JPS63107454A - ゲ−トタ−ンオフサイリスタのオフゲ−ト回路 - Google Patents

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】 （発明の目的） （産業上の利用分野） 本発明はゲートターンオフサイリスタのオフゲート回路
に関するものである。

（従来の技術） 例えば、定格電流６００Ａ以上のゲートターンオフサイ
リスタ（以下、ＧＴＯと言う。）を消弧させるためには
立上がりの急峻な１００　Ａ以上のオフゲート電流が必
要とされる。

このようなオフゲート電流を得るためにリアクタンスに
よりコンデンサを過充電させておき、このコンデンサの
電荷を急放電させ、その放電電流をパルストランスで降
圧しパルストランスの２次側に大電流を得る方法が用い
られる。第５図に従来のオフゲート回路を示す。第５図
において交流電源１の電圧はダイオード２．３−．４．
５により全波整流され、リアクトル６とコンデンサ７の
作用で平滑される。抵抗器８はコンデンサ７がスイッチ
ングサージ等でピーク充電するのを防ぐために挿入され
た負荷抵抗器である。

コンデンサ７には直流電圧が得られこの電圧はダイオー
ド１２、パルストランス１３の一次巻線を経てコンデン
サ１４をコンデンサ７と同電位まで充電する。（ＧＴｏ
ｌＢをオフさせる際にはトランジスタ１５をオンさせる
。トランジスタ１５をオンさせるとコンデンサ１４の電
荷はパルストランス１３の一次巻線、トランジスタ１５
を通って放電するためパルストランス１３の二次巻線に
電流が流れこの電流はオフゲート電流としてＧ　Ｔ　０
１８のカソードからゲートへ流れる。

続いて、コンデンサ７の放電電流がダイオード１２、パ
ルストランス１３の一次巻線、トランジスタ１５を通っ
て流れ、その結果コンデンサ１４の放電が終わってもパ
ルストランス１３の二次巻線には電流が流れ続け、この
電流はＧ　Ｔ　０１Ｂのカソードからゲートへ流れる。

次にトランジスタ１５をオフするとパルストランス１３
の巻線のりアクタンス分の作用でコンデンサ１４の電圧
がコンデンサ７の電圧と同電位となってもさらにコンデ
ンサ１４の充電電流が流れ続【プ、コンデンサ１４をコ
ンデンサ７の電圧の１．５〜２倍程度まで過充電する。

このコンデンサ１４の過充電のため、次にトランジスタ
１５をオンさせたとき、コンデンサ１４の放電による電
流は大きく、したがってパルストランス１３の二次巻線
には立上がりの急峻な大電流が１ｑられる。この立上が
りの急峻な大電流がＧＴＯのカソードからゲートへ流れ
ることによってＧＴＯはオフする。

（発明が解決しようとする問題点） コンデンサの過充電を利用して立上がりの急峻なオフゲ
ート電流を流すオフゲート回路では、最初の１発目のオ
フゲート電流を出すときはコンデンサが過充電されてい
ないためオフゲート電流の立上がりが悪くなる。

通常、ＧＴＯを使ったインバータ装置では、運転開始時
には、ＧＴＯに流れる電流を制限して、小さな電流しか
遮断しない様制御するが、事故電流が流れたときは最初
の１発目のオフゲートで事故電流を遮断する必要がある
。しかし従来のオフゲート回路ではこれを遮断すること
ができずＧＴＯを損なう可能性があった。

また、このようなオフゲート回路を、ＧＴＯを用いた固
体遮断装置に使用する場合、ＧＴＯは通常オン状態であ
るため、コンデンサの過充電が行われずに十分なゲート
パワが供給できなかった。

このような欠点を補うために第５図におけるコンデンサ
１４を別に設けた昇圧トランスと整流装置によってあら
かじめ高い電圧に充電する方法もあるが、電源系統が複
雑になる欠点があった。

本発明はコンデンサと抵抗器およびダイオードから成る
簡単な回路を付加することによって最初から十分なオフ
ゲート電流が得られる信頼性の高いＧＴＯのオフゲート
回路を提供することを目的とする。

（発明の構成） （問題点を解決するための手段） ゲートターンオフサイリスタのゲート・カソード間にパ
ルストランスの二次巻線を接続し、このパルストランス
の一次巻線にはスイッチング素子を介してコンデンサを
接続する。このコンデンサを過充電するために倍電圧整
流回路がコンデンサに接続される。

（作　用） 倍電圧整流回路は電源回路より電力を冑て、コンデンサ
がパルストランスを介してゲートターンオフサイリスタ
にゲートターンオフサイリスタをオフするのに十分なオ
フゲート電流を供給できる電圧値にコンデンサを過充電
する。コンデンサが十分に充電された後、ゲートターン
オフサイリスタをオフするためにスイッチング素子をオ
フゲート信号により導通状態にすると、コンデンサは放
電を開始する。コンデンナが放電すると、その放電電流
によってパルストランスの二次巻線側にオフゲート電流
が流れ、ゲートターンオフサイリスタがオフする。

