JPH06339280A - 電力変換器の低損失スナバ回路 - Google Patents
電力変換器の低損失スナバ回路Info
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- JPH06339280A JPH06339280A JP5125663A JP12566393A JPH06339280A JP H06339280 A JPH06339280 A JP H06339280A JP 5125663 A JP5125663 A JP 5125663A JP 12566393 A JP12566393 A JP 12566393A JP H06339280 A JPH06339280 A JP H06339280A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】蓄積エネルギー回生装置を必要以上に複雑・高
価にすることなく、スナバコンデンサ回路やアノードリ
アクトル回路の抵抗損失を大幅に低減できる低損失スナ
バ回路を提供することにある。 【構成】電力用半導体デバイスでアームを構成する電力
変換器において、電力用半導体デバイスにはダイオード
とコンデンサの直列体から成るスナバ回路を並列接続、
スナバ回路ダイオードに変圧器とコンデンサの直列体を
ダイオードを介して並列接続し、更に変圧器とコンデン
サとの直列体にトランジスタを並列接続、変圧器の出力
を整流回路を介して主回路電源或いは補機電源に回生す
る電力変換器の低損失スナバ回路。
価にすることなく、スナバコンデンサ回路やアノードリ
アクトル回路の抵抗損失を大幅に低減できる低損失スナ
バ回路を提供することにある。 【構成】電力用半導体デバイスでアームを構成する電力
変換器において、電力用半導体デバイスにはダイオード
とコンデンサの直列体から成るスナバ回路を並列接続、
スナバ回路ダイオードに変圧器とコンデンサの直列体を
ダイオードを介して並列接続し、更に変圧器とコンデン
サとの直列体にトランジスタを並列接続、変圧器の出力
を整流回路を介して主回路電源或いは補機電源に回生す
る電力変換器の低損失スナバ回路。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力用半導体デバイス
を用いた電力変換器の低損失スナバ回路に関する。
を用いた電力変換器の低損失スナバ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力用半導体デバイスを用いて電力変換
器を構成し、直流から直流あるいは直流から交流等に電
力変換する装置は、多くの分野で用いられている。特
に、GTOサイリスタを用いた電圧型インバータは電気鉄
道や圧延機・電力の分野で実用化が進み、益々大容量化
・高周波化が図られているが、このためＧＴＯサイリス
タの電圧，電流責務を軽減するために設けられている電
圧・電流スナバ回路(ＧＴＯに並列接続されるスナバコン
デンサ回路及びＧＴＯに直列接続されるアノードリアク
トル回路：従来、これ等回路の蓄積エネルギーは抵抗で
消費されていた）の抵抗損失が多くなり、その低減が非
常に重要な問題となっている。
器を構成し、直流から直流あるいは直流から交流等に電
力変換する装置は、多くの分野で用いられている。特
に、GTOサイリスタを用いた電圧型インバータは電気鉄
道や圧延機・電力の分野で実用化が進み、益々大容量化
・高周波化が図られているが、このためＧＴＯサイリス
タの電圧，電流責務を軽減するために設けられている電
圧・電流スナバ回路(ＧＴＯに並列接続されるスナバコン
デンサ回路及びＧＴＯに直列接続されるアノードリアク
トル回路：従来、これ等回路の蓄積エネルギーは抵抗で
消費されていた）の抵抗損失が多くなり、その低減が非
常に重要な問題となっている。
【０００３】そこで、これ等スナバコンデンサ回路やア
ノードリアクトル回路の抵抗損失を低減した、いわゆる
低損失のスナバ回路（以下、低損失スナバ回路と呼称す
る）がいろいろと考えられており、例えば、特公昭60−
6136号公報「ＧＴＯサイリスタのサージ吸収回路」には
スナバコンデンサの蓄積エネルギーを変圧器（或いは変
流器）を用いて電源に回収する回路が、また特公昭61−
793 号公報「電力変換装置」にはスナバコンデンサとア
ノードリアクトルの蓄積エネルギーを変圧器を用いて電
源に回収する回路がそれぞれ述べられている。この変圧
器を用いて上記電圧・電流スナバ回路の蓄積エネルギー
を電源に回収する回路についてはいろいろな変形回路も
提案されており、その中で変圧器を小型化するための鉄
芯磁束リセット回路に関するものでは、例えば特開昭63
−133874号公報「インバータ」に補助スイッチを用いる
回路がある。
ノードリアクトル回路の抵抗損失を低減した、いわゆる
低損失のスナバ回路（以下、低損失スナバ回路と呼称す
る）がいろいろと考えられており、例えば、特公昭60−
6136号公報「ＧＴＯサイリスタのサージ吸収回路」には
スナバコンデンサの蓄積エネルギーを変圧器（或いは変
流器）を用いて電源に回収する回路が、また特公昭61−
793 号公報「電力変換装置」にはスナバコンデンサとア
ノードリアクトルの蓄積エネルギーを変圧器を用いて電
源に回収する回路がそれぞれ述べられている。この変圧
器を用いて上記電圧・電流スナバ回路の蓄積エネルギー
を電源に回収する回路についてはいろいろな変形回路も
