JPS6130916A - トランジスタ回路 - Google Patents
トランジスタ回路Info
- Publication number
- JPS6130916A JPS6130916A JP15120184A JP15120184A JPS6130916A JP S6130916 A JPS6130916 A JP S6130916A JP 15120184 A JP15120184 A JP 15120184A JP 15120184 A JP15120184 A JP 15120184A JP S6130916 A JPS6130916 A JP S6130916A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- main switching
- transistor
- current
- short
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- Protection Of Static Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は主スイッチング素子としてトランジスタを用い
たトランジスタ回路の特に短絡保護装置（関するもので
ある。
たトランジスタ回路の特に短絡保護装置（関するもので
ある。
第１図はトランジスタを主スイッチング素子として用い
た公知なインバータである。い筐、この回路に於いて逆
変換器４を構成しているトランジスタＴ、〜Ｔ６のうち
の１個、例えばＴ、が短絡故障した場合について考える
と、次の通りである。
た公知なインバータである。い筐、この回路に於いて逆
変換器４を構成しているトランジスタＴ、〜Ｔ６のうち
の１個、例えばＴ、が短絡故障した場合について考える
と、次の通りである。
第２図に示す様にトランジスタＴ、が短絡故障表わされ
る電流まで増加し、流れ続ける０工Ｃ；よりＸＨｆｅ より：ペース電流、Ｈｆｅ：直流増幅軍工Ｃ：短絡電流 この時過電流検出レベルをｔに設定しておくと検出手段
８及び制御手段７の動作遅れｔａ後、つまり時点Ｔ、に
しゃ断され始め、その後時点Ｔ。
る電流まで増加し、流れ続ける０工Ｃ；よりＸＨｆｅ より：ペース電流、Ｈｆｅ：直流増幅軍工Ｃ：短絡電流 この時過電流検出レベルをｔに設定しておくと検出手段
８及び制御手段７の動作遅れｔａ後、つまり時点Ｔ、に
しゃ断され始め、その後時点Ｔ。
でしゃ断終了する。
しかし、この時しゃ断したスイッチング素子Ｔ。
は、次の様なエネルギＡを消費する事になる。
Ａ＝ＶｃｅＸＩｃＸＴｗ （Ｊ）
Ｖｃｅ：コレクタ、エミッタ間電圧（こコではＶｃｅ〒
逆変換器４０入力電 圧Ｖｃとなる） Ｔｗ：短絡時間７０〜Ｔ。
逆変換器４０入力電 圧Ｖｃとなる） Ｔｗ：短絡時間７０〜Ｔ。
上式のエネルギＡはトランジスタの例えばシリコンチッ
プの温度を上昇させる熱量となるためトランジスタの耐
量を越えた場合破壊してしまう。
プの温度を上昇させる熱量となるためトランジスタの耐
量を越えた場合破壊してしまう。
つまり１個のトランジスタが短絡故障すると、対となる
素子は、ＯＮ信号と共に２次的に破壊してしまう事にな
る。これでは短絡時の異常電流を検出しても安全にしゃ
断し、装置を停止させる事が出来ない。
素子は、ＯＮ信号と共に２次的に破壊してしまう事にな
る。これでは短絡時の異常電流を検出しても安全にしゃ
断し、装置を停止させる事が出来ない。
この様忙ならない様にするためには次の様な手段をとれ
ば良いが、これに伴う問題が別に発生する０ つ１ｖ １、Ｖｃｅを一定値以内で使用する。
ば良いが、これに伴う問題が別に発生する０ つ１ｖ １、Ｖｃｅを一定値以内で使用する。
問題点：イ 装置として受電々圧の高い電圧に使用出来
ない。
ない。
ロ 回生制動時には平滑用コンデン
サ３０両端電、圧があまり増加しな
い様にクランプする必要が発生す
る０
２、ＩＣが一定値以内で使用する。 （ベース電流を一
定値以内で供給する。または、Ｈｆθの一定値以内のも
のを使用する。） 問題点：過負荷運転時、ベース電流不足となりＶｃｅが
十分飽和領域で使用出来 ないためＯＮ損失が増加し、破壊す る恐れが出る。
定値以内で供給する。または、Ｈｆθの一定値以内のも