コンデンサはスイッチング素子に第１発目のオフゲート
信号が与えられる前に倍電圧整流回路によって十分に充
電されているので第１発目のオフゲート信号においても
完全にゲートターンオフサイリスタをオフすることがで
きる。

（実施例） 本発明に基づく一実施例を図面を用いて説明する。第１
図にゲートターンオフサイリスタのオフゲート回路の一
実施例を示す。図中、第５図と同一の構成のものには同
一符号を付する。Ｎ源回路である交流電源１はダイオー
ド２，３，４．５とりアクドル１９とコンデンサ２０．
２１から成る倍電圧整流回路２２に接続される。ダイオ
ード２とダイオード３の接続点に交流電源１の一端が接
続される。

ダイオード２とダイオード３とを直列接続したものの両
端にコンデンサ２０とコンデンサ２１とを直列接続した
ものが接続される。交流電源の他端はりアクドル１９を
介してコンデンサ２０及びコンデンサ２１の接続点に接
続される。

リアクトル１９とコンデンサ２０の陽極、コンデンサ２
１の陰極の間にはりアクドル１９のエネルギーを還流さ
せるためのダイオード４．５がそれぞれ接続される。コ
ンデンサ２１とコンデンサ２０には抵抗器２３．２４が
それぞれコンデンサと並列に接続される。コンデンサ２
０の陽極は抵抗器２５およびダイオード２６を介してコ
ンデンサ１４ならびにパルストランス１３の一次側巻線
のセツタタツプＣＴに接続される。一方、コンデンサ２
０の陰極とコンデンサ２１の陽極は接続されダイオード
２７を経てパルストランス１３の一次側巻線に接続され
る。パルストランス−次側巻線のもう一方の端子にはス
イッチング素子であるトランジスタ１５のコレクタに接
続される。トランジスタ１５のエミッタはコンデンサ１
４の陰極及びコンデンサ７の陰極に接続される。

パルストランス１３の二次側巻線はタイオードＩ６及び
抵抗器１７を介してＧＴＯｌＢのゲート・カソードに接
続される。

次に上述の構成によるオフゲート回路の作用について説
明する。

まず初めに、トランジスタ１５のベースにオン信号が与
えられていない状態すなわちトランジスタ１５がオフの
状態にある場合について説明する。説明に際しては第２
図に示される波形図を用いる。

第２図のに）はトランジスタ１５のベースに与えられる
オン信号を示す波形図である。また同０はコンデンサ１
４の電圧を示し、同（Ｃ）はＧＴＯｌＢに流れるオフゲ
ート電流を示す波形図である。時刻ｔｏ以前の状態につ
いて説明する。

交流電源１の端子Ｐが正、端子Ｎが負の電位のときは電
流は交流電源１の端子Ｐ→ダイオード２→コンデンサ２
０のＷＡ極→コンデンサ２０の陰極→リアクトル６→交
流電源１の端子Ｎの順で流れコンデンサ２０を充電する
。リアクトル６を流れる電流は交流電源が切れてもリア
クトル６→ダイオード４→コンデンサ２０の順で流れ続
【プる。

一方、交流電源１の端子Ｐが負、端子Ｎが正の電位のと
きは電流は交流電源１の端子Ｎ→リアクトル６→コンデ
ンサ２１→ダイオード３→交流電源１の端子Ｐの順で流
れコンデンサ２１を充電する。

この場合も、交流電源が切れてもリアクトル６を流れる
電流はりアクドル６→コンデンリ２１→ダイオード５の
順で流れ続ける。このようにして、コンデンサ２０．２
１はそれぞれ、交流電源１により半サイクルごとに給電
を受けて抵抗器２３．２４に流れる電流とコンデンサの
充電電流がつりあう電位にまで充電される。抵抗器２３
．２４の抵抗値を適当に設定して、コンデンサ２０．２
１の電圧をそれぞれ交流電源１の出力電圧の実効値程度
になる様にするとコンデンサ２０の陽極とコンデンサ２
１の陰極の間は交流電源１の出力電圧実効値の２倍の電
圧をもつことになる。この電圧によって充電抵抗器２５
、ダイオード２６を通してコンデンサ１４は過充電され
る。即ち、コンデンサ１４は交流電源１の出力電圧実効
値の２倍の電圧まで過充電される。第２図のυに示す様
に十分高い電圧にコンデンサ１４は充電される。