提案されており、その中で変圧器を小型化するための鉄
芯磁束リセット回路に関するものでは、例えば特開昭63
−133874号公報「インバータ」に補助スイッチを用いる
回路がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この補助スイ
ッチを用いる回路では、補助スイッチのためのゲート電
源やドライバが必要で、前記低損失スナバ回路における
蓄積エネルギー回生装置としては複雑・高価となるおそ
れがある。
ッチを用いる回路では、補助スイッチのためのゲート電
源やドライバが必要で、前記低損失スナバ回路における
蓄積エネルギー回生装置としては複雑・高価となるおそ
れがある。
【０００５】本発明の目的は、上記に鑑み、電力用半導
体デバイスを用いた電力変換器において、上記した電圧
・電流スナバ回路の蓄積エネルギー回生装置を必要以上
に複雑・高価にすることなく、上記スナバコンデンサ回
路やアノードリアクトル回路の抵抗損失を大幅に低減で
きる低損失スナバ回路を提供することにある。
体デバイスを用いた電力変換器において、上記した電圧
・電流スナバ回路の蓄積エネルギー回生装置を必要以上
に複雑・高価にすることなく、上記スナバコンデンサ回
路やアノードリアクトル回路の抵抗損失を大幅に低減で
きる低損失スナバ回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、電力用半導
体デバイスを用いた電力変換器において、該電力用半導
体デバイスのオンオフ動作に伴う上記電圧・電流スナバ
回路の蓄積エネルギーを、先ず変圧器とリセット用コン
デンサの直列回路を介してその一部を電源に回収し、次
いで該変圧器とリセット用コンデンサの直列回路を補助
スイッチで短絡して変圧器鉄芯磁束のリセットを行う手
段及び前記蓄積エネルギーの残りを電源に回収するを行
う手段を設けると共に、補助スイッチのためのゲート電
源を変圧器鉄芯磁束のリセットエネルギーから得る手段
を設けることを特徴とする。さらに本発明では、上記電
圧・電流スナバ回路の蓄積エネルギーの一部を電力用半
導体デバイスのゲート電源に利用する手段を設けること
を特徴とする。
体デバイスを用いた電力変換器において、該電力用半導
体デバイスのオンオフ動作に伴う上記電圧・電流スナバ
回路の蓄積エネルギーを、先ず変圧器とリセット用コン
デンサの直列回路を介してその一部を電源に回収し、次
いで該変圧器とリセット用コンデンサの直列回路を補助
スイッチで短絡して変圧器鉄芯磁束のリセットを行う手
段及び前記蓄積エネルギーの残りを電源に回収するを行
う手段を設けると共に、補助スイッチのためのゲート電
源を変圧器鉄芯磁束のリセットエネルギーから得る手段
を設けることを特徴とする。さらに本発明では、上記電
圧・電流スナバ回路の蓄積エネルギーの一部を電力用半
導体デバイスのゲート電源に利用する手段を設けること
を特徴とする。
【０００７】
【作用】以上のような電圧・電流スナバ回路の蓄積エネ
ルギー回生回路構成とした電力変換器においては、変圧
器による前記電圧・電流スナバ回路の蓄積エネルギー回
収は勿論、変圧器鉄芯磁束のリセットを行う補助スイッ
チのゲート駆動が変圧器のリセット電圧を利用して行う
ことができる。さらに、変圧器鉄芯磁束のリセットエネ
ルギーも電源に回収したり、或いは主スイッチのゲート
電源に利用できる。
ルギー回生回路構成とした電力変換器においては、変圧
器による前記電圧・電流スナバ回路の蓄積エネルギー回
収は勿論、変圧器鉄芯磁束のリセットを行う補助スイッ
チのゲート駆動が変圧器のリセット電圧を利用して行う
ことができる。さらに、変圧器鉄芯磁束のリセットエネ
ルギーも電源に回収したり、或いは主スイッチのゲート
電源に利用できる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す主回路の構
成図であり、ＧＴＯチョッパに適用した場合で、ＧＴＯ
直列数が１個の場合について示してある。
成図であり、ＧＴＯチョッパに適用した場合で、ＧＴＯ
直列数が１個の場合について示してある。
【０００９】図１において、ＰとＮは直流電源Ｖの正と
負の端子、ＣF は電源フイルタコンデンサ、Ｌｌは配線
インダクタンス、Ｆは負荷、ＤF はフリーホィールダイ
オードである。また、ＧＴＯはゲートターンオフサイリ
スタ、ＣSとＤSは前記ＧＴＯのスナバ回路を構成するコ
ンデンサとダイオードで、ＧＴＯには図示のように接続
される。
負の端子、ＣF は電源フイルタコンデンサ、Ｌｌは配線
インダクタンス、Ｆは負荷、ＤF はフリーホィールダイ
オードである。また、ＧＴＯはゲートターンオフサイリ
スタ、ＣSとＤSは前記ＧＴＯのスナバ回路を構成するコ
ンデンサとダイオードで、ＧＴＯには図示のように接続
される。
【００１０】ＤCは放電用ダイオード、ＮP は回生用変
圧器Ｔｇの１次巻線、ＣRはリセット用コンデンサで、
これらが図示のように直列接続されて、前記スナバコン
デンサＣSに蓄積されたエネルギーの放電回路を構成す
る。ＮSは回生用変圧器Ｔｇの２次巻線、Ｄｇは整流ダ
イオードで、これらが図示のように直列接続されて前記
電源端子Ｐ，Ｎに接続される。ＴｒRはリセット用トラ
ンジスタ、ＮRは回生用変圧器Ｔｇの３次巻線、ＤB は
ベース極性用ダイオードで、ＮRとＤBは直列接続されて
リセット用トランジスタＴｒRのベース回路を構成す
