して1組設けることに限定するものではな
く、複数個設けても良く、あるいはG T 011の直
列回路ごとに設けられたスナパ回路の1部を開閉するス
ナパ回路13としても良い。スイッチ13 Dの構成を
特に限定するものではない。
直列回路に対して1組設けることに限定するものではな
く、複数個設けても良く、あるいはG T 011の直
列回路ごとに設けられたスナパ回路の1部を開閉するス
ナパ回路13としても良い。スイッチ13 Dの構成を
特に限定するものではない。
開閉するスナパ回路を複数個設けると、GTOの出力容
量の変化に対応して、よりきめ細かくスナパ回路損失を
調整でき、運転効率を向上させることができる。
量の変化に対応して、よりきめ細かくスナパ回路損失を
調整でき、運転効率を向上させることができる。
本発明の他の実施例を第3図に示す。この図で第4図ま
たは第1図と同一番号を付した回路構成素子は同一機能
の素子である。16は直流可変嘔源、17Aと17Bは
スイッチ、18はダイオード、19は負荷、20はスイ
ッチ制−回路である。この第3図は □本発明を
公知の単相インバータ回路1こ実施した場合の回路構成
例である。従って単相インバータの動作は公知のため、
ここでは本発明の作用効果を説明する。この単相インバ
ータ回路より負荷191こ可変電圧可変周波数の交流電
力を供給するため、直流可変電圧源16で直流電圧を可
変する。スイッチ制卸回路20は、この直流電圧の変化
を検出し、所定の直流電圧以上では、スイッチ17人と
17Bを閉する。また所定の直流電圧以下ではスイッチ
17人と17Bを開路する。このよう1こスイッチ17
Aと17Bを開閉すると、第1図で説明したのと同様に
単相インバータの運転効率を向上させることができる。
たは第1図と同一番号を付した回路構成素子は同一機能
の素子である。16は直流可変嘔源、17Aと17Bは
スイッチ、18はダイオード、19は負荷、20はスイ
ッチ制−回路である。この第3図は □本発明を
公知の単相インバータ回路1こ実施した場合の回路構成
例である。従って単相インバータの動作は公知のため、
ここでは本発明の作用効果を説明する。この単相インバ
ータ回路より負荷191こ可変電圧可変周波数の交流電
力を供給するため、直流可変電圧源16で直流電圧を可
変する。スイッチ制卸回路20は、この直流電圧の変化
を検出し、所定の直流電圧以上では、スイッチ17人と
17Bを閉する。また所定の直流電圧以下ではスイッチ
17人と17Bを開路する。このよう1こスイッチ17
Aと17Bを開閉すると、第1図で説明したのと同様に
単相インバータの運転効率を向上させることができる。
本発明では個々のa ’r o 11の直列回路1こス
イッチを設けてスナパ回路を開閉することに限定するも
のではなく、第3図1こ示す如く、複数個のGTOll
の直列回路lこ共通lζスイッチ17Aまたは17Bを
設けても良く、単相インバータを例にしたが電力変換装
置でスナパ回路が可変できる手段であれば、その構成を
限定するものではない。
イッチを設けてスナパ回路を開閉することに限定するも
のではなく、第3図1こ示す如く、複数個のGTOll
の直列回路lこ共通lζスイッチ17Aまたは17Bを
設けても良く、単相インバータを例にしたが電力変換装
置でスナパ回路が可変できる手段であれば、その構成を
限定するものではない。
またスナパ回路乞可変するための検出信号は、第1図に
示す如く電流検出信号や、第3図に示す如く電圧検出信
号、あるいは出力周波数など゛電力変換装置の出力に関
連した電気信号の何れか、またはこれら電気信号を組合
せた磁気信号が使用できる。
示す如く電流検出信号や、第3図に示す如く電圧検出信
号、あるいは出力周波数など゛電力変換装置の出力に関
連した電気信号の何れか、またはこれら電気信号を組合
せた磁気信号が使用できる。
本発明で述べる自己消弧形半導体素子は、その形式を特
に限定するものではない。
に限定するものではない。
その他車発明の要旨を変更しない範囲において、種々の
変形例を構成できることが明らかである。
変形例を構成できることが明らかである。
本発明を自己消弧形半導体素子を複数個直列接続した電
力変換装置に適用すれば、自己消弧形半導体素子が要求
する特性である次の、 ■ 印加電圧が大きい時lこはアノード電圧eaの過−
王を抑制できる。
力変換装置に適用すれば、自己消弧形半導体素子が要求
する特性である次の、 ■ 印加電圧が大きい時lこはアノード電圧eaの過−
王を抑制できる。
■ 自己消弧できるピーク電流を出力′電流が大きい特
大きくできる。またスイッチング損失も越少できる。
大きくできる。またスイッチング損失も越少できる。
■ 直列接続しても電圧分担を均一化できる。
特性を満足でき、軽負荷時にはスナパ回路損失と減少さ
せることができる。依って本発明1こよって、信頼性が
高く運転効率が向上した自己消弧形半導体素子の直列回
路を使用した電力変換装置を提供できる。
せることができる。依って本発明1こよって、信頼性が
高く運転効率が向上した自己消弧形半導体素子の直列回
