JPH0438169A - チョッパ装置 - Google Patents
チョッパ装置Info
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- JPH0438169A JPH0438169A JP14156090A JP14156090A JPH0438169A JP H0438169 A JPH0438169 A JP H0438169A JP 14156090 A JP14156090 A JP 14156090A JP 14156090 A JP14156090 A JP 14156090A JP H0438169 A JPH0438169 A JP H0438169A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、直流を直流に電力変換するチョッパ装置、
特に小形スナバ回路を備えたチョッパ装置に関するもの
である。
特に小形スナバ回路を備えたチョッパ装置に関するもの
である。
［従来の技術］
第３図は、例えば昭和６１年電気学会全国大会講演論文
集の１１４７ページに掲載された従来のチョッパ装置に
、例えば電気学会から１９８７年３月３１日に発行され
た「半導体電力変換回路Ｊの第３６ページに示された従
来のスナバ回路を適用した回路を示す図である。図にお
いて、（１）は直流電力を供給する直流電源、（２Ａ）
、 （２Ｂ）は２相運転をそれぞれ正群チョッパ、負群
チョッパであって、直流電源（１）の両端間で互いに直
列に接続されかつ直流電源電圧を分圧する分圧コンデン
サ（３ａ）、（３ｂ） 、直流電源（１）の各端に接続
される自己消弧形スイ。
集の１１４７ページに掲載された従来のチョッパ装置に
、例えば電気学会から１９８７年３月３１日に発行され
た「半導体電力変換回路Ｊの第３６ページに示された従
来のスナバ回路を適用した回路を示す図である。図にお
いて、（１）は直流電力を供給する直流電源、（２Ａ）
、 （２Ｂ）は２相運転をそれぞれ正群チョッパ、負群
チョッパであって、直流電源（１）の両端間で互いに直
列に接続されかつ直流電源電圧を分圧する分圧コンデン
サ（３ａ）、（３ｂ） 、直流電源（１）の各端に接続
される自己消弧形スイ。
チング素子である正群チョッパトランジスタ（４ａ）、
負群チョッパトランジスタ（４ｂ）、トランジスタ（４
ａ）、 （４ｂ）のコレクタとエミッタの間で互いに直
列に接続されたスナバコンデンサ（５ａ）、 （５ｂ）
とスナバダイオード（６ａ）、（６ｂ） 、各スナバダ
イオード（６ａ）、 （６ｂ）と並列に接続されたスナ
バ抵抗（７ａ）（７ｂ）、トランジスタ（４ａ）、 （
４ｂ）をお介して分圧コンデンサ（３ａ）、 （３ｂ）
と対称的に接続されたフライホイールダイオード（８ａ
）、 （８ｂ）から構成されている。（９）、 （１０
）はそれぞれフィルタリアクトル、フイルタコンデンサ
であって、トランジスタ（４ａ）（４ｂ）を介して直流
電源（１）の両端間で互いに直列に接続されかつ正群チ
ョッパ（２人）、負群チョッパ（２Ｂ）の出力電圧ｖｃ
を平滑するためのフィルタ回路を構成する。（１１）は
フィルタコンデンサ（ｌＯ）と並列に接続された負荷、
（１２）は負荷（１１）と並列に接続されかつ出力電圧
ｖｅを検出する電圧センサ、（１３）は基準電圧Ｌ＊ｒ
と電圧センサ（１２）の検出電圧を比較してトランジス
タ（４ａ）、 （４ｂ）の通流角を制御するＰｕ１１回
路、（１４ａ）、 （１４ｂ）はＰＷＭ回路（１３）の
出力信号を受けてトランジスタ（４ａ）、（４ｂ） （
７）ベースをドライブするベースドライブ回路である。
