JPH0770978B2 - Ｇｔｏサイリスタのゲート駆動回路用電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ゲートターンオフサイリスタ（以下GTOサ
イリスタと称する）を使用したインバータ装置等におい
て前記GTOサイリスタを駆動するためのゲート駆動回路
用電源装置に関する。

〔従来の技術〕

GTOサイリスタを使用して電流のスイッチングを行うゲ
ート駆動回路として、第３図に示すように構成したもの
が一般的に知られている。また、GTOサイリスタに対し
ては、スイッチング損失を低減する目的で、第３図に示
すようにスナバ回路が設けられている。第３図におい
て、参照符号10はGTOサイリスタを示し、このGTOサイリ
スタ10のゲート駆動回路として、ゲート駆動ユニット12
と電源回路14とが設けられている。この場合、電源回路
14への電力供給は絶縁トランス16を介して行われ、この
電源回路14においてオンゲートパルスおよびオフゲート
パルスを供給するのに必要な正負の直流電源を形成して
いる。また、前記GTOサイリスタ10のアノードとカソー
ドの端子間には、フリーホイルダイオード18が接続され
ると共にこのフリーホイルダイオード18と並列にスナバ
ダイオード20とスナバコンデンサ22との直列接続回路と
前記スナバダイオード20と並列接続されたスナバ抵抗器
24とからなるスナバ回路が接続配置されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述したゲート駆動ユニット12に対する
電源回路方式によれば、特にGTOサイリスタ10が複数個
直列に接続されて構成される高圧装置の場合、絶縁トラ
ンス16を高耐圧化するために非常に大形化しかつ高価な
ものとなる難点がある。また、GTOサイリスタ10のスイ
ッチング動作による電圧変化に際し、絶縁トランス16の
漂遊キャパシタンス等を介してノイズ電流が流れるた
め、ゲート駆動ユニット12の誤動作を生じ易くする等の
問題点がある。

そこで、本発明の目的は、GTOサイリスタのゲート駆動
回路において、GTOサイリスタに対して設けたスナバ回
路から電源を得ることにより、大形かつ高価な絶縁トラ
ンスを省略し、耐ノイズ性等の信頼性を向上することが
できるGTOサイリスタのゲート駆動回路用電源装置を提
供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るGTOサイリスタのゲート駆動回路用電源装
置は、ダイオードとコンデンサを直列接続したスナバ回
路を並列に接続してなるGTOサイリスタにおいて、前記
スナバコンデンサに対しインピーダンス要素とサイリス
タを介して充電される第２のコンデンサを前記インピー
ダンス要素およびサイリスタと共に直列接続してこれを
前記スナバコンデンサの端子間に並列に接続配置し、前
記サイリスタのゲートにGTOサイリスタのオン指令信号
と同期して点弧パルスを供給するゲートパルス発生回路
を接続し、さらに前記第２のコンデンサと並列に該コン
デンサの充電電圧を定電圧に保持する放電回路を接続し
てGTOサイリスタのゲート駆動回路の作動電源を構成す
ることを特徴とする。

前記のゲート駆動回路用電源装置において、ゲートパル
ス発生回路は、GTOサイリスタのオン指令信号を入力し
て所定のゲートパルスを発生するモノステーブルとパル
スアンプとパルストランスとから構成することができ
る。

また、放電回路は、第２のコンデンサと並列にトランジ
スタを介して放電抵抗器を接続し、前記トランジスタの
ベースにツェナーダイオードを接続して前記第２のコン
デンサの充電電圧が設定電圧を超えた際に前記トランジ
スタをオン状態にするようにして構成することができ
る。

さらに、第２のコンデンサをGTOサイリスタに対しその
アノード・カソード間電圧により初期充電と補充電を行
うよう充電抵抗器およびダイオードを介して接続すれば
好適である。