のを使用する。） 問題点：過負荷運転時、ベース電流不足となりＶｃｅが
十分飽和領域で使用出来 ないためＯＮ損失が増加し、破壊す る恐れが出る。
３、Ｔｗを一定以内のごく短かい時間以内で使用する。
問題点：イ 約５０μθ以下では、これ以内としてもほ
とんど耐量増加になら ない０ 口 電流検出手段８や制御手段７の 誤動作防止から考えると、動作遅 れ時間は長い方が望ましい。
とんど耐量増加になら ない０ 口 電流検出手段８や制御手段７の 誤動作防止から考えると、動作遅 れ時間は長い方が望ましい。
等である。
なお、トランジスタを主スイッチング素子として用いた
回路の過電流保護回路としては特開昭４９−５１５２９
が公知である。
回路の過電流保護回路としては特開昭４９−５１５２９
が公知である。
また、第３図に示すように主スイッチング素子としてゲ
ート、ターンオフサイリスタＧ、〜Ｇ。
ート、ターンオフサイリスタＧ、〜Ｇ。
を用いたものに於いては限流リアクトル１２とフライホ
イール用整流素子１５との並列回路を主スイッチング素
子に対して直列に接続し、且つ前記並列回路とゲートタ
ーンオフサイリスタ０１〜Ｇ６との直列回路を、平滑用
コンデンサ５に対して並列に接続したもの力ζ例えば「
日立評論」ｖ０１６３、ムロ“交流電動機用ＰＷＭイン
バータへのＧＴＯサイリスクの応用１図９で紹介されて
いる。
イール用整流素子１５との並列回路を主スイッチング素
子に対して直列に接続し、且つ前記並列回路とゲートタ
ーンオフサイリスタ０１〜Ｇ６との直列回路を、平滑用
コンデンサ５に対して並列に接続したもの力ζ例えば「
日立評論」ｖ０１６３、ムロ“交流電動機用ＰＷＭイン
バータへのＧＴＯサイリスクの応用１図９で紹介されて
いる。
これＫよると第４図に示すように時点Ｔ０で短絡が発生
した場合に短終電流１ｃは除々に増加する。
した場合に短終電流１ｃは除々に増加する。
そして過電流検出レベルをｔに設定しておくと、検出手
段８及び制御手段７の動作遅れＴ（１後、つまり時点Ｔ
１に遮断され始め、その後時点Ｔ１で遮断が終了する。
段８及び制御手段７の動作遅れＴ（１後、つまり時点Ｔ
１に遮断され始め、その後時点Ｔ１で遮断が終了する。
しかし、ゲートターンオフサイリスタの場合には遮断電
流の最大値ｄｍは可制御電流以下である事が必要なので
短絡電流ＩＣが最大値ｄｍを越えると限流リアクトル１
２を設けても遮断できず過電流破壊してしまう。
流の最大値ｄｍは可制御電流以下である事が必要なので
短絡電流ＩＣが最大値ｄｍを越えると限流リアクトル１
２を設けても遮断できず過電流破壊してしまう。
つまり主スイッチング素子としてゲートターンオフサイ
リスタを用いた場合には限流用リアクトルとフライホイ
ール用整流素子との並列回路を設けることは短絡電流の
急激な立ち上がりを抑制する効果はある力ζゲートター
ンオフサイリスタの可制御電流値を増加させる働きはし
ない。
リスタを用いた場合には限流用リアクトルとフライホイ
ール用整流素子との並列回路を設けることは短絡電流の
急激な立ち上がりを抑制する効果はある力ζゲートター
ンオフサイリスタの可制御電流値を増加させる働きはし
ない。
本発明の目的は主スイッチング素子としてトランジスタ
を用いた回路に於いて、トランジスタの可制御電流を大
きくすることのできるトランジスタ回路を提供すること
Ｋある。
を用いた回路に於いて、トランジスタの可制御電流を大
きくすることのできるトランジスタ回路を提供すること
Ｋある。
本発明では主スイッチング素子としてトランジスタを用
いたものに於いて、限流リアクトルとフライホイール用
整流素子との並列回路を主スイッチング回路に対して直
列に接続し、且つ前記並列回路と前記主スイッチング回
路との直列回路を平滑用コンデンサに対しては並列に接
続する。
いたものに於いて、限流リアクトルとフライホイール用
整流素子との並列回路を主スイッチング回路に対して直
列に接続し、且つ前記並列回路と前記主スイッチング回
路との直列回路を平滑用コンデンサに対しては並列に接
続する。
以上のように構成することＫよって主スイッチング素子
としてのトランジスタの短絡耐量を増大させる。
としてのトランジスタの短絡耐量を増大させる。
第５図は本発明を、交流電動機を制御するためのインバ
ータに実施した場合の例を示している。
ータに実施した場合の例を示している。
