JPH0435971B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0435971B2 JPH0435971B2 JP63006015A JP601588A JPH0435971B2 JP H0435971 B2 JPH0435971 B2 JP H0435971B2 JP 63006015 A JP63006015 A JP 63006015A JP 601588 A JP601588 A JP 601588A JP H0435971 B2 JPH0435971 B2 JP H0435971B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- transformer
- gto
- diode
- snubber circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 30
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は電力変換装置において、半導体素子に
加わる過電圧やdv／dtを緩和する為の保護回路
（これをスナバ回路という）に関するものである。
加わる過電圧やdv／dtを緩和する為の保護回路
（これをスナバ回路という）に関するものである。
（従来の技術）
半導体素子を使用する電力変換装置において
は、半導体素子に加わる過電圧や立ち上り（以下
dv／dt）の早い電圧で半導体素子が破壊しない
ように、必らずスナバ回路を設ける。第１図は従
来から使用されているスナバ回路１で、その回路
を適用した第２図でその動作の説明を行なう。第
２図はゲートターンオフサイリスタ（以下GTO
と記す）を用いたインバータである。
は、半導体素子に加わる過電圧や立ち上り（以下
dv／dt）の早い電圧で半導体素子が破壊しない
ように、必らずスナバ回路を設ける。第１図は従
来から使用されているスナバ回路１で、その回路
を適用した第２図でその動作の説明を行なう。第
２図はゲートターンオフサイリスタ（以下GTO
と記す）を用いたインバータである。
図中１がスナバ回路でコンデンサ１１、ダイオ
ード１２及び抵抗１３から成る。２１と２２が
GTO、２３と２４がGTOと逆並列に接続された
ダイオードである。２５が負荷、２６と２７はそ
れぞれＥ／２の直流電源である。第２図の基本的
な動作は、GTO２１と２２が交互にオンとオフ
を繰り返すことでそれによつて負荷２５に交流が
印加される。GTO２１がオン、GTO２２がオフ
していて負荷２５に電流が流れているときに、
GTO２１をオフした瞬間の波形を第３図に示す。
GTOはそのゲートカソード間に逆方向に電流ig
を流すと、ターンオフしアトードカソード間に電
圧vaが図示のように加わる。
ード１２及び抵抗１３から成る。２１と２２が
GTO、２３と２４がGTOと逆並列に接続された
ダイオードである。２５が負荷、２６と２７はそ
れぞれＥ／２の直流電源である。第２図の基本的
な動作は、GTO２１と２２が交互にオンとオフ
を繰り返すことでそれによつて負荷２５に交流が
印加される。GTO２１がオン、GTO２２がオフ
していて負荷２５に電流が流れているときに、
GTO２１をオフした瞬間の波形を第３図に示す。
GTOはそのゲートカソード間に逆方向に電流ig
を流すと、ターンオフしアトードカソード間に電
圧vaが図示のように加わる。
（発明が解決しようとする課題）
第３図のvDはGTO２１とスナバ１のコンデン
サ１１とダイオード１２の作る閉回路のインダク
タンスｌとターンオフ直前のアノード電流、すな
わち負荷電流Ｉの大きさで決まりｌもＩも大きい
程vDは高くなる。又vPは電源２６、GTO２１と
負荷２５の閉回路及び電源２７とダイオード２２
及び負荷２５の閉回路の浮遊インダクタンスlsと
浮遊抵抗Rs及びコンデンサ１１のキヤパシタン
スＣ、負荷電流Ｉに依存し、lsとＩは大きい程又
Ｃは小さい程vPは小さくなる。GTOを使用する
うえでvD＝vpも共に小さい方が望ましく、とりわ
けvPが高いとそれだけ高耐圧のGTOを使用しな
ければならなくなる。しかし、vPを低下させる為
に、コンデンサ１１のＣを大きくすると、GTO
２１がオンオフの一周期に１／２Ｃ（vP−Ｅ）2＋１／
２ CE2のエネルギの大半が抵抗１３に消費される。
ここでＥは電源２６と２７の電圧の和である。例
を挙げると周波数ｆを1000Hz、Ｃ＝2μF，vP＝
