JPS61238121A - 電力用半導体素子の駆動方法および装置 - Google Patents

電力用半導体素子の駆動方法および装置

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JPS61238121A
JPS61238121A JP61080958A JP8095886A JPS61238121A JP S61238121 A JPS61238121 A JP S61238121A JP 61080958 A JP61080958 A JP 61080958A JP 8095886 A JP8095886 A JP 8095886A JP S61238121 A JPS61238121 A JP S61238121A
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JP
Japan
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pulse train
pulse
power semiconductor
thyristor
control
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JP61080958A
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English (en)
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ライナー、マルクアルト
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Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/06Circuits specially adapted for rendering non-conductive gas discharge tubes or equivalent semiconductor devices, e.g. thyratrons, thyristors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/601Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors using transformer coupling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Thyristor Switches And Gates (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ターンオンおよびターンオフ可能な電力用半
導体素子の駆動方法であって、制御電力がパルス列によ
り変成器により伝達され、続いてパルス列が整流される
方法に関し、またターンオフ可能なサイリスタに対して
この方法を実施するための装置であって、変成器を有し
、その一次巻線に第1の制御可能なスイッチを介してパ
ルス列が与えられており、両二次巻線の後に整流器が接
続されており、また一方の二次巻線が第2の制御可能な
スイッチを介してサイリスタのゲート−陰極間に接続可
能である1つの補助電圧源に給電するように構成されて
いる装置に関する。
〔従来の技術〕
このような方法およびその実施のためのこのような装置
は特開昭57−126270号公報から公知である。
パワーエレクトロニクスの機器内に使用れさる電力用半
導体素子の制御は一般に電力部分から制御部分を絶縁す
るため電位分離を必要とする。電力用半導体素子として
の通常のサイリスタでは電位分離は、制御電流を直接に
サイリスタのゲート陰極間に供給する1つのパルス変成
器により行われる。
電力用トランジスタおよび制御電流側でターンオフ可能
なサイリスタ、いわゆるGTOサイリスタでは、電位分
離された制御のための費用が著しく増大している。一般
に両極性のパルス状の制御電流、たとえば電力用半導体
素子のターンオンのための1つの正のパルスおよびター
ンオフのための1つの負のパルスが必要とされる。さら
に、電力用半導体素子のターンオンおよびターンオフの
間に制御電流または制御電圧、たとえばターンオン時間
の間の正の制御電流およびターンオフ時間の間の負の制
御電圧が存在していなければならない。
公知の装置では、一方の二次巻線が整流器を介して直接
にGTOサイリスタのゲート−陰極間と接続されている
。この二次巻線を介して、正の制御電流がターンオン時
間中供給される。第2の二次巻線を介して、二次巻線が
負のターンオフ電流の供給のためにダイオードを介して
同じくサイリスタのゲート−陰極間と接続されている第
2の変成器の一次巻線にトランジスタを介して放電可能
である1つのコンデンサが補助電圧源として充電される
。この装置では複数個のパルス変成器が必要とされ、こ
のことは費用を高める。さらに、制御電流の電流上昇率
がパルス変成器の漏れインダクタンスにより制限される
。このことは、特に絶縁電圧に高度な要求が課せられる
場合および大電力の半導体素子を制御する場合には、困
難に通ずる。
電力用トランジスタの電位分離された制御のための制御
部として、制御情報、すなわち電力用トランジスタのタ
ーンオンまたはターンオフのための命令が電位分離され
てオプトエレクトロ二ックに伝達されるものは市販品と
して入手可能である。
制御情報により、2つの補助電圧源を交互に逆極性で電
力用トランジスタのベース−エミッタ間に接続する1つ
のパルス増幅器が駆動される。その際、パルス増幅器に
対するエネルギーをも供給する補助電圧源は制御部から
同じく電位分離されている。この回路も非常に高価であ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、冒頭に記載した種類の方法を、制御電
力および制御情報の電位分離された伝達のための費用が
低減されるように構成することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的は、本発明によれば、パルス列の制御情報が変
調により表現され、またパルス列が電位分離された伝達
の後に復調されることにより達成される。
本発明による方法では、制御電力も制御情報も同一のパ
ルス列により伝達される。従って、制御部と電力部との
間に1つの絶縁区間しか必要としない。さらに、必要と
されるパルス変成器は、大きい漏れインダクタンスが許
容されるので、高い絶縁耐力および小さい体積を有する
ものとして設計され得る。
パルス列がパルス幅変調またはパルス周波数変調を受け
ることは有利である。パルス幅変調が特に有利であるこ
とが判明している。なぜならば、簡単な復調回路が低域
通過フィルタおよびその後に接続されているコンパレー
タにより実現され得るからである。追加的に、ターンオ
ンまたはターンオフ状態の間に場合によっては異なる負
