JPH0993951A - インバータのスナバエネルギー回生回路 - Google Patents
インバータのスナバエネルギー回生回路Info
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- JPH0993951A JPH0993951A JP7241168A JP24116895A JPH0993951A JP H0993951 A JPH0993951 A JP H0993951A JP 7241168 A JP7241168 A JP 7241168A JP 24116895 A JP24116895 A JP 24116895A JP H0993951 A JPH0993951 A JP H0993951A
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- capacitor
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
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- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体スイッチ素子
のオン・オフ動作に伴ってスナバ回路に蓄積されるエネ
ルギーを直流電源側に回生する、インバータのスナバエ
ネルギー回生回路に関する。
のオン・オフ動作に伴ってスナバ回路に蓄積されるエネ
ルギーを直流電源側に回生する、インバータのスナバエ
ネルギー回生回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、この種のインバータの従来例を
示す回路図である。図６において、半導体スイッチ素子
としての絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下で
は、ＩＧＢＴと略記する）１０には帰還ダイオード１１
が、またＩＧＢＴ２０には帰還ダイオード２１がそれぞ
れ逆並列されているので、これらＩＧＢＴ１０と２０と
を直列に接続してその両端に直流電源２を接続する。
示す回路図である。図６において、半導体スイッチ素子
としての絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下で
は、ＩＧＢＴと略記する）１０には帰還ダイオード１１
が、またＩＧＢＴ２０には帰還ダイオード２１がそれぞ
れ逆並列されているので、これらＩＧＢＴ１０と２０と
を直列に接続してその両端に直流電源２を接続する。
【０００３】このようなＩＧＢＴの直列回路を２組また
は３組を相互に並列接続して直流電源に接続することに
より、直流を単相交流あるいは３相交流に変換するイン
バータが構成されるのであるが、図６では、その第１相
のみを図示している。ＩＧＢＴ１０をオン・オフ動作さ
せると同時に、ＩＧＢＴ２０をこれとは逆位相でオン・
オフ動作させることで、両ＩＧＢＴ１０と２０との結合
点から交流を取り出すことができるのであるが、このよ
うなＩＧＢＴ１０あるいは２０のスイッチング動作に伴
って、回路の配線インダクタンスの蓄積エネルギーが変
化速度のきわめて大きい電圧となって印加されることに
より、当該ＩＧＢＴ１０あるいは２０を破損させる恐れ
があるので、第１コンデンサ１２と第１ダイオード１３
および抵抗１４で構成するスナバ回路をＩＧＢＴ１０に
並列に接続し、同じく第１コンデンサ２２と第１ダイオ
ード２３および抵抗２４で構成するスナバ回路をＩＧＢ
Ｔ２０に並列に接続することで、第１コンデンサ１２ま
たは２２にこのエネルギーを蓄積させ、ＩＧＢＴ１０，
２０に印加される電圧の変化速度を緩和させている。
は３組を相互に並列接続して直流電源に接続することに
より、直流を単相交流あるいは３相交流に変換するイン
バータが構成されるのであるが、図６では、その第１相
のみを図示している。ＩＧＢＴ１０をオン・オフ動作さ
せると同時に、ＩＧＢＴ２０をこれとは逆位相でオン・
オフ動作させることで、両ＩＧＢＴ１０と２０との結合
点から交流を取り出すことができるのであるが、このよ