〔作用〕

本発明に係るGTOサイリスタのゲート駆動回路用電源装
置によれば、GTOサイリスタに並列接続されるスナバ回
路を構成するスナバコンデンサに対し、GTOサイリスタ
のオン状態時に点弧するサイリスタとインピーダンス要
素を介して充電を行うコンデンサを設けることにより、
このコンデンサの充電電圧をGTOサイリスタのゲート駆
動回路の作動電源とし、これにより高耐圧化されると共
に大形かつ高価となる絶縁トランスを使用することな
く、しかもスイッチングノイズに影響されない安定した
ゲート駆動回路用電源装置を提供することができる。ま
た、本発明の電源装置において、前記コンデンサに対し
過充電時に動作する放電回路を設けたり、GTOサイリス
タのアノード・カソード間電圧により初期充電および補
充電を行うことができる充電回路を付設することによ
り、電源装置としての安定化並びに信頼性を向上するこ
とができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係るGTOサイリスタのゲート駆動回路用
電源装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下
詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すゲート駆動回路用電
源装置の回路図である。なお、説明の便宜上、第３図に
示す従来回路と同一の構成部分には同一の参照符号を付
して説明する。すなわち、第１図において、GTOサイリ
スタ10のスナバ回路を構成するスナバダイオード20とス
ナバコンデンサ22の直列接続回路に対し、これと並列に
充電抵抗器26、ダイオード28および第２のコンデンサ30
からなる直列接続回路を接続し、さらに前記スナバダイ
オード20およびスナバコンデンサ22の接続点とダイオー
ド28および第２のコンデンサ30の接続点との間に抵抗
器、リアクトル等のインピーダンス要素32およびサイリ
スタ34を介して接続する。また、前記第２のコンデンサ
30に対し、その一端にトランジスタ36のエミッタを接続
すると共にトランジスタ36のコレクタを放電抵抗器38を
介して前記第２のコンデンサ30の他端に接続する。そし
て、前記トランジスタ36のベースと第２のコンデンサ30
の他端との間に抵抗器40を介してツェナーダイオード42
を接続する。しかるに、このように回路構成された第２
のコンデンサ30の両端を、電源回路14に接続する。な
お、GTOサイリスタ10のゲート駆動ユニット12へ入力さ
れるオン指令信号を分岐入力して作動するモノステーブ
ル44、パルスアンプ46およびパルストランス48を順次接
続配置し、前記パルストランス48の出力信号を前記サイ
リスタ34のゲートに供給するよう回路構成する。

このようにして、本実施例回路においては、前記電源回
路14をゲート駆動ユニット12およびモノステーブル44と
パルスアンプ46の電源として接続する。

次に、このように構成された本実施例回路の動作につき
説明する。

本実施例回路においては、スナバ回路を構成するスナバ
コンデンサ22よりインピーダンス要素32およびサイリス
タ34を介して第２のコンデンサ30が充電されるように構
成されている。サイリスタ34は、GTOサイリスタ10のゲ
ート駆動ユニット12と同時にモノステーブル44にオン指
令信号が入力されると、所定のパルス幅に波形整形され
た信号がモノステーブル44より出力され、この出力信号
がパルスアンプ46およびパルストランス48を介してサイ
リスタ34のゲートパルスとして入力され、サイリスタ34
が点弧して第２のコンデンサ30の充電が行われる。この
場合、第２のコンデンサ30の容量は、スナバコンデンサ
22の容量より充分大きく選定する。これにより、第２の
コンデンサ30の１回当りの充電電圧をGTOサイリスタ10
の素子電圧に比べて充分小さくすることができる。ま
た、第２のコンデンサ30には、その充電電圧がツェナー
ダイオード42のツェナー電圧で略決まる電圧値（Ve）を
超えると、ツェナーダイオード42および抵抗器40を介し
てトランジスタ36にベース電流が供給されてトランジス
タ36がオン動作することにより、放電抵抗器38が第２の
コンデンサ30と並列に接続されて第２のコンデンサ30の
過充電時における放電が行われる。このようにして、第
２のコンデンサ30の充電電圧が安定化することにより、
電源回路14を適正に作動させることができる。

さらに、前述した本実施例における電源装置の動作状態
につき、特に第２のコンデンサ30に関する電流および電
圧の特性を示す第２図の動作波形を参照しながら詳細に
説明する。今、GTOサイリスタ10に対しオン指令信号が
ゲート駆動ユニット12に入力されると［第２図
（１）］、これと同時にモノステーブル44、パルスアン
プ46およびパルストランス48を介してサイリスタ34のゲ
ートに点弧パルスが供給され［第２図（２）］、サイリ
スタ34がオン状態となる。この時、スナバコンデンサ22
がインピーダンス素子32を介して放電され、第１図に実
線で示す経路で電流Ｉが流れ、第２のコンデンサ30の充
電を行う［第２図（３）］。このようにして、スナバコ
ンデンサ22と第２のコンデンサ30の電圧が略等しくなる
と、GTOサイリスタ10のアノード・カソード間電圧によ
って、第１図に破線で示す経路で電流IIが流れ、第２の
コンデンサ30の充電を行う［第２図（３）］。その後、
スナバコンデンサ22の電圧が零になると前記充電電流II
も次第に減少し、電流IIが零となった際にサイリスタ34
がオフ状態となり、第２のコンデンサ30の充電を完了す
る［第２図（４）］。この時、第２のコンデンサ30の充
電電圧がツェナーダイオード42で規定する制限電圧Veを
超えると、トランジスタ36がオン状態となり、前記コン
デンサ30に放電抵抗器38が接続されてその電圧が制限電
圧Veになるまで放電され［第２図（４），（５）］、そ
の後前記コンデンサ30の電圧は一定電圧Veに安定化され
る。

