JPH09140141A - サイリスタ電力コンバータ用の共通ターンオフ回路 - Google Patents
サイリスタ電力コンバータ用の共通ターンオフ回路Info
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- JPH09140141A JPH09140141A JP8223660A JP22366096A JPH09140141A JP H09140141 A JPH09140141 A JP H09140141A JP 8223660 A JP8223660 A JP 8223660A JP 22366096 A JP22366096 A JP 22366096A JP H09140141 A JPH09140141 A JP H09140141A
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Classifications
-
- 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
- H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/145—Conversion of AC power input into DC 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/155—Conversion of AC power input into DC 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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
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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
- H02M1/06—Circuits specially adapted for rendering non-conductive gas discharge tubes or equivalent semiconductor devices, e.g. thyratrons, thyristors
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- Power Conversion In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】サイリスタ電力コンバータ用の共通ターンオフ
回路を提供すること。 【解決手段】共通ターンオフ回路は、例えば鉄道ネット
ワークの結合のようなACコンバータに特に適してい
る。ターンオフサイリスタ(TL+,TL−)はトラン
ス(7)の二次捲線に直接接続される。更に、特にトラ
ンスのインダクタ、或いは関連するインダクタに蓄えら
れたエネルギーが引き出される特定のフリーホイール通
路(DF,RF)が設けられる。共通のターンオフ回路
(1)はターンオフするために自動的に準備するので、
電力コンバータ(2)の全てのサイリスタが、確実に、
且つ特別の予防措置することなくターンオフされる。更
に、特別のフリーホイール通路によって、過電圧が避け
られる
回路を提供すること。 【解決手段】共通ターンオフ回路は、例えば鉄道ネット
ワークの結合のようなACコンバータに特に適してい
る。ターンオフサイリスタ(TL+,TL−)はトラン
ス(7)の二次捲線に直接接続される。更に、特にトラ
ンスのインダクタ、或いは関連するインダクタに蓄えら
れたエネルギーが引き出される特定のフリーホイール通
路(DF,RF)が設けられる。共通のターンオフ回路
(1)はターンオフするために自動的に準備するので、
電力コンバータ(2)の全てのサイリスタが、確実に、
且つ特別の予防措置することなくターンオフされる。更
に、特別のフリーホイール通路によって、過電圧が避け
られる
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーエレクトロ
ニックスの分野に関し、特許請求の範囲の請求項1のプ
リアンブルによるサイリスタ電力コンバータ用の共通タ
ーンオフ回路に関する。
ニックスの分野に関し、特許請求の範囲の請求項1のプ
リアンブルによるサイリスタ電力コンバータ用の共通タ
ーンオフ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】このようなターンオフ回路は、"Modern
power semiconductors in power converter technology
:電力コンバータ技術における最新のパワー半導体" (V
ol. 114 (1993) Issue 21, pages 1310-1319) の記事に
すでに記載されている。ターンオフ回路は、電力コンバ
ータのサイリスタをターンオフするのに必要である。例
えば、ターンオフ回路は、インバータモードおよび整流
器モードの双方で動作するサイリスタ電力コンバータ用
にも必要であり、電圧中間回路のDC側に接続される。
そしてこの中間回路の電圧は、例えば、バッテリー、自
己転流された電圧コンバータ、或いは他の適当な電源か
ら供給される。このようなサイリスタ電力コンバータ
は、AC電圧コンバータ装置の一部であり、このAC電
圧コンバータ装置において、第1の電力コンバータは第
1の多相電圧供給ネットワーク(例えば、50Hz)に
接続され、第2の電力コンバータは第2の電圧供給グリ
ッド(例えば、16.67Hz)に接続される。そし
て、第1および第2の電圧供給ネットワークは中間回路
を介して互いに接続されている。例えば、安定状態の鉄
道のネットワーク結合あるいは高電圧DC伝送に対して
要求されるような極端な高電力に対して、サイリスタは
第1の電力コンバータに依然として有利であるため用い
られる。このような回路の場合、この第1のコンバータ
のターンオフ回路は、重要な保護機能を得る:即ち、も
し転流(commutation) 障害がサイリスタ電力コンバータ
のインバータモードに発生したら、電流は、第1のサイ
リスタ電力コンバータ或いは例えばレール側の第2のG
TO電力コンバータのいずれによっても制限されない。
この障害状態は、第1の電力コンバータの電流サイリス
タ(current-carrying thyristor)の全てを急速に、かつ
確実にタンーンオフする、従って、過負荷に対してそれ
らを保護する保護システムを必要とする。
power semiconductors in power converter technology
:電力コンバータ技術における最新のパワー半導体" (V
ol. 114 (1993) Issue 21, pages 1310-1319) の記事に
すでに記載されている。ターンオフ回路は、電力コンバ
ータのサイリスタをターンオフするのに必要である。例
えば、ターンオフ回路は、インバータモードおよび整流
器モードの双方で動作するサイリスタ電力コンバータ用