る。
圧器Ｔｇの１次巻線、ＣRはリセット用コンデンサで、
これらが図示のように直列接続されて、前記スナバコン
デンサＣSに蓄積されたエネルギーの放電回路を構成す
る。ＮSは回生用変圧器Ｔｇの２次巻線、Ｄｇは整流ダ
イオードで、これらが図示のように直列接続されて前記
電源端子Ｐ，Ｎに接続される。ＴｒRはリセット用トラ
ンジスタ、ＮRは回生用変圧器Ｔｇの３次巻線、ＤB は
ベース極性用ダイオードで、ＮRとＤBは直列接続されて
リセット用トランジスタＴｒRのベース回路を構成す
る。
【００１１】ここで、図１の本発明実施例による低損失
スナバ回路の動作について、ＧＴＯのターンオン・ター
ンオフ動作に基づいて説明する。
スナバ回路の動作について、ＧＴＯのターンオン・ター
ンオフ動作に基づいて説明する。
【００１２】先ず、前記ＧＴＯがオフ状態（該ＧＴＯに
並列接続されたスナバコンデンサＣS に電源電圧Ｖが充
電されている）からターンオンすると、前記スナバコン
デンサＣS の充電電荷は実線矢印で示す ＣS−ＤC−ＮP−ＣR−ＧＴＯ−ＣS の閉回路で放電し、前記スナバコンデンサＣS の蓄積エ
ネルギーの一部が前記回生用変圧器Ｔｇの１次巻線ＮP
から２次巻線ＮS，整流ダイオードＤｇを介して前記直
流電源Ｖに回生され、同時に前記スナバコンデンサＣS
の蓄積エネルギーの残りは、前記リセット用コンデンサ
ＣR に図示の極性に充電される。このとき、前記回生用
変圧器Ｔｇの鉄芯磁束は、１次巻線ＮP の黒丸方向例え
ば正の飽和に向かっているものとする。そして、前記ス
ナバコンデンサＣS の蓄積エネルギーがほぼ零となり、
前記回生用変圧器Ｔｇの１次巻線ＮP の蓄積エネルギー
も零になると、前記リセット用コンデンサＣR の充電電
荷が前記回生用変圧器Ｔｇの１次巻線ＮP（黒丸と反対
方向）に印加される。このリセット用コンデンサＣRか
ら１次巻線ＮP（黒丸と反対方向）に印加される電圧
は、２次巻線ＮSには整流ダイオードＤｇをカットオフ
する方向に、また３次巻線ＮR にはリセット用トランジ
スタＴｒR のベースを駆動する方向に印加される。この
結果、前記リセット用トランジスタＴｒRが導通し、前
記リセット用コンデンサＣRの充電電荷が点線矢印で示
す ＣR−ＮP−ＴｒR−ＣR の閉回路で放電する。このとき、前記回生用変圧器Ｔｇ
の１次巻線ＮP(黒丸と反対方向）に供給される前記リセ
ット用コンデンサＣR の蓄積エネルギーで、前記回生用
変圧器Ｔｇの鉄芯磁束は負の飽和に向かってリセットさ
れることになる。次に、前記ＧＴＯがオン状態（ＧＴＯ
には負荷電流が流れている）からターンオフすると、負
荷電流はスナバダイオードＤSを介してスナバコンデン
サＣSに流れ、該スナバコンデンサＣS を電源電圧Ｖに
充電する。その後、配線インダクタンスＬｌの蓄積エネ
ルギーが放出され、前記スナバコンデンサＣS は電源電
圧Ｖ以上に過充電される。そして、この過充電電圧によ
るスナバコンデンサＣS の蓄積エネルギーは ＣS−ＤS−ＮP−ＣR−ＤF−Ｌｌ−Ｖ(或いはＣF)−ＣS の閉回路で放電して前記電源Ｖに直接回生されると共
に、前記したように回生用変圧器Ｔｇの１次巻線ＮPか
ら２次巻線ＮS，整流ダイオードＤｇを介しても回生さ
れる。この後、前記リセット用コンデンサＣR の充電電
荷の放電が行われるが、これ等の動作については前述し
たターンオンの場合と同じなので省略する。
並列接続されたスナバコンデンサＣS に電源電圧Ｖが充
電されている）からターンオンすると、前記スナバコン
デンサＣS の充電電荷は実線矢印で示す ＣS−ＤC−ＮP−ＣR−ＧＴＯ−ＣS の閉回路で放電し、前記スナバコンデンサＣS の蓄積エ
ネルギーの一部が前記回生用変圧器Ｔｇの１次巻線ＮP
から２次巻線ＮS，整流ダイオードＤｇを介して前記直
流電源Ｖに回生され、同時に前記スナバコンデンサＣS
の蓄積エネルギーの残りは、前記リセット用コンデンサ
ＣR に図示の極性に充電される。このとき、前記回生用
変圧器Ｔｇの鉄芯磁束は、１次巻線ＮP の黒丸方向例え
ば正の飽和に向かっているものとする。そして、前記ス
ナバコンデンサＣS の蓄積エネルギーがほぼ零となり、
前記回生用変圧器Ｔｇの１次巻線ＮP の蓄積エネルギー
も零になると、前記リセット用コンデンサＣR の充電電
荷が前記回生用変圧器Ｔｇの１次巻線ＮP（黒丸と反対
方向）に印加される。このリセット用コンデンサＣRか
ら１次巻線ＮP（黒丸と反対方向）に印加される電圧
は、２次巻線ＮSには整流ダイオードＤｇをカットオフ
する方向に、また３次巻線ＮR にはリセット用トランジ
スタＴｒR のベースを駆動する方向に印加される。この
結果、前記リセット用トランジスタＴｒRが導通し、前
記リセット用コンデンサＣRの充電電荷が点線矢印で示
す ＣR−ＮP−ＴｒR−ＣR の閉回路で放電する。このとき、前記回生用変圧器Ｔｇ
の１次巻線ＮP(黒丸と反対方向）に供給される前記リセ
ット用コンデンサＣR の蓄積エネルギーで、前記回生用
変圧器Ｔｇの鉄芯磁束は負の飽和に向かってリセットさ
れることになる。次に、前記ＧＴＯがオン状態（ＧＴＯ
には負荷電流が流れている）からターンオフすると、負
荷電流はスナバダイオードＤSを介してスナバコンデン
サＣSに流れ、該スナバコンデンサＣS を電源電圧Ｖに
充電する。その後、配線インダクタンスＬｌの蓄積エネ
ルギーが放出され、前記スナバコンデンサＣS は電源電
圧Ｖ以上に過充電される。そして、この過充電電圧によ