うなＩＧＢＴ１０あるいは２０のスイッチング動作に伴
って、回路の配線インダクタンスの蓄積エネルギーが変
化速度のきわめて大きい電圧となって印加されることに
より、当該ＩＧＢＴ１０あるいは２０を破損させる恐れ
があるので、第１コンデンサ１２と第１ダイオード１３
および抵抗１４で構成するスナバ回路をＩＧＢＴ１０に
並列に接続し、同じく第１コンデンサ２２と第１ダイオ
ード２３および抵抗２４で構成するスナバ回路をＩＧＢ
Ｔ２０に並列に接続することで、第１コンデンサ１２ま
たは２２にこのエネルギーを蓄積させ、ＩＧＢＴ１０，
２０に印加される電圧の変化速度を緩和させている。
【０００４】例えばＩＧＢＴ１０がオンに、且つＩＧＢ
Ｔ２０がオフになると、配線インダクタンスのエネルギ
ーは第１ダイオード２３を介して第１コンデンサ２２に
流入し、この第１コンデンサ２２を図示の極性で充電す
る。次の瞬間にＩＧＢＴ１０が開路し、且つＩＧＢＴ２
０が閉路すると、第１コンデンサ２２に蓄積されていた
電荷は、第１コンデンサ２２→抵抗２４→ＩＧＢＴ２０
→第１コンデンサ２２の経路で放電する。
Ｔ２０がオフになると、配線インダクタンスのエネルギ
ーは第１ダイオード２３を介して第１コンデンサ２２に
流入し、この第１コンデンサ２２を図示の極性で充電す
る。次の瞬間にＩＧＢＴ１０が開路し、且つＩＧＢＴ２
０が閉路すると、第１コンデンサ２２に蓄積されていた
電荷は、第１コンデンサ２２→抵抗２４→ＩＧＢＴ２０
→第１コンデンサ２２の経路で放電する。
【０００５】このように第１コンデンサ１２と２２と
は、ＩＧＢＴ１０と２０のスイッチング動作に連動して
充電と放電とを繰り返すのであるが、この充放電により
第１コンデンサ１２と２２の蓄積エネルギーを、それぞ
れ抵抗１４と２４とにおいて熱として放散させている。
なお図６における符号３は平滑コンデンサである。
は、ＩＧＢＴ１０と２０のスイッチング動作に連動して
充電と放電とを繰り返すのであるが、この充放電により
第１コンデンサ１２と２２の蓄積エネルギーを、それぞ
れ抵抗１４と２４とにおいて熱として放散させている。
なお図６における符号３は平滑コンデンサである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】インバータをパルス幅
変調方式で制御することで、このインバータが出力する
交流の波形歪を抑制でき、且つ制御特性も良好となるこ
とから、このようなパルス幅変調制御インバータが広く
使用されるようになったが、制御特性を一段と向上させ
るために、当該インバータを構成しているＩＧＢＴなど
の半導体スイッチ素子のスイッチング周波数は、益々高
くなる傾向にある。
変調方式で制御することで、このインバータが出力する
交流の波形歪を抑制でき、且つ制御特性も良好となるこ
とから、このようなパルス幅変調制御インバータが広く
使用されるようになったが、制御特性を一段と向上させ
るために、当該インバータを構成しているＩＧＢＴなど
の半導体スイッチ素子のスイッチング周波数は、益々高
くなる傾向にある。
【０００７】このようにスイッチング周波数を高くする
と、ＩＧＢＴ自身のスイッチング損失も増大するが、特
にスナバ回路で発生する損失が著しく増大し、この損失
を熱として放散させるのに大容量の抵抗が必要であるば
かりでなく、この発生熱を放散させるために特別の工夫
が必要になるなど、装置が大形かつ高価になる欠点を有
するばかりでなく、装置の効率を著しく低下させる欠点
も合わせて有する。
と、ＩＧＢＴ自身のスイッチング損失も増大するが、特
にスナバ回路で発生する損失が著しく増大し、この損失
を熱として放散させるのに大容量の抵抗が必要であるば
かりでなく、この発生熱を放散させるために特別の工夫
が必要になるなど、装置が大形かつ高価になる欠点を有
するばかりでなく、装置の効率を著しく低下させる欠点
も合わせて有する。
【０００８】そこで、この発明の目的は、インバータを
構成している半導体スイッチ素子のスイッチング動作に
伴ってスナバ回路に蓄積されるエネルギーを直流電源側
へ回生することにより、エネルギーの無駄使いを防止し
て、装置大形化と価格の上昇を抑制するとともに、効率
を向上させることにある。