400V，Ｅ＝200Vとすると80Wとなる。
サ１１とダイオード１２の作る閉回路のインダク
タンスｌとターンオフ直前のアノード電流、すな
わち負荷電流Ｉの大きさで決まりｌもＩも大きい
程vDは高くなる。又vPは電源２６、GTO２１と
負荷２５の閉回路及び電源２７とダイオード２２
及び負荷２５の閉回路の浮遊インダクタンスlsと
浮遊抵抗Rs及びコンデンサ１１のキヤパシタン
スＣ、負荷電流Ｉに依存し、lsとＩは大きい程又
Ｃは小さい程vPは小さくなる。GTOを使用する
うえでvD＝vpも共に小さい方が望ましく、とりわ
けvPが高いとそれだけ高耐圧のGTOを使用しな
ければならなくなる。しかし、vPを低下させる為
に、コンデンサ１１のＣを大きくすると、GTO
２１がオンオフの一周期に１／２Ｃ（vP−Ｅ）2＋１／
２ CE2のエネルギの大半が抵抗１３に消費される。
ここでＥは電源２６と２７の電圧の和である。例
を挙げると周波数ｆを1000Hz、Ｃ＝2μF，vP＝
400V，Ｅ＝200Vとすると80Wとなる。
これは装置の効率低下をもたらすと共に、抵抗
の外形が大きくなり発熱を伴なうので装置の小形
化の妨げとなつている。
の外形が大きくなり発熱を伴なうので装置の小形
化の妨げとなつている。
本発明の目的はコンデンサのエネルギの一部を
再利用することによつて装置の効率向上と小形化
を図ることができるスナバ回路を提供することに
ある。
再利用することによつて装置の効率向上と小形化
を図ることができるスナバ回路を提供することに
ある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は上記目的を達成するために、コンデン
サとこのコンデンサの充電方向に接続されるダイ
オードからなり、電力変換装置を構成する正負直
流母線間に直列接続される一対の半導体素子のそ
れぞれに並列接続されるスナバ回路において、前
記スナバ回路のそれぞれのダイオードに並列に変
成器を設け、前記コンデンサの放電時前記変成器
の２次巻線を介して前記コンデンサのエネルギを
電源へ回生するようにしたものである。
サとこのコンデンサの充電方向に接続されるダイ
オードからなり、電力変換装置を構成する正負直
流母線間に直列接続される一対の半導体素子のそ
れぞれに並列接続されるスナバ回路において、前
記スナバ回路のそれぞれのダイオードに並列に変
成器を設け、前記コンデンサの放電時前記変成器
の２次巻線を介して前記コンデンサのエネルギを
電源へ回生するようにしたものである。
（作用）
本発明は、スナバ回路のコンデンサのエネルギ
を再利用することにより、装置の効率を数％向上
させうることができ、また発熱部が減少したこと
により高密度の実装が可能となり、装置の小形化
が可能となる。
を再利用することにより、装置の効率を数％向上
させうることができ、また発熱部が減少したこと
により高密度の実装が可能となり、装置の小形化
が可能となる。
（実施例）
第４図ａ，ｂが本発明のスナバ回路の構成図
で、それを適用した第５図の回路でその動作を説
明する。第５図は本発明の一実施例を示す構成図
で、第２図と同一部に同一符号を付して、その説
明を省略する。
で、それを適用した第５図の回路でその動作を説
明する。第５図は本発明の一実施例を示す構成図
で、第２図と同一部に同一符号を付して、その説
明を省略する。
第５図において、１１ａと１１ｂはコンデン
サ、１２ａと１２ｂはダイオード、１４ａと１４
ｂは変圧器、１５ａと１５ｂはリアクトル又は抵
抗（以下インピーダンス素子と記す）、１６ａと
１６ｂはダイオードである。
サ、１２ａと１２ｂはダイオード、１４ａと１４
ｂは変圧器、１５ａと１５ｂはリアクトル又は抵
抗（以下インピーダンス素子と記す）、１６ａと
１６ｂはダイオードである。
GTO２１がオン、GTO２２がオフしている状
態では、コンデンサ１１ａの電荷はＯ、コンデン
サ１１ｂはＥに充電されている。負荷電流ILは
電源２６→GTO２１負荷２５のループで流れて
いる。この状態でGTO２１のゲートに負の信号
を加えGTO２１をオフすると共に、GTO２２の
ゲートに正の信号を加えてGTO２２をオンする。
これによりＵ点の電位は０点を基準として−Ｅ／
２となる。
態では、コンデンサ１１ａの電荷はＯ、コンデン
サ１１ｂはＥに充電されている。負荷電流ILは
電源２６→GTO２１負荷２５のループで流れて
いる。この状態でGTO２１のゲートに負の信号