るスナバコンデンサＣS の蓄積エネルギーは ＣS−ＤS−ＮP−ＣR−ＤF−Ｌｌ−Ｖ(或いはＣF)−ＣS の閉回路で放電して前記電源Ｖに直接回生されると共
に、前記したように回生用変圧器Ｔｇの１次巻線ＮPか
ら２次巻線ＮS，整流ダイオードＤｇを介しても回生さ
れる。この後、前記リセット用コンデンサＣR の充電電
荷の放電が行われるが、これ等の動作については前述し
たターンオンの場合と同じなので省略する。
【００１３】以上に述べた図１の本発明実施例によれ
ば、ＧＴＯに並列接続されるスナバコンデンサの蓄積エ
ネルギーを回生用変圧器を用いて直流電源に回生すると
共に、回生用変圧器鉄芯磁束のリセットを行うトランジ
スタのベース駆動を鉄芯磁束のリセットエネルギー(電
源とドライバ兼用)で行うことができるので、スナバコ
ンデンサの蓄積エネルギー回生装置を複雑・高価にする
ことなく達成できる効果がある。
ば、ＧＴＯに並列接続されるスナバコンデンサの蓄積エ
ネルギーを回生用変圧器を用いて直流電源に回生すると
共に、回生用変圧器鉄芯磁束のリセットを行うトランジ
スタのベース駆動を鉄芯磁束のリセットエネルギー(電
源とドライバ兼用)で行うことができるので、スナバコ
ンデンサの蓄積エネルギー回生装置を複雑・高価にする
ことなく達成できる効果がある。
【００１４】なお、直流電源に回生する際に、回路の配
線インダクタンスＬｌの影響で回路電圧がはね上がるの
を防止する必要がある場合は、回生変圧器の２次側整流
出力回路にコンデンサを並列接続すればよい。
線インダクタンスＬｌの影響で回路電圧がはね上がるの
を防止する必要がある場合は、回生変圧器の２次側整流
出力回路にコンデンサを並列接続すればよい。
【００１５】図２に、本発明の他の実施例を示す主回路
構成図を示す。図２は、図１の実施例回路におけるリセ
ット用トランジスタＴｒR のベース回路に、サイリスタ
スイッチＴｈを接続し、該サイリスタスイッチＴｈのゲ
ートをパルストランスＰＴｒから供給するようにしてあ
る。従って、この図２の実施例回路においては、回生用
変圧器鉄芯磁束のリセットを任意の時刻に（例えばＧＴ
Ｏターンオフ時のスナバコンデンサ過充電電圧放電
時）、パルストランスＰＴｒにゲート信号を与えてサイ
リスタスイッチＴｈを導通させることにより行うことが
できる。
構成図を示す。図２は、図１の実施例回路におけるリセ
ット用トランジスタＴｒR のベース回路に、サイリスタ
スイッチＴｈを接続し、該サイリスタスイッチＴｈのゲ
ートをパルストランスＰＴｒから供給するようにしてあ
る。従って、この図２の実施例回路においては、回生用
変圧器鉄芯磁束のリセットを任意の時刻に（例えばＧＴ
Ｏターンオフ時のスナバコンデンサ過充電電圧放電
時）、パルストランスＰＴｒにゲート信号を与えてサイ
リスタスイッチＴｈを導通させることにより行うことが
できる。
【００１６】以上に述べた図２の本発明実施例によれ
ば、図１の実施例回路に対して、回生用変圧器鉄芯磁束
のセット，リセット回数が少なくなり、回生用変圧器の
鉄損を低減することができる効果がある。
ば、図１の実施例回路に対して、回生用変圧器鉄芯磁束
のセット，リセット回数が少なくなり、回生用変圧器の
鉄損を低減することができる効果がある。
【００１７】図３に、本発明の更に他の実施例を示す主
回路構成図を示す。図３は、図１の実施例回路における
ＧＴＯターンオン時のスナバコンデンサ蓄積エネルギー
放電回路に、リアクトルＬｃを接続してある。従って、
この図２の実施例回路においては、該リアクトルＬｃに
より、前記スナバコンデンサＣS の蓄積エネルギー放電
時におけるピーク電流抑制（図１の実施例回路では回生
用変圧器１次巻線の漏洩インダクタンスのみ)及びリセ
ット用トランジスタＴｒRへの印加電圧抑制（図１の実
施例回路に対してリアクトルＬｃと回生用変圧器１次巻
線の漏洩インダクタンスとの比で印加)を行うことがで
きる。
回路構成図を示す。図３は、図１の実施例回路における
ＧＴＯターンオン時のスナバコンデンサ蓄積エネルギー
放電回路に、リアクトルＬｃを接続してある。従って、
この図２の実施例回路においては、該リアクトルＬｃに
より、前記スナバコンデンサＣS の蓄積エネルギー放電
時におけるピーク電流抑制（図１の実施例回路では回生
用変圧器１次巻線の漏洩インダクタンスのみ)及びリセ
ット用トランジスタＴｒRへの印加電圧抑制（図１の実
施例回路に対してリアクトルＬｃと回生用変圧器１次巻
線の漏洩インダクタンスとの比で印加)を行うことがで
きる。
【００１８】以上に述べた図３の本発明実施例によれ
ば、図１の実施例回路に対して、GTOやリセット用トラ
ンジスタＴｒR の電流，電圧責務を低減することができ
る効果がある。
ば、図１の実施例回路に対して、GTOやリセット用トラ
ンジスタＴｒR の電流，電圧責務を低減することができ
る効果がある。
【００１９】図４に、本発明の他の実施例を示す主回路
構成図を示す。図４の実施例回路は、ＧＴＯターンオン
時の電流上昇率を抑制するためのアノードリアクトルＬ
A が設けられる回路に適用されるもので、該アノードリ
アクトルＬA は図３実施例回路におけるリアクトルＬｃ
と兼用され、図示のごとくＧＴＯに直列接続される。従
って、図４の実施例回路では、スナバコンデンサＣｓの
蓄積エネルギー回生動作が図３実施例回路と同様に行わ
れると共に、ＧＴＯターンオン・ターンオフ時に生ずる