負群チョッパトランジスタ（４ｂ）、トランジスタ（４
ａ）、 （４ｂ）のコレクタとエミッタの間で互いに直
列に接続されたスナバコンデンサ（５ａ）、 （５ｂ）
とスナバダイオード（６ａ）、（６ｂ） 、各スナバダ
イオード（６ａ）、 （６ｂ）と並列に接続されたスナ
バ抵抗（７ａ）（７ｂ）、トランジスタ（４ａ）、 （
４ｂ）をお介して分圧コンデンサ（３ａ）、 （３ｂ）
と対称的に接続されたフライホイールダイオード（８ａ
）、 （８ｂ）から構成されている。（９）、 （１０
）はそれぞれフィルタリアクトル、フイルタコンデンサ
であって、トランジスタ（４ａ）（４ｂ）を介して直流
電源（１）の両端間で互いに直列に接続されかつ正群チ
ョッパ（２人）、負群チョッパ（２Ｂ）の出力電圧ｖｃ
を平滑するためのフィルタ回路を構成する。（１１）は
フィルタコンデンサ（ｌＯ）と並列に接続された負荷、
（１２）は負荷（１１）と並列に接続されかつ出力電圧
ｖｅを検出する電圧センサ、（１３）は基準電圧Ｌ＊ｒ
と電圧センサ（１２）の検出電圧を比較してトランジス
タ（４ａ）、 （４ｂ）の通流角を制御するＰｕ１１回
路、（１４ａ）、 （１４ｂ）はＰＷＭ回路（１３）の
出力信号を受けてトランジスタ（４ａ）、（４ｂ） （
７）ベースをドライブするベースドライブ回路である。
従来のチョッパ装置は上述したように構成されており、
その動作を第４図および第５図の波形図に基づいて説明
する。まず、ＰＷＭ回路（１３）に基準電圧ｖ１．．を
電圧センサ（１２）の検出電圧すなわちチョッパ装置出
力電圧しとが入力され、ここで両者間の差信号が発生さ
れる。この差信号はベースドライブ回路（１４ａ）、
（１４ｂ） を介してトランジスタ（４ａ）、 （４
ｂ） のベースに与えられ、トランジスタ（４ａ）、
（４ｂ）の通流角を制御することにより、チョッパ装
置の出力電圧ｖｃが基準電圧Ｙｅａｒに対応する値に制
御される。
その動作を第４図および第５図の波形図に基づいて説明
する。まず、ＰＷＭ回路（１３）に基準電圧ｖ１．．を
電圧センサ（１２）の検出電圧すなわちチョッパ装置出
力電圧しとが入力され、ここで両者間の差信号が発生さ
れる。この差信号はベースドライブ回路（１４ａ）、
（１４ｂ） を介してトランジスタ（４ａ）、 （４
ｂ） のベースに与えられ、トランジスタ（４ａ）、
（４ｂ）の通流角を制御することにより、チョッパ装
置の出力電圧ｖｃが基準電圧Ｙｅａｒに対応する値に制
御される。
この場合、正群チョッパ（２＾）および負群チョ、。
パ（２Ｂ）は第４図（ａ）、 （ｂ）、 （ｃ）に示す
ように１８０°の位相差を持ってオン／オフしており、
このようにチョッパを２段直列に接続しかつ２相チヨ・
ツバ動作をさせることにより、電圧リップルを小さくす
ることができる。このチョッパ装置の出力電圧Ｖｃはフ
ィルタリアクトル（９）およびフィルタコンデンサ（１
０）によって平滑された後に負荷（Ｕ）に供給される。
ように１８０°の位相差を持ってオン／オフしており、
このようにチョッパを２段直列に接続しかつ２相チヨ・
ツバ動作をさせることにより、電圧リップルを小さくす
ることができる。このチョッパ装置の出力電圧Ｖｃはフ
ィルタリアクトル（９）およびフィルタコンデンサ（１
０）によって平滑された後に負荷（Ｕ）に供給される。
上述した動作において、正群チョ・ソバ（２人）のトラ
ンジスタ（４ａ）および負群チョｙノ＜（２ｂ）のトラ
ンジスタ（４ｂ）のオフ動作時、回路配線のインダクタ
ンス（Ｌｄ）の蓄積エネルギーにより、トランジスタ（
４ａ）または（４ｂ）のコレクターエミ・ツタ間に電圧
のはね上りが発生する。この電圧のはね上りはトランジ
スタ（４ａ）および（４ｂ）の過電圧破壊の原因になる
ため、スナノ＼回路を構成しているスナバコンデンサ（
５ａ）、（５ｂ） 、スナバダイオード（６ａ）（６ｂ
） 、およびスナバ抵抗（７ａ）、 （７ｂ）によって
電圧のはね上りが吸収され、低減される。この電圧吸収
動作は次のようにして行われる。倒木ば、トランジスタ
（４ａ）にオフの直前に流れていた電流を第５図（Ａ）
に示すようにＩ ｃｏとすると、配線のインダクタンス
（Ｌａ）は蓄積されているエネルギー（Ｉ・・）Ｌ″
よ４．、） ５７．７９ （４ａ）ＰｅはＰｅ＝ となり、トランジスタ（４ａ）がオフすると同時にこの
エネルギーＰｅは遅れ電流となり、スナバタイオード（
６ａ）を通ってスナバコンデンサ（５ａ）に充電され、
このスナバコンデンサ（５ａ）の電圧か増加する。
ンジスタ（４ａ）および負群チョｙノ＜（２ｂ）のトラ
ンジスタ（４ｂ）のオフ動作時、回路配線のインダクタ
ンス（Ｌｄ）の蓄積エネルギーにより、トランジスタ（
４ａ）または（４ｂ）のコレクターエミ・ツタ間に電圧
のはね上りが発生する。この電圧のはね上りはトランジ
スタ（４ａ）および（４ｂ）の過電圧破壊の原因になる
ため、スナノ＼回路を構成しているスナバコンデンサ（
５ａ）、（５ｂ） 、スナバダイオード（６ａ）（６ｂ
） 、およびスナバ抵抗（７ａ）、 （７ｂ）によって
電圧のはね上りが吸収され、低減される。この電圧吸収
動作は次のようにして行われる。倒木ば、トランジスタ
（４ａ）にオフの直前に流れていた電流を第５図（Ａ）
に示すようにＩ ｃｏとすると、配線のインダクタンス
（Ｌａ）は蓄積されているエネルギー（Ｉ・・）Ｌ″
よ４．、） ５７．７９ （４ａ）ＰｅはＰｅ＝ となり、トランジスタ（４ａ）がオフすると同時にこの
エネルギーＰｅは遅れ電流となり、スナバタイオード（
６ａ）を通ってスナバコンデンサ（５ａ）に充電され、
このスナバコンデンサ（５ａ）の電圧か増加する。
スナバコンデンサ（５ａ）の静電容量をＣ１、配線イン
ダクタンスＬαによってスナバコンデンサ（５ａ）を充
電する電圧増加分を△Ｖとすると、 ジスタ（４ａ）のコレクタ電流ｒｃ、 トランジスタ
（４ａ）のコレクターエミッタ間電圧ｖ０、スナバコン
デンサ（５ａ）の電流！５およびスナバコンデンサ（５
ａ）の両端電圧Ｖｓの関係は第５図のそれぞれ（Ａ）、
（Ｂ）。
ダクタンスＬαによってスナバコンデンサ（５ａ）を充
電する電圧増加分を△Ｖとすると、 ジスタ（４ａ）のコレクタ電流ｒｃ、 トランジスタ
（４ａ）のコレクターエミッタ間電圧ｖ０、スナバコン
デンサ（５ａ）の電流！５およびスナバコンデンサ（５
ａ）の両端電圧Ｖｓの関係は第５図のそれぞれ（Ａ）、
（Ｂ）。
（Ｃ）、 （Ｄ）に示されている。
次にトランジスタ（４ａ）がオフ状態の間にスナバコン
デンサ（５ａ）の電圧増加分ΔＶ はスナバ抵抗（７ａ
）を通して放電してしまう。次にトランジスタ（４ａ）
がオン動作すると、スナバコンデンサ（５ａ）の１／２
Ｖｄがスナバ抵抗（７ａ）を通して完全に放電する。
デンサ（５ａ）の電圧増加分ΔＶ はスナバ抵抗（７ａ
）を通して放電してしまう。次にトランジスタ（４ａ）
がオン動作すると、スナバコンデンサ（５ａ）の１／２
Ｖｄがスナバ抵抗（７ａ）を通して完全に放電する。
従ってトランジスタ（４ａ）の１回のオン／オフにより
スナバ抵抗（７ａ）で消費される電力Ｗは、群チョッパ
（２人）についての説明であるが、負群チョッパ（２Ｂ
）についても同様である。
スナバ抵抗（７ａ）で消費される電力Ｗは、群チョッパ
（２人）についての説明であるが、負群チョッパ（２Ｂ
）についても同様である。