にも必要であり、電圧中間回路のDC側に接続される。
そしてこの中間回路の電圧は、例えば、バッテリー、自
己転流された電圧コンバータ、或いは他の適当な電源か
ら供給される。このようなサイリスタ電力コンバータ
は、AC電圧コンバータ装置の一部であり、このAC電
圧コンバータ装置において、第1の電力コンバータは第
1の多相電圧供給ネットワーク(例えば、50Hz)に
接続され、第2の電力コンバータは第2の電圧供給グリ
ッド(例えば、16.67Hz)に接続される。そし
て、第1および第2の電圧供給ネットワークは中間回路
を介して互いに接続されている。例えば、安定状態の鉄
道のネットワーク結合あるいは高電圧DC伝送に対して
要求されるような極端な高電力に対して、サイリスタは
第1の電力コンバータに依然として有利であるため用い
られる。このような回路の場合、この第1のコンバータ
のターンオフ回路は、重要な保護機能を得る:即ち、も
し転流(commutation) 障害がサイリスタ電力コンバータ
のインバータモードに発生したら、電流は、第1のサイ
リスタ電力コンバータ或いは例えばレール側の第2のG
TO電力コンバータのいずれによっても制限されない。
この障害状態は、第1の電力コンバータの電流サイリス
タ(current-carrying thyristor)の全てを急速に、かつ
確実にタンーンオフする、従って、過負荷に対してそれ
らを保護する保護システムを必要とする。
【0003】ターンオフ回路の多くのいろいろな変形
は、the redfyerence book "Power electronics",edit
ed by Rudolf Lappe, Springer-Verlag 1988の284−
297頁に示されている。最も複雑な、しかし代わりに
最もフレキシブルな変形は個々のターンオフの変形であ
る。この場合、専用のターンオフ装置は各々のブリッジ
の通路に対して与えられる。しかしながら、この変形は
費用がかかりすぎるし、鉄道のグリッド結合に対して複
雑である。次の変形、所謂位相シーケンス転流のターン
オフ動作は、電流が同じブリッジ半分の次の位相におい
て順に続くサイリスタをトリガすることによって、それ
ぞれの電流サイリスタから転流されるという事実に基づ
いている。グリッドからの完全な切断はこの形式の回路
では可能でない。記載されている次の変形は、相転流(p
hase commutation) の変形である。この変形では、ター
ンオフ回路はターンオフキャパシタおよび転流インダク
タを有する直列共振回路によって形成される。しかし、
この回路は、ブリッジアームの主サイリスタが交互にタ
ーンオフされるので、解決されるべき問題に対して適し
ていない。最後に、中央の、或いは共通のターンオフ回
路も記載されている。これらの変形は、ブリッジの通路
が単一の、中央のターンオフキャパシタによってターン
オフされることを可能にするけれども、それらは、要求
される目的に対して複雑すぎる。何故ならば、ターンオ
フキャパシタが変換インダクタや過電圧の形成がない関
連した平滑インダクタに蓄えられたエネルギーを受ける
ことを可能にする目的は、全体の回路装置が最早経済的
でないという理由で、ターンオフキャパシタの定格を下
げることが必要である。
は、the redfyerence book "Power electronics",edit
ed by Rudolf Lappe, Springer-Verlag 1988の284−
297頁に示されている。最も複雑な、しかし代わりに
最もフレキシブルな変形は個々のターンオフの変形であ
る。この場合、専用のターンオフ装置は各々のブリッジ
の通路に対して与えられる。しかしながら、この変形は
費用がかかりすぎるし、鉄道のグリッド結合に対して複
雑である。次の変形、所謂位相シーケンス転流のターン
オフ動作は、電流が同じブリッジ半分の次の位相におい
て順に続くサイリスタをトリガすることによって、それ
ぞれの電流サイリスタから転流されるという事実に基づ
いている。グリッドからの完全な切断はこの形式の回路
では可能でない。記載されている次の変形は、相転流(p
hase commutation) の変形である。この変形では、ター
ンオフ回路はターンオフキャパシタおよび転流インダク
タを有する直列共振回路によって形成される。しかし、
この回路は、ブリッジアームの主サイリスタが交互にタ
ーンオフされるので、解決されるべき問題に対して適し
ていない。最後に、中央の、或いは共通のターンオフ回
路も記載されている。これらの変形は、ブリッジの通路
が単一の、中央のターンオフキャパシタによってターン
オフされることを可能にするけれども、それらは、要求
される目的に対して複雑すぎる。何故ならば、ターンオ
フキャパシタが変換インダクタや過電圧の形成がない関
連した平滑インダクタに蓄えられたエネルギーを受ける
ことを可能にする目的は、全体の回路装置が最早経済的
でないという理由で、ターンオフキャパシタの定格を下
げることが必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サイ
リスタとターンオフキャパシタの両端に許容できない過
電圧を生じるトランスのインダクタと適当な平滑インダ
クタにエネルギーが蓄えられることのない、経済的な、
充分に早い、且つ確実な方法で、全ての電流サイリスタ
をターンオフするサイリスタ電力コンバータ用の新規
な、共通ターンオフ回路を提供することである。
リスタとターンオフキャパシタの両端に許容できない過
電圧を生じるトランスのインダクタと適当な平滑インダ
クタにエネルギーが蓄えられることのない、経済的な、
充分に早い、且つ確実な方法で、全ての電流サイリスタ
をターンオフするサイリスタ電力コンバータ用の新規
な、共通ターンオフ回路を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項1の
導入部に記載された形式の共通のターンオフ回路の場合
に、請求項1の特徴によって達成される。本発明の特徴
は、ターンオフサイリスタが中間回路のDC電圧接続に
接続されていないで、直接トランスに接続されているこ
とである。更に、共通のターンオフ回路が、ターンオフ
動作中に回路のインダクタをとおして流れる電流に対し
てフリーホイーリング(freewheeling)を自動的に生じる
ように設計されている。ターンオフキャパシタのオバー
チャージが確実に避けられる回路の変形は特に好ましい
ことである。これはターンオフキャパシタの両端の電圧
が中間回路の電圧値に実質的に固定されるという事実に
よって達成される。本発明による構成の更なる利点は、
電圧中間回路が、ターンオフ動作に対した正しい極性で
ターンオフキャパシタを自動的にプリチャージすること
である。結果として、共通のターンオフ回路は、ターン
オフ動作後に、再びターンオフするための準備状態に自
動的になる。この回路は、12−パルス回路およびミラ
ー適用では、6−パルス回路の双方に対して用いること
ができる。他の実施の形態は対応する従属クレームから
明らかになる。
導入部に記載された形式の共通のターンオフ回路の場合
に、請求項1の特徴によって達成される。本発明の特徴
は、ターンオフサイリスタが中間回路のDC電圧接続に
接続されていないで、直接トランスに接続されているこ
とである。更に、共通のターンオフ回路が、ターンオフ
動作中に回路のインダクタをとおして流れる電流に対し
てフリーホイーリング(freewheeling)を自動的に生じる
ように設計されている。ターンオフキャパシタのオバー
チャージが確実に避けられる回路の変形は特に好ましい
ことである。これはターンオフキャパシタの両端の電圧
が中間回路の電圧値に実質的に固定されるという事実に
よって達成される。本発明による構成の更なる利点は、
電圧中間回路が、ターンオフ動作に対した正しい極性で
ターンオフキャパシタを自動的にプリチャージすること
である。結果として、共通のターンオフ回路は、ターン
オフ動作後に、再びターンオフするための準備状態に自
動的になる。この回路は、12−パルス回路およびミラ
ー適用では、6−パルス回路の双方に対して用いること
ができる。他の実施の形態は対応する従属クレームから
明らかになる。
【0006】
【実施の形態】図面を参照すると、全図をとおして同じ
あるいは対応する部品には同じ番号が付してある。図1
はDC電圧中間回路6に接続されているサイリスタの電
力コンバータ2を有する回路装置のブロック図を示す。
このDC中間回路は、例えば、バッテリー或いは自己転
流電圧コンバータ、または他の適当な電源によって形成
することができる。本発明による共通のターンオフ回路
は、自己転流電圧コンバータを有する回路装置で実現さ
れ、鉄道のネットワーク結合の例を用いて以下に説明さ
れる。符号4は第1のAC電圧ネットワーク、例えば、
50Hzの国のネットワークを示している。第1の電力
コンバータ2は、このAC電圧ネットワーク4に接続れ
ている。この電力コンバータ2は、DC電圧中間回路6
を介して第2の電力コンバータ(単純化のために図示さ
れていない)へ接続される。第2のAC電圧ネットワー
ク、例えば、16・2/3Hzの鉄道のネットワークは
第2の電力コンバータに接続される。鉄道のネットワー
ク結合の課題は、第1のネットワーク4から第2のネッ
トワーク、あるいはその逆へエネルギーを与えることで
ある。
あるいは対応する部品には同じ番号が付してある。図1
はDC電圧中間回路6に接続されているサイリスタの電
力コンバータ2を有する回路装置のブロック図を示す。
このDC中間回路は、例えば、バッテリー或いは自己転
流電圧コンバータ、または他の適当な電源によって形成
することができる。本発明による共通のターンオフ回路
は、自己転流電圧コンバータを有する回路装置で実現さ
れ、鉄道のネットワーク結合の例を用いて以下に説明さ
れる。符号4は第1のAC電圧ネットワーク、例えば、
50Hzの国のネットワークを示している。第1の電力
コンバータ2は、このAC電圧ネットワーク4に接続れ
ている。この電力コンバータ2は、DC電圧中間回路6
を介して第2の電力コンバータ(単純化のために図示さ
れていない)へ接続される。第2のAC電圧ネットワー
ク、例えば、16・2/3Hzの鉄道のネットワークは
第2の電力コンバータに接続される。鉄道のネットワー
ク結合の課題は、第1のネットワーク4から第2のネッ
トワーク、あるいはその逆へエネルギーを与えることで
ある。
【0007】経済的理由のために、従来のサイリスタを
備えた回路が第1のコンバータ2に対して依然として用
いられている。もし、第1の電力コンバータ2のインバ
ータモードに転流障害が発生した場合、電流は、サイリ
スタの電力コンバータ2或いはレール側の第2の電力コ
ンバータ、一般的にはGTOコンバータの何れによって
も制限されない。残りのターンオフ装置だけがレール側
に設けられた電力回路のブレーカーである。しかし、電
力回路のブレーカーのスイッチング時間(第2のネット
ワークの1〜2期間=60〜120ms)の間に、第2
のネットワークは、GTOを備えた第2の電力コンバー
タのダイオードを介してサイリスタの電力コンバータ2
へ電力を供給する。しかし、電力コンバータのサイリス
タは、破壊することなくこの大きなローディングから助
からない。従って、第1の電力コンバータ2のサイリス
タを早く、しかも確実にターンオフし、如何なる特別の
予防措置をすることなくターンオフするように自動的に
用意する共通のターンオフ回路を備えることが必要であ
る。しかし、回路のインダクタに、なによりも電力コン
バータのトランスのインダクタおよび関連した平滑イン
ダクタに蓄えられたエネルギーがターンオフキャパシタ
に、およびサイリスタの両端に過電圧を導くので、既知
の解決策では、回路が非常に高価になるような方法で、
前記ターンオフキャパシタの定格を下げなければならな
かった。従って、これらの要求に経済的に合致する特別
な共通のターンオフ回路が必要である。
備えた回路が第1のコンバータ2に対して依然として用
いられている。もし、第1の電力コンバータ2のインバ
ータモードに転流障害が発生した場合、電流は、サイリ
スタの電力コンバータ2或いはレール側の第2の電力コ
ンバータ、一般的にはGTOコンバータの何れによって
も制限されない。残りのターンオフ装置だけがレール側
に設けられた電力回路のブレーカーである。しかし、電
力回路のブレーカーのスイッチング時間(第2のネット
ワークの1〜2期間=60〜120ms)の間に、第2
のネットワークは、GTOを備えた第2の電力コンバー
タのダイオードを介してサイリスタの電力コンバータ2
へ電力を供給する。しかし、電力コンバータのサイリス
タは、破壊することなくこの大きなローディングから助
からない。従って、第1の電力コンバータ2のサイリス
タを早く、しかも確実にターンオフし、如何なる特別の
予防措置をすることなくターンオフするように自動的に
用意する共通のターンオフ回路を備えることが必要であ
る。しかし、回路のインダクタに、なによりも電力コン
バータのトランスのインダクタおよび関連した平滑イン
ダクタに蓄えられたエネルギーがターンオフキャパシタ
に、およびサイリスタの両端に過電圧を導くので、既知
の解決策では、回路が非常に高価になるような方法で、
前記ターンオフキャパシタの定格を下げなければならな
かった。従って、これらの要求に経済的に合致する特別
な共通のターンオフ回路が必要である。
【0008】図2は12−パルスサイリスタの電力コン
バータに適しているこの型の共通のターンオフ回路1の
等価回路を示す。電源ネットワーク4が備えられ、2つ
の捲線群3と5を有するトランス7を介してサイリスタ
の電力コンバータに接続される。第1の捲線群3はデル
タ接続され、第2の捲線群5はスター接続されている。
サイリスタ電力コンバータ2.1或いは2.2は各捲線
群に接続される。前記サイリスタ電力コンバータは逆接
続された並列サイリスタT+とT−を備えている。実線
によって示されたサイリスタだけがここで考慮している
サイリスタ電力コンバータのインバータモードに対して
電流を導通する。整流モードでアクティブである残りの
サイリスタは点線で示されている。特に断りのない限
り、以下の説明で考慮されるサイリスタは実線で描かれ
たサイリスタである。電力コンバータ素子2.1と2.