前記アノードリアクトルＬAの蓄積エネルギーも、 ＬA−Ｄｓ−Ｄｃ−Ｎｐ−ＣR−ＬA の閉回路で放電し、スナバコンデンサＣｓの場合と同様
動作で直流電源Ｖに回生することができる。
構成図を示す。図４の実施例回路は、ＧＴＯターンオン
時の電流上昇率を抑制するためのアノードリアクトルＬ
A が設けられる回路に適用されるもので、該アノードリ
アクトルＬA は図３実施例回路におけるリアクトルＬｃ
と兼用され、図示のごとくＧＴＯに直列接続される。従
って、図４の実施例回路では、スナバコンデンサＣｓの
蓄積エネルギー回生動作が図３実施例回路と同様に行わ
れると共に、ＧＴＯターンオン・ターンオフ時に生ずる
前記アノードリアクトルＬAの蓄積エネルギーも、 ＬA−Ｄｓ−Ｄｃ−Ｎｐ−ＣR−ＬA の閉回路で放電し、スナバコンデンサＣｓの場合と同様
動作で直流電源Ｖに回生することができる。
【００２０】以上に述べた図４の本発明実施例によれ
ば、図１〜図３の実施例回路に対して、同一の回生装置
で、スナバコンデンサＣｓの蓄積エネルギーは勿論アノ
ードリアクトルＬA の蓄積エネルギーも、直流電源Ｖに
回生することができる効果がある。
ば、図１〜図３の実施例回路に対して、同一の回生装置
で、スナバコンデンサＣｓの蓄積エネルギーは勿論アノ
ードリアクトルＬA の蓄積エネルギーも、直流電源Ｖに
回生することができる効果がある。
【００２１】図５に、本発明の更に他の実施例を示す主
回路構成図を示す。図５は、図３の実施例回路における
回生用変圧器Ｔｇの２次巻線ＮS と整流ダイオードＤｇ
の回路を、整流ダイオードを追加(Ｄｇ1,Ｄｇ2)して全
波整流(例えばセンタータップ型）回路としたもので、
回生用変圧器Ｔｇの鉄芯磁束リセット時のエネルギーも
直流電源Ｖに回生することができる。なお、回生用変圧
器Ｔｇの２次側を全波整流回路とすることは、図１〜図
４の実施例回路に対しても適用できる。
回路構成図を示す。図５は、図３の実施例回路における
回生用変圧器Ｔｇの２次巻線ＮS と整流ダイオードＤｇ
の回路を、整流ダイオードを追加(Ｄｇ1,Ｄｇ2)して全
波整流(例えばセンタータップ型）回路としたもので、
回生用変圧器Ｔｇの鉄芯磁束リセット時のエネルギーも
直流電源Ｖに回生することができる。なお、回生用変圧
器Ｔｇの２次側を全波整流回路とすることは、図１〜図
４の実施例回路に対しても適用できる。
【００２２】以上に述べた図５の本発明実施例によれ
ば、図１〜図４の実施例回路に対して、直流電源Ｖへの
回生量を増大することができる効果がある。
ば、図１〜図４の実施例回路に対して、直流電源Ｖへの
回生量を増大することができる効果がある。
【００２３】図６に、本発明の他の実施例を示す主回路
構成図を示す。図６は、図３の実施例回路における回生
用変圧器Ｔｇに、４次巻線Ｎｇとその出力を整流平滑す
るダイオードＤｆとコンデンサＣｆを設けたもので、回
生用変圧器Ｔｇの鉄芯磁束リセット時における該整流出
力をＧＴＯのゲートドライバＧＤの電源ＧＶに利用する
ことができる。なお、回生用変圧器Ｔｇの鉄芯磁束リセ
ット時におけるエネルギーをＧＴＯのゲートドライバ電
源に利用する回路は、図１〜図５の実施例回路に対して
も適用できるものである。
構成図を示す。図６は、図３の実施例回路における回生
用変圧器Ｔｇに、４次巻線Ｎｇとその出力を整流平滑す
るダイオードＤｆとコンデンサＣｆを設けたもので、回
生用変圧器Ｔｇの鉄芯磁束リセット時における該整流出
力をＧＴＯのゲートドライバＧＤの電源ＧＶに利用する
ことができる。なお、回生用変圧器Ｔｇの鉄芯磁束リセ
ット時におけるエネルギーをＧＴＯのゲートドライバ電
源に利用する回路は、図１〜図５の実施例回路に対して
も適用できるものである。
【００２４】以上に述べた図６の本発明実施例によれ
ば、図１〜図５の実施例回路に対して、ＧＴＯのゲート
ドライバ電源を主回路から自給することができ、低電圧
電源から供給する場合のゲート電源容量の低減と高電圧
機器(例えば高圧絶縁変圧器)の省略を行うことができる
効果がある。
ば、図１〜図５の実施例回路に対して、ＧＴＯのゲート
ドライバ電源を主回路から自給することができ、低電圧
電源から供給する場合のゲート電源容量の低減と高電圧
機器(例えば高圧絶縁変圧器)の省略を行うことができる
効果がある。
【００２５】図７に、本発明の他の実施例を示す主回路
構成図を示す。図７は、図３の実施例回路におけるスナ
バコンデンサやアノードリアクトルの蓄積エネルギー放
電回路、例えば回生用変圧器Ｔｇの１次巻線Ｎｐの回路
に変流器ＣＴとその出力を整流平滑するダイオードＤｆ
とコンデンサＣｆを設けたもので、１次巻線Ｎｐに流れ
る交流電流を整流平滑した出力によりＧＴＯのゲートド
ライバ電源ＧＶを自給することができる。なお、変流器
ＣＴはダイオードＤｃの回路に設けてもよく、これ等ス
ナバコンデンサやアノードリアクトルの蓄積エネルギー
放電回路に流れる電流をＧＴＯのゲートドライバ電源に
利用する回路は、図１〜図５の実施例回路に対しても適
用できるものである。
構成図を示す。図７は、図３の実施例回路におけるスナ
バコンデンサやアノードリアクトルの蓄積エネルギー放
電回路、例えば回生用変圧器Ｔｇの１次巻線Ｎｐの回路
に変流器ＣＴとその出力を整流平滑するダイオードＤｆ
とコンデンサＣｆを設けたもので、１次巻線Ｎｐに流れ
る交流電流を整流平滑した出力によりＧＴＯのゲートド
ライバ電源ＧＶを自給することができる。なお、変流器