路を使用した電力変換装置を提供できる。
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は本発
明の要部のみを示す他の実施例の構成図、第3図は本発
明の更に他の実施例を示す構成図、第4図は自己消弧形
半導体素子とそのスナパ回路を示す従来の回路図、第5
図は第4図の自己消弧形半導体素子のターンオフ特性図
である。 11・・・自己消弧形半導体素子 12.13・・・スナパ回路 12A・・・ダイオー
ド12B・・・コンデンサ 12C・・・抵抗器1
3、A・・・ダイオード 13B・・・コンデンサ
13C・・・抵抗器 13D・・・スイッチ13
E・・・抵抗器 14 ・・・電流検出器15
・・・スイッチ制卸回路 16 ・・・直流可変電圧
源17A、17B・・・スイッチ 18 ・・・ダイ
オード19・・・負荷 20 ・・・スイ
ッチ制卸回路第1図 第2図 第4図 1 、 第5図 tt12 CJ 。
明の要部のみを示す他の実施例の構成図、第3図は本発
明の更に他の実施例を示す構成図、第4図は自己消弧形
半導体素子とそのスナパ回路を示す従来の回路図、第5
図は第4図の自己消弧形半導体素子のターンオフ特性図
である。 11・・・自己消弧形半導体素子 12.13・・・スナパ回路 12A・・・ダイオー
ド12B・・・コンデンサ 12C・・・抵抗器1
3、A・・・ダイオード 13B・・・コンデンサ
13C・・・抵抗器 13D・・・スイッチ13
E・・・抵抗器 14 ・・・電流検出器15
・・・スイッチ制卸回路 16 ・・・直流可変電圧
源17A、17B・・・スイッチ 18 ・・・ダイ
オード19・・・負荷 20 ・・・スイ
ッチ制卸回路第1図 第2図 第4図 1 、 第5図 tt12 CJ 。
Claims (2)
- (1)自己消弧形半導体素子を複数個直列接続したもの
を1組のスイッチ要素として使用した電力変換装置にお
いて、各自己消弧形半導体素子にそれぞれスナパ回路を
設けると共に、直列接続された自己消弧形半導体素子の
少なくとも2個に共通のスナパ回路を設け、当該スナパ
回路のコンデンサを、前記電力変換装置の電流、電圧、
または出力周波数など出力に関連した電気信号に対応し
て開閉する手段を具備した電力変換装置。 - (2)前記共通のスナパ回路のコンデンサは少なくとも
2分割され、その一方を前記開閉手段により開閉するこ
とを特徴とした特許請求の範囲第1項記載の電力変換装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59217325A JPS6198157A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59217325A JPS6198157A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 電力変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6198157A true JPS6198157A (ja) | 1986-05-16 |
Family
ID=16702404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59217325A Pending JPS6198157A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6198157A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0251363A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-21 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
JP2008022624A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Toyota Motor Corp | 電動機駆動システムの制御装置および制御方法 |
-
1984
- 1984-10-18 JP JP59217325A patent/JPS6198157A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0251363A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-21 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
JP2008022624A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Toyota Motor Corp | 電動機駆動システムの制御装置および制御方法 |
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