以下、この実施例について説明する。
電源１の交流電圧は整流器２で直流に変換され、平滑用
コンデンサ３により平滑される。
コンデンサ３により平滑される。
平滑用コンデンサ３で平滑された直流電圧は主スイッチ
ング素子としてのトランジスタＴ、〜Ｔ６と、これに対
して逆並列１ｄｌ続したフライホイール用ダイオードｄ
１〜ｄ６とよシ構成される逆変換器４で交流に逆変換さ
丸亀動機５に交流電力を供給する。
ング素子としてのトランジスタＴ、〜Ｔ６と、これに対
して逆並列１ｄｌ続したフライホイール用ダイオードｄ
１〜ｄ６とよシ構成される逆変換器４で交流に逆変換さ
丸亀動機５に交流電力を供給する。
この交流電力は次に述べる制御手段により制御される。
つまり速度指令信号発生手段６により指令が与えられる
とへ制御手段７により、これに見合ったペース信号がト
ランジスタＴ１〜Ｔ６に夫夫与えられ、それぞれ駆動さ
れる。
とへ制御手段７により、これに見合ったペース信号がト
ランジスタＴ１〜Ｔ６に夫夫与えられ、それぞれ駆動さ
れる。
葬
この装置の運転中、逆変町の入力電流は検出手段として
の直流用変流器８に依り常時検出される。この検出信号
は制御手段７によってフィードバック信号として用いら
れる他に検出電流値が一定値を以上になったときには制
御手段７を働かせてトランジスタＴ、〜Ｔ０へのペース
信号を無くすように作用する。
の直流用変流器８に依り常時検出される。この検出信号
は制御手段７によってフィードバック信号として用いら
れる他に検出電流値が一定値を以上になったときには制
御手段７を働かせてトランジスタＴ、〜Ｔ０へのペース
信号を無くすように作用する。
限流リアクトル１２とフライホイール用整流素子１３と
の並列回路が逆変換器４に対して直列に接続しており、
且つ、この並列回路と逆変換回路との直列回路が平滑用
コンデンサ３に対して並列に接続しである。
の並列回路が逆変換器４に対して直列に接続しており、
且つ、この並列回路と逆変換回路との直列回路が平滑用
コンデンサ３に対して並列に接続しである。
以上の回路によりスイッチング素子Ｔ１が短絡故障を起
こした時の短絡電流しゃ断について説明する。
こした時の短絡電流しゃ断について説明する。
第６図に示すように時点Ｔ（ｌおいて短絡電流ＩＣが流
れ増加し始める。逆変換器の入力電圧Ｖｃはスイッチン
グ素子Ｔ、とＴ、とにより短絡されるので Ｖ ｃｏ。
れ増加し始める。逆変換器の入力電圧Ｖｃはスイッチン
グ素子Ｔ、とＴ、とにより短絡されるので Ｖ ｃｏ。
となる。反対［１７アクトル１２０両端電圧８は電圧降
下により、 ｅ ：Ｖ ｄ ａ （Ｖ （１ｃ ｍ平滑用コンデ
ンサ３の両端電圧〕 となる。以後短絡電流Ｉｆは １１１ｃ Ｖｄａ ｄｔ ＩＬ の増加率で上昇して行く。この時の過電流検出レベルを
ｔＫ設定しておくと検出手段８及び制御手段７の動作遅
れＴｄ後つまり時点Ｔ１にしゃ断され始め、時点Ｔ、で
しゃ断が終了する。
下により、 ｅ ：Ｖ ｄ ａ （Ｖ （１ｃ ｍ平滑用コンデ
ンサ３の両端電圧〕 となる。以後短絡電流Ｉｆは １１１ｃ Ｖｄａ ｄｔ ＩＬ の増加率で上昇して行く。この時の過電流検出レベルを
ｔＫ設定しておくと検出手段８及び制御手段７の動作遅
れＴｄ後つまり時点Ｔ１にしゃ断され始め、時点Ｔ、で
しゃ断が終了する。
なお、時点Ｔ、から逆変換器の入力電圧Ｖｃが除々に増
加し始める。これは短絡電流ＩＣの増加に伴いペース電
流ｊｂが不足となりスイッチング素子Ｔ、のコレクタ、
エミッタ間電圧Ｖｃθが増加したためである。またこれ
忙より短絡電流ＩＣの増加率も除々に小さくなっている
。以上の動作により以下の事がわかる。
加し始める。これは短絡電流ＩＣの増加に伴いペース電
流ｊｂが不足となりスイッチング素子Ｔ、のコレクタ、
エミッタ間電圧Ｖｃθが増加したためである。またこれ
忙より短絡電流ＩＣの増加率も除々に小さくなっている
。以上の動作により以下の事がわかる。
１、Ｔ、−Ｔ、期間
短絡エネルギはほとんどリアクトル１２が負担している
。つまり限流リアクトル１２が負担しているエネルギＡ
１２は Ａ、、＝ｉ：ＶｃｅＸＩＣＸＴｗ （Ｖｃｅ−ＦＶｄｃ
）であり、一方トランジスタＴ、の負担しているエネル
ギＡ、は Ａ、 ＝ｉ＝ＶｃｅＸＩＣｘＴｗ （Ｖｃｅｉ、０）
である。
。つまり限流リアクトル１２が負担しているエネルギＡ