ＣＴはダイオードＤｃの回路に設けてもよく、これ等ス
ナバコンデンサやアノードリアクトルの蓄積エネルギー
放電回路に流れる電流をＧＴＯのゲートドライバ電源に
利用する回路は、図１〜図５の実施例回路に対しても適
用できるものである。
【００２６】以上に述べた図７の本発明実施例によれ
ば、図６の実施例回路に対して、回生用変圧器Ｔｇを複
雑にすることなくゲートドライバ電源を主回路から自給
することができ、また、変流器ＣＴを可飽和型とするこ
とにより変流器出力が自給ゲート電源に余分に供給され
ることを抑制できる効果がある。
ば、図６の実施例回路に対して、回生用変圧器Ｔｇを複
雑にすることなくゲートドライバ電源を主回路から自給
することができ、また、変流器ＣＴを可飽和型とするこ
とにより変流器出力が自給ゲート電源に余分に供給され
ることを抑制できる効果がある。
【００２７】図８に、本発明の他の実施例を示す主回路
構成図を示す。図８は、ＧＴＯを２個直列接続した回路
への適用例で、ＧＴＯ１個当たりの回路は、図４の実施
例回路に図７の実施例における変流器ＣＴによるＧＴＯ
ゲート電源自給回路を設けたものである。これにより、
個々のＧＴＯのスナバコンデンサやアノードリアクトル
に対応して、その蓄積エネルギーを電源に回収すること
ができる。なお、本実施例回路はＧＴＯを更に多数個直
列接続した回路へも適用できる。また、ＧＴＯ直列接続
回路への適用は本実施例回路に限定されることなく、図
１〜図６の実施例回路を適宜組み合わせて用いてもよ
い。
構成図を示す。図８は、ＧＴＯを２個直列接続した回路
への適用例で、ＧＴＯ１個当たりの回路は、図４の実施
例回路に図７の実施例における変流器ＣＴによるＧＴＯ
ゲート電源自給回路を設けたものである。これにより、
個々のＧＴＯのスナバコンデンサやアノードリアクトル
に対応して、その蓄積エネルギーを電源に回収すること
ができる。なお、本実施例回路はＧＴＯを更に多数個直
列接続した回路へも適用できる。また、ＧＴＯ直列接続
回路への適用は本実施例回路に限定されることなく、図
１〜図６の実施例回路を適宜組み合わせて用いてもよ
い。
【００２８】以上に述べた図８の本発明実施例によれ
ば、ＧＴＯ直列接続回路においても、前記した低損失ス
ナバ回路を構成することができ、また該低損失スナバ回
路におけるエネルギーを利用して各ＧＴＯにそのゲート
電源を自給できる効果がある。図９に、本発明の他の実
施例を示す主回路構成図を示す。図９は、図８の実施例
回路において各ＧＴＯに分割して接続したアノードリア
クトルを、ＧＴＯ２個直列接続体に一括して接続した回
路への適用例で、該アノードリアクトルの蓄積エネルギ
ーを、図１実施例回路に示したスナバコンデンサ蓄積エ
ネルギー回生回路と同様の回路で電源に回収するもので
ある。このアノードリアクトル蓄積エネルギー回収回路
も、本実施例回路に限定されることなく図１〜図７の実
施例回路を適宜組み合わせて用いてもよいことは勿論で
ある。
ば、ＧＴＯ直列接続回路においても、前記した低損失ス
ナバ回路を構成することができ、また該低損失スナバ回
路におけるエネルギーを利用して各ＧＴＯにそのゲート
電源を自給できる効果がある。図９に、本発明の他の実
施例を示す主回路構成図を示す。図９は、図８の実施例
回路において各ＧＴＯに分割して接続したアノードリア
クトルを、ＧＴＯ２個直列接続体に一括して接続した回
路への適用例で、該アノードリアクトルの蓄積エネルギ
ーを、図１実施例回路に示したスナバコンデンサ蓄積エ
ネルギー回生回路と同様の回路で電源に回収するもので
ある。このアノードリアクトル蓄積エネルギー回収回路
も、本実施例回路に限定されることなく図１〜図７の実
施例回路を適宜組み合わせて用いてもよいことは勿論で
ある。
【００２９】以上に述べた図９の本発明実施例によれ
ば、図８の実施例回路に対して、アノードリアクトルを
一括して設けたことにより、ＧＴＯの直列接続スタック
構成が簡単になる効果がある。特に、ＧＴＯの多数個直
列接続スタック構成においてその効果が大きい。
ば、図８の実施例回路に対して、アノードリアクトルを
一括して設けたことにより、ＧＴＯの直列接続スタック
構成が簡単になる効果がある。特に、ＧＴＯの多数個直
列接続スタック構成においてその効果が大きい。
【００３０】図１０に、本発明の他の実施例を示す主回
路構成図を示す。図１０は、インバータ回路への適用例
で、図８の実施例回路における各ＧＴＯ回路をインバー
タ１相分の上下アームに対応させてある。上下アームの
各ＧＴＯ（またはフリーホィールダイオード）のオンオ
フにつれて、スナバコンデンサやアノードリアクトルの
蓄積エネルギーが電源に回収される動作やゲート電源と
して利用される動作については、チョッパ回路の場合と
全く同様に考えることができるので説明は省略する。な
お、インバータ回路への適用においても、本実施例回路
に限定されることなく、各上下アームにおいてＧＴＯの
多数個直列接続構成はもとより、図１〜図９の実施例回
路を適宜組み合わせて用いてもよいことは勿論である。
路構成図を示す。図１０は、インバータ回路への適用例
で、図８の実施例回路における各ＧＴＯ回路をインバー
タ１相分の上下アームに対応させてある。上下アームの
各ＧＴＯ（またはフリーホィールダイオード）のオンオ
フにつれて、スナバコンデンサやアノードリアクトルの
蓄積エネルギーが電源に回収される動作やゲート電源と