次にコンデンサ１４が十分に充電された後、ＧＴＯｌＢ
をオフする場合について説明する。時１ｌｌｔｏにおい
てＧ　Ｔ　０１Ｂにオフゲート電流を与えるためにトラ
ンジスタ１５のベースに第２図のに）に示されるオン信
号を与える。この時刻↑Ｏでトランジスタ１５に与える
オフ信号は１発目の信号である。

従ってＧＴＯｌＢには第２図の（Ｃ）に示されるオフゲ
ート電流が流れる。コンドンサ１４が十分に充電された
状態すなわち、時刻ｔｏにおいて１ヘランジスタ１５に
オン信号を与えるとコンデンサ１４の電荷かパルストラ
ンス１３の一次巻線、トランジスタ１５を通って放電し
、パルストランス１３の二次巻線に急峻な立上がりのオ
フゲート電流が流れる。この電流はダイオード１６を通
ってＧＴｏｌＢのカソードからゲートへ流れる。続いて
、コンデンサ２１の放電電流がダイオード２７を通って
パルストランス１３の一次巻線に流れるため、パルス１
〜ランス１３の二次巻線の電流はオフゲート電流として
流れ続【プる。

このオフゲート電流によってＧＴｏｌＢはオフ状態とな
る。

次に時刻ｔ１においてトランジスタ１５をオフするとパ
ルストランス１３の一次巻線に流れていた電流はコンデ
ンサ１４に移行し、パルストランス１３に一次巻線のイ
ンダクタンスの作用でコンデンサ１４はコンデン−！Ｊ
°２１の電圧の１．５〜２倍の電圧にまで充電される。

コンデンサ１４の電圧がコンデンサ２０の陽極と］ンデ
ンザ２１の陰極の電圧より低ければ充電抵抗器２５、ダ
イオード２６を通して、さらにコンデンサ１４は充電さ
れる。従って、コンデンサ１４は第２図の（ロ）の時刻
ｔ１から１２に示される様に充電される。従って時刻ｔ
２以降においてはコンデンサ１４が過充電されているた
めコンデンサ１４の放電電流により急峻な立上がりのオ
フゲート電流をＧＴｏｌＢに与えることができる。

第２図の（Ｃ）の時刻ｔｏに示される様に初めて、オフ
ゲート電流を流す場合も、倍電圧整流回路の作用でコン
デンサ１４が交流電源１の出力電圧実効値の２倍程度の
電圧１２まで充電されているため、急峻な立上がりを持
つ十分なパワのオフゲート電流をＧ　Ｔ　０１８供給す
ることができる。

（他の実施例） 第３図は本発明の伯の実施例を示すもので第１図におけ
るリアクトル１９を２つのりアクドル２８゜２９に分割
したもので、伯の構成および作用は上述した実施例と全
く同様である。

また、第４図は本発明の更に他の実施例を示すものであ
る。これは、第１図におけるダイオード２６を使用しな
い例で、コンデンサ１４の充電をもっばら倍電圧整流回
路の作用にのみ依ったものである。ＧＴＯｌＢを間欠的
にスイッチングさせる場合はパルストランス１３のイン
ダクタンスを利用したコンデンサ１４の過充電は期待で
きないので第４図の如きオフゲート回路となる。

〔発明の効果〕

倍電圧整流回路によりパルストランスの一次側に設けら
れたコンデンサとゲートターンオフサイリスタに最初の
オフゲート電流を流す前に過充電しておくことによって
１発目のオフゲート信号によってゲートターンオフサイ
リスタをン肖弧するための十分なオフゲート電流を供給
することができ、１発目のオフゲート信号によっても確
実にゲートターンオフサイリスタを潤弧することができ
るゲートターンオフサイリスタのオフゲート回路を捉供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく一実施例のゲートターンオフサ
イリスタのオフケート回路図を示し、第２図は第１図に
示されるオフゲート回路の各部の波形図を示し、第３図
及び第４図は本発明に基づく伯の実施例を示し、第５図
は従来のオフグー１〜回路図を示す。 １・・・交流電源 １３・・・パルストランス １４・・・コンデンサ １５・・・トランジスタ １８・・・ゲートターンオフサイリスタ２２・・・倍電
圧整流回路 代理人　弁理士　則　近　電　佑 同　　三俣弘文 第２図 ２Ｒ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二次巻線がゲートターンオフサイリスタのゲート・カソ
   ード間に接続されるパルストランスと、このパルストラ
   ンスの一次巻線にスイッチング素子を介して接続される
   コンデンサと、 このコンデンサが前記パルストランスを介してゲートタ
   ーンオフサイリスタをオフさせるオフゲート電流を供給
   する電圧値に前記コンデンサを過充電する倍電圧整流回
   路とを 有するゲートターンオフサイリスタのオフゲート回路。