2は、一方においては互いに接続され、そして他方にお
いては電源によって示されたDC電圧中間回路6の正お
よび負極にそれぞれ接続されている。以下のテキストに
おいて、図2における電力コンバータ素子2.1の下方
の転流群のサイリスタT−および電力コンバータ素子
2.2の上方の転流群のサイリスタT+は“内部の”サ
イリスタと呼ばれる。DC電圧中間回路接続点に接続さ
れている電力コンバータ素子2.1と2.2の転流群の
サイリスタT+とT−は“外部の”サイリスタと呼ばれ
る。
バータに適しているこの型の共通のターンオフ回路1の
等価回路を示す。電源ネットワーク4が備えられ、2つ
の捲線群3と5を有するトランス7を介してサイリスタ
の電力コンバータに接続される。第1の捲線群3はデル
タ接続され、第2の捲線群5はスター接続されている。
サイリスタ電力コンバータ2.1或いは2.2は各捲線
群に接続される。前記サイリスタ電力コンバータは逆接
続された並列サイリスタT+とT−を備えている。実線
によって示されたサイリスタだけがここで考慮している
サイリスタ電力コンバータのインバータモードに対して
電流を導通する。整流モードでアクティブである残りの
サイリスタは点線で示されている。特に断りのない限
り、以下の説明で考慮されるサイリスタは実線で描かれ
たサイリスタである。電力コンバータ素子2.1と2.
2は、一方においては互いに接続され、そして他方にお
いては電源によって示されたDC電圧中間回路6の正お
よび負極にそれぞれ接続されている。以下のテキストに
おいて、図2における電力コンバータ素子2.1の下方
の転流群のサイリスタT−および電力コンバータ素子
2.2の上方の転流群のサイリスタT+は“内部の”サ
イリスタと呼ばれる。DC電圧中間回路接続点に接続さ
れている電力コンバータ素子2.1と2.2の転流群の
サイリスタT+とT−は“外部の”サイリスタと呼ばれ
る。
【0009】ターンオフ回路1は、サイリスタ電力コン
バータ2.1と2.2のネットワークの各相あるいは各
ブリッジ通路のためのターンオフサイリスタTL+ある
いはTL−を有する。前記ターンオフサイリスタは、タ
ーンオフキャパシタCLに蓄えられたエネルギーのチャ
ージを反転する、従って、電力コンバータ2.1と2.
2のサイリスタT+とT−をターンオフするスイッチと
して動作する。本回路装置は以下の特徴を有する:デル
タ接続された捲線群3に接続された電力コンバータ素子
2.1のターンオフサイリスタTL+のアノードは電力
コンバータの相接続点に接続されている。カソードは第
1の共通ノードを形成する。第2の電力コンバータ素子
2.2の場合、ターンオフサイリスタTL−のカソード
とアノードは逆にされ、ターンオフサイリスタのアノー
ドは第2の共通ノードを形成する。上述のターンオフキ
ャパシタCLは、共通ノード間に設けられている。更
に、それぞれのターンオフインダクタLL1とLL2
は、第1と第2の共通ノードとターンオフキャパシタC
Lの接続点間に挿入される。一方において、第1の共有
ノードに接続されたLL1とターンオフキャパシタCL
間の共通接続点は、第1のフリーホイールダイオードD
F1と第1のフリホイール抵抗RF1によって形成され
た直列回路を介してDC電圧中間回路6の正極に接続さ
れ、他方において、第1の電荷反転抵抗RL1を介して
DC電圧中間回路6の負極に接続される。
バータ2.1と2.2のネットワークの各相あるいは各
ブリッジ通路のためのターンオフサイリスタTL+ある
いはTL−を有する。前記ターンオフサイリスタは、タ
ーンオフキャパシタCLに蓄えられたエネルギーのチャ
ージを反転する、従って、電力コンバータ2.1と2.