して利用される動作については、チョッパ回路の場合と
全く同様に考えることができるので説明は省略する。な
お、インバータ回路への適用においても、本実施例回路
に限定されることなく、各上下アームにおいてＧＴＯの
多数個直列接続構成はもとより、図１〜図９の実施例回
路を適宜組み合わせて用いてもよいことは勿論である。
【００３１】以上に述べた図１０の本発明実施例によれ
ば、インバータ回路においても、ＧＴＯのスナバコンデ
ンサやアノードリアクトルの蓄積エネルギーを電源に回
収すると共に各ＧＴＯにそのゲート電源を自給できる効
果がある。
ば、インバータ回路においても、ＧＴＯのスナバコンデ
ンサやアノードリアクトルの蓄積エネルギーを電源に回
収すると共に各ＧＴＯにそのゲート電源を自給できる効
果がある。
【００３２】
【発明の効果】以上に述べた本発明によれば、電圧・電
流スナバ回路の蓄積エネルギー回生装置を複雑・高価に
することなく、スナバ回路やアノードリアクトル回路の
抵抗損失を大幅に低減できる効果がある。
流スナバ回路の蓄積エネルギー回生装置を複雑・高価に
することなく、スナバ回路やアノードリアクトル回路の
抵抗損失を大幅に低減できる効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す主回路構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す主回路構成図であ
る。
る。
【図３】同じく主回路構成図である。
【図４】同じく主回路構成図である。
【図５】同じく主回路構成図である。
【図６】同じく主回路構成図である。
【図７】同じく主回路構成図である。
【図８】同じく主回路構成図である。
【図９】同じく主回路構成図である。
【図１０】同じく主回路構成図である。
Ｐ…直流電源の正側端子、Ｎ…直流電源の負側端子、Ｃ
F …電源フィルタコンデンサ、Ｌｌ…配線インダクタン
ス、Ｆ…負荷、ＤF …フリーホィールダイオード、ＬA
…分割或いは一括したアノードリアクトル、ＧＴＯ…ゲ
ートターンオフサイリスタ、Ｃｓ…スナバコンデンサ、
Ｄｓ…スナバダイオード、Ｄｃ…放電用ダイオード、Ｔ
ｇ…回生用変圧器、ＮP …回生用変圧器の１次巻線、Ｎ
ｓ…回生用変圧器の２次巻線、ＮR …回生用変圧器の３
次巻線、Ｎｇ…回生用変圧器の４次巻線、ＣR …リセッ
ト用コンデンサ、ＴｒR …リセット用トランジスタ、Ｄ
B…ベース回路ダイオード、Ｄｇ，Ｄｇ1，Ｄｇ2…回生
用ダイオード、Ｄf，Ｄf…ゲート電源用ダイオード、Ｃ
f …ゲート電源用コンデンサ、Ｇｖ…ゲート電源、ＧD
…ゲートドライバ、ＣＴ…ゲート電源用変流器。
F …電源フィルタコンデンサ、Ｌｌ…配線インダクタン
ス、Ｆ…負荷、ＤF …フリーホィールダイオード、ＬA
…分割或いは一括したアノードリアクトル、ＧＴＯ…ゲ
ートターンオフサイリスタ、Ｃｓ…スナバコンデンサ、
Ｄｓ…スナバダイオード、Ｄｃ…放電用ダイオード、Ｔ
ｇ…回生用変圧器、ＮP …回生用変圧器の１次巻線、Ｎ
ｓ…回生用変圧器の２次巻線、ＮR …回生用変圧器の３
次巻線、Ｎｇ…回生用変圧器の４次巻線、ＣR …リセッ
ト用コンデンサ、ＴｒR …リセット用トランジスタ、Ｄ
B…ベース回路ダイオード、Ｄｇ，Ｄｇ1，Ｄｇ2…回生
用ダイオード、Ｄf，Ｄf…ゲート電源用ダイオード、Ｃ
f …ゲート電源用コンデンサ、Ｇｖ…ゲート電源、ＧD
…ゲートドライバ、ＣＴ…ゲート電源用変流器。
Claims (9)
- 【請求項１】電力用半導体デバイスでアームを構成する
電力変換器において、電力用半導体デバイスにはダイオ
ードとコンデンサの直列体から成るスナバ回路を並列接
続、該スナバ回路ダイオードに変圧器とコンデンサの直
列体をダイオードを介して並列接続し、更に前記変圧器
とコンデンサとの直列体にトランジスタを並列接続、前
記変圧器の出力を整流回路を介して主回路電源或いは補
機電源に回生することを特徴とする電力変換器の低損失
スナバ回路。 - 【請求項２】請求項１において、前記アーム構成を複数
組直列接続してアームを構成したことを特徴とする電力
変換器の低損失スナバ回路。 - 【請求項３】電力用半導体デバイスとリアクトルとでア
ームを構成する電力変換器において、電力用半導体デバ
イスにはダイオードとコンデンサの直列体から成るスナ
バ回路を並列接続、該スナバ回路ダイオードに第一の変
圧器とコンデンサの直列体をダイオードを介して並列接
続、更に前記変圧器とコンデンサの直列体にトランジス
タを並列接続し、リアクトルには第二の変圧器とコンデ
ンサの直列体をダイオードを介して並列接続し、前記電
力用半導体デバイスとリアクトルに設けられた各変圧器
の出力をそれぞれ整流回路を介して主回路電源或いは補
機電源に回生することを特徴とする電力変換器の低損失
スナバ回路。 - 【請求項４】請求項３において、前記アーム構成の電力
用半導体デバイスを複数組直列接続してアームを構成し
たことを特徴とする電力変換器の低損失スナバ回路。 - 【請求項５】電力用半導体デバイスとリアクトルとでア
ームを構成する電力変換器において、ダイオードとコン
デンサの直列体から成るスナバ回路が並列接続された電
力用半導体デバイスに、リアクトルが前記スナバ回路ダ
イオードと直列体を構成するごとく直列接続し、該スナ
バ回路ダイオードとリアクトルとの直列体に変圧器とコ
ンデンサの直列体をダイオードを介して並列接続、更に