［発明が解決しようとする課題］
従来のチョッパ装置では、トランジスタのオン動作時に
、スナバコンデンサの全電荷がスナバ抵抗を通して放電
するため、スナバ抵抗で消費される電力が大きくなり、
スナバ抵抗の大形化およびスナバ損失の増大による効率
の低下をまねくと云う問題点があった。
、スナバコンデンサの全電荷がスナバ抵抗を通して放電
するため、スナバ抵抗で消費される電力が大きくなり、
スナバ抵抗の大形化およびスナバ損失の増大による効率
の低下をまねくと云う問題点があった。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、スナバ抵抗による消費電力を小さくできるチ
ョッパ装置を得ることを目的とする。
たもので、スナバ抵抗による消費電力を小さくできるチ
ョッパ装置を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
直列に接続されたスナバコンデンサとスナバダイオード
の接続点に一端が接続されかつ直流電源の中間電位点に
他端が接続されたスナバ抵抗を設けたものである。
の接続点に一端が接続されかつ直流電源の中間電位点に
他端が接続されたスナバ抵抗を設けたものである。
［作 用１
この発明においては、スナバコンデンサを常に直流電源
電圧の半分に充電しておくことにより、スナバ抵抗の消
費電力を減少させる。
電圧の半分に充電しておくことにより、スナバ抵抗の消
費電力を減少させる。
［実施例］
第１図はこの発明の一実施例を示す回路図であり、第３
図に示した従来のチョッパ装置と違う点は、スナバ抵抗
（７ａＮ）、 （７ｂＮ）の他端を直流電源（１）の中
間電位点すなわち分圧コンデンサ（３ａ）と（３ｂ）の
接続点およびフライホイールダイオード（８ａ）と（８
ｂ）の接続点に接続したことたけである。
図に示した従来のチョッパ装置と違う点は、スナバ抵抗
（７ａＮ）、 （７ｂＮ）の他端を直流電源（１）の中
間電位点すなわち分圧コンデンサ（３ａ）と（３ｂ）の
接続点およびフライホイールダイオード（８ａ）と（８
ｂ）の接続点に接続したことたけである。
次に第１図に示したチ９ ’ｙパ装置の動作を説明する
。スナバ回路以外の動作は従来装置と全く同一であり、
直流電源（１）か供給された電圧は正群チゴッパ（２＾
）及び負群チゴ・／バ（２Ｂ）により第４図に示したス
イッチング動作が制御され、フィルタノアクトル（９）
およびフィルタコンデンサ（ｌＯ）を介して負荷（１１
）に供給される。出力電圧は電圧コンデンサ（１２）に
よって検出された後に、ＰＷＭ回路（１３）で基準電圧
ＶＶｓｌと比較され、差信号が求められる。この差信号
はベースドライブ回路（１４ａ）、（１４ｂ）を介して
それぞれトランジスタ（４ａ）、 （４ｂ）のベースに
与えられ、上述した出力電圧が基ｒ＄電圧Ｖｖ＠Ｉに一
致するように制御される。この場合の制御は第４図（ｃ
）の制御角αの増減によって行われる。
。スナバ回路以外の動作は従来装置と全く同一であり、
直流電源（１）か供給された電圧は正群チゴッパ（２＾
）及び負群チゴ・／バ（２Ｂ）により第４図に示したス
イッチング動作が制御され、フィルタノアクトル（９）
およびフィルタコンデンサ（ｌＯ）を介して負荷（１１
）に供給される。出力電圧は電圧コンデンサ（１２）に
よって検出された後に、ＰＷＭ回路（１３）で基準電圧
ＶＶｓｌと比較され、差信号が求められる。この差信号
はベースドライブ回路（１４ａ）、（１４ｂ）を介して
それぞれトランジスタ（４ａ）、 （４ｂ）のベースに
与えられ、上述した出力電圧が基ｒ＄電圧Ｖｖ＠Ｉに一
致するように制御される。この場合の制御は第４図（ｃ