１２は Ａ、、＝ｉ：ＶｃｅＸＩＣＸＴｗ （Ｖｃｅ−ＦＶｄｃ
）であり、一方トランジスタＴ、の負担しているエネル
ギＡ、は Ａ、 ＝ｉ＝ＶｃｅＸＩＣｘＴｗ （Ｖｃｅｉ、０）
である。
・°・Ａ、、）Ａ。
２、Ｔ、−Ｔ、期間
短絡エネルギは限流リアクトル１２からスイッチング素
子Ｔ、にその分担が移りつつあるが、その期間のスイッ
チング素子Ｔ、の消費エネルギは第２図に比べわずかで
ある。
子Ｔ、にその分担が移りつつあるが、その期間のスイッ
チング素子Ｔ、の消費エネルギは第２図に比べわずかで
ある。
以上によりスイッチング素子の短絡時の消費エネルギが
ある値に限られているとすると、式仝咳り ｖｏ。＝−人り− ＣＸＴｗ となる。ここでＴｗ＝に１固定定数と考える。（非常に
短時間なので耐量に直接影響しない。）また、Ｔｄ＝に
、固定と考えると、ＩＣを小さくすわばＶｃｅを大きく
する事が出来る。つまり直流回路電圧Ｖｄｃが相当高い
場合でもトランジスタＴ１〜Ｔ６は破壊しないから短絡
耐量を増大させる事が出来る。
ある値に限られているとすると、式仝咳り ｖｏ。＝−人り− ＣＸＴｗ となる。ここでＴｗ＝に１固定定数と考える。（非常に
短時間なので耐量に直接影響しない。）また、Ｔｄ＝に
、固定と考えると、ＩＣを小さくすわばＶｃｅを大きく
する事が出来る。つまり直流回路電圧Ｖｄｃが相当高い
場合でもトランジスタＴ１〜Ｔ６は破壊しないから短絡
耐量を増大させる事が出来る。
以上の実施例では主スイッチング回路として逆変換器を
用いた場合について説明したが逆変換器に変えてトラン
ジスタで構成したチョッパを用いることも可能である。
用いた場合について説明したが逆変換器に変えてトラン
ジスタで構成したチョッパを用いることも可能である。
大発明によれば短絡電流または異常電流の増加率をリア
クトルにより決定できるので以下の効果がある。
クトルにより決定できるので以下の効果がある。
１、トランジスタの短絡耐量を高める事が出来る。
２、” −１１ｉ１４ヰ１等ら運転時に
必要なベース電流に対し、短絡耐量を高めるためにベー
ス電流を小さくする必要がない。
必要なベース電流に対し、短絡耐量を高めるためにベー
ス電流を小さくする必要がない。
３、短絡時または異常電流増加率はりアクドルにより決
定でき、ベース電流に影響されない。
定でき、ベース電流に影響されない。
第１図は従来のトランジスタインバータのブロック図、
第２−は第１図の短絡時のタイムチャート、第３図は従
来のゲート・ターンオフサイリスタを用いたインバータ
のブロック図、第４図は第３図の短絡時のタイムチャー
ト、第５図は本発明トランジスタ回路の実施例を示すブ
ロック図、第６図は第５図に示した回路の短絡時のタイ
ムチャートである。 ３は平滑コンデンサ、Ｔ、〜Ｔ６はトランジスタ、ｄ、
〜ｄ、はフライホイール素子、４は逆変換器へ ７は制
御手段、８は検出手段、１２は限流リアクトル、１３は
フライホイール用整流素子である。 ＄１０ 第２０ 第３ 図 第４図
第２−は第１図の短絡時のタイムチャート、第３図は従
来のゲート・ターンオフサイリスタを用いたインバータ
のブロック図、第４図は第３図の短絡時のタイムチャー
ト、第５図は本発明トランジスタ回路の実施例を示すブ
ロック図、第６図は第５図に示した回路の短絡時のタイ
ムチャートである。 ３は平滑コンデンサ、Ｔ、〜Ｔ６はトランジスタ、ｄ、
〜ｄ、はフライホイール素子、４は逆変換器へ ７は制
御手段、８は検出手段、１２は限流リアクトル、１３は
フライホイール用整流素子である。 ＄１０ 第２０ 第３ 図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、主スイッチング素子をトランジスタで構成したフラ
イホイール素子を有する主スイッチング回路と、該主ス
イッチング回路の入力側に接続した平滑用コンデンサと
、前記主スイッチング回路の入力電流を検出する検出手
段と、該検出手段から信号を受け、該信号が、前記入力
電流が所定値以上であることを表わしているとき、前記
トランジスタへのベース信号をなくす制御手段とから成
るものに於いて限流リアクトルとフライホイール用整流
素子との並列回路を前記主スイッチング回路に対して直
列に接続し、且つ前記並列回路と前記主スイッチング回