を加えGTO２１をオフすると共に、GTO２２の
ゲートに正の信号を加えてGTO２２をオンする。
これによりＵ点の電位は０点を基準として−Ｅ／
２となる。
負荷２５が純抵抗であれば、GTO２２を介し
て負荷電流ILが流れ、又誘導性負荷であれば負
荷電流ILは瞬時には変化しないので、ダイオー
ド２４を介して、電源２７より負荷電流ILが流
れるループが形成される。コンデンサ１１ａは
GTO２１のオフの直後、第３図に示すようにvP
に充電されるが、Ｐ点とｕ点の電位差はＥである
ため、vP−Ｅを電圧がダイオード１２ａに逆電圧
として印加され、ダイオード１２ａはオフとな
る。この後コンデンサ１１ａの電圧がＥになるま
で、変圧器１４ａの１次巻線と２次巻線の夫々を
通してコンデンサエネルギが電源２６，２７に回
生される様子を説明する。
て負荷電流ILが流れ、又誘導性負荷であれば負
荷電流ILは瞬時には変化しないので、ダイオー
ド２４を介して、電源２７より負荷電流ILが流
れるループが形成される。コンデンサ１１ａは
GTO２１のオフの直後、第３図に示すようにvP
に充電されるが、Ｐ点とｕ点の電位差はＥである
ため、vP−Ｅを電圧がダイオード１２ａに逆電圧
として印加され、ダイオード１２ａはオフとな
る。この後コンデンサ１１ａの電圧がＥになるま
で、変圧器１４ａの１次巻線と２次巻線の夫々を
通してコンデンサエネルギが電源２６，２７に回
生される様子を説明する。
ダイオード１２ａと並列に図示極性に１次巻線
が接続された変圧器１４ａの２次巻線には、ｎ
（vP−Ｅ）の電圧が誘起される。ここでｎは変圧
器１４ａの２次巻線と１次巻線の比である。この
電圧がＥより高い場合はダイオード１６ａがオン
となり、変圧器１４ａの２次巻線に電流が流れ
る。インピーダンス素子１５ａはこの電流を制限
する。この期間中のコンデンサ１１ａのエネルギ
は変圧器１４ａの１次巻線と２次巻線を介して電
源２６，２７に回生されるが、変圧器１４ａの１
次巻線の電圧がＥ／ｎ以下になるとダイオード１
６ａがオフして２次巻線を介しての電源２６，２
７への回生はとまる。厳密に述べると、インピー
ダンス素子１５ａあるいは変圧器１４ａの持つイ
ンダクタンスの作用でＥ／ｎより低い値で回生が
とまる。
が接続された変圧器１４ａの２次巻線には、ｎ
（vP−Ｅ）の電圧が誘起される。ここでｎは変圧
器１４ａの２次巻線と１次巻線の比である。この
電圧がＥより高い場合はダイオード１６ａがオン
となり、変圧器１４ａの２次巻線に電流が流れ
る。インピーダンス素子１５ａはこの電流を制限
する。この期間中のコンデンサ１１ａのエネルギ
は変圧器１４ａの１次巻線と２次巻線を介して電
源２６，２７に回生されるが、変圧器１４ａの１
次巻線の電圧がＥ／ｎ以下になるとダイオード１
６ａがオフして２次巻線を介しての電源２６，２
７への回生はとまる。厳密に述べると、インピー
ダンス素子１５ａあるいは変圧器１４ａの持つイ
ンダクタンスの作用でＥ／ｎより低い値で回生が
とまる。
これ以降コンデンサ電圧がＥに達するまでのエ
ネルギの差分は一旦変圧器１４ａの励磁エネルギ
として貯えられた後、変圧器１４ａとダイオード
１２ａの閉回路で消費される。
ネルギの差分は一旦変圧器１４ａの励磁エネルギ
として貯えられた後、変圧器１４ａとダイオード
１２ａの閉回路で消費される。
次にGTO２２がオンする際、コンデンサ１１
ｂのエネルギが電源２６，２７に回生される過程
について述べる。コンデンサ１１ｂがＥに充電さ
れている状態でGTO２２がオンすると、変圧器
１４ｂの１次巻線には・印を付した側が正となる
極性で電圧Ｅが印加される変圧器１４ｂの２次巻
線にはnEが誘起され、ダイオード１６ｂがオン
となる。インピーダンス素子１５ｂの両端には
（ｎ−１）Ｅの電圧が加わる。インピーダンス素
子１５ｂのインピーダンスをＺとすると（ｎ−
１）Ｅ／Ｚの電流が変圧器２次巻線に流れる。か
くしてコンデンサ１１ｂのエネルギは変圧器１４
ｂを介して電源に回生されるが、変圧器１４ｂの
２次電圧がＥより低くなると、ダイオード１６ｂ
がオフして回生は止まる。インピーダンス素子１
５ｂをリアクトルとすると、リアクトルの働きで
たとえ変圧器１４ｂの２次電圧がＥより低くても
電流を流し続けようとするが、いずれ０となる。
このときコンデンサ１１ｂに残つた電荷はコンデ
ンサ１１ｂ→変圧器１４ｂ→GTO２２のループ
で放電し、０になつた後、変圧器１４ｂに貯えら
れた励磁エネルギ分は、ダイオード１２ｂと変圧