）の制御角αの増減によって行われる。
次にスナバ回路の動作を、先ず、正群チョッパ（２人）
について、第２図の波形図に基づき説明する。
について、第２図の波形図に基づき説明する。
トランジスタ（４ａ）か例えばオフになる直前の状態は
トランジスタ（４ａ）のコレクタ電流ＩＣ”ＩＣ０％
スナバコンデンサ（５ａ）の両端電圧Ｖ、＝ １／２Ｖ
ｄ （ここて■６は直流電源電圧）であるので、トラン
ジスタ（４ａ）がオフ動作すると、配線のインダクタン
ス（Ｌα）が蓄積していたエネルギーＰＱがスナバコン
デンサ（５ａ）に充電される。スナバコンデンサ（５ａ
）線インダクタンスのエネルギーによってスナ／＜コン
デンサ（５ａ）に充電される電圧である。次にトランジ
スタ（４ａ）がオフ状態である間にスナバコンデンサ（
５ａ）の電圧電はスナバ抵抗（７ａＮ）を介して放’Ｉ
すｔｔ、スナバコンデンサ（５ａ）の電圧は１／２ｙｄ
ヲ（Ｅ 持する。次にトランジスタ（４ａ）がオン動作
すると、スナバコンデンサ（５ａ）は放電てきないため
、電圧はｌ／２Ｌを保持する。
トランジスタ（４ａ）のコレクタ電流ＩＣ”ＩＣ０％
スナバコンデンサ（５ａ）の両端電圧Ｖ、＝ １／２Ｖ
ｄ （ここて■６は直流電源電圧）であるので、トラン
ジスタ（４ａ）がオフ動作すると、配線のインダクタン
ス（Ｌα）が蓄積していたエネルギーＰＱがスナバコン
デンサ（５ａ）に充電される。スナバコンデンサ（５ａ
）線インダクタンスのエネルギーによってスナ／＜コン
デンサ（５ａ）に充電される電圧である。次にトランジ
スタ（４ａ）がオフ状態である間にスナバコンデンサ（
５ａ）の電圧電はスナバ抵抗（７ａＮ）を介して放’Ｉ
すｔｔ、スナバコンデンサ（５ａ）の電圧は１／２ｙｄ
ヲ（Ｅ 持する。次にトランジスタ（４ａ）がオン動作
すると、スナバコンデンサ（５ａ）は放電てきないため
、電圧はｌ／２Ｌを保持する。
従ってトランジスタ（４ａ）の１回のオン／オフ動作で
スナバ抵抗（７ａＮ）が消費するエネルギーは次式のよ
うになる。Ｗ ＝ １／２・ （Δｖ）′・Ｃ１第２図
はトランジスタ（４ａ）がＯＦＦ時におけるトランジス
タのコレクタ電流ＩＣ、トランジスタ（４ａ）のコレク
タエミッタ間電圧■。６、スナバコンデンサ（５ａ）の
電流１６、スナバコンデンサ（５ａ）の両端電圧Ｖｓの
関係を示す。以上は正群チョッパ（２Ａ）の動作である
カ、負群チョ・、ハ（２Ｂ）についても［である。
スナバ抵抗（７ａＮ）が消費するエネルギーは次式のよ
うになる。Ｗ ＝ １／２・ （Δｖ）′・Ｃ１第２図
はトランジスタ（４ａ）がＯＦＦ時におけるトランジス
タのコレクタ電流ＩＣ、トランジスタ（４ａ）のコレク
タエミッタ間電圧■。６、スナバコンデンサ（５ａ）の
電流１６、スナバコンデンサ（５ａ）の両端電圧Ｖｓの
関係を示す。以上は正群チョッパ（２Ａ）の動作である
カ、負群チョ・、ハ（２Ｂ）についても［である。
なお、上記実施例においては等測的に直流負荷（１１）
を図示したが、直流−交流電力変換器（インバータ）を
介（、て交流負荷か接続されてもよい。
を図示したが、直流−交流電力変換器（インバータ）を
介（、て交流負荷か接続されてもよい。
「発明の効果〕
この発明は、以上説明したとおり、直列に接続されたス
ナバコンデンサとスナバダイオードの接続点に一端が接
続されかつ直流電源の中間電位点に他端が接続されたス
ナバ抵抗を設けたので、スナバ抵抗が小形になりかつチ
ョッパ装置の効率を向上させることかできるしいう効果
を奏する。
ナバコンデンサとスナバダイオードの接続点に一端が接
続されかつ直流電源の中間電位点に他端が接続されたス
ナバ抵抗を設けたので、スナバ抵抗が小形になりかつチ