荷により生ずる制御電圧の負荷依存性を、適当に選定さ
れたパルス−休止比により補償することもできる。
さらに、パルス幅変調の際にはパルス列の喪失に1つの
確実な回路状態が対応付けられ得る。たとえば、小さい
ほうのパルス−休止比がターンオフ状態に対応付けられ
れば、パルス列の喪失の際に、接続されている半導体ス
イッチの自動的スイッチオフが実現され得る。
本発明による方法を実施するための冒頭に記載した1つ
の有利な装置では、第1のスイッチが1つの変調回路に
より駆動可能であり、他方の二次巻線も第3の制御可能
なスイッチを介してサイリスタのゲート−陰極間に接続
可能である1つの補助電圧源に給電し、また前記他方の
二次巻線が1つの復調回路と接続されており、その出力
信号が第2または第3のスイッチを交互に駆動する。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する6 図面には、本発明による方法により作動する制御部の回
路図が示されている。パルス変成器1の一次巻線1aは
1つのトランジスタ2を介して直流電圧源の端子3およ
び4と接続されている。トランジスタ2のベースは、制
御入力端5aに制御パルスを与えられる1つの変調回路
5により駆動される。変調回路としてはたとえば、約I
MHzのパルス周波数のパルス幅変調されたパルス列を
発生する1つのRC発振器が使用されていてよい。
パルス幅変調の際には、個々のパルスの後縁が、命令“
サイリスタ・オン”に相当する点弧信号の状態“l”に
1つの小さいパルス休止が対応付けられ、また命令“サ
イリスタ・オフ”に相当する点弧信号の状態′O”に1
つの大きいパルス休止が対応付けられているように変調
される。
パルス変成器1の両二次巻線1bおよびICはそれぞれ
1つのダイオード6または7を介して、補助電圧源とし
ての役割をするコンデンサ8または9と接続されている
。プッシュプル回路のトランジスタ10または11を介
してコンデンサ8または9はサイリスタ12のゲート−
陰極間に接続されており、またサイリスタ12の陰極は
零電位を有する両二次巻線1bおよびICの接続点と接
続されている。
二次巻線1bの端子は、実施例では1つの低域通過フィ
ルタおよびその後に接続されているコンパレータにより
実現されている1つの復調回路13に導かれている。二
次巻線1bの一方の端子の後に整流器としての1つのダ
イオード13aおよび1つの橋絡抵抗13bが接続され
ている。ダイオード13aは抵抗13Cおよび13dお
よびコンデンサ13eおよび13fから成る低域通過フ
ィルタと接続されている。低域通過フィルタの出力端は
1つの演算増幅器13gの非反転入力端と接続されてお
り、その反転入力端は1つのしきい値電圧源13hと接
続されている。演算増幅器13gの出力端は、パルス増
幅器を形成するトランジスタ10および11の制御入力
端に接続されている。
変成器1から伝達されたパルス幅変調されたパルス列は
整流器6および7により整流されて、コンデンサ8およ
び9を充電する。それによってパルス列は制御電力を伝
達する役割をする。パルス幅変調により表現された制御
情報は復調回路で復調される。低域通過フィルタの出力
端には、パルス列のパルス−休止比に比例する大きさの
直流電圧が生ずる。しきい値電圧は、命令“サイリスタ
・オン”に相当する低域通過フィルタの出力電圧の最大
値と命令“サイリスタ・オン”に対応付けられている最
小値との間の値に選定されている。
それによってコンパレータ13gの出力端に、すイリス
ク1.2のターンオン時に正であり、またサイリスタ1
2のターンオフ時に負である信号が生ずる。この制御信
号によりトランジスタ10および11が交互に駆動され
、またそれによってGTOサイリスタ12が点弧または
消弧される。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明による方法により作動する制御部の回路図
である。 1・・・パルス変成器、2・・・トランジスタ、5・・
・変調回路、6.7・・・ダイオード、8.9・・・コ
ンデンサ、12・・・サイリスタ、13・・・復調回路
、13a・・・ダイオード、13b・・・橋絡抵抗、1
3c、13d・・・抵抗、13e、13f・・・コンデ
ンサ、13g・・・演算増幅器、13h・・・しきい値
電圧源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ターンオンおよびターンオフ可能な電力用半導体素
    子の駆動方法であって、制御電力がパルス列により変成
    器により伝達され、続いてパルス列が整流される方法に
    おいて、パルス列の制御情報が変調により表現され、ま
    たパルス列が電位分離された伝達の後に復調されること
    を特徴とする電力用半導体素子の駆動方法。 2)パルス列がパルス幅変調を受けることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の方法。 3)パルス列がパルス周波数変調を受けることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の方法。 4)変成器を有し、その一次巻線に第1の制御可能なス
    イッチを介してパルス列が与えられており、両二次巻線
    の後に整流器が接続されており、また一方の二次巻線が
    第2の制御可能なスイッチを介してサイリスタのゲート
    −陰極間に接続可能である1つの補助電圧源に給電する
    ように構成されている装置において、第1のスイッチ(
    2)が1つの変調回路(5)により駆動可能であり、他
    方の二次巻線(1b)も第3の制御可能なスイッチ(1
    0)を介してサイリスタ(12)のゲート−陰極間に接
    続可能である1つの補助電圧源(8)に給電し、また前
    記他方の二次巻線(1b)が1つの復調回路(13)と
    接続されており、その出力信号が第2または第3のスイ
    ッチ(10、11)を交互に駆動することを特徴とする
    電力用半導体素子の駆動装置。
JP61080958A 1985-04-12 1986-04-08 電力用半導体素子の駆動方法および装置 Pending JPS61238121A (ja)

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DE3513170.5 1985-04-12
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EP (1) EP0201700B1 (ja)
JP (1) JPS61238121A (ja)
AT (1) ATE50383T1 (ja)
CA (1) CA1285321C (ja)
DE (2) DE3513170A1 (ja)

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