JPH0324152B2 - - Google Patents

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JPH0324152B2
JPH0324152B2 JP57023424A JP2342482A JPH0324152B2 JP H0324152 B2 JPH0324152 B2 JP H0324152B2 JP 57023424 A JP57023424 A JP 57023424A JP 2342482 A JP2342482 A JP 2342482A JP H0324152 B2 JPH0324152 B2 JP H0324152B2
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JP
Japan
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reactor
gto
diode
circuit
power supply
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Application number
JP57023424A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS58141683A (en
Inventor
Ikuo Yasuoka
Shiroji Yamamoto
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS58141683A publication Critical patent/JPS58141683A/en
Publication of JPH0324152B2 publication Critical patent/JPH0324152B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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(以
下、『GTOサイリスタ』という)を使用した電力
変換装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a power conversion device using a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as a "GTO thyristor").

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

GTOサイリスタは自己消弧能力をするので、
従来のサイリスタのように強制転流回路が不要に
なる。このため、素子自身の損失が低減できる上
に、装置として回路構成が簡単になり、小形軽量
化、効率向上が図れる。
GTO thyristor has self-extinguishing ability, so
There is no need for a forced commutation circuit like in conventional thyristors. Therefore, the loss of the element itself can be reduced, and the circuit configuration of the device can be simplified, making it possible to achieve smaller size, lighter weight, and improved efficiency.

ところで、高電圧入力の電力変換装置にGTO
サイリスタを適用する場合、従来のサイリスタと
同様、素子構成を直列接続する必要がある。
By the way, GTO is used in power conversion equipment with high voltage input.
When applying a thyristor, it is necessary to connect the element configurations in series, similar to conventional thyristors.

第1図に、従来のGTOサイリスタを直列接続
したインバータ回路の代表的な回路図を示す。
Figure 1 shows a typical circuit diagram of an inverter circuit in which conventional GTO thyristors are connected in series.

第1図において、直流電源1よりフイルタリア
クトル2とフイルタコンデンサ3を介して平滑さ
れた直流電圧を得る。
In FIG. 1, a smoothed DC voltage is obtained from a DC power supply 1 via a filter reactor 2 and a filter capacitor 3.

図中、上下のGTOサイリスタアーム等におけ
る対称部分の符号は省略して説明を行なう。
In the figure, the reference numerals of symmetrical parts such as the upper and lower GTO thyristor arms are omitted for explanation.

GTOサイリスタ4a,4bの導通時間を制御
することにより、負荷18へ制御された交流電力
を供給する。
Controlled AC power is supplied to the load 18 by controlling the conduction time of the GTO thyristors 4a and 4b.

並列に抵抗器13とコンデンサ14の直列接続
をそなえるダイオード5は、GTOサイリスタ4
a,4bがオフしたときのフライホイール用であ
る。アノードリアクトル6はGTOサイリスタ4
a,4bがオンした直後の電流の立ち上り(di/
dt)・電流の時間微分)の抑制のためのものであ
る。
The diode 5, which has a series connection of a resistor 13 and a capacitor 14 in parallel, is connected to the GTO thyristor 4.
This is for the flywheel when a and 4b are off. Anode reactor 6 is GTO thyristor 4
The rise of the current immediately after a and 4b are turned on (di/
dt) and the time derivative of current).

可飽和リアクトル7はGTOサイリスタ4a,
4bのターンオン時間のバラツキによる素子間の
電圧アンバランスを緩和している。ダイオード2
0および抵抗器21はGTOサイリスタ4a,4
bがオフした直後、アノードリアクトル6と可飽
和リアクトル7のエネルギがGTOサイリスタの
スナバ回路(ダイオード9a,9b、コンデンサ
10a,10b、抵抗器11a,11b)におい
て、ダイオード9a,9bを介してコンデンサ1
0a,10bに流入させないよう、アノードリア
クトル6→可飽和リアクトル7→抵抗器21→ダ
イオード20→アノードリアクトル6のループで
エネルギーを還流させるものである。なお、10
0,100′はともに従来の直流−交流電力変換
装置で同一の回路構成をとる。
The saturable reactor 7 is a GTO thyristor 4a,
The voltage imbalance between the elements due to variations in the turn-on time of 4b is alleviated. diode 2
0 and resistor 21 are GTO thyristors 4a, 4
Immediately after b is turned off, the energy of the anode reactor 6 and the saturable reactor 7 is transferred to the capacitor 1 via the diodes 9a and 9b in the snubber circuit of the GTO thyristor (diodes 9a and 9b, capacitors 10a and 10b, and resistors 11a and 11b).
Energy is circulated through a loop of anode reactor 6 → saturable reactor 7 → resistor 21 → diode 20 → anode reactor 6 so as not to flow into 0a and 10b. In addition, 10
0 and 100' are both conventional DC-AC power converters and have the same circuit configuration.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

