JPH0628518B2 - インバ−タの並列装置 - Google Patents

インバ−タの並列装置

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JPH0628518B2
JPH0628518B2 JP57181247A JP18124782A JPH0628518B2 JP H0628518 B2 JPH0628518 B2 JP H0628518B2 JP 57181247 A JP57181247 A JP 57181247A JP 18124782 A JP18124782 A JP 18124782A JP H0628518 B2 JPH0628518 B2 JP H0628518B2
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JP
Japan
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inverter
turn
voltage drop
forward voltage
reactor
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光幸 本部
靖夫 松田
勝徳 鈴木
美樹 梶田
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Hitachi Ltd
Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/40—Means for preventing magnetic saturation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion 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

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は制御極に点弧、消弧信号を伝達することにより
導通、非導通が制御できる自己消弧形半導体素子を利用
したインバータセツトを用い、このインバータセツトを
並列接続した装置に関するものである。
〔従来技術〕
第1図は自己消弧形半導体素子の一つであるゲートター
ンオフサイリスタ(GTO)を利用したインバータセツ
ト並列装置である。この回路は2分割直流電源を用いた
単相インバータを電流平衡用相間リアクトルを介してセ
ツト並列接続したインバータ装置である。
図中1,2がそれぞれ単相インバータセツトであり、
3,4は直流電源、5は負荷で51は抵抗、52はリア
クトルである。11,12がインバータセツト1の正側
及び負側アームを構成するGTO、11′,12′はそ
れぞれのGTO11,12に逆極性で並列に接続する帰
還ダイオード、21,22がインバータセツト2の正側
及び負側アームを構成するGTO21′,22′はそれ
ぞれのGTO21,22に逆極性で並列に接続する帰還
ダイオードである。また7はインバータセツト1と2の
出力電流平衡用相間リアクトルである。
この装置において、GTO11と21のターンオン時
間、ターンオフ時間および順方向電圧降下(以下FVD
と略記)のばらつき、またGTO12と22のターンオ
ン時間、ターンオフ時間およびFVDのばらつきによつ
て相間リアクトルにこれらの差に応じた電圧が加わる。
したがつて、GTOを任意に選択した場合相間リアクト
ル端子間には一方向だけの電圧が加わる場合がある。
第2図に相間リアクトルに一方向電圧が加わる1例を示
す。図中CSは制御信号、INV1はインバータセツト
1の動作、INV2はインバータセツト2の動作、iu
は負荷電流、vipxは相間リアクトル端子間電圧を示
す。インバータの動作はGTO11を基準としてGTO
21はターンオンが遅れ、ターンオフが進み動作をし、
GTO12を基準としてGTO22はターンオンが進
み、ターンオフが遅れ動作をする。また対応する素子の
FVDを比較するとGTO11よりGTO21のFVD
が大、GTO22よりGTO12のFVDが大、また帰
還ダイオード21′より11′のFVDが大、12′よ
り22′のFVDが大である。また第2図とは逆に上記
動作とはまつたく逆の動作となつた場合、相間リアクト
ルには負方向だけの電圧が印加される。
第3図に第2図中のA期間の各部動作波形を示す。図
中、GTO11,GTO21はそれぞれGTO11とG
TO21の動作、eu1,eu2はインバータセツト1,2
の出力相電圧、vIpxは相間リアクトル端子間電圧を示