構成している半導体スイッチ素子のスイッチング動作に
伴ってスナバ回路に蓄積されるエネルギーを直流電源側
へ回生することにより、エネルギーの無駄使いを防止し
て、装置大形化と価格の上昇を抑制するとともに、効率
を向上させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】２組の半導体スイッチ素
子と帰還ダイオードとの逆並列接続回路を、相互に直列
接続して直流電源の正負極間に接続し、これらの半導体
スイッチ素子をオン・オフ動作させることで直流を交流
に変換しているインバータにおいて、この第１の発明
は、第１コンデンサと第１ダイオードとの直列回路を、
前記各半導体スイッチ素子に別個に並列接続し、第２コ
ンデンサと第２ダイオードと第１リアクトルとの直列回
路を、前記各第１ダイオードに別個に並列接続し、第３
ダイオードを、前記各第２コンデンサに別個に並列接続
し、第４ダイオードと第２リアクトルとの直列回路を、
前記直流電源の正負極間に並列接続し、正極側半導体ス
イッチ素子に属する前記第２コンデンサの一端を、第５
ダイオードを介して前記第４ダイオードと第２リアクト
ルとの結合点に接続し、第３リアクトルと第６ダイオー
ドとの直列回路を、前記直流電源の正負極間に並列接続
し、負極側半導体スイッチ素子に属する前記第２コンデ
ンサの一端を、第７ダイオードを介して前記第３リアク
トルと第６ダイオードとの結合点に接続する。
子と帰還ダイオードとの逆並列接続回路を、相互に直列
接続して直流電源の正負極間に接続し、これらの半導体
スイッチ素子をオン・オフ動作させることで直流を交流
に変換しているインバータにおいて、この第１の発明
は、第１コンデンサと第１ダイオードとの直列回路を、
前記各半導体スイッチ素子に別個に並列接続し、第２コ
ンデンサと第２ダイオードと第１リアクトルとの直列回
路を、前記各第１ダイオードに別個に並列接続し、第３
ダイオードを、前記各第２コンデンサに別個に並列接続
し、第４ダイオードと第２リアクトルとの直列回路を、
前記直流電源の正負極間に並列接続し、正極側半導体ス
イッチ素子に属する前記第２コンデンサの一端を、第５
ダイオードを介して前記第４ダイオードと第２リアクト
ルとの結合点に接続し、第３リアクトルと第６ダイオー
ドとの直列回路を、前記直流電源の正負極間に並列接続
し、負極側半導体スイッチ素子に属する前記第２コンデ
ンサの一端を、第７ダイオードを介して前記第３リアク
トルと第６ダイオードとの結合点に接続する。
【００１０】また、第２の発明は前記インバータにおい
て、第１コンデンサと第１ダイオードとの直列回路を、
前記各半導体スイッチ素子に別個に並列接続し、第２コ
ンデンサと補助サイリスタと第１リアクトルとの直列回
路を、前記各第１ダイオードに別個に並列接続し、第２
ダイオードを、前記各第２コンデンサに別個に並列接続
し、第３ダイオードと第２リアクトルとの直列回路を、
前記直流電源の正負極間に並列接続し、正極側半導体ス
イッチ素子に属する前記第２コンデンサの一端を、第４
ダイオードを介して前記第３ダイオードと第２リアクト
ルとの結合点に接続し、第３リアクトルと第５ダイオー
ドとの直列回路を、前記直流電源の正負極間に並列接続
し、負極側半導体スイッチ素子に属する前記第２コンデ
ンサの一端を、第６ダイオードを介して前記第３リアク
トルと第５ダイオードとの結合点に接続する。
て、第１コンデンサと第１ダイオードとの直列回路を、
前記各半導体スイッチ素子に別個に並列接続し、第２コ
ンデンサと補助サイリスタと第１リアクトルとの直列回
路を、前記各第１ダイオードに別個に並列接続し、第２
ダイオードを、前記各第２コンデンサに別個に並列接続
し、第３ダイオードと第２リアクトルとの直列回路を、
前記直流電源の正負極間に並列接続し、正極側半導体ス
イッチ素子に属する前記第２コンデンサの一端を、第４
ダイオードを介して前記第３ダイオードと第２リアクト
ルとの結合点に接続し、第３リアクトルと第５ダイオー
ドとの直列回路を、前記直流電源の正負極間に並列接続
し、負極側半導体スイッチ素子に属する前記第２コンデ
ンサの一端を、第６ダイオードを介して前記第３リアク
トルと第５ダイオードとの結合点に接続する。
【００１１】また、第３の発明は、前記第２の発明にお
いて、前記各補助サイリスタを点弧させるためのゲート
信号を、該補助サイリスタが属する前記半導体スイッチ
素子のオン動作の開始時点より所定の時間遅延させて発
生させるものとする。さらに第４の発明は、前記第２の
発明において、前記各補助サイリスタを点弧させるため
のゲート信号を、該補助サイリスタが属する前記第２コ
ンデンサの両端の電圧が所定値以下のときに、該補助サ
イリスタが属する前記半導体スイッチ素子のオン動作の
開始時点より所定の時間遅延させて発生させるものとす
る。
いて、前記各補助サイリスタを点弧させるためのゲート
信号を、該補助サイリスタが属する前記半導体スイッチ
素子のオン動作の開始時点より所定の時間遅延させて発
生させるものとする。さらに第４の発明は、前記第２の
発明において、前記各補助サイリスタを点弧させるため
のゲート信号を、該補助サイリスタが属する前記第２コ
ンデンサの両端の電圧が所定値以下のときに、該補助サ
イリスタが属する前記半導体スイッチ素子のオン動作の
開始時点より所定の時間遅延させて発生させるものとす
る。
【００１２】
【作用】この第１の発明によれば、スナバ回路の第１コ
ンデンサに蓄積されたエネルギーを、このスナバ回路が
属している半導体スイッチ素子がオンしたときに、第２
コンデンサに移送し、引き続き当該半導体スイッチ素子
がオフし、且つ他方の半導体スイッチ素子がオンする
と、第２または第３リアクトルへこの第２コンデンサに
蓄えられていたエネルギーを移送し、さらに前記他方の
半導体スイッチ素子がオフすると、直流電源へこの第２
または第３リアクトルに蓄えられていたエネルギーが回
生され、半導体スイッチ素子のスイッチング動作に伴っ
てスナバ回路に蓄えられたエネルギーを、無駄に消費す
ることなく直流電源へ回生する。
ンデンサに蓄積されたエネルギーを、このスナバ回路が
属している半導体スイッチ素子がオンしたときに、第２
コンデンサに移送し、引き続き当該半導体スイッチ素子
がオフし、且つ他方の半導体スイッチ素子がオンする
と、第２または第３リアクトルへこの第２コンデンサに
蓄えられていたエネルギーを移送し、さらに前記他方の
半導体スイッチ素子がオフすると、直流電源へこの第２
または第３リアクトルに蓄えられていたエネルギーが回
生され、半導体スイッチ素子のスイッチング動作に伴っ
てスナバ回路に蓄えられたエネルギーを、無駄に消費す
ることなく直流電源へ回生する。
【００１３】また、第２〜第４のの発明は、前記第１の
発明における各第２ダイオードをそれぞれ補助サイリス
タに置き換えたものであり、この第２の発明で、各半導
体スイッチ素子に属する補助サイリスタを点弧させるた
めのゲート信号を当該半導体スイッチ素子のオン動作の
タイミングと一致させれば、上述の第１の発明の作用が
得られる。
発明における各第２ダイオードをそれぞれ補助サイリス
タに置き換えたものであり、この第２の発明で、各半導
体スイッチ素子に属する補助サイリスタを点弧させるた
めのゲート信号を当該半導体スイッチ素子のオン動作の
タイミングと一致させれば、上述の第１の発明の作用が
得られる。
【００１４】さらに第３の発明では、各半導体スイッチ
素子に属する補助サイリスタを点弧させるためのゲート
信号を、当該半導体スイッチ素子のオン動作のタイミン
グより所定の時間遅延させることにより、当該半導体ス
イッチ素子に流れる電流のピーク値を減少させることが
できる。また、第４の発明では、各半導体スイッチ素子
に属する補助サイリスタを点弧させるためのゲート信号
を、該補助サイリスタが属する第２コンデンサの両端の
電圧が所定値以下のときで、該補助サイリスタが属する
前記半導体スイッチ素子のオン動作のタイミングより所
定の時間遅延させることにより、スナバ回路のエネルギ
ーによる第２コンデンサへの過充電による電圧上昇の抑
制と、当該半導体スイッチ素子に流れる電流のピーク値
を減少させることとができる。
素子に属する補助サイリスタを点弧させるためのゲート
信号を、当該半導体スイッチ素子のオン動作のタイミン
グより所定の時間遅延させることにより、当該半導体ス
イッチ素子に流れる電流のピーク値を減少させることが
できる。また、第４の発明では、各半導体スイッチ素子
に属する補助サイリスタを点弧させるためのゲート信号
を、該補助サイリスタが属する第２コンデンサの両端の
電圧が所定値以下のときで、該補助サイリスタが属する
前記半導体スイッチ素子のオン動作のタイミングより所
定の時間遅延させることにより、スナバ回路のエネルギ
ーによる第２コンデンサへの過充電による電圧上昇の抑
制と、当該半導体スイッチ素子に流れる電流のピーク値
を減少させることとができる。
【００１５】
【実施例】図１は、この発明の第１の実施例を表す回路
図であり、図６に示した従来例回路図の場合と同様に、
インバータ部分は１相分のみを示している。図１におい
て、半導体スイッチ素子としてのＩＧＢＴ１０と２０と
には、それぞれ帰還ダイオード１１と２１とが逆並列接
続されており、両ＩＧＢＴ１０と２０とを直列接続した
ものを直流電源２の正負極間に接続することで、インバ
ータの１相分が形成されているのは、図６に示した従来
例回路の場合と同じである。さらに、第１コンデンサ１
２と第１ダイオード１３との直列回路をＩＧＢＴ１０に
並列接続し、また第１コンデンサ２２と第１ダイオード
２３との直列回路をＩＧＢＴ２０に並列接続すること
で、これらＩＧＢＴ１０と２０がスイッチング動作した
場合の配線インダクタンスのエネルギーを、これら第１
コンデンサ１２あるいは２２に蓄積するようにしている
のも、図６に示した従来例回路の場合と同じである。
図であり、図６に示した従来例回路図の場合と同様に、
インバータ部分は１相分のみを示している。図１におい
て、半導体スイッチ素子としてのＩＧＢＴ１０と２０と
には、それぞれ帰還ダイオード１１と２１とが逆並列接
続されており、両ＩＧＢＴ１０と２０とを直列接続した
ものを直流電源２の正負極間に接続することで、インバ
ータの１相分が形成されているのは、図６に示した従来
例回路の場合と同じである。さらに、第１コンデンサ１
２と第１ダイオード１３との直列回路をＩＧＢＴ１０に
並列接続し、また第１コンデンサ２２と第１ダイオード
２３との直列回路をＩＧＢＴ２０に並列接続すること
で、これらＩＧＢＴ１０と２０がスイッチング動作した
場合の配線インダクタンスのエネルギーを、これら第１
コンデンサ１２あるいは２２に蓄積するようにしている
のも、図６に示した従来例回路の場合と同じである。
【００１６】この第１の実施例においては、第２コンデ
ンサ１５と第２ダイオード１６と第１リアクトル１７と
の直列回路を第１ダイオード１３に並列接続するととも
に、第２コンデンサ２５と第２ダイオード２６と第１リ
アクトル２７との直列回路を第１ダイオード２３に並列
接続している。また、第３ダイオード１８を第２コンデ
ンサ１５に並列接続するとともに、第３ダイオード２８
を第２コンデンサ２５に並列接続している。
ンサ１５と第２ダイオード１６と第１リアクトル１７と
の直列回路を第１ダイオード１３に並列接続するととも
に、第２コンデンサ２５と第２ダイオード２６と第１リ
アクトル２７との直列回路を第１ダイオード２３に並列
接続している。また、第３ダイオード１８を第２コンデ
ンサ１５に並列接続するとともに、第３ダイオード２８
を第２コンデンサ２５に並列接続している。
【００１７】さらに第４ダイオード３１と第２リアクト
ル３２との直列回路を直流電源２の正負極間に並列接続
し、第２コンデンサ１５の一端を第５ダイオード３３を
介して第４ダイオード３１と第２リアクトル３２との結
合点に接続し、第３リアクトル３４と第６ダイオード３
５との直列回路を直流電源２の正負極間に並列接続し、
第２コンデンサ２５の一端を第７ダイオード３６を介し
て第３リアクトル３４と第６ダイオード３５との結合点
に接続する。
ル３２との直列回路を直流電源２の正負極間に並列接続
し、第２コンデンサ１５の一端を第５ダイオード３３を
介して第４ダイオード３１と第２リアクトル３２との結
合点に接続し、第３リアクトル３４と第６ダイオード３
５との直列回路を直流電源２の正負極間に並列接続し、
第２コンデンサ２５の一端を第７ダイオード３６を介し
て第３リアクトル３４と第６ダイオード３５との結合点
に接続する。
【００１８】上述のように構成されている第１の実施例
回路の動作は次のとおりである。すなわち、直流電源２
の正極側のＩＧＢＴ１０がオン状態に、また直流電源２
の負極側のＩＧＢＴ２０がオフ状態にあると仮定する
と、負極側の第１コンデンサ２２は図示の極性でＥなる
電源電圧で充電されている。ここでＩＧＢＴ１０がオフ
となり、引き続いてＩＧＢＴ２０がオンとなる転流現象
により、第１コンデンサ２２の電荷は、第１コンデンサ
２２→第１リアクトル２７→第２ダイオード２６→第２
コンデンサ２５→ＩＧＢＴ２０→第１コンデンサ２２の
経路で構成される振動回路により、第２コンデンサ２５
へ移行し、このとき流れる移動電流（Ｉ22）により第２
コンデンサ２５を図示の極性で充電する。
回路の動作は次のとおりである。すなわち、直流電源２
の正極側のＩＧＢＴ１０がオン状態に、また直流電源２
の負極側のＩＧＢＴ２０がオフ状態にあると仮定する
と、負極側の第１コンデンサ２２は図示の極性でＥなる
電源電圧で充電されている。ここでＩＧＢＴ１０がオフ
となり、引き続いてＩＧＢＴ２０がオンとなる転流現象
により、第１コンデンサ２２の電荷は、第１コンデンサ
２２→第１リアクトル２７→第２ダイオード２６→第２
コンデンサ２５→ＩＧＢＴ２０→第１コンデンサ２２の
経路で構成される振動回路により、第２コンデンサ２５
へ移行し、このとき流れる移動電流（Ｉ22）により第２
コンデンサ２５を図示の極性で充電する。
【００１９】次いで負極側のＩＧＢＴ２０が再びオフ状
態になり、引き続いて正極側のＩＧＢＴ１０がオンにな
ると、前述の第２コンデンサ２５に移行した電荷による
移動電流（Ｉ25）は、第２コンデンサ２５→第７ダイオ
ード３６→第３リアクトル３４→ＩＧＢＴ１０→第２コ
ンデンサ２５の経路に構成される振動回路に流れ第３リ
アクトル３４に蓄えられる。なお第３ダイオード２８は
移動電流（Ｉ25）により第２コンデンサ２５が図示の極
性とは逆極性に電位になるのを阻止するために備えられ
ている。
態になり、引き続いて正極側のＩＧＢＴ１０がオンにな
ると、前述の第２コンデンサ２５に移行した電荷による
移動電流（Ｉ25）は、第２コンデンサ２５→第７ダイオ
ード３６→第３リアクトル３４→ＩＧＢＴ１０→第２コ
ンデンサ２５の経路に構成される振動回路に流れ第３リ
アクトル３４に蓄えられる。なお第３ダイオード２８は
移動電流（Ｉ25）により第２コンデンサ２５が図示の極
性とは逆極性に電位になるのを阻止するために備えられ
ている。
【００２０】さらに正極側のＩＧＢＴ１０が再びオフ状
態になると、前述の第３リアクトル３４に蓄えられたエ
ネルギーは、第３リアクトル３４→直流流電源２→第６
ダイオード３５→第３リアクトル３４の経路で最終的に
直流電源２に回生される。なお正極側のＩＧＢＴ１０の
動作に伴って第１コンデンサ１２に蓄積された電荷も、
同様の動作で最終的には直流電源２に回生される。
態になると、前述の第３リアクトル３４に蓄えられたエ
ネルギーは、第３リアクトル３４→直流流電源２→第６
ダイオード３５→第３リアクトル３４の経路で最終的に
直流電源２に回生される。なお正極側のＩＧＢＴ１０の
動作に伴って第１コンデンサ１２に蓄積された電荷も、
同様の動作で最終的には直流電源２に回生される。
【００２１】図２は、この発明の第２の実施例を表す回
路図であり、図１に示した第１の実施例回路図の場合と
同様に、インバータ部分は１相分のみを示し、図１と異
なる機能を中心に以下説明する。この第２の実施例にお
いては、第２コンデンサ１５と補助サイリスタ４１と第
１リアクトル１７との直列回路を第１ダイオード１３に
並列接続するとともに、第２コンデンサ２５と補助サイ
リスタ４２と第１リアクトル２７との直列回路を第１ダ
イオード２３に並列接続している。また、第２ダイオー
ド１９を第２コンデンサ１５に並列接続するとともに、
第２ダイオード２９を第２コンデンサ２５に並列接続し
ている。
路図であり、図１に示した第１の実施例回路図の場合と
同様に、インバータ部分は１相分のみを示し、図１と異
なる機能を中心に以下説明する。この第２の実施例にお
いては、第２コンデンサ１５と補助サイリスタ４１と第
１リアクトル１７との直列回路を第１ダイオード１３に
並列接続するとともに、第２コンデンサ２５と補助サイ
リスタ４２と第１リアクトル２７との直列回路を第１ダ
イオード２３に並列接続している。また、第２ダイオー
ド１９を第２コンデンサ１５に並列接続するとともに、
第２ダイオード２９を第２コンデンサ２５に並列接続し
ている。
【００２２】さらに第３ダイオード５１と第２リアクト
ル５２との直列回路を直流電源２の正負極間に並列接続
し、第２コンデンサ１５の一端を第４ダイオード５３を
介して第３ダイオード５１と第２リアクトル５２との結
合点に接続し、第３リアクトル５４と第５ダイオード５
５との直列回路を直流電源２の正負極間に並列接続し、
第２コンデンサ２５の一端を第６ダイオード５６を介し
て第３リアクトル５４と第５ダイオード５５との結合点
に接続する。
ル５２との直列回路を直流電源２の正負極間に並列接続
し、第２コンデンサ１５の一端を第４ダイオード５３を
介して第３ダイオード５１と第２リアクトル５２との結
合点に接続し、第３リアクトル５４と第５ダイオード５
５との直列回路を直流電源２の正負極間に並列接続し、
第２コンデンサ２５の一端を第６ダイオード５６を介し
て第３リアクトル５４と第５ダイオード５５との結合点
に接続する。
【００２３】なお、図２における参照符号５１〜５６の
各部品の定格，機能は図１における参照符号３１〜３６
の各部品と、例えば参照符号５１が参照符号３１に対応
する如く、それぞれ同一である。また同様に、参照符号
１９は参照符号１８に対応し、参照符号２９は参照符号
２８に対応する。すなわち、この第２の実施例回路図に
おいては、前記第１の実施例回路図に示した第２ダイオ
ード１６，２６がそれぞれ補助サイリスタ４１，４２に
置き変わっており、補助サイリスタ４１を点弧させるた
めのゲート信号をＩＧＢＴ１０のオン動作のタイミング
と一致させ、また補助サイリスタ４２を点弧させるため
のゲート信号をＩＧＢＴ２０のオン動作のタイミングと
一致させれば、上述の第１の実施例と同様の動作とな
る。
各部品の定格，機能は図１における参照符号３１〜３６
の各部品と、例えば参照符号５１が参照符号３１に対応
する如く、それぞれ同一である。また同様に、参照符号
１９は参照符号１８に対応し、参照符号２９は参照符号
２８に対応する。すなわち、この第２の実施例回路図に
おいては、前記第１の実施例回路図に示した第２ダイオ
ード１６，２６がそれぞれ補助サイリスタ４１，４２に
置き変わっており、補助サイリスタ４１を点弧させるた
めのゲート信号をＩＧＢＴ１０のオン動作のタイミング
と一致させ、また補助サイリスタ４２を点弧させるため
のゲート信号をＩＧＢＴ２０のオン動作のタイミングと
一致させれば、上述の第１の実施例と同様の動作とな
る。
【００２４】すなわち前述の第１または第２の実施例に
おいて、ＩＧＢＴ１０がターンオンしたときに流れる電
流（Ｉ1 ）は、式（１）で表される。
おいて、ＩＧＢＴ１０がターンオンしたときに流れる電
流（Ｉ1 ）は、式（１）で表される。
【００２５】
【数１】 Ｉ1 ＝ＩL ＋ＩS2＋Ｉ12＋Ｉ25 …（１） ここで、ＩL ：直流電源２からの負荷電流、 ＩS2：直流電源２から第１コンデンサ２２への充電電
流、 Ｉ12：第１コンデンサ１２から第２コンデンサ１５への
移動電流、 Ｉ25：第２コンデンサ２５から第３リアクトル３４への
移動電流。
流、 Ｉ12：第１コンデンサ１２から第２コンデンサ１５への
移動電流、 Ｉ25：第２コンデンサ２５から第３リアクトル３４への
移動電流。
【００２６】また、前述の第１または第２の実施例にお
いて、ＩＧＢＴ２０がターンオンしたときに流れる電流
（Ｉ2 ）は、式（２）で表される。
いて、ＩＧＢＴ２０がターンオンしたときに流れる電流
（Ｉ2 ）は、式（２）で表される。
【００２７】
【数２】 Ｉ2 ＝ＩL ＋ＩS1＋Ｉ22＋Ｉ15 …（２） ここで、ＩL ：直流電源２からの負荷電流、 ＩS1：直流電源２から第１コンデンサ１２への充電電
流、 Ｉ22：第１コンデンサ２２から第２コンデンサ２５への
移動電流、 Ｉ15：第２コンデンサ１５から第２リアクトル３２への
移動電流。
流、 Ｉ22：第１コンデンサ２２から第２コンデンサ２５への
