JPH1084668A - コンバータ回路装置 - Google Patents

コンバータ回路装置

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JPH1084668A
JPH1084668A JP9216039A JP21603997A JPH1084668A JP H1084668 A JPH1084668 A JP H1084668A JP 9216039 A JP9216039 A JP 9216039A JP 21603997 A JP21603997 A JP 21603997A JP H1084668 A JPH1084668 A JP H1084668A
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circuit device
resistor
inverter circuit
diode
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JP9216039A
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Ezatollah Dr Ramezani
ラメツァーニ エツァトラー
Juerg Dr Waldmeyer
ヴァルトマイアー ユルク
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンバータ回路装置のコンパクト化を図る。 【解決手段】 コンバータ回路装置を提供する。電流増
大制限用インダクタがダイオードとレジスタからなる第
２のスタックを同軸に取り巻いているので、非常にコン
パクトな構造となる。特に、インダクタがスタックを取
り巻くワイヤ・ヘリックスとして設計可能である。第１
及び第２のスタック、即ち、スイッチのスタックとスナ
バのスタックとが共通クランプ格子に属していることに
よってもコンパクト化されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワーエレクトロ
ニクスに係わり、特にコンバータ回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的なコンバータ回路装置が、欧州特
許出願 EP 0 660 496 A2 に既に開示されている。この
種のコンバータ回路装置は、少なくとも１つの位相モジ
ュールを有し、この位相モジュールは、並列逆接続され
たダイオードを持つ少なくとも２つの逆導電性スイッチ
例えばＧＴＯにより形成された直列回路と、スナバと同
様に負荷端子を形成する直列回路の中央ノードを備えて
いる。スナバは、スイッチと直列に配置された少なくと
も１つの電流増大制限用インダクタと、レジスタとイン
ダクタに並列に配置されたスナバダイオードにより形成
された直列回路からなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の特許出願では、
巧みな配置と素子の割り当てにより低インダクタンス構
造を達成する試みが成されている。最低のインダクタン
スを持つ構造が、より高いスイッチング周波数と傾斜度
を得るために、出来る限り低いインダクタンスを持つ構
造が必要となる。このために、スイッチとダイオードは
組み合わされて各ケースにおいて１つのスタックを形成
している。スナバ即ちレジスタとインダクダはスタック
の下方に配置されている。本発明の目的は、新規で且つ
出来る限りコンパクトな構造のコンバータ回路装置を提
供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明において、電流増
大制限用インダクタは、ダイオードとレジスタを有する
第２のスタックを同心に取り巻いている。特に、インダ
クタはスタックを取り囲むワイヤ・ヘリックスとして設
計可能である。第１及び第２のスタック、即ち、スナバ
のスタックとスイッチのスタック共通のクランプ格子に
属しているために、非常にコンパクトな構造のコンバー
タとなる。冷却するために、液体冷却ボックスがスタッ
クの各素子の間に配置可能である。スナバーダイオード
と共に特に共通ハウジング内に収容されるシリコンダイ
オードを使用することにより、よりコンパクトな構造と
なる。スイッチは、逆導電性ＧＴＯ、即ち、自由輪ダイ
オードが並列に逆接続されたＧＴＯを有する。自由輪ダ
イオードは、ＧＴＯと同様に同一のウエハ上で実現され
且つ共通圧接ハウジング内に収容可能である。
【０００５】本発明では、例えば、ターンオフ状態のと
きトランジスタのようにスイッチのＧＴＯを取り扱うこ
とにより、上述した従来技術で必要であるスナバキャパ
シタＣｓを省略することができる。ターンオフ作動のと
き、ＧＴＯのフィードバック機構がアノード電流を制限
する機会を有する前で且つ制御不可能なトリガが能動セ
クション内の横方向不均一性に起因して生じる前に、ゲ
ートカソード接合は、ゲートでの適当な速度の電流増大
により、電荷キャリヤが消耗される。この目的のため
に、ゲートでの電流増大の速度は、ゲートカソード接合
での電荷キャリヤの消耗が１μｓ以下で生じるような方
法において選択される。電圧増大の速度ｄＶ／ｄｔは、
本発明では、ＧＴＯ自体により決定され且つ数ｋＶ／μ
ｓのオーダの大きさである。ＧＴＯがターンオン状態の
とき同様にトランジスタのように取り扱われる場合、即
ち、ゲートで十分に高速の電流増大が生じる場合（例え
ば、負荷電流値が１μｓから２μｓまでの値に到達する
場合）、電流制限用インダクタのサイズを小さくするこ
とができる。その結果、ゲートカソード接合に多数の電
荷キャリヤが早く押し寄せるので、電流密度が横方向で
不均一になることにより危なくなることがなく、トラン
ジスタのようにＧＴＯがターンオンすることができる。
【０００６】この種の駆動は、“ハード駆動”としても
知られている。ＧＴＯに並列で逆接続された自由輪ダイ
オードの影響は想定したより大きい。直流電圧中間回路
を有するコンバータ（電圧コンバータ ）の場合には、Ｇ
ＴＯのターンオンは、反対側にある自由輪ダイオードの
ターンオフと常に組み合わされている。この自由輪ダイ
オードは、大きさに関して電流増大と同じ速度に従う。
スナバキャパシタが省略された場合、ダイオードに生じ
るｄＶ／ｄｔは、ダイオード自体により決定され且つ数
ｋＶ／μｓのオーダの大きさである。ＧＴＯの場合と同
様に、ストップ層を使用することにより、ダイオード特
性が向上する。このようにして、ＧＴＯと自由輪ダイオ
ードは、同一の技術を有し、更に、これにより、同じ圧
接ハウジング内に、特に、同じシリコンウエハ上に、２
つの素子を集積する可能性が与えられる。ターンオフ状
態のｄＩ／ｄｔダイオード負荷能力を増大させる更なる
手段が、（例えばプロトン放射の手段による軸方向及び
横方向の）ローカル・ライフ・セッティングにある。
【０００７】これらの全ての手段により、非常にコンパ
クトなコンバータが得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。図１は、本発明が有効に適用さ
れる回路の等価回路図を示している。図１には、コンバ
ータのアームである位相モジュール１が示されている。
このような位相モジュールは、その多くは、コンバータ
内のフレームワーク内で並列接続することができ、並列
に逆接続された自由輪ダイオードＤｆを有する少なくと
も２つスイッチ特にゲート・ターンオフ・サイリスタＧ
ＴＯにより形成された直列回路を備えている。このスイ
ッチにより形成された直列回路は、スナバを介してプラ
ス端子とマイナス端子を有する直流電源に接続されてい
る。このスナバは、スイッチ２を保護するように機能す
る。本発明において、位相モジュール１は、電流増大制
限用インダクタＬ及びこのインダクタＬと並列であって
スナバダイオードＤｂとレジスタＲにより形成された直
列回路のみを有する。スイッチ２の直列回路の中央の共
通ノードは負荷端子３を形成しており、この負荷端子３
には３相モータのような負荷を接続することができる。
スイッチ２の切り換えを交互に行うことにより、直流電
源のプラス端子又はマイナス端子が負荷端子に接続可能
となり、これにより、負荷に交流電圧を生じさせる。こ
のような回路の作動方法は、既知であると想像されるの
で、ここではこれ以上詳細に説明しないこととする。
【０００９】このようなコンバータ即ち少なくともアー
ムである位相モジュールが、コンパクト且つローコスト
に形成され得る場合には、より高いスイッチング周波数
を得ることができる。その結果、制御ダイナミックレン
ジは向上し、さらに、ひずみ無効電圧・電流を制御する
ための費用を削減することができる。本発明によれば、
自由輪ダイオードＤｆを有するＧＴＯであるスイッチ２
が第１のスタックを形成し、スナバダイオードＤｂとレ
ジスタＲにより第２のスタックを形成し、且つ、インダ
クタＬが第２のスタックを同軸に取り巻いているので、
非常にコンパクトな構造となっている。この構造は、ワ
イヤ・ヘリックスにより達成することができる。この構
造が図２に示されている。即ち、２つのスタックが２つ
の導電性圧接プレート８の間に配置されている。これら
のプレートは、共通のクランプ格子４の一部であること
が好ましい。図２の下側の圧接プレートは、同時に、直
流電源のマイナス端子となっている。絶縁層７が第２の
スタックの領域に設けられており、この絶縁層７には、
直流電源のプラス端子に接続された接触プレートが接合
されている。
【００１０】並列に逆接続された自由輪ダイオードＤｆ
を有するＧＴＯは、共通の圧接ハウジング６に収容する
ことが好ましい。これらの２つの素子は、共通ウエハ上
に集積することもできる。ヒートシンク５例えばその中
を液体が流れる冷却ボックスの形態を２つの隣接するハ
ウジングの間及び圧接プレート８と圧接ハウジング６の
間に設けることもできる。スナバダイオードＤｂとレジ
スタＲも同様に圧接ハウジング内に収容されている。特
にシリコンのレジスタを用いることが好ましく、この場
合には、特別なプロセス（例えば、金の拡散又高密度の
電子の放射）に関連する温度領域いおいて十分な抵抗安
定性を有する。スイッチがターンオフ状態のときは、直
列接続されたスナバダイオードＤｂを有するこのレジス
タＲは、インダクタ内に貯蔵されたエネルギーを吸収
し、これによりスイッチにかかる過電圧を減少させてい
る。レジスタＲのサイズは、許容電圧オーバーシュート
及びインダクタ内のエネルギーが消散する時間により決
定される。シリコンレジスタを使用することによる利点
は、ハンジングに圧接ハウジングが使用できることであ
る。このため、過電圧保護ユニット、レジスタＲ及びダ
イオードＤｂは、ターンオフ状態のときに事実上非誘導
性である電流増大制限用インダクタＬをブリッジするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるコンバータ回路装置の等価回路
を示す図
【図２】 本発明によるコンバータの構造を示す図
【符号の説明】
１ 位相モジュール（コンバータ・アーム） ２ スイッチ ３ 負荷端子 ４ クランプ格子 ５ ヒートシンク ６ 圧接ハウジング ７ 絶縁層 ８ 圧接プレート Ｌ 電流制限用インダクタ Ｒ レジスタ Ｄｂ スナバダイオード ＧＴＯ ゲート・ターンオフ・サイリスタ ＋ プラス端子 − マイナス端子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 すくなくとも１つの位相モジュール
    （１）を有するインバータ回路装置であって、この位相
    モジュールが、直流電源に接続可能であり、並列に逆接
    続された自由輪ダイオード（Ｄｆ）を有する少なくとも
    ２つスイッチ（２）特にゲート・ターンオフ・サイリス
    タ（ＧＴＯ）により形成された直列回路と、レジスタ
    （Ｒ）とスナバダイオード（Ｄｂ）により形成された直
    列回路が並列に接続された電流増大制限用インダクタ
    （Ｌ）を有し、上記スイッチ（２）の直列回路の中央ノ
    ードが負荷端子（３）を形成し、上記スイッチ（２）が
    第１のスタックを形成し且つ上記レジスタ（Ｒ）とスナ
    バダイオード（Ｄｂ）により形成された直列回路が第２
    のスタックを形成し、上記インタクダ（Ｌ）が上記第２
    のスタックを同軸に取り巻いていることを特徴とするイ
    ンバータ回路装置。
  2. 【請求項２】 上記インタクダ（Ｌ）がワイヤ・ヘリッ
    クスとして設計されていることを特徴とする請求項１記
    載のインバータ回路装置。
  3. 【請求項３】 上記第１及び第２のスタックは、共通の
    クランプ格子（４）に属していることを特徴とする請求
    項１又は請求項２に記載のインバータ回路装置。
  4. 【請求項４】 ヒートシンク（５）特に液体冷却ヒート
    シンクが、上記スイッチ（２）の間及び上記スナバダイ
    オード（Ｄｂ）とレジスタ（Ｒ）の間に挿入されている
    請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のインバータ
    回路装置。
  5. 【請求項５】 上記レジスタ（Ｒ）がシリコンレジスタ
    であり、特にスナバダイオード（Ｄｂ）と共に共通の圧
    接ハウジング（６）内に収容されていることを特徴とす
    る請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のインバー
    タ回路装置。
  6. 【請求項６】 上記ゲート・ターンオフ・サイリスタ
    （ＧＴＯ）及び対応する上記自由輪ダイオード（Ｄｆ）
    が共通圧接ハウジング（６）内特に共通シリコンウエハ
    上で集積されていることを特徴とする請求項１乃至請求
    項５の何れか１項に記載のインバータ回路装置。
JP9216039A 1996-08-09 1997-08-11 コンバータ回路装置 Pending JPH1084668A (ja)

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EP (1) EP0823773A3 (ja)
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DE (1) DE19632173A1 (ja)
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