ここで、GTOサイリスタ4a,4bを1KHz程
度でスイツチングして500A程度の電流をターン
オフする場合、直流電源11を1500Vとすると、
抵抗器11a,11bは各々500W程度となる。
また抵抗器21は2kw程度の損失となり、効率の
低下及び抵抗器容量の増大となり、装置構成上好
ましくない。
Here, when turning off a current of about 500A by switching the GTO thyristors 4a and 4b at about 1KHz, if the DC power supply 11 is 1500V, then
The resistors 11a and 11b each have a power of about 500W.
Further, the resistor 21 causes a loss of about 2 kW, resulting in a decrease in efficiency and an increase in resistor capacity, which is not preferable in terms of device configuration.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

ここにおいて、本発明は、直列接続された
GTOサイリスタを使用した電力変換装置のリア
クトルに蓄積されるエネルギーを直流変流器で直
流電源へ帰還することにより効率向上を図るとと
もに、GTOサイリスタがターンオフした直後に
リアクトルに蓄積されたエネルギーを一時的にサ
ージ吸収回路で吸収する直流−交流電力変換装置
を提供することを、その目的とする。
Here, the present invention provides series-connected
The energy stored in the reactor of a power converter using a GTO thyristor is returned to the DC power supply using a DC current transformer to improve efficiency, and the energy stored in the reactor is temporarily used immediately after the GTO thyristor turns off. The object of the present invention is to provide a DC-AC power converter that absorbs surges with a surge absorption circuit.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、直列接続されたGTOサイリスタの
上下アームからなる電力変換装置において、上ア
ームGTOサイリスタのアノード側と下アーム
GTOサイリスタのカソード側との間にサージ吸
収回路を設け、かつGTOサイリスタに並列に接
続されたスナバ回路に逆方向極性のダイオードを
有し、さらにGTOサイリスタの直列接続に直列
に挿入されたリアクトルの蓄積エネルギーの大半
を直流電源へ帰還するように接続された直流変流
器を備える直流−交流電力変換装置である。
The present invention provides a power conversion device consisting of upper and lower arms of GTO thyristors connected in series, in which the anode side of the upper arm GTO thyristor and the lower arm
A surge absorption circuit is provided between the cathode side of the GTO thyristor, a snubber circuit connected in parallel with the GTO thyristor has a diode of reverse polarity, and a reactor is inserted in series with the series connection of the GTO thyristor. This is a DC-AC power conversion device that includes a DC transformer connected to feed back most of the stored energy to the DC power source.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明の一実施例のブロツク図を第2図に示
す。
A block diagram of one embodiment of the present invention is shown in FIG.

第2図において、帰還用直流変流器15によ
り、GTOサイリスタ4a,4bがオフした時の
アノードリアクトル6および可飽和リアクトル7
の蓄積エネルギーを直流電源1側へ帰還させる構
成としている。またダイオード17は帰還用であ
る。
In FIG. 2, the anode reactor 6 and the saturable reactor 7 when the GTO thyristors 4a and 4b are turned off by the feedback DC current transformer 15.
The structure is such that the accumulated energy is fed back to the DC power supply 1 side. Further, the diode 17 is for feedback.

ダイオード22・抵抗器24およびコンデンサ
23は、GTOサイリスタ4a,4bがオフした
直後、アノードリアクトル6および可飽和リアク
トル7の蓄積エネルギーを一時的に吸収させる。
The diode 22, resistor 24, and capacitor 23 temporarily absorb the energy stored in the anode reactor 6 and the saturable reactor 7 immediately after the GTO thyristors 4a and 4b are turned off.

なお、25a,25bも8a,8bと同じダイ
オード、200,200′は本発明になる直流−
交流電力変換装置である。
Note that 25a and 25b are also the same diodes as 8a and 8b, and 200 and 200' are DC-
It is an AC power converter.

図面において同一符号は同一もしくは相当部分
とする。
In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

本発明の作用を第3図,第4図を用いて説明す
る。
The operation of the present invention will be explained using FIGS. 3 and 4.

