JPH0783617B2 - 電力変換装置におけるスイッチ素子の保護回路 - Google Patents

電力変換装置におけるスイッチ素子の保護回路

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JPH0783617B2
JPH0783617B2 JP63232014A JP23201488A JPH0783617B2 JP H0783617 B2 JPH0783617 B2 JP H0783617B2 JP 63232014 A JP63232014 A JP 63232014A JP 23201488 A JP23201488 A JP 23201488A JP H0783617 B2 JPH0783617 B2 JP H0783617B2
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JP
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thyristor
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gto
self
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憲司 高坂
博 大沢
和弥 遠藤
政 元吉
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、電力変換装置におけるスイッチ素子の保護回
路に関するものであり、更に詳しくは、自励コンバータ
と他励コンバータとを組合わせて構成される可逆変換装
置におけるスイッチ素子のスナバ回路に関する。
【従来の技術】
第5図は特開昭61-177167号として公開された無効電力
補償形多相サイクロコンバータ、すなわち自己消弧可能
な可制御電気弁(例えばGTOサイリスタ)から成る自励
コンバータ(41〜43)と自己消弧できない可制御電気弁
(例えばサイリスタ)から成る他励コンバータ(11〜1
3)とを逆並列接続した可逆ブリッジ整流器を複数個備
えてなる3相の電力変換装置の主回路構成を示した回路
図である。51〜53ば変圧器であり、6は負荷である。 第6図は第5図は如き3相出力電力変換装置の1相分の
可逆ブリッジ整流器部分を抜き出して書き直した回路図
である。 サイリスタ変換器においては、サイリスタがターンオフ
する時に、転流退路のインダクタンスによって高い急峻
な電圧が発生し、この電圧がターンオフしたサイリスタ
のアノードA−カソードK間に飛躍逆電圧としてかか
る。この飛躍逆電圧がサイリスタのピークくり返し逆電
圧を越すとサイリスタが破壊する。そこでこの飛躍逆電
圧の印加を抑えるために第7図に示す様に抵抗RS1とコ
ンデンサCS1とを直列接続したスナバ回路Sを各サイリ
スタTHYのA−K間に接続することが一般に行なわれ
る。 一方、GTOサイリスタを用いた変換器においては、GTOが
ターンオフしたときアノード電圧が急速に立上り、ター
ンオフしたGTOに過大な電力損失が発生し、それが許容
電力値を越えるとGTOは破壊する。そこでターンオフ時
にアノード電圧の立上りを抑制し、ターンオフ時に発生
する電力損失を低減するために第8図に示す様にコンデ
ンサCS2,ダイオードDS,抵抗RS2で構成されるスバナ回路
SをGTOのA−K間に接続することが一般に行なわれて
いる。 ここで、GTOサイリスタのスナバ回路の動作を簡単に説
明する。第8図において、今GTOがターンオフする場合
を考える。このときつまりターンオフの直前には、コン
デンサCS2の電荷はCS2→RS2→GTO→CS2というループで
放電されて零であるとする。 そこで、GTOがオフすると、GTOを流れていた電流はDS→
CS2というバイパス回路を流れ、GTOのアノード電圧の立
上りを制御する。抵抗RS2の働きはGTOのターンオフ時に
コンデンサCS2の放電電流を制限することにある。ダイ
オードDSの働きはGTOがターンオフし、コンデンサCS2が
充電される時に抵抗RSを短絡することにある。 なお、第5図,第6図の主回路接続図では簡単のため、
本来接続されている上述の如きスナバ回路部分を省略し
てある。
【発明が解決しようとする課題】
ところで第6図に示す様なサイリスタとGTOとを逆並列
接続した回路において、サイリスタとGTOに夫々先に説
明したスナバ回路を設けると以下の様な問題が生じる。 第9図は第6図に示す可逆ブリッジ整流器のうち、GTO
とサイリスタの逆並列接続一組(例えばU1-X2の組合
せ)をスナバ回路を含めて描いた回路図である。ここで
問題となるのはサイリスタTHYがオンするときで、他励
コンバータを構成するサイリスタがオンするときには該
サイリスタには順電圧が印加されており、従ってスナバ
回路のコンデンサCS1,CS2も第9図に示す様な極性でサ
イリスタA−K間電圧まで充電されている。この状態で
サイリスタがオンするとコンデンサCS1,CS2の放電電流i
1,i2が流れる。コンデンサCS1の放電電流i1はCS1→TH
Y→RS1→CS1というループで流れ、その電流値は抵抗R
S1で制限されるため問題はない。 ところが、コンデンサCS2の放電電流i2は、CS2→THY
→DS→CS2というループで流れ電流を制限する要素は
