JPH06106022B2 - インバータ装置 - Google Patents

インバータ装置

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JPH06106022B2
JPH06106022B2 JP59223325A JP22332584A JPH06106022B2 JP H06106022 B2 JPH06106022 B2 JP H06106022B2 JP 59223325 A JP59223325 A JP 59223325A JP 22332584 A JP22332584 A JP 22332584A JP H06106022 B2 JPH06106022 B2 JP H06106022B2
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snubber
capacitor
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power supply
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祥男 西
禎成 矢野
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Mitsubishi Electric Corp
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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
    • H02M7/53Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

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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、直流電源から交流電力を得るためのインバ
ータ装置、特にスイツチング素子にゲートターンオフサ
イリスタ素子(GTO素子)を使用したインバータ装置に
おけるGTO素子保護用のスナバ回路の改良に関するもの
である。
〔従来の技術〕
第3図は従来のGTO素子を使用したインバータ装置の構
成を示す回路図である。ここで、GTO素子の原理とその
応用については、例えば昭和58年3月、電気書院発行の
技術書「ターンオフサイリスターGTOの原理と応用−」
(編集東芝関長隆氏)に記述されている。第3図におい
て、1は直流電源、2は直流電源1から交流出力を得る
ためのGTOのスイツチ部分であり、このGTOスイツチ部分
2は、説明の都合上で、上側のアームと下側のアームと
の2つのアーム分をまとめて示している。上側のアーム
の構成において、21aはGTO素子、22a,23aはダイオード
素子、24aはdi/dt抑制用の限流リアクトル、31aはGTO素
子21aのターンオフ時の過電圧を防止するためのコンデ
ンサ(スナバコンデンサ)、32aは逆電流防止用ダイオ
ード(スナバダイオード)、33aはスナバコンデンサ31a
にたまつたエネルギー(電荷)を放電させる抵抗器であ
る。そして、スナバコンデンサ31a,スナバダイオード32
a及び抵抗器33aにより、スナバ回路を構成している。ま
た、下側のアームの構成については、上記した上側のア
ームの構成と対照に構成されていて同じであるから、そ
の説明は省略する。第3図に示すように、通常はGTOス
イツチ部分2は3組設け、3相の交流出力を各端子U,V,
Wに得られるようにしている。
第4図は、第3図のインバータ装置におけるターンオフ
時の動作を示す説明図である。図において、4は負荷で
ある。第3図に示すようなインバータ装置は、通常3相
出力で使用するが、スイツチング動作は、上側及び下側
の各アームで行われるため、1相分のみで説明する。
第4図(a)はGTO素子21aがオン状態の時を示してお
り、負荷電流iLは、直流電源1→GTO素子21a→限流リア
クトル24a→負荷4→直流電源1のルートで流れる。第
4図(b)はGTO素子21aがオフした直後の状態を示して
おり、負荷電流iLは、直流電源1→スナバダイオード32
a→スナバコンデンサ31a→限流リアクトル24a→負荷4
→直流電源1のルートで流れ、この時、GTO素子21aにサ
ージ電圧がかかることなくGTO素子21aをオフ状態とする
ことができる。第4図(c)はスナバコンデンサ31aの
充電電圧が上昇した状態を示しており、負荷電流iLは、
ダイオード素子22b→限流リアクトル24b→負荷4→ダイ
オード素子22bの還流ルートを流れるように変わる。こ
の時、限流リアクトル24aに蓄えられたエネルギーは、
限流リアクトル24a→負荷4→ダイオード素子23b→限流
リアクトル24aの還流ルートを流れ、これは負荷電流iL
の一部となる。第4図(d)は下側のアームのGTO素子2
1bがオンした後の状態を示している。負荷4が誘導性の
負荷、例えばACモータである時、負荷電流iLは元の方向
に流れ続けるから、直流電源1→ダイオード素子23b→
限流リアクトル24a→負荷4→直流電源1のルートで流
れ、負荷4のインダクタンス分に蓄えられたエネルギー
を直流電源1へ回生する。この時、以前のGTO素子21bが
オフした時にスナバコンデンサ31bに蓄えられたエネル
ギー(電荷)は、スナバコンデンサ31b→抵抗器33b→GT
O素子21b→スナバコンデンサ31bのルートで放電し、こ
の時のエネルギーは抵抗器33bの発熱となつて消費され
る。また、限流リアクトル24aに蓄えられた電磁エネル
ギーは、限流リアクトル24a→限流リアクトル24b→GTO
素子21b→ダイオード素子23b→限流リアクトル24aのル
ートで還流して消費される。
〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のような従来のインバータ装置では、GTO素子21bが
オフした時のスイツチングサージを吸収するためのスナ
バコンデンサ31bに蓄えられたエネルギー(電荷)を、G
TO素子21bがオンしている状態の間に放電しなければな
らず、この時のエネルギーは抵抗器33bの発熱となつて
消費されることになる。したがつて、インバータ装置の
装置容量が大きくなると、上記抵抗器33bの発熱に対し
て特別の考慮が必要となり、また、装置の効率を上げる
ことができないなどの問題点があつた。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、GTO素子がオフした時にスナバコンデンサに蓄え
られたエネルギー(電荷)を、電源に回生することによ
つて、効率の良いインバータ装置を提供することを目的
としているものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るインバータ装置は、GTO素子と並列に接
続されたスナバコンデンサとスナバダイオードを設け、
このスナバコンデンサとスナバダイオードの接続点の中
点から放電用ダイオードを介して接続された補助コンデ
ンサを設け、この補助コンデンサに蓄えられたエネルギ
ーを電源に回生する回生インバータを設けたものであ
る。
〔作用〕
この発明のインバータ装置においては、GTO素子がオフ
した時のスイツチングサージを吸収するためのスナバコ
ンデンサに蓄えられたエネルギーを、各相共通の補助コ
ンデンサと回生インバータを設けることによつて電源に
回生し、これにより、極めて効率の良いインバータ装置
が得られるようにする。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例であるGTO素子を使用した
インバータ装置の構成を示す回路図で、第3図と同一部
分は同一符号を用いて表示してあり、その詳細な説明は
省略する。図において、51a,51bは、各スナバコンデン
サ31a又は31bと、各スナバダイオード32a又は32bの接続
点の中点からコンデンサ6の両端に接続された放電用ダ
イオード、6は放電されたエネルギーを一時蓄えるため
のコンデンサ(補助コンデンサ)、7はコンデンサ6の
一端と回生インバータ8との間に接続された電流平滑用
の直流リアクトル、8は回生インバータ、9は交流電源
である。
第2図は、第1図のインバータ装置におけるターンオフ
時の動作を示す説明図である。第1図に示すようなイン
バータ装置は、通常3相出力で使用するが、スイツチン
グ動作は、上側及び下側の各アームで行われるため、1
相分のみで説明する。
第2図(a)はGTO素子21aがオン状態の時を示してお
り、負荷電流iLは、直流電源1→GTO素子21a→限流リア
クトル24a→負荷4→直流電源1のルートで流れる。こ
れは、上記従来装置と同様である。次に、第2図(b)
はGTO素子21aがオフした直後の数μsの状態を示してお
り、負荷電流iLは、直流電源1→スナバコンデンサ31a
→スナバダイオード32a→限流リアクトル24a→負荷4→
直流電源1のルートで流れ、この時、GTO素子21aにサー
ジ電圧がかかることなくGTO素子21aをオフ状態とするこ
とができる。次の、第2図(c)はスナバコンデンサ31
aの充電電圧が上昇した状態を示しており、負荷電流iL
は、ダイオード素子22b→限流リアクトル24b→負荷4→
ダイオード素子22bの還流ルートを流れる。この時、下
側のアームのスナバコンデンサ31bには、下側のアーム
のGTO素子21bがオフした時に蓄えられたエネルギーが残
つているが、上記の還流ルートを流れる還流電流と同時
に、上記のエネルギーは、スナバコンデンサ31b→放電