2のサイリスタT+とT−をターンオフするスイッチと
して動作する。本回路装置は以下の特徴を有する:デル
タ接続された捲線群3に接続された電力コンバータ素子
2.1のターンオフサイリスタTL+のアノードは電力
コンバータの相接続点に接続されている。カソードは第
1の共通ノードを形成する。第2の電力コンバータ素子
2.2の場合、ターンオフサイリスタTL−のカソード
とアノードは逆にされ、ターンオフサイリスタのアノー
ドは第2の共通ノードを形成する。上述のターンオフキ
ャパシタCLは、共通ノード間に設けられている。更
に、それぞれのターンオフインダクタLL1とLL2
は、第1と第2の共通ノードとターンオフキャパシタC
Lの接続点間に挿入される。一方において、第1の共有
ノードに接続されたLL1とターンオフキャパシタCL
間の共通接続点は、第1のフリーホイールダイオードD
F1と第1のフリホイール抵抗RF1によって形成され
た直列回路を介してDC電圧中間回路6の正極に接続さ
れ、他方において、第1の電荷反転抵抗RL1を介して
DC電圧中間回路6の負極に接続される。
【0010】対照的に、一方において、第2の共有ノー
ドに接続されたLL2とターンオフキャパシタCL間の
共通接続点は、第2のフリーホイールダイオードDF2
と第2のフリホイール抵抗RF2によって形成された直
列回路を介してDC電圧中間回路6の負極に接続され、
他方において、第2の電荷反転抵抗RL2を介してDC
電圧中間回路6の正極に接続される。更に、平滑インダ
クタLD1とLD2は電力コンバータ2.1と2.2の
中間回路接続点間に設けられる。本回路は以下のように
機能する。電力コンバータの通常のインバータモードに
おいて、ターンオフキャパシタCLはチャージ反転抵抗
RL1とRL2を介して負の中間回路電圧(−UD)に
チャージされる。ターンオフサイリスタTL+/−およ
びフリーホイールダイオードDF1,DF2はスイッチ
オフされる。もし、いんばータモードにおいて転流障害
が、例えば、インバータの転流障害を検出することによ
って、検出されると、制御システムは、全て6つのター
ンオフサイリスタTL+とTL−に、代表的には200
μs継続する短いトリガー命令を送る。サイリスタ電力
コンバータ2.1と2.2およびDC電圧中間回路の下
流側に接続されたGTO電力コンバータの双方は同時に
ブロックされる。これは、あらゆる新しい転流を開始す
ることは最早できないことを確実にする。
ドに接続されたLL2とターンオフキャパシタCL間の
共通接続点は、第2のフリーホイールダイオードDF2
と第2のフリホイール抵抗RF2によって形成された直
列回路を介してDC電圧中間回路6の負極に接続され、
他方において、第2の電荷反転抵抗RL2を介してDC
電圧中間回路6の正極に接続される。更に、平滑インダ
クタLD1とLD2は電力コンバータ2.1と2.2の
中間回路接続点間に設けられる。本回路は以下のように
機能する。電力コンバータの通常のインバータモードに
おいて、ターンオフキャパシタCLはチャージ反転抵抗
RL1とRL2を介して負の中間回路電圧(−UD)に
チャージされる。ターンオフサイリスタTL+/−およ
びフリーホイールダイオードDF1,DF2はスイッチ
オフされる。もし、いんばータモードにおいて転流障害
が、例えば、インバータの転流障害を検出することによ
って、検出されると、制御システムは、全て6つのター
ンオフサイリスタTL+とTL−に、代表的には200
μs継続する短いトリガー命令を送る。サイリスタ電力
コンバータ2.1と2.2およびDC電圧中間回路の下
流側に接続されたGTO電力コンバータの双方は同時に
ブロックされる。これは、あらゆる新しい転流を開始す
ることは最早できないことを確実にする。
【0011】全てのターンオフサイリスタのトリガーの
結果として、電流は電力コンバータ2.1と2.2の
“内側の”サイリスタT−とT+からターンオフ回路の
電流路TL+─LL1─CL─LL2─TL−へ非常に
早く切り換わる。インダクタLL1とLL2は別とし
て、ターンオフ回路は低いインダクタンスを有しおり、
その結果、転流動作は比較的早く起こる。この場合、イ
ンダクタLL1とLL2はターンオフサイリスタの電流
の上昇を制限し。許容できる程度dITL/dt =U Dmax/(LL
1 +LL2)に電流の上昇の割合をセットするように働く。
この動作は一次のターンオフ動作と呼ばれる。電力コン
バータ2.1と2.2のサイリスタにおける電流が0に
達するまでの時間tL1は以下のように決定される。
結果として、電流は電力コンバータ2.1と2.2の
“内側の”サイリスタT−とT+からターンオフ回路の
電流路TL+─LL1─CL─LL2─TL−へ非常に
早く切り換わる。インダクタLL1とLL2は別とし
て、ターンオフ回路は低いインダクタンスを有しおり、
その結果、転流動作は比較的早く起こる。この場合、イ
ンダクタLL1とLL2はターンオフサイリスタの電流
の上昇を制限し。許容できる程度dITL/dt =U Dmax/(LL
1 +LL2)に電流の上昇の割合をセットするように働く。
この動作は一次のターンオフ動作と呼ばれる。電力コン
バータ2.1と2.2のサイリスタにおける電流が0に
達するまでの時間tL1は以下のように決定される。
【0012】
【数1】 所謂二次のターンオフ動作はこの動作に続き、所謂二次
のターンオフ動作においては、電流をまだ流しているサ
イリスタ、“外側の”サイリスタとターンオフサイリス
タをターンオフすることが同様に必要である。ターンオ
フキャパシタをとおる電流は、インダクタ、特にトラン
スのインダクタLTrと平滑インダクタLD1とLD2
に蓄えられたエネルギーによって、また駆動中間回路に
よって、上昇する。上昇し続ける電流の結果として、タ
ーンオフキャパシタの両端の電圧UCLの極性は反転す
る。中間回路の電圧の値に到達すると直ぐに、フリーホ
イール路DF1,RF1およびDF2,RF2は自動的
にアクティブになり、ターンオフキャパシタのオバーチ
ャージを防止する。キャパシタのオバーチャージの程度
は、フリーホイール抵抗RF1、RF2の大きさによっ
て制御される。一方において、残りの電流は、電力コン
バータ素子2.1の外側のサイリスタT+、ターンオフ
サイリスタTL+、LL1および第1のフリーホイール
通路(DF1,RF1)を通して流れ、他方において、
電力コンバータ素子2.2の外側のサイリスタT−、タ
ーンオフサイリスタTL−、LL2および第2のフリー
ホイール通路(DF2,RF2)を通して流れる。電流
の少しの部分はCLをとおして流れる。
のターンオフ動作においては、電流をまだ流しているサ
イリスタ、“外側の”サイリスタとターンオフサイリス
タをターンオフすることが同様に必要である。ターンオ
フキャパシタをとおる電流は、インダクタ、特にトラン
スのインダクタLTrと平滑インダクタLD1とLD2
に蓄えられたエネルギーによって、また駆動中間回路に
よって、上昇する。上昇し続ける電流の結果として、タ
ーンオフキャパシタの両端の電圧UCLの極性は反転す
る。中間回路の電圧の値に到達すると直ぐに、フリーホ
イール路DF1,RF1およびDF2,RF2は自動的