器１４ｂ内で消費される。
ｂのエネルギが電源２６，２７に回生される過程
について述べる。コンデンサ１１ｂがＥに充電さ
れている状態でGTO２２がオンすると、変圧器
１４ｂの１次巻線には・印を付した側が正となる
極性で電圧Ｅが印加される変圧器１４ｂの２次巻
線にはnEが誘起され、ダイオード１６ｂがオン
となる。インピーダンス素子１５ｂの両端には
（ｎ−１）Ｅの電圧が加わる。インピーダンス素
子１５ｂのインピーダンスをＺとすると（ｎ−
１）Ｅ／Ｚの電流が変圧器２次巻線に流れる。か
くしてコンデンサ１１ｂのエネルギは変圧器１４
ｂを介して電源に回生されるが、変圧器１４ｂの
２次電圧がＥより低くなると、ダイオード１６ｂ
がオフして回生は止まる。インピーダンス素子１
５ｂをリアクトルとすると、リアクトルの働きで
たとえ変圧器１４ｂの２次電圧がＥより低くても
電流を流し続けようとするが、いずれ０となる。
このときコンデンサ１１ｂに残つた電荷はコンデ
ンサ１１ｂ→変圧器１４ｂ→GTO２２のループ
で放電し、０になつた後、変圧器１４ｂに貯えら
れた励磁エネルギ分は、ダイオード１２ｂと変圧
器１４ｂ内で消費される。
GTO２２がオフ、GTO２１がオンとなる過程
でも全く相似の動作により、夫々のコンデンサ１
１ａと１１bdエネルギは大部分電源に戻すこと
が出来る。実験による回生率は55ないし70％であ
るが、定数の選択を適切に選べば更に回生率を上
げることは可能である。
でも全く相似の動作により、夫々のコンデンサ１
１ａと１１bdエネルギは大部分電源に戻すこと
が出来る。実験による回生率は55ないし70％であ
るが、定数の選択を適切に選べば更に回生率を上
げることは可能である。
［発明の効果］
本発明によつて得られる効果をまとめると次の
ようになる。
ようになる。
(イ) スナバ回路のコンデンサのエネルギを再利用
することにより装置の効率を数％向上させうる
こと (ロ) 発熱部が減少したことにより高密度の実装が
可能となり、装置の小形化が可能となつたこと
である。
することにより装置の効率を数％向上させうる
こと (ロ) 発熱部が減少したことにより高密度の実装が
可能となり、装置の小形化が可能となつたこと
である。
第１図は従来のスナバ回路、第２図は第１図の
回路を適用した回路、第３図は第２図のGTOの
アノード電圧とオフゲート電流との関係を示す波
形図、第４図ａ，ｂが本発明のスナバ回路のそれ
ぞれ異なる構成図、第５図は本発明のスナバ回路
の一実施例を示す図である。 １……スナバ回路、１１，１１ａ，１１ｂ……
コンデンサ、１２，１２ａ，１２ｂ……ダイオー
ド、１３……抵抗、１４ａ，１４ｂ……変圧器、
１５ａ，１５ｂ……リアクトル又は抵抗、２１，
２２……GTO、２３，２４……ダイオード、２
５……負荷、２６，２７……電源。
回路を適用した回路、第３図は第２図のGTOの
アノード電圧とオフゲート電流との関係を示す波
形図、第４図ａ，ｂが本発明のスナバ回路のそれ
ぞれ異なる構成図、第５図は本発明のスナバ回路
の一実施例を示す図である。 １……スナバ回路、１１，１１ａ，１１ｂ……
コンデンサ、１２，１２ａ，１２ｂ……ダイオー
ド、１３……抵抗、１４ａ，１４ｂ……変圧器、
１５ａ，１５ｂ……リアクトル又は抵抗、２１，
２２……GTO、２３，２４……ダイオード、２
５……負荷、２６，２７……電源。
Claims (1)
- １ コンデンサとこのコンデンサの充電方向に接
続されるダイオードからなり、電力変換装置を構
成する正負直流母線間に直列接続される一対の半
導体素子のそれぞれに並列接続されるスナバ回路
において、前記スナバ回路のそれぞれのダイオー
ドに並列に変成器を設け、前記コンデンサの放電
時前記変成器の２次巻線を介して前記コンデンサ
のエネルギを電源へ回生するようにしたことを特
徴とするスナバ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006015A JPS63213411A (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | スナバ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63006015A JPS63213411A (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | スナバ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63213411A JPS63213411A (ja) | 1988-09-06 |