用ダイオード51b→コンデンサ6→放電用ダイオード51a
→スナバダイオード32a→限流リアクトル24a→負荷4→
スナバコンデンサ31bのルートで放電する。この時、コ
ンデンサ6の電圧は上昇するが、スナバコンデンサ31b
の約10倍程度としているため、上記の電圧上昇は直流電
源1の約1/10程度となる。このように、コンデンサ6へ
の充電はGTO素子21bがオフする度に繰り返され、また、
第1図に示すようにインバータ装置が3相構成の時は、
他の相からの充電も同じコンデンサ6に充電されること
になるから、コンデンサ6の端子間電圧は除々に上昇す
る。このようなコンデンサ6の端子間電圧を上昇させる
ことなくこれを一定に保つために、回生インバータ8を
設けて電圧抑制を行うことにより、コンデンサ6のエネ
ルギーは交流電源9に回生される。直流リアクトル7
は、交流電源9に回生される電流に余りリツプルが多く
ならないようにするための直流平滑用のものであるが、
交流電源9のインピーダンスが高い場合には省略するこ
とも可能である。次に、第2図(d)はスナバコンデン
サ31bが放電を終了した後の状態を示している。負荷4
が、例えばACモータのように誘電性の負荷である時は、
負荷電流iLは元の方向に流れ続けるから、直流電源1→
ダイオード素子22b→限流リアクトル24b→負荷4→直流
電源1のルートで流れ、負荷4のインダクタンス分に蓄
えられたエネルギーを直流電源1へ回生する。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、インバータ装置におい
て、GTO素子がオフした時にスナバコンデンサに蓄えら
れたエネルギーを、各相共通の補助コンデンサを回生イ
ンバータを設けることによつて電源に回生する構成とし
たので、この種の従来装置と比べて、装置における無駄
な発熱を防止し、かつ極めて効率の良いインバータ装置
を得ることができるという優れた効果を奏するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例であるGTO素子を使用した
インバータ装置の構成を示す回路図、第2図は、第1図
のインバータ装置におけるターンオフ時の動作を示す説
明図、第3図は従来のGTO素子を使用したインバータ装
置の構成を示す回路図、第4図は、第3図のインバータ
装置におけるターンオフ時の動作を示す説明図である。 図において、1…直流電源、21a,21b…ゲートターンオ
フサイリスタ素子(GTO素子)、31a,31b…スナバコンデ
ンサ、32a,32b…スナバダイオード、51a,51b…放電用ダ
イオード、6…コンデンサ(補助コンデンサ)、8…回
生インバータ、9…交流電源である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−6078(JP,A) 特開 昭57−68672(JP,A) 特開 昭58−204776(JP,A) 特開 昭57−59479(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電源から出力される直流電力を三相交
    流電力に変換するインバータ装置において、各相を構成
    する上側アーム、及び下側アームのゲートターンオフサ
    イリスタ素子にそれぞれ並列接続されたスナバコンデン
    サとスナバダイオードとの直列回路、これら各相の上
    側、及び下側アームの直列回路を構成するスナバコンデ
    ンサとスナバダイオードとの接続点間を接続する回路に
    共通に挿入された補助コンデンサ、上記ゲートターンオ
    フサイリスタ素子のターンオフ時に各スナバコンデンサ
    に蓄積されたエネルギーを上記補助コンデンサに導く放
    電用ダイオード、及び上記補助コンデンサに充電された
    エネルギーを電源に回生する回生インバータを備えたこ
    とを特徴とするインバータ装置。
JP59223325A 1984-10-22 1984-10-22 インバータ装置 Expired - Fee Related JPH06106022B2 (ja)

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JPS5768672A (en) * 1980-10-16 1982-04-27 Toshiba Corp Converter for power
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JPS58204776A (ja) * 1982-05-21 1983-11-29 Mitsubishi Electric Corp 電流形インバータ装置

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