前記変圧器とコンデンサの直列体にトランジスタを並列
接続し、前記変圧器の出力を整流回路を介して主回路電
源或いは補機電源に回生することを特徴とする電力変換
器の低損失スナバ回路。 - 【請求項６】請求項５において、前記アーム構成の電力
用半導体デバイスとリアクトルを複数組直列接続してア
ームを構成したことを特徴とする電力変換器の低損失ス
ナバ回路。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項において、前
記変圧器とコンデンサの直列体に並列接続されたトラン
ジスタは、該変圧器の出力でオンオフ制御されることを
特徴とする電力変換器の低損失スナバ回路。 - 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項において、前
記変圧器の出力電圧を前記電力用半導体デバイスのゲー
ト電源に利用することを特徴とする電力変換器の低損失
スナバ回路。 - 【請求項９】請求項１〜７のいずれか１項において、前
記変圧器の入力電流を前記電力用半導体デバイスのゲー
ト電源に利用することを特徴とする電力変換器の低損失
スナバ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125663A JPH06339280A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 電力変換器の低損失スナバ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125663A JPH06339280A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 電力変換器の低損失スナバ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06339280A true JPH06339280A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=14915583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5125663A Pending JPH06339280A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 電力変換器の低損失スナバ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06339280A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU769305B2 (en) * | 1999-03-31 | 2004-01-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Image quality correcting circuit |
| JP2007043760A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Origin Electric Co Ltd | 真空装置 |
| US7283683B1 (en) | 1998-01-23 | 2007-10-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image processing device and image processing method |
| JP2017017936A (ja) * | 2015-07-06 | 2017-01-19 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置及び電力変換システム |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP5125663A patent/JPH06339280A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7283683B1 (en) | 1998-01-23 | 2007-10-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image processing device and image processing method |
| AU769305B2 (en) * | 1999-03-31 | 2004-01-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Image quality correcting circuit |
| JP2007043760A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Origin Electric Co Ltd | 真空装置 |
| JP2017017936A (ja) * | 2015-07-06 | 2017-01-19 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置及び電力変換システム |
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