にアクティブになり、ターンオフキャパシタのオバーチ
ャージを防止する。キャパシタのオバーチャージの程度
は、フリーホイール抵抗RF1、RF2の大きさによっ
て制御される。一方において、残りの電流は、電力コン
バータ素子2.1の外側のサイリスタT+、ターンオフ
サイリスタTL+、LL1および第1のフリーホイール
通路(DF1,RF1)を通して流れ、他方において、
電力コンバータ素子2.2の外側のサイリスタT−、タ
ーンオフサイリスタTL−、LL2および第2のフリー
ホイール通路(DF2,RF2)を通して流れる。電流
の少しの部分はCLをとおして流れる。
【0013】フリーホイール通路が活性化された後、タ
ーンオフキャパシタ介して電流は、指数関数的に減少す
る。50Hzの振動がネットワークによってこの電流に
重畳される。この振動は、電流の0交差(current 0 cro
ssing)が生じるようにする。この電流の0交差は、電流
をまだ流している全てのサイリスタ(電力コンバータお
よびターンオフサイリスタ)がターンオフされるように
する。その結果、二次のターンオフ動作も完結される。
二次のターンオフ動作に続いて、ターンオフするための
準備が、キャパシタCLがチャージ反転抵抗RL1とR
L2によって負の中間回路電圧に再び自動的に反転され
ることにおいて、自動的に再確立される。図3は、6−
パルス回路のために用いることができる共通のターンオ
フ回路の等価回路である。機能は12−パルス回路にお
けるものと事実上同じである。この回路は、12−パル
ス回路の上半分、3つのターンオフサイリスタTL−、
および単一のターンオフサイリスタTL−によって置き
換えられる下のフリーホイール通路DF2,RF2に実
質的に相当する。勿論、ネットワーク4をデルタ接続す
ることもできる。
ーンオフキャパシタ介して電流は、指数関数的に減少す
る。50Hzの振動がネットワークによってこの電流に
重畳される。この振動は、電流の0交差(current 0 cro
ssing)が生じるようにする。この電流の0交差は、電流
をまだ流している全てのサイリスタ(電力コンバータお
よびターンオフサイリスタ)がターンオフされるように
する。その結果、二次のターンオフ動作も完結される。
二次のターンオフ動作に続いて、ターンオフするための
準備が、キャパシタCLがチャージ反転抵抗RL1とR
L2によって負の中間回路電圧に再び自動的に反転され
ることにおいて、自動的に再確立される。図3は、6−
パルス回路のために用いることができる共通のターンオ
フ回路の等価回路である。機能は12−パルス回路にお
けるものと事実上同じである。この回路は、12−パル
ス回路の上半分、3つのターンオフサイリスタTL−、
および単一のターンオフサイリスタTL−によって置き
換えられる下のフリーホイール通路DF2,RF2に実
質的に相当する。勿論、ネットワーク4をデルタ接続す
ることもできる。
【0014】本発明は、鉄道のネットワーク結合を参照
して示されたが、この形式の回路に限定されるわけでは
なく、むしろDC電圧中間回路に接続される事実上如何
なる形式のサイリスタ電力コンバータのために一般的に
用いることができるものである。上述の教示に照らし
て、本発明のいろいろな変更および変形が明らかに可能
である。従って、特許請求の範囲内で、本発明はここで
述べられた以外に実施されることができることが理解さ
れるべきである。
して示されたが、この形式の回路に限定されるわけでは
なく、むしろDC電圧中間回路に接続される事実上如何
なる形式のサイリスタ電力コンバータのために一般的に
用いることができるものである。上述の教示に照らし
て、本発明のいろいろな変更および変形が明らかに可能
である。従って、特許請求の範囲内で、本発明はここで
述べられた以外に実施されることができることが理解さ
れるべきである。
【図1】DC電圧中間回路に接続されたサイリスタ電力
コンバータを有する回路装置のブロック図を示す。
コンバータを有する回路装置のブロック図を示す。
【図2】12−パルスの電力コンバータに適した、本発
明による共通のターンオフ回路の等価回路図を示す。
明による共通のターンオフ回路の等価回路図を示す。
【図3】6−パルスの電力コンバータに適した、本発明
による共通のターンオフ回路の等価回路図を示す。
による共通のターンオフ回路の等価回路図を示す。
1 共通のターンオフ回路 2 第1の電力コンバータ 2.1,2.2 第1の電力コンバータの電力コンバー
タ素子 3 第1の捲線群 4 AC電圧ネットワーク 5 第2の捲線群 6 DC電圧中間回路 7 トランス TL+,TL− ターンオフサイリスタ T+,T− 電力コンバータのサイリスタ DF,DF1,DF2 フリーホイールダイオード RF,RF1,RF2 フリーホイール抵抗 CL ターンオフキャパシタ RL1,RL2 チャージ反転抵抗 LL1,LL2 ターンオフインダクタ LD1,LD2 平滑インダクタ LTr トランスのインダクタ UD 中間回路の電圧 UCL ターンオフキャパシタの両端の電圧
タ素子 3 第1の捲線群 4 AC電圧ネットワーク 5 第2の捲線群 6 DC電圧中間回路 7 トランス TL+,TL− ターンオフサイリスタ T+,T− 電力コンバータのサイリスタ DF,DF1,DF2 フリーホイールダイオード RF,RF1,RF2 フリーホイール抵抗 CL ターンオフキャパシタ RL1,RL2 チャージ反転抵抗 LL1,LL2 ターンオフインダクタ LD1,LD2 平滑インダクタ LTr トランスのインダクタ UD 中間回路の電圧 UCL ターンオフキャパシタの両端の電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルハルト オー リンホッファー スイス ツェーハー5405 デットヴィル ピルゲルシュトラーセ 75 (72)発明者 クリストフ チューディー スイス ツェーハー5417 ウンタージーゲ ンタール ヘーエンヴェーク 25デー
Claims (8)
- 【請求項1】一方において、サイリスタ(T+,T−)
を備え、特定のトランスのインダクタンス(LTr)を
有するトランス(7)を介してAC電圧ネットワークに
接続され、また他方において、DC電圧中間回路(6)
に接続された電力コンバータ(2;2.1,2.2)用
の共通ターンオフ回路において、 前記共通ターンオフ回路は、トランス(7)に接続され
た少なくとも一つのターンオフサイリスタ(TL+,T
L−)を有し、且つフリーホイール通路(RF,DF;
RF1,RF2,DF1,DF2)が特にトランスのイ
ンダクタおよび関連する更なるインダクタに蓄えられた
エネルギーを受けるために備えられていることを特徴と
する共通ターンオフ回路。 - 【請求項2】前記フリーホイール通路は、フリーホイー
ル抵抗(RF;RF1,RF2)とフリーホイールダイ
オード(DF;DF1,DF2)によって形成された直
列回路を含むことを特徴とする請求項1に記載の共通タ
ーンオフ回路。 - 【請求項3】前記ネットワーク(4)は、多相であり、
ターンオフサイリスタ(TL+)は各相に対して設けら
れていることを特徴とする請求項1または2に記載の共