このようにして、一定電圧に充電された第２のコンデン
サ30は電源回路14に接続され、この電源回路14で正負の
直流電源を作成してこれをゲート駆動ユニット12に供給
することができる。なお、本実施例回路において、第２
のコンデンサ30に対して接続される充電抵抗器26とダイ
オード28とは、GTOサイリスタ10を使用する装置の起動
前における第２のコンデンサ30の予備充電と、装置の運
転中における第２のコンデンサ30の補充電を行う回路と
して機能する。

〔発明の効果〕

前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
GTOサイリスタのスイッチング損失を低減するために設
けたスナバ回路からゲート駆動回路の動作に必要な電源
を得るよう構成したことにより、特にGTOサイリスタを
直列接続して構成される装置の場合に要求される高耐圧
で大形かつ高価な絶縁トランスを使用しないで済むばか
りでなく、スイッチングノイズ等に対する影響を有効に
防止することができるという利点が得られる。

従って、本発明によれば、装置電圧に応じてGTOサイリ
スタを多数直列接続する際、その都度耐圧の異なった絶
縁トランスを用意する必要がなくなり、この種ゲート駆
動回路用電源装置の標準化が可能となり、装置の信頼性
の向上と共にその製造コストの低減化に寄与する効果は
極めて大きい。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前記実施例におけるGTOサイリスタに限定されるこ
となく、同様のスイッチング素子のゲート駆動回路用電
源装置として広く応用することができ、その他本発明の
精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし
得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るGTOサイリスタのゲート駆動回路
用電源装置の一実施例を示す回路図、第２図は第１図に
示す回路の動作波形図、第３図は従来のGTOサイリスタ
のゲート駆動回路とスナバ回路の構成を示す概略回路図
である。 10……GTOサイリスタ 12……ゲート駆動ユニット 14……電源回路、16……絶縁トランス 18……フリーホイルダイオード 20……スナバダイオード 22……スナバコンデンサ 24……スナバ抵抗器、26……充電抵抗器 28……ダイオード、30……第２のコンデンサ 32……インピーダンス要素 34……サイリスタ、36……トランジスタ 38……放電抵抗器、40……抵抗器 42……ツェナーダイオード 44……モノステーブル、46……パルスアンプ 48……パルストランス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイオードとコンデンサを直列接続したス
   ナバ回路を並列に接続してなるGTOサイリスタにおい
   て、前記スナバコンデンサに対しインピーダンス要素と
   サイリスタを介して充電される第２のコンデンサを前記
   インピーダンス要素およびサイリスタと共に直列接続し
   てこれを前記スナバコンデンサの端子間に並列に接続配
   置し、前記サイリスタのゲートにGTOサイリスタのオン
   指令信号と同期して点弧パルスを供給するゲートパルス
   発生回路を接続し、さらに前記第２のコンデンサと並列
   に該コンデンサの充電電圧を定電圧に保持する放電回路
   を接続してGTOサイリスタのゲート駆動回路の作動電源
   を構成することを特徴とするGTOサイリスタのゲート駆
   動回路用電源装置。
2. 【請求項２】ゲートパルス発生回路は、GTOサイリスタ
   のオン指令信号を入力して所定のゲートパルスを発生す
   るモノステーブルとパルスアンプとパルストランスとか
   ら構成してなる請求項１記載のGTOサイリスタのゲート
   駆動回路用電源装置。
3. 【請求項３】放電回路は、第２のコンデンサと並列にト
   ランジスタを介して放電抵抗器を接続し、前記トランジ
   スタのベースにツェナーダイオードを接続して前記第２
   のコンデンサの充電電圧が設定電圧を超えた際に前記ト
   ランジスタをオン状態にするように構成してなる請求項
   １記載のGTOサイリスタのゲート駆動回路用電源装置。
4. 【請求項４】第２のコンデンサをGTOサイリスタに対し
   そのアノード・カソード間電圧により初期充電と補充電
   を行うように充電抵抗器およびダイオードを介して接続
   してなる請求項１記載のGTOサイリスタのゲート駆動回
   路用電源装置。