何もなく、大きな放電電流が瞬時に流れ、場合によって
はサイリスタTHYを流れる電流が臨界オン電流上昇率を
越えてサイリスタを破壊するという問題があった。 本発明は、上述の問題を解決した電力変換装置における
スイッチ素子の保護回路、具体的に述べると、サイリス
タとGTOサイリスタとの逆並列接続よりなる可逆ブリッ
ジ整流器において、サイリスタのオン時にサイリスタ側
へ悪影響を及ぼすことのないGTOサイリスタのスナバ回
路、を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、自己消弧不可
能なスイッチ素子と自己消弧可能なスイッチ素子とを互
いに逆並列接続することにより構成したスイッチ素子対
を含む電力変換装置において、前記自己消弧不可能なス
イッチ素子に対するスナバ回路として、コンデンサと抵
抗の直列接続回路を前記自己消弧不可能なスイッチ素子
のアノードとカソードの間に接続する回路構成を用いる
とき、自己消弧可能なスイッチ素子に対するスナバ回路
として、コンデンサと抵抗の並列接続回路にダイオード
を直列接続した回路を前記自己消弧可能なスイッチ素子
に対するスナバ回路として、コンデンサと抵抗の直列接
続回路を前記自己消弧不可能なスイッチ素子のアノード
とカソードの間に接続する回路を用いたことを特徴とす
る。 さらに、上記課題を解決するために、本発明は、自己消
弧不可能なスイッチ素子と自己消弧可能なスイッチ素子
とを互いに逆並列接続することにより構成したスイッチ
素子対を含む電力変換装置において、前記自己消弧不可
能なスイッチ素子に対するスナバ回路として、コンデン
サと抵抗の直列接続回路を前記自己消弧不可能なスイッ
チ素子のアノードとカソードの間に接続する回路構成を
用いるとき、自己消弧可能なスイッチ素子に対するスナ
バ回路として、コンデンサとダイオードの並列接続回路
にダイオードと抵抗の並列接続回路を直列接続した回路
を前記自己消弧可能なスイッチ素子のアノードとカソー
ドの間に接続する回路構成を用いたことも特徴とする。
【作用】
点弧したサイリスタに、そのサイリスタと逆並列接続関
係にあるGTOサイリスタのスナバコンデンサの放電電流
が流れる原因は、GTOサイリスタのスナバコンデンサが
サイリスタの順電圧方向に充電されることにある。そこ
でこの発明は、本来のスナバ機能を損なうことなくGTO
サイリスタのスナバのスナバコンデンサがサイリスタの
順電圧方向(GTOサイリスタの逆電圧方向)に充電され
ないように回路を接続する。
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 第1図は本発明の第1実施例を示す回路図である。同図
において、GTOサイリスタのスナバ回路は、コンデンサC
S2と抵抗RS3とを並列接続した回路に更にダイオードDS
を直列に接続した回路構成となっている。 今、GTOがターンオフする場合を考える。このとき、つ
まりターンオフの直前においては、コンデンサCS2の電
荷はコンデンサCS2に並列に接続された抵抗RS3を通して
放電され零であるとする。GTOがターンオフすると、GTO
を流れていた電流はDS→CS2というバイパス回路を流
れ、GTOのアノード電圧の立上りを抑制する。抵抗RS3の
働きは、GTOのターンオフによってコンデンサCS2に蓄え
られた電荷をGTOの次のターンオフ時に備えて零にまで
放電することにある。 この様に本発明のGTOのスナバ回路によるGTOターンオフ
時の保護機能は従来形と何ら変わることはない。 次にGTOと逆並列接続されたサイリスタがターンオフす
る場合を考える。第8図の従来のGTOスナバ回路では、
抵抗RS2を通してコンデンサCS2はサイリスタの順電圧ま
で充電されており、サイリスタのターンオフと同時に大
きな放電電流がサイリスタを流れた。ところで、第1図
の本発明の第1実施例においては,サイリスタの順方向
電圧(GTOの逆方向電圧)はタイオードDSによってブロ
ックされるためコンデンサCS2は充電されることはな
い。従って、本発明においてはコンデンサCS2は第1図
に図示の極性にしか充電されず、サイリスタがオンして
もコンデンサCS2の電荷はダイオードDSにブロックされ
るため、サイリスタを通して流れることはない。 また、第2図に示す第2実施例の如く、コンデンサCS2
と抵抗RS3の並列回路とダイオードDSの順序を入れかえ
ても本発明の課題を解決できることは明白である。 第3図は本発明の第3実施例を示す回路図である。この
第3図において、GTOサイリスタのスナバ回路は、コン
デンサCS2とダイオードDS2とを並列接続した回路に更に
ダイオードDS1と抵抗RS2の並列接続回路を直列に接続し
た回路構成となっている。 今、GTOがターンオフする場合を考える。このとき、つ
まりターンオフの直列においては、コンデンサCS2の電
荷は図8図の従来回路と同様にCS2→RS2→GTO→CS2とい
うループで放電として零であるとする。GTOがターンオ
フすると、GTOを流れていた電流はDS1→CS2というバイ
パス回路を流れ、GTOのアノード電圧の立上りを抑制す
る。 次にGTOと逆並列接続されたサイリスタがターンオフす
る場合を考える。上述の如く、第8図の従来のGTOスナ
バ回路では、抵抗RS2を通してコンデンサCS2はサイリス
タの順電圧まで充電されており、サイリスタのターンオ
フと同時に大きな放電電流がサイリスタを流れた。とこ
ろが、第3図の本発明の第3実施例においては、ダイオ
ードDS2の働きにより、サイリスタTHYに順電圧が印加さ
れる期間、すなわちGTOに逆電圧が印加される期間にコ
ンデンサCS2が第3図に示した極性と逆の極性に充電さ
れるのを防ぐようにしてある。従って、本発明において
はコンデンサCS2は第3図に図示の極性にしか充電され
ず、サイリスタがオンしてもコンデンサCS2の放電電流
は抵抗RS2で制限されるため、サイリスタにコンデンサC
S2からの過大な放電電流が流れることはない。 また、第4図に示す第4実施例の如く、コンデンサCS2
とダイオードDS2の並列回路とダイオードDS1と抵抗RS2
の並列回路の順序をいれかえても本発明の課題が解決さ
れることは明白である。
【発明の効果】
本発明によれば、GTOサイリスタとサイリスタとを逆並
列接続することにより構成したスイッチ素子対を含む電
力変換装置において、GTOサイリスタのスナバ回路を、
コンデンサと抵抗の並列回路にダイオードを直列に接続
した回路構成とすることにより、または、コンデンサと
ダイオードの並列回路にダイオードと抵抗の並列回路を
直列に接続した回路構成とすることにより、サイリスタ
には従来通りのスナバ回路を用いたまま、GTOサイリス
タの保護機能を損なうことなく、サイリスタ点弧時にサ
イリスタにGTOサイリスタのスナバコンデンサの放電電
流がながれることを防止し、サイリスタの破壊を防止で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す回路図、第2図は本
発明の第2実施例を示す回路図、第3図は本発明第3実
施例を示す回路図、第4図は本発明の第4実施例を示す
回路図、第5図は本発明実施の対象とする電力変換装置
の構成例を示す回路図、第6図は第5図の一相分の主回
路接続図、第7図は一般的なサイリスタのスナバ回路を
示す回路図、第8図は一般的なGTOサイリスタのスナバ
回路を示す回路図、第9図はサイリスタ,GTOサイリスタ
の逆並列接続回路図、である。 RS1〜RS3……抵抗、CS1,CS2……コンデンサ、DS,DS1,DS
2……ダイオード。
フロントページの続き (72)発明者 元吉 政 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−82060(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自己消弧不可能なスイッチ素子と自己消弧
    可能なスイッチ素子とを互いに逆並列接続することによ
    り構成したスイッチ素子対を含む電力変換装置におい
    て、 前記自己消弧不可能なスイッチ素子に対するスナバ回路
    として、コンデンサと抵抗の直列接続回路を前記自己消
    弧不可能なスイッチ素子のアノードとカソードの間に接
    続する回路構成を用いるとき、 前記自己消弧可能なスイッチ素子に対するスナバ回路と
    して、コンデンサと抵抗の並列接続回路にダイオードを
    直列接続した回路を前記自己消弧可能なスイッチ素子の
    アノードとカソードの間に接続する回路構成を用いる、 ことを特徴とする電力変換装置におけるスイッチ素子の
    保護回路。
  2. 【請求項2】自己消弧不可能なスイッチ素子と自己消弧
    可能なスイッチ素子とを互いに逆並列接続することによ
    り構成したスイッチ素子対を含む電力変換装置におい
    て、 前記自己消弧不可能なスイッチ素子に対するスナバ回路
    として、コンデンサと抵抗の直列接続回路を前記自己消
    弧不可能なスイッチ素子のアノードとカソードの間に接
    続する回路構成を用いるとき、 前記自己消弧可能なスイッチ素子に対するスナバ回路と
    して、コンデンサとダイオードの並列接続回路にダイオ
    ードと抵抗の並列接続回路を直列接続した回路を前記自
    己消弧可能なスイッチ素子のアノードとカソードの間に
    接続する回路構成を用いる、 ことを特徴とする電力変換装置におけるスイッチ素子の
    保護回路。
JP63232014A 1987-11-18 1988-09-16 電力変換装置におけるスイッチ素子の保護回路 Expired - Lifetime JPH0783617B2 (ja)

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JPH0270258A JPH0270258A (ja) 1990-03-09
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US5106795A (en) * 1989-05-26 1992-04-21 Corhart Refractories Corporation Chromic oxide refractories with improved thermal shock resistance
JPH04347969A (ja) * 1991-05-24 1992-12-03 Victor Co Of Japan Ltd 画素密度変換装置

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