第3図においてGTOサイリスタ4a,4bが
ターンオフした直後には帰還用直流変流器5はす
ぐに動作しない。変流器の磁束は電圧の時間積分
であり、すぐに大きくならない。このため帰還用
直流変流器5は、十分に例示されて磁束が大きく
なるまでの間動作しない。そこで、アノードリア
クトル6と可飽和リアクトル7の蓄積エネルギー
は、帰還用直流変流器5が動作するまで、ダイオ
ード9a,9bとコンデンサ10a,10bを介
して電流i1のループ(6→7→9a→10a→9
b→10b→18)で負荷18側へ放出されると
ともに、ダイオード22,25a,25bとコン
デンサ23を介して電流i2のループ(67→22
→23→25b→25a→18)で負荷18側へ
放出される。スナバ回路(ダイオード9a、コン
デンサ10a、抵抗器11a)とサージ吸収回路
(ダイオード22、コンデンサ23、抵抗器24)
とは、リアクトルの蓄積エネルギーを吸収すると
いう共通する機能を有する。しかし、スナバ回路
のコンデンサ10aの容量は、GTOのオン期間
に放電を終了するためにあまり大きくすることは
できない。実際には、放電抵抗器11a,11b
による損失の点から2μF程度に抑えられる。そこ
で、サージ吸収回路によりリアクトルの蓄積エネ
ルギーを吸収することにしている。コンデンサ2
3はアノードリアクトル6および可飽和リアクト
ル7の蓄積エネルギーによる過充電分のみ電源電
圧まで放電すれば良いので、その容量は例えば
10μF程度に大きくすることができる。
In FIG. 3, the feedback DC transformer 5 does not operate immediately after the GTO thyristors 4a, 4b are turned off. The magnetic flux of a current transformer is a time integral of voltage and does not increase quickly. For this reason, the feedback DC current transformer 5 does not operate until the magnetic flux becomes sufficiently large. Therefore, the energy stored in the anode reactor 6 and the saturable reactor 7 is transferred through the current i 1 loop (6→7→9a →10a→9
b → 10b → 18), and is discharged to the load 18 side via the diodes 22, 25a, 25b and the capacitor 23 .
→23→25b→25a→18) and is released to the load 18 side. Snubber circuit (diode 9a, capacitor 10a, resistor 11a) and surge absorption circuit (diode 22, capacitor 23, resistor 24)
have a common function of absorbing the energy stored in the reactor. However, the capacitance of the capacitor 10a of the snubber circuit cannot be made very large because the discharge ends during the ON period of the GTO. Actually, the discharge resistors 11a, 11b
In terms of loss, it can be kept to around 2μF. Therefore, a surge absorption circuit is used to absorb the energy accumulated in the reactor. capacitor 2
3 only needs to be discharged to the power supply voltage by the overcharge due to the accumulated energy of the anode reactor 6 and the saturable reactor 7, so its capacity is, for example,
It can be increased to about 10μF.

次に、第4図は帰還用直流変流器が働いている
状態図である。
Next, FIG. 4 is a state diagram in which the feedback DC transformer is in operation.

帰還用直流変流器15が図示の極性で十分励磁
され、アノードリアクトル6、可飽和リアクトル
7の蓄積エネルギーは電流i3のループ(6→7→
補助ダイオード16→15→6)を通して蓄積エ
ネルギーを放出する。
The feedback DC transformer 15 is sufficiently excited with the polarity shown, and the energy stored in the anode reactor 6 and the saturable reactor 7 is transferred to the current i3 loop (6→7→
The stored energy is released through the auxiliary diodes 16→15→6).

この時、帰還用直流変流器15の1次側と2次
側には図示の極性で電圧が誘起し、電源電圧に逆
らつて電流i4のループ(3→17→15→3)で
エネルギーが帰還される。
At this time, a voltage is induced on the primary and secondary sides of the feedback DC transformer 15 with the polarity shown in the figure, and a current i 4 loops (3→17→15→3) against the power supply voltage. Energy is returned.

可飽和リアクトル7は蓄積エネルギーを完全に
放出した時、その磁束はリセツトされる。
When the saturable reactor 7 completely releases the stored energy, its magnetic flux is reset.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

かくして本発明によれば、GTOサイリスタを
直列接続した直流交流電力変換装置において、
GTOサイリスタがターンオフした直後、アノー
ドリアクトル6および可飽和リアクトル7の蓄積
エネルギー放出によるGTOサイリスタに印加さ
れる過電圧をサージ吸収回路22,23,24で
抑制するとともに、前記リアクトルの蓄積エネル
ギーを帰還用直流変流器15で直流電源1側へ帰
還させるようにしたので、無駄なエネルギーを抵
抗器で消費することなく効率の向上を計ることが
できる。また、装置を小形化する副次的な効果も
ある。
Thus, according to the present invention, in a DC/AC power converter in which GTO thyristors are connected in series,
Immediately after the GTO thyristor turns off, the surge absorption circuits 22, 23, and 24 suppress the overvoltage applied to the GTO thyristor due to the release of the accumulated energy of the anode reactor 6 and the saturable reactor 7, and the accumulated energy of the reactor is converted into feedback DC. Since the current is fed back to the DC power source 1 side using the current transformer 15, it is possible to improve efficiency without wasting energy with a resistor. There is also the secondary effect of making the device more compact.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来装置のブロツク図、第2図は本発
明の一実施例の構成を示すブロツク図、第3図は
そのサージ吸収回路などの動作説明図、第4図は
その帰還用直流変流器の動作説明図である。 1……直流電源、2……フイルタリアクトル、
3……フイルタコンデンサ、4a,4b……
GTOサイリスタ、5……フライホイールダイオ
ード、6……アノードリアクトル、7……可飽和
リアクトル、8a,8b,25a,25b……補
助ダイオード、9a,9b,22……サージ吸収
用ダイオード、10a,10b,23……サージ
吸収用コンデンサ、11a,11b,24……放
電抵抗器、12a,12b……分圧抵抗器、13
……サージ吸収抵抗器、14……サージ吸収コン
デンサ、15……帰還用直流変流器、16……補
助ダイオード、17……帰還ダイオード、18…
…負荷、100,100′……従来の直流−交流
電力変換装置、200,200′……本発明にな
る直流−交流変換装置。
Fig. 1 is a block diagram of the conventional device, Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 3 is an explanatory diagram of the operation of the surge absorption circuit, etc., and Fig. 4 is the DC feedback transformer. It is an explanatory diagram of the operation of the flow vessel. 1...DC power supply, 2...Filter reactor,
3...Filter capacitor, 4a, 4b...
GTO thyristor, 5...Flywheel diode, 6...Anode reactor, 7...Saturable reactor, 8a, 8b, 25a, 25b...Auxiliary diode, 9a, 9b, 22...Surge absorption diode, 10a, 10b , 23...Surge absorption capacitor, 11a, 11b, 24...Discharge resistor, 12a, 12b...Voltage dividing resistor, 13
... Surge absorption resistor, 14 ... Surge absorption capacitor, 15 ... DC current transformer for feedback, 16 ... Auxiliary diode, 17 ... Feedback diode, 18 ...
...Load, 100,100'...Conventional DC-AC power converter, 200,200'...DC-AC converter according to the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 各々複数のGTOサイリスタが直列接続され
てなり直流電源にアノードリアクトル及び可飽和
リアクトルを介して接続された上下アームと、 前記GTOサイリスタに並列接続されたスナバ
回路と、 前記GTOサイリスタに逆並列接続された第1
のダイオードと、 1次巻線が前記GTOサイリスタのターンオフ
時の前記リアクトルに蓄積されたエネルギーを帰
還させるよう前記リアクトルに接続され、2次巻
線が直流電源端子間に第2のダイオードを介して
接続され前記リアクトルに蓄積されたエネルギー
を電源電圧に逆らつて直流電源側に帰還する直流
変流器と、 前記上アームのアノード側と下アームのカソー
ド側との間に順方向の第3のダイオード及び抵抗
器の並列回路とコンデンサとを直列接続してな
り、前記直流変流器が動作する以前のGTOサイ
リスタのターンオフ直後に前記リアクトルに蓄積
されたエネルギーを吸収するサージ吸収回路とを
有する直流−交流電力変換装置。
[Scope of Claims] 1. Upper and lower arms each having a plurality of GTO thyristors connected in series and connected to a DC power supply via an anode reactor and a saturable reactor; a snubber circuit connected in parallel to the GTO thyristors; The first connected in anti-parallel to the GTO thyristor
a diode, a primary winding is connected to the reactor to feed back the energy stored in the reactor when the GTO thyristor is turned off, and a secondary winding is connected between the DC power terminals via a second diode. a DC current transformer that is connected and returns the energy stored in the reactor to the DC power supply side against the power supply voltage; and a third DC current transformer in the forward direction between the anode side of the upper arm and the cathode side of the lower arm. A DC circuit comprising a parallel circuit of a diode and a resistor, and a capacitor connected in series, and a surge absorption circuit that absorbs the energy accumulated in the reactor immediately after the turn-off of the GTO thyristor before the DC current transformer operates. -AC power converter.
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