す。またtO N11,tON21はGTO11,GTO21のタ
ーンオン時間でΔtONはその差であり、tOFF11,t
OFF21はGTO11,GTO21のターンオフ時間でΔt
OFFはその差である。また、V11,V21はGTO11,
GTO21のFVDでΔVGTOはその差であり、
V12′,V22′は帰還ダイオード12′,22′のFV
DでΔVFDはその差である。
第2図,第3図に示すように相間リアクトル端子間に同
一極性の電圧が連続して印加されると相間リアクトルの
磁束が飽和し、電流平衡を保つことができなくなり、セ
ツト並列運転を正常に行なうことができない。あるい
は、この状態で電流平衡を保つためには相間リアクトル
が非常に大きなものとなる。
〔発明の目的〕
本発明は上述した欠点を除去したインバータセツト並列
装置における各インバータセツトの出力電流バランスを
保ち、さらに電流平衡用相間リアクトルを小型化するこ
とを目的としたものである。
〔発明の概要〕
上記目的を達成する本発明は、帰還ダイオードが逆極性
で並列接続された自己消弧形半導体素子を正側、負側ア
ームに用いて直列接続した回路と、該直列接続回路の両
端に接続した直流電源と、前記直列接続回路の正負アー
ム接続部に出力端子を備えたインバータであって、前記
インバータは少なくとも2台備え、各インバータの前記
出力端子は相間リアクトルを介して接続し、前記各イン
バータの同一側のアームを構成する前記半導体素子を、
同一の点弧信号に基づいて点弧制御して、前記各インバ
ータより前記リアククトルの中点に接続する負荷に電力
を供給するインバータの並列装置において、 前記各インバータの同一側にあるアームの自己消弧形半
導体素子及び帰還ダイオードは、そのスイッチング特性
及び順方向電圧降下特性において、一方のインバータの
前記半導体素子のターンオン時間をA1,ターンオフ時
間をB1,順方向電圧降下をC1及び帰還ダイオードの
順方向電圧降下をD1とし、他方のインバータの前記半
導体素子のターンオン時間をA2,ターンオフ時間をB
2,順方向電圧降下をC2及び帰還ダイオードの順方向
電圧降下をD2としたとき、A1<A2,B1<B2,
C1>C2及びD1<D2の各不等式が同時に満足する
ように前記自己消弧形半導体素子及び帰還ダイオードの
特性を選んで構成する。
あるいは、上記同一の装置において、 A1<A2,B1>B2,C1>C2及びD1>D2の
各不等式が同時に満足するように前記自己消弧形半導体
素子及び帰還ダイオードの特性を選んで構成する。
これによって、相間リアクトル端子間電圧が一方向の電
圧とならず、正方向と負方向の両方向に印加するように
すれば相間リアクトルの励磁電圧は常に正,負となり、
磁束が飽和することはない。このため相間リアクトルの
励磁量も少なくなり、小型のリアクトルで電流バランス
を保つことができる。
したがつて、相間リアクトル端子間に正.負両方向の電
圧が印加するようにインバータセツト並列装置に使用す
るGTOのスイツチング特性、FVDの大きさおよび帰
還ダイオードのFVDの大きさを選択すればよい。
〔発明の実施例〕
第1図の単相インバータセツト並列装置において、本発
明の一実施例を第4図に示す。この図はインバータセツ
ト1,2の出力電流バランス状態が最良となるGTO1
1とGTO21および帰還ダイオード12′,22′の
特性の組み合せの1例を示したものである。図中の記号
はそれぞれ第3図のものと対応し、インバータ負荷電流
iuが正の場合のもである。GTO11のターンオン,
ターンオフがGTO21のターンオン,ターンオフより
速い場合、GTO11がターンオンしてからGTO21
がターンオンするまでに相間リアクトルに正方向電圧が
加わり、GTO11がターンオフしてからGTO21が
ターンオフするまでに負方向電圧が加わる。またGTO
11のFVDがGTO21のFVDより大きいとGTO
11とGTO21の導通間にその差に応じた負方向電圧
が相間リアクトルに加わり、さらに帰還ダイオード2
2′のFVDが12′のFVDより大きいと両者のダイ
オードの導通間にその差に応じた正方向電圧が加わる。
このときリアクトルは正方向電圧印加直後に逆方向電圧
が加わり、さらに負方向電圧が加わつた直後にまたそれ
とは逆に正方向電圧が加わることになり相間リアクトル
が飽和することがなくなり、電流バランスを非常に良好
に保つことができる。正と負の電圧が交互に加わり、磁
束のリセツトが十分に行なわれるためリアクトルを非常
に小型にすることができる。
次に第5図に他の実施例を示す。図中の記号は第3図,
第4図に対応し、負荷電流iuが正の場合である。第5
図において、GTO11のターンオンがGTO21のタ
ーンオンより速く、GTO11のターンオフがGTO2
1のターンオフより遅いためにGTO11とGTO21
のスイツチング時には相間リアクトルには正方向の電圧
が加わる。しかし、GTO11のFVDをGTO21の
FVDより大きく、帰還ダイオード12′のFVDを2
2′のFVDより大きくなるように素子の特性を選択す
ることによりGTO11,21の導通時および帰還ダイ
オード12′,22′の導通時に負方向電圧がリアクト
ルに加わる。このためリアクトルが飽和しなくなり、電
流バランスを良好に保つことができる。
また、GTO11とGTO21の組み合せを定めた場
合、スイツチング特性より相間リアクトルへの印加電圧
が第5図のようになり、さらに第5図とは異なり、GT
O11のFVDがGTO21のFVDより小さい場合は
GTO11,21の導通時に正方向電圧がリアクトルに
加わる。このような場合、帰還ダイオード12′のFV
Dと22′のFVDを第5図に示すFVD差よりさらに
大きくなるように素子特性を選択すると、帰還ダイオー
ド12′,22′の導通時にリアクトルに大きな逆電圧
が加わりリアクトルを飽和させない。このため電流バラ
ンスを良好に保つことができる。
以上のことは第4図,第5図のGTO11,21および
帰還ダイオード12′,22′の特性がまつたく逆にな
つても同様であり、さらに負荷電流iuが負の場合のG
TO12,22および帰還ダイオード11′,21′に
ついてもまつたく同様である。
なお、本発明は第1図に示した単相インバータに限定さ
れるものではなく第6図に示す3相インバータにも適用
できる。図中1,2がそれぞれ3相インバータセツトで
あり、3は直流電源、5は負荷であり一般に交流電動機
である。直流電源3はインバータセツト1とに2に共通
とし、各インバータセツトのu相,v相,w相の各出力
端は各相間リアクトル7,8,9に接続し、それぞれの
出力電流を負荷に供給する。11,12,13,14,
15,16および21,22,23,24,25,26
はGTOで11′,12′,13′,14′,15′,
16′,21′,22′,23′,24′,25′,2
6′はそれぞれの帰還ダイオードである。インバータセ
ツト1と2のそれぞれ対応する2個のGTOとそれに対
応する対アームの2個の帰還ダイオード、つまり第6図
においてGTO11と21および帰還ダイオード12′
と22′、GTO12と22および帰還ダイオード1
1′と21′、GTO13と23および帰還ダイオード
14′と24′、GTO14と24および帰還ダイオー
ド13′と23′、GTO15と25および帰還ダイオ
ード16′と26′、GTO16と26および帰還ダイ
オード15′と25′の組み合せにおいて上述の単相イ
ンバータにおいて示したように、2個のGTOのスイツ
チング特性、FVDおよび2個の帰還ダイオードのFV
Dを第4図,第5図の例に示したように正・負の電圧が
交互に相間リアクトルに加わるように素子特性を選択す
れば単相インバータの場合と同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、GTOを適用したイ
ンバータセツト並列装置において、インバータセツト1
と2のそれぞれに対応する2個のGTOとその対アーム
のそれぞれに対応する帰還ダイオードに対して、相間リ
アクトルに正負両方向電圧が加わるようなGTOのスイ
ツチング特性、FVDおよび帰還ダイオードのFVDか
らGTOと帰還ダイオードの組み合せを選択することに
より、インバータの電流バランス状態を保つことが容易
となり、電流平衡用相間リアクトルを小型化することが
でき、装置の小型化を図ることができるという大きな効
果をもたらす。なお本発明はGTOインバータに適用し
た場合について述べたが、トランジスタやFET等の自
己消弧素子に対しても同様に適用でき、またサイリスタ
を利用したインバータにも適用できることはもちろんで
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は単相インバータセツト並列回路例を示す図、第
2図は相間リアクトルへの一方向電圧が印加する場合の
動作説明図、第3図は第2図中のA期間の拡大動作図、
第4図,第5図は相間リアクトルへ正・負両方向電圧が
印加する場合の拡大動作図、第6図は本発明の他の実施
例を示す図である。 1,2……インバータセツト、11,12,13,1
4,15,16,21,22,23,24,25,26
……GTO、11′,12′,13′,14′,1
5′,16′,21′,22′,23′,24′,2
5′,26′……帰還ダイオード、7,8,9……相間
リアクトル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 勝徳 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 梶田 美樹 茨城県日立市幸町3丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特公 平4−52068(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】帰還ダイオードが逆極性で並列接続された
    自己消弧形半導体素子を正側、負側アームに用いて直列
    接続した回路と、該直列接続回路の両端に接続した直流
    電源と、前記直列接続回路の正負アーム接続部に出力端
    子を備えたインバータであって、前記インバータは少な
    くとも2台備え、各インバータの前記出力端子は相間リ
    アクトルを介して接続し、前記各インバータの同一側の
    アームを構成する前記半導体素子を、同一の点弧信号に
    基づいて点弧制御して、前記各インバータより前記リア
    ククトルの中点に接続する負荷に電力を供給するインバ
    ータの並列装置において、 前記各インバータの同一側にあるアームの自己消弧形半
    導体素子及び帰還ダイオードは、そのスイッチング特性
    及び順方向電圧降下特性において、一方のインバータの
    前記半導体素子のターンオン時間をA1,ターンオフ時
    間をB1,順方向電圧降下をC1及び帰還ダイオードの
    順方向電圧降下をD1とし、他方のインバータの前記半
    導体素子のターンオン時間をA2,ターンオフ時間をB
    2,順方向電圧降下をC2及び帰還ダイオードの順方向
    電圧降下をD2としたとき、A1<A2,B1<B2,
    C1>C2及びD1<D2の各不等式が同時に満足する
    ように前記自己消弧形半導体素子及び帰還ダイオードの
    特性を選んで構成したことを特徴とするインバータの並
    列装置。
  2. 【請求項2】帰還ダイオードが逆極性で並列接続された
    自己消弧形半導体素子を正側、負側アームに用いて直列
    接続した回路と、該直列接続回路の両端に接続した直流
    電源と、前記直列接続回路の正負アーム接続部に出力端
    子を備えたインバータであって、前記インバータは少な
    くとも2台備え、各インバータの前記出力端子は相間リ
    アクトルを介して接続し、前記各インバータの同一側の
    アームを構成する前記半導体素子を、同一の点弧信号に
    基づいて点弧制御して、前記各インバータより前記リア
    ククトルの中点に接続する負荷に電力を供給するインバ
    ータの並列装置において、 前記各インバータの同一側にあるアームの自己消弧形半
    導体素子及び帰還ダイオードは、そのスイッチング特性
    及び順方向電圧降下特性において、一方のインバータの
    前記半導体素子のターンオン時間をA1,ターンオフ時
    間をB1,順方向電圧降下をC1及び帰還ダイオードの
    順方向電圧降下をD1とし、他方のインバータの前記半
    導体素子のターンオン時間をA2,ターンオフ時間をB
    2,順方向電圧降下をC2及び帰還ダイオードの順方向
    電圧降下をD2としたとき、A1<A2,B1>B2,
    C1>C2及びD1>D2の各不等式が同時に満足する
    ように前記自己消弧形半導体素子及び帰還ダイオードの
    特性を選んで構成したことを特徴とするインバータの並
    列装置。
JP57181247A 1982-10-18 1982-10-18 インバ−タの並列装置 Expired - Lifetime JPH0628518B2 (ja)

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JPS5972983A JPS5972983A (ja) 1984-04-25
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JPS5722385A (en) * 1980-07-15 1982-02-05 Hitachi Ltd Pulse width modulation type converter
JPS5746679A (en) * 1980-09-01 1982-03-17 Toshiba Corp Power converter

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