移動電流、 Ｉ15：第２コンデンサ１５から第２リアクトル３２への
移動電流。
【００２８】図３は、この発明の第３の実施例を示し、
図２に示した補助サイリスタ４１，４２それぞれを点弧
させるためのゲート信号を発生させるゲード回路図であ
る。図３に示すゲート回路は、外部より指令されるオン
・オフ信号をゲート駆動回路６１または６２によりゲー
ト信号に変換してＩＧＢＴ１０または２０をオン・オフ
させ、前記オン・オフ信号を遅延回路６３または６４に
より所定の時間させた信号をゲート駆動回路６５または
６６によりゲート信号に変換して補助サイリスタ４１ま
たは４２を点弧させる構成である。
図２に示した補助サイリスタ４１，４２それぞれを点弧
させるためのゲート信号を発生させるゲード回路図であ
る。図３に示すゲート回路は、外部より指令されるオン
・オフ信号をゲート駆動回路６１または６２によりゲー
ト信号に変換してＩＧＢＴ１０または２０をオン・オフ
させ、前記オン・オフ信号を遅延回路６３または６４に
より所定の時間させた信号をゲート駆動回路６５または
６６によりゲート信号に変換して補助サイリスタ４１ま
たは４２を点弧させる構成である。
【００２９】図３のゲート回路に基づくこの第３の実施
例の動作を、図４に示す波形図を参照しつつ、以下に説
明する。図４（イ）に示すＩＧＢＴ１０または２０のゲ
ート信号に対して、オン信号の開始時点より時間Ｔだけ
図４（ロ）に示す補助サイリスタ４１または４２のゲー
ト信号のオン信号とすることにより、前記式（１）に示
したＩ12または前記式（２）に示したＩ22を前記時間Ｔ
だけ遅らせて流すこことなり、ＩＧＢＴ１０または２０
のターンオン時のピーク電流値を抑制するので、ＩＧＢ
Ｔ１０または２０の許容ピーク電流を小さくでき、小形
のＩＧＢＴの採用が可能となる。
例の動作を、図４に示す波形図を参照しつつ、以下に説
明する。図４（イ）に示すＩＧＢＴ１０または２０のゲ
ート信号に対して、オン信号の開始時点より時間Ｔだけ
図４（ロ）に示す補助サイリスタ４１または４２のゲー
ト信号のオン信号とすることにより、前記式（１）に示
したＩ12または前記式（２）に示したＩ22を前記時間Ｔ
だけ遅らせて流すこことなり、ＩＧＢＴ１０または２０
のターンオン時のピーク電流値を抑制するので、ＩＧＢ
Ｔ１０または２０の許容ピーク電流を小さくでき、小形
のＩＧＢＴの採用が可能となる。
【００３０】このとき、前記時間Ｔは、前述のパルス幅
変調方式のキャリア周期より十分短く、且つ前記第１コ
ンデンサと第１リアクトルなどで決まる共振周波数の半
周期に相当する時間に対応させるように設定される。図
５は、この発明の第４の実施例を示し、図２に示した補
助サイリスタ４１，４２それぞれを点弧させるためのゲ
ート信号を発生させるゲード回路図であり、図３に示し
た回路図と同一機能を有するものには同一参照符号を付
してその説明を省略する。
変調方式のキャリア周期より十分短く、且つ前記第１コ
ンデンサと第１リアクトルなどで決まる共振周波数の半
周期に相当する時間に対応させるように設定される。図
５は、この発明の第４の実施例を示し、図２に示した補
助サイリスタ４１，４２それぞれを点弧させるためのゲ
ート信号を発生させるゲード回路図であり、図３に示し
た回路図と同一機能を有するものには同一参照符号を付
してその説明を省略する。
【００３１】すなわち図５において、第２コンデンサ１
５または２５の両端の電圧を絶縁電圧検出器７１または
７２で検出し、この検出した電圧が所定値として、例え
ば直流電源２の電圧以上か否かを比較器７３または７４
で判定し、前記所定値以上のときにはアンド回路７５ま
たは７６で遅延回路６３または６４の信号を出力しない
ように構成している。
５または２５の両端の電圧を絶縁電圧検出器７１または
７２で検出し、この検出した電圧が所定値として、例え
ば直流電源２の電圧以上か否かを比較器７３または７４
で判定し、前記所定値以上のときにはアンド回路７５ま
たは７６で遅延回路６３または６４の信号を出力しない
ように構成している。
【００３２】図５に示したゲート回路により、スナバ回
路のエネルギーによる第２コンデンサへの過充電による
電圧上昇の