| JPH0435971B2 true JPH0435971B2 (ja) | 1992-06-12 |
Family
ID=11626877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63006015A Granted JPS63213411A (ja) | 1988-01-14 | 1988-01-14 | スナバ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63213411A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2807760B2 (ja) * | 1988-10-26 | 1998-10-08 | 九州大学長 | スイッチング電源 |
-
1988
- 1988-01-14 JP JP63006015A patent/JPS63213411A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63213411A (ja) | 1988-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2674341B2 (ja) | 電力変換装置のスナバ回路 | |
| US6072707A (en) | High voltage modular inverter | |
| JP3745561B2 (ja) | 多レベル中性点電位固定型電力変換装置 | |
| US5343017A (en) | Arc welder with timed control of arcing recovery and means for reducing weight, size, and power loss in the welder | |
| US3349315A (en) | Static inverter system with current sharing by both commutating choke windings during commutating energy recovery | |
| EP0554903B1 (en) | Snubber energy recovery circuit for protecting switching devices from voltage and current | |
| JPH03103079A (ja) | Ｇｔｏサイリスタを用いた電力変換回路に於けるエネルギの回生装置及びその方法 | |
| JPH0435994B2 (ja) | ||
| JP5169017B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JPS6343969B2 (ja) | ||
| US3497792A (en) | High voltage to low voltage inverters | |
| JPH0435971B2 (ja) | ||
| JP2001314081A (ja) | Ａｃ−ｄｃコンバータ | |
| US4506319A (en) | Inductively commutated thyristor inverter | |
| JPS6127989B2 (ja) | ||
| CA1192258A (en) | Variable single phase inverter | |
| JPH0731158A (ja) | 電力変換装置のスナバエネルギー回収回路 | |
| JP3004774B2 (ja) | スナバ回路 | |
| JP2555621B2 (ja) | インバ−タのエネルギ−回収回路 | |
| JPH0444510B2 (ja) | ||
| JPH0336221Y2 (ja) | ||
| JP2712999B2 (ja) | インバータ装置 | |
| JP3068966B2 (ja) | スナバエネルギ回生装置 | |
| SU752690A1 (ru) | Автономный последовательный инвертор | |
| JPH01117653A (ja) | 電力変換器 |