ョッパ装置の効率を向上させることかできるしいう効果
を奏する。
第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の実施例の動作説明用波形図、第３図は従来のチョ
ッパ装置の回路図、第４図は正群チョッパおよｄ負群チ
ョッパの動作説明用波形図、第５図は第３図の従来装置
の動作説明用波形図である。 図において、（１）は直流電源、（２人）は正群チョッ
パ、（２Ｂ）は負群チョッパ、（４ａ）、 （４ｂ）は
自己消弧形スイッチング素子としてのトランジスタ、（
５ａ）、 （５ｂ）はスナバコンデンサ、（６ａ）、
（６ｂ）はスナバダイオード、（７ａＮ）、 （７ｂＮ
）はスナバ抵抗である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
１図の実施例の動作説明用波形図、第３図は従来のチョ
ッパ装置の回路図、第４図は正群チョッパおよｄ負群チ
ョッパの動作説明用波形図、第５図は第３図の従来装置
の動作説明用波形図である。 図において、（１）は直流電源、（２人）は正群チョッ
パ、（２Ｂ）は負群チョッパ、（４ａ）、 （４ｂ）は
自己消弧形スイッチング素子としてのトランジスタ、（
５ａ）、 （５ｂ）はスナバコンデンサ、（６ａ）、
（６ｂ）はスナバダイオード、（７ａＮ）、 （７ｂＮ
）はスナバ抵抗である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 直流電源の両端間で互いに直列に接続される自己消弧
形スイッチング素子並びに各自己消弧形スイッチング素
子の両端間で互いに直列に接続されたスナバコンデンサ
とスナバダイオードをそれぞれ含み、２相運転される正
群および負群のチョッパを備え、前記スナバコンデンサ
と前記スナバダイオードの接続点に一端が接続されかつ
前記直流電源の中間電位点に他端が接続されたスナバ抵
抗を設けたことを特徴とするチョッパ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14156090A JPH0438169A (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | チョッパ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14156090A JPH0438169A (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | チョッパ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0438169A true JPH0438169A (ja) | 1992-02-07 |
Family
ID=15294808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14156090A Pending JPH0438169A (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | チョッパ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0438169A (ja) |
-
1990
- 1990-06-01 JP JP14156090A patent/JPH0438169A/ja active Pending
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