路との直列回路を前記平滑用コンデンサに対しては並列
に接続したことを特徴とするトランジスタ回路。 ２、前記主スイッチング回路は逆変換器であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のトランジスタ回路
。 ３、前記主スイッチング回路はチョッパであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のトランジスタ回路
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15120184A JPS6130916A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | トランジスタ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15120184A JPS6130916A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | トランジスタ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6130916A true JPS6130916A (ja) | 1986-02-13 |
| JPH0588049B2 JPH0588049B2 (ja) | 1993-12-20 |
Family
ID=15513448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15120184A Granted JPS6130916A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | トランジスタ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6130916A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04105588A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-07 | Shibaura Eng Works Co Ltd | 交流電圧制御装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5935571A (ja) * | 1982-08-18 | 1984-02-27 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 逆変換回路の過電流抑制装置 |
| JPS5986895U (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-12 | 富士電機株式会社 | インバ−タの過電圧保護装置 |
-
1984
- 1984-07-23 JP JP15120184A patent/JPS6130916A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5935571A (ja) * | 1982-08-18 | 1984-02-27 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 逆変換回路の過電流抑制装置 |
| JPS5986895U (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-12 | 富士電機株式会社 | インバ−タの過電圧保護装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04105588A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-07 | Shibaura Eng Works Co Ltd | 交流電圧制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0588049B2 (ja) | 1993-12-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |