JPH0295175A - Method of controlling semiconductor switching element - Google Patents
Method of controlling semiconductor switching elementInfo
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- JPH0295175A JPH0295175A JP63244793A JP24479388A JPH0295175A JP H0295175 A JPH0295175 A JP H0295175A JP 63244793 A JP63244793 A JP 63244793A JP 24479388 A JP24479388 A JP 24479388A JP H0295175 A JPH0295175 A JP H0295175A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、電力変換を行う半導体スイッチ素子と、こ
れに付属するスナバ回路とを小形にできる制御方法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control method that can downsize a semiconductor switch element that performs power conversion and a snubber circuit attached thereto.
第3図は自己消弧形半導体スイッチ素子で構成した電圧
形インバータの一般的な主回路接続図である。FIG. 3 is a general main circuit connection diagram of a voltage source inverter configured with self-extinguishing semiconductor switching elements.
この第3図において、6個の自己消弧形半導体スイッチ
素子としてのトランジスタ5.U、5.V。In FIG. 3, six transistors 5. U, 5. V.
5W、5X、5Y、5Zのそれぞれ、に6個の還流ダイ
オード6U、6V、6W、6X、6Y、6Zを逆並列接
続し、これらを3相ブリツジ接続することで構成してい
るトランジスタインバータ3は、直流電源2からの直流
電力を、前記6個のトランジスタのオン・オフ動作によ
り交流電力に変換して負荷4に給電している。トランジ
スタインバータ3が直流を交流に変換するさいに、出力
交流に含まれる高調波成分を抑制するには、パルス幅変
調(以下ではPWMと略記する)制御が好適であって、
多用されている。The transistor inverter 3 is constructed by connecting six freewheeling diodes 6U, 6V, 6W, 6X, 6Y, and 6Z in antiparallel to each of 5W, 5X, 5Y, and 5Z, and connecting these in a three-phase bridge. , DC power from the DC power supply 2 is converted into AC power by the on/off operation of the six transistors, and the AC power is supplied to the load 4. When the transistor inverter 3 converts direct current to alternating current, pulse width modulation (hereinafter abbreviated as PWM) control is suitable for suppressing harmonic components included in the output alternating current.
It is widely used.
第4図はトランジスタをパルス幅変調制御する一般例を
示したブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a general example of pulse width modulation control of transistors.
この第4図に示すように、PWM発生回路11は高い周
波数の搬送波を用いて、制御信号を、この制御信号に対
応したパルス幅の信号に変調し、ホトカプラ12で絶縁
したのち、ヘース駆動回路13を経てトランジスタ5U
をオン・オフ動作させる。As shown in FIG. 4, the PWM generation circuit 11 modulates the control signal into a signal with a pulse width corresponding to the control signal using a high frequency carrier wave, and after insulating it with a photocoupler 12, connects the control signal to a signal with a pulse width corresponding to the control signal. Transistor 5U via 13
Turn on and off.
ところでトランジスタインバータ3と直流電源2との間
の回路には配線インダクタンスが存在し、トランジスタ
のスイッチング動作時に、この配線インダクタンスに蓄
積していたエネルギーがサージ電圧となってこのトラン
ジスタのコレクタ・エミッタ間に印加され、これを破損
しようとする。By the way, there is a wiring inductance in the circuit between the transistor inverter 3 and the DC power supply 2, and during the switching operation of the transistor, the energy accumulated in this wiring inductance becomes a surge voltage that is applied between the collector and emitter of this transistor. applied and attempts to damage it.
そこで、このスイッチング時に生じるサージ電圧を抑制
するために、スナバ回路(第3図の場合は符号7なるス
ナバコンデンサ)を設置するのであるが、第3図に示す
ように、スナバコンデンサ7のみでスナバ回路を構成す
ると、スイッチング時にこのスナバコンデンサ7の電流
と電圧が振動する。Therefore, in order to suppress the surge voltage that occurs during switching, a snubber circuit (snubber capacitor 7 in the case of Fig. 3) is installed. When the circuit is configured, the current and voltage of this snubber capacitor 7 oscillate during switching.
第5図は第3図に示すスナバコンデンサの電流と電圧の
変化を示したタイムチャートであって、第5図(イ)は
スナバ電流の変化、第5図(ロ)はスナバ電圧め変化を
、それぞれがあられしている。Fig. 5 is a time chart showing changes in the current and voltage of the snubber capacitor shown in Fig. 3, in which Fig. 5 (a) shows changes in the snubber current, and Fig. 5 (b) shows changes in the snubber voltage. , each one is in a hailstorm.
この第5図において、Toなる時点でトランジスタがタ
ーンオンしたとすると、その直後の時刻T1にスナバ電
流の第1ピークがあられれる。このスナバ電流と電圧と
は振動しているので、さらに時間が経過してT2なる時
刻にスナバ電流の第2ピークがあられれ、引続きこの電
流は振動しつつ減衰することになる。In FIG. 5, if the transistor is turned on at time To, the first peak of the snubber current occurs at time T1 immediately thereafter. Since this snubber current and voltage are oscillating, a second peak of the snubber current occurs at time T2 after further time has elapsed, and this current continues to oscillate and attenuate.
ここで、特定のトランジスタがターンオンしてから所定
の時間経過後にターンオフする場合を考えると、この経
過時間が第5図に示している第1ピークと第2ピークと
の時間間隔と同じになると、電流は第1ピーク値に第2
ピーク値が重畳したスナバ電流となる。Now, if we consider the case where a specific transistor is turned on and then turned off after a predetermined time has elapsed, if this elapsed time is the same as the time interval between the first peak and the second peak shown in FIG. The current increases from the first peak value to the second peak value.
The snubber current is a superimposed peak value.
第6図はスナバ電流が同期して重畳した場合をあられし
たタイムチャートであって、時刻T。FIG. 6 is a time chart showing the case where snubber currents are synchronously superimposed, and is at time T.
T、およびT2は第5図と同一の時刻を示している。そ
の結果、スナバ電圧もこれに対応して高い値となる。T and T2 indicate the same times as in FIG. As a result, the snubber voltage also takes a correspondingly high value.
そこで従来は、インバータに使用するトランジスタの定
格選定や、スナバ回路の設計は、上記の現象を考慮して
なされている。たとえば、このような重畳現象が生じた
とき、スナバ電流の最大値は最大負荷電流の約2倍であ
り、これに耐えられるように大容量のトランジスタとス
ナノ\回路とを選定することとなる。それ故トランジス
タインバータが大形・高価になる欠点を有する。Conventionally, therefore, the rating of the transistor used in the inverter and the design of the snubber circuit have been made in consideration of the above phenomenon. For example, when such a superimposition phenomenon occurs, the maximum value of the snubber current is approximately twice the maximum load current, and a large capacity transistor and snubber circuit must be selected to withstand this. Therefore, the transistor inverter has the disadvantage of being large and expensive.
そこでこの発明の目的は、スナバ回路に流れる電流の最
大値を抑制することで、トランジスタあるいはスナバ回
路の容量を低減できるようにすることにある。Therefore, an object of the present invention is to suppress the maximum value of the current flowing through the snubber circuit, thereby reducing the capacitance of the transistor or the snubber circuit.
上記の目的を達成するために、この発明の制御方法は、
スナバ回路を付属している半導体素子にスイッチング信
号を与えて電力変換を行わせている半導体スイッチ素子
の制御方法において、前記半導体素子に与えるオン信号
のパルス幅、あるいはオフ信号のパルス幅を、前記スナ
バ回路に流れる電流が減衰するのに要する時間よりも長
くするものとする。In order to achieve the above object, the control method of the present invention includes:
In a method for controlling a semiconductor switching element in which a switching signal is applied to a semiconductor element attached to a snubber circuit to perform power conversion, the pulse width of an ON signal or an OFF signal applied to the semiconductor element is set as described above. The time should be longer than the time required for the current flowing through the snubber circuit to attenuate.
この発明は、インバータの制御部に、素子に与えるオン
又はオフ信号のパルス幅がある設定時間より短いとき、
オン又はオフ信号の立下りのタイミングを遅延させる回
路を設ければ、スナバ回路に流れる最大電流値を減少で
きることに着目したものであって、このような遅延回路
を制御部に設けることによって、トランジスタのターン
オン又はターンオフの後、その設定時間内は、そのトラ
ンジスタは決してターンオフ又はターンオンできなくな
り、その結果、第6図に示すスナバ電流の重畳現象は解
消され、スナバ回路に流れる最大電流値を1つのトラン
ジスタが単独でスイッチングしたときの最大電流値と等
しくしようとするものである。According to the present invention, when the pulse width of an on or off signal given to an element is shorter than a certain set time in a control section of an inverter,
This study focuses on the fact that the maximum current flowing through the snubber circuit can be reduced by providing a circuit that delays the falling timing of the on or off signal.By providing such a delay circuit in the control section, the transistor After turning on or turning off, the transistor can never be turned off or turned on within the set time, and as a result, the snubber current superimposition phenomenon shown in FIG. 6 is eliminated, and the maximum current flowing through the snubber circuit is reduced to one This is intended to be equal to the maximum current value when the transistor switches alone.
〔実施例]
第1図は本発明の実施例をあられしたプロ・ンク図であ
る。[Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
この第1図に示すPWM発生回路11 ホトカプラ1
2、ベース駆動回路13およびトランジスタ5Uは、第
4図の従来例回路と同しであるが、本発明においては、
パルス発生回路21 と論理和素子22 とが、図示の
ようにPWM発生回路11とホトカプラ 12 との間
に設けられている。PWM generation circuit 11 photocoupler 1 shown in FIG.
2. The base drive circuit 13 and the transistor 5U are the same as the conventional circuit shown in FIG. 4, but in the present invention,
A pulse generation circuit 21 and an OR element 22 are provided between the PWM generation circuit 11 and the photocoupler 12 as shown.
いま、PWM発生回路11からオン信号が出力されると
、その立上りでパルス発生回路21にトリガをかけて、
これからパルスを発生させる。このパルス発生回路21
が出力するパルスのパルス幅は、トランジスタが単独で
スイッチングしたとき、スナバ電流が十分に減衰できる
tなる時間にしている。それ故PWM発生回路11から
tより短かい時間幅のパルスが出力されても、ホトカプ
ラ 12に入力するパルスは、すべてtなるパルス幅の
信号となり、またPWM発生回路11の出力パルスの幅
がtよりも長い場合は、そのままの信号がホトカプラ1
2に入力する。論理和素子22はそのためのものである
。Now, when an ON signal is output from the PWM generation circuit 11, the pulse generation circuit 21 is triggered at the rising edge of the ON signal.
This will generate a pulse. This pulse generating circuit 21
The pulse width of the pulse outputted by the transistor is set to a time t that allows the snubber current to sufficiently attenuate when the transistor switches alone. Therefore, even if the PWM generation circuit 11 outputs a pulse with a time width shorter than t, all the pulses input to the photocoupler 12 will be signals with a pulse width of t, and the width of the output pulse of the PWM generation circuit 11 will be t. If the length is longer than , the signal as it is is
Enter 2. The logical OR element 22 is for that purpose.
第2図は第1図に示す実施例回路の動作をあられしたタ
イムチャートであって、第2図(イ)はPWM発生回路
11が出力するパルス信号、第2図(ロ)はパルス発生
回路21が出力するパルス信号を、それぞれがあられし
ている。FIG. 2 is a time chart showing the operation of the embodiment circuit shown in FIG. 1, in which FIG. Each of them receives the pulse signal outputted by 21.
上述の説明は、トランジスタをターンオンさせるだめの
パルスの幅が短い場合であるが、ターンオフのパルス幅
が短い場合にも本発明が適用できるのは勿論である。The above explanation is for the case where the width of the pulse for turning on the transistor is short, but the present invention is of course applicable to the case where the pulse width for turning off the transistor is short.
(発明の効果〕
この発明によれば、スナバ回路に流れる振動電流の周期
と、半導体スイッチ素子の動作とが一致することでスナ
バ電流が重畳するのを避けることができる。それ故当該
半導体スイッチ素子に印加されるサージ電圧も抑制でき
る。よって、従来のインバータなどで、サージ電圧の想
定値を変えなければスナバコンデンサの容量を低減でき
るし、スナバ回路を変えなければサージ電圧の最大値を
抑制できるので、使用する半導体スイッチ素子の電圧定
格を切下げることができる。また、サージ電圧の設定値
によっては、スナバコンデンサの容量低減と半導体スイ
ッチ素子の電圧定格の切下げとが両者とも実現できるこ
とになり、いずれにしても装置の小形化とコスト低減と
を実現できる効果を得る。(Effects of the Invention) According to the present invention, since the period of the oscillating current flowing through the snubber circuit matches the operation of the semiconductor switch element, it is possible to avoid superimposition of the snubber current.Therefore, the semiconductor switch element concerned Therefore, with conventional inverters, the capacitance of the snubber capacitor can be reduced without changing the expected value of the surge voltage, and the maximum value of the surge voltage can be suppressed without changing the snubber circuit. Therefore, the voltage rating of the semiconductor switching element used can be lowered.Furthermore, depending on the set value of the surge voltage, it is possible to both reduce the capacity of the snubber capacitor and lower the voltage rating of the semiconductor switching element. In any case, the effect of making the device smaller and reducing costs is obtained.
第1図は本発明の実施例をあられしたブロック図、第2
図は第1図に示す実施例回路の動作をあられしたタイム
チャートであり、第3図は自己消弧形半導体スイッチ素
子で構成した電圧形インバータの一般的な主回路接続図
、第4図はトランジスタをパルス幅変調制御する一般例
を示したブロック図、第5図は第3図に示すスナバコン
デンサの電流と電圧の変化を示したタイムチャート、第
6図はスナバ電流が同期して重畳した場合をあられした
タイムチャートである。
2・・・直流電源、3・・・トランジスタインバータ、
4・・・負荷、5U〜5Z・・・半導体スイッチ素子と
してのトランジスタ、6U〜6Z・・・還流ダイオード
、7・・・スナバコンデンサ、11・・・PWM発生回
路、12・・・ホトカプラ、13・・・ベース駆動回路
、21・・・パルス発生回路、22・・・論理和素子。
第 1 図
第 2 図Figure 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
The figure is a time chart showing the operation of the embodiment circuit shown in Figure 1, Figure 3 is a general main circuit connection diagram of a voltage source inverter configured with self-extinguishing semiconductor switching elements, and Figure 4 is a A block diagram showing a general example of pulse width modulation control of transistors. Figure 5 is a time chart showing changes in the current and voltage of the snubber capacitor shown in Figure 3. Figure 6 is a diagram showing the snubber currents synchronously superimposed. This is a time chart that shows the situation. 2...DC power supply, 3...Transistor inverter,
4... Load, 5U to 5Z... Transistor as semiconductor switch element, 6U to 6Z... Free wheel diode, 7... Snubber capacitor, 11... PWM generation circuit, 12... Photocoupler, 13 . . . base drive circuit, 21 . . . pulse generation circuit, 22 . . . OR element. Figure 1 Figure 2
Claims (1)
グ信号を与えて電力変換を行わせている半導体スイッチ
素子の制御方法において、前記半導体素子に与えるオン
信号のパルス幅、あるいはオフ信号のパルス幅を、前記
スナバ回路に流れる電流が減衰するのに要する時間より
も長くすることを特徴とする半導体スイッチ素子の制御
方法。1) In a method of controlling a semiconductor switching element in which a switching signal is applied to a semiconductor element attached to a snubber circuit to perform power conversion, the pulse width of an ON signal or an OFF signal applied to the semiconductor element is controlled. . A method for controlling a semiconductor switching element, comprising making the time longer than the time required for the current flowing through the snubber circuit to attenuate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63244793A JPH0295175A (en) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | Method of controlling semiconductor switching element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63244793A JPH0295175A (en) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | Method of controlling semiconductor switching element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0295175A true JPH0295175A (en) | 1990-04-05 |
Family
ID=17124015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63244793A Pending JPH0295175A (en) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | Method of controlling semiconductor switching element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0295175A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005020419A1 (en) * | 2003-08-25 | 2005-03-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Controller for power converter |
| JP2007143336A (en) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP63244793A patent/JPH0295175A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005020419A1 (en) * | 2003-08-25 | 2005-03-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Controller for power converter |
| US7426122B2 (en) | 2003-08-25 | 2008-09-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power-converter control apparatus employing pulse width modulation and adjusting duration of a zero-voltage vector |
| EP1659680A4 (en) * | 2003-08-25 | 2008-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | CONTROLLER FOR POWER CONVERTER |
| JP2007143336A (en) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device |
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