通ターンオフ回路。 - 【請求項4】(a)ネットワーク(4)とトランス
(7)は多相であり、ターンオフサイリスタ(TL+)
のアノードが前記トランスのそれぞれの相に接続されて
おり、 (b)一方において、ターンオフサイリスタ(TL+)
のカソードはフリーホイール抵抗(RF)とフリーホイ
ールダイオード(DF)によって形成された直列回路を
介してDC電圧中間回路(6)の正極に接続され、さら
に他方において、スイッチを介してDC電圧中間回路の
負極に接続されているターンオフキャパシタ(CL)に
接続される共通ノードを形成し、且つ (c)ターンオフキャパシタとターンオフサイリスタの
カソードの前記ノード間の共通接続点は、第1のチャー
ジ反転抵抗(RL1)を介してDC電圧中間回路(6)
の負極に接続され、且つターンオフキャパシタとスイッ
チ間の共通接続点は、第2のチャージ反転抵抗(RL
2)を介してDC電圧中間回路(6)の正極に接続され
る、ことを特徴とする請求項2または3に記載の共通タ
ーンオフ回路。 - 【請求項5】(a)第1の電力コンバータ(2)は12
パルス直列回路として設計され、第1と第2の電力コン
バータ素子(2.1,2.2)を有し、 (b)トランス(7)は第1のデルタ接続された捲線群
(3)と第2のスター接続された捲線群(5)を有し、
第1の電力コンバータ素子(2.1)は第1の捲線群に
接続され、且つ第2の電力コンバータ素子(2.2)は
第2の捲線群に接続されており、 (c)ターンオフサイリスタ(T+およびT−)は第1
と第2の捲線群の各相に対してそれぞれ設けられ、第1
の電力コンバータ素子(2.1)とデルタ接続された捲
線群に接続されたこれらのターンオフサイリスタ(TL
+)のカソードは第1の共通ノードを形成し、且つ第2
の電力コンバータ素子(2.2)とスター接続された捲
線群に接続されたこれらのターンオフサイリスタ(TL
−)のアノードは第2の共通ノードを形成し、 (d)前記第1と第2の共通ノードはターンオフキャパ
シタ(CL)を介して互いに接続され、 (e)一方において、ターンオフキャパシタ(CL)と
第1の共通ノードは、第1のフリーホイールダイオード
(DF1)と第1のフリーホイール抵抗(RF1)によ
って形成された直列回路を介してDC電圧中間回路の正
極に接続され、且つ他方において、第1のチャージ反転
抵抗(RL1)を介してDC電圧中間回路の負極に接続
され、 (f)一方において、ターンオフキャパシタ(CL)と
第2の共通ノードは、第2のフリーホイールダイオード
(DF2)と第1のフリーホイール抵抗(RF2)によ
って形成された直列回路を介してDC電圧中間回路の負
極に接続され、且つ他方において、第2のチャージ反転
抵抗(RL2)を介してDC電圧中間回路の正極に接続
されることを特徴とする請求項2または3に記載の共通
ターンオフ回路。 - 【請求項6】それぞれのターンオフインダクタ(LL
1,LL2)は、第1と第2の共通ノードおよびターン
オフキャパシタ間に設けられていることを特徴とする請
求項5に記載の共通ターンオフ回路。 - 【請求項7】電力コンバータ(2)、即ち第1と第2の
電力コンバータ素子(2.1,2.2)は、それぞれの
平滑インダクタ(LD1,LD2)を介してDC電圧中
間回路(6)に接続されていることを特徴とする請求項
4または6に記載の共通ターンオフ回路。 - 【請求項8】サイリスタを備えた第1の電力コンバータ
(2)とゲートターンオフパワー半導体スイッチを備え
た第2の電力コンバータを有するACコンバータであっ
て、前記第1の電力コンバータは、トランス(7)を介
して第1のAC電圧ネットワークに接続され、前記第2
の電力コンバータは、第2のAC電圧ネットワークに接
続され、且つDC電圧中間回路(6)は、前記第1の電
力コンバータ(2)と第2の電力コンバータ間に接続さ
れており、請求項1乃至請求項7の何れか一つに記載の
共通ターンオフ回路が前記第1の電力コンバータ(2)
のために設けられていることを特徴とするACコンバー
タ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19539573A DE19539573A1 (de) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | Summenlöschkreis für einen Thyristor-Stromrichter |
| DE19539573:5 | 1995-10-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09140141A true JPH09140141A (ja) | 1997-05-27 |
Family
ID=7775639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8223660A Pending JPH09140141A (ja) | 1995-10-25 | 1996-08-26 | サイリスタ電力コンバータ用の共通ターンオフ回路 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5793622A (ja) |
| EP (1) | EP0771064B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09140141A (ja) |
| KR (1) | KR970024470A (ja) |
| CN (1) | CN1056482C (ja) |
| AT (1) | ATE197655T1 (ja) |
| CA (1) | CA2181094A1 (ja) |
| DE (2) | DE19539573A1 (ja) |
| NO (1) | NO964520L (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998058439A1 (en) * | 1997-06-19 | 1998-12-23 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Current stiff converters with resonant snubbers |
| US6587362B1 (en) * | 2002-05-17 | 2003-07-01 | John J. Vithayathil | AC-DC converters with bi-directional thyristor valves |
| WO2005043742A2 (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-12 | The Regents Of The University Of California | Universal three phase controllers for power converters |
| AT500585B1 (de) * | 2004-07-14 | 2009-02-15 | Siemens Ag Oesterreich | Löschvorrichtung für eine rückspeisende stromrichterbrücke |
| FR2888686B1 (fr) * | 2005-07-18 | 2007-09-07 | Schneider Toshiba Inverter | Dispositif d'alimentation d'un variateur de vitesse |
| KR100763110B1 (ko) * | 2006-12-13 | 2007-10-04 | 주식회사 금성정공 | 밀판연동장치가 장착된 적층금형 |
| DE102009017023A1 (de) * | 2009-04-14 | 2010-10-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Antriebssystem für eine Anlage mit einem Wechselspannungsinselnetz |
| CN102055354B (zh) * | 2009-10-30 | 2013-11-13 | 西门子公司 | 一种交流直流转换器以及一种变频器 |
| EP2926449B8 (en) * | 2012-11-27 | 2017-05-17 | ABB Schweiz AG | Thyristor based voltage source converter |
| CN109188259A (zh) * | 2018-07-27 | 2019-01-11 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种半导体开关触发保护试验的测试电路及测试方法 |
| CN115751788B (zh) * | 2022-11-07 | 2024-12-31 | 珠海格力电器股份有限公司 | 星三角切换时长控制方法、装置、压缩机及冷水机组 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1597584A (ja) * | 1968-10-25 | 1970-06-29 | ||
| JPS6051357B2 (ja) * | 1978-07-27 | 1985-11-13 | 株式会社東芝 | サイリスタ変換器の保護装置 |
| JPS57186989A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-17 | Toshiba Corp | Commutation control device of current-type inverter |
| GB2105536B (en) * | 1981-09-08 | 1985-09-18 | Chloride Group Ltd | A multi-phase switched variable-reluctance motor |
| DE3142611A1 (de) * | 1981-10-28 | 1983-05-19 | Bosch Gmbh Robert | Drehstromumrichter |
| AT374311B (de) * | 1982-02-19 | 1984-04-10 | Elin Union Ag | Zwei- oder mehrphasiger spannungszwischenkreisumrichter |
| JPS59165970A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-19 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 電流形gtoインバ−タの電圧クランプ回路 |
| DE3462738D1 (de) * | 1983-08-05 | 1987-04-23 | Bbc Brown Boveri & Cie | Rectifier |
| US4581573A (en) * | 1984-01-13 | 1986-04-08 | Bbc Brown, Boveri & Company, Limited | Static converter transformer with harmonic filter |
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| JPS6185075A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | サイリスタ変換装置の保護回路 |
| DE3671343D1 (de) * | 1985-07-26 | 1990-06-21 | Bbc Brown Boveri & Cie | Spannungsumrichter. |
| KR890005926Y1 (ko) * | 1986-11-24 | 1989-08-31 | 삼성전자주식회사 | 3상유도 전동기의 전력제어회로 |
| DE3934400C2 (de) * | 1989-10-11 | 1995-02-09 | Licentia Gmbh | Verfahren zum Betrieb zweier gemeinsam eine dreiphasige Maschine speisender Gleichstromzwischenkreis-Umrichter |
| EP0455960B1 (de) * | 1990-05-08 | 1994-11-09 | Asea Brown Boveri Ag | Zweiquadrantenstromrichter und dessen Verwendung als Steuerelement eines Energiespeichers |
| EP0489947B1 (de) * | 1990-12-10 | 1995-03-22 | Asea Brown Boveri Ag | Löschkreis |
| DE9216662U1 (de) * | 1992-12-07 | 1993-01-28 | Siemens AG, 80333 München | Vorladeschaltung mit kombiniertem Überspannungsschutz für einen netzgeführten Stromrichter mit ausgangsseitigem Kondensator |
| US5461300A (en) * | 1993-03-30 | 1995-10-24 | Electric Power Research Institute, Inc. | Phase angle regulating transformer with a single core per phase |
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- 1996-08-26 JP JP8223660A patent/JPH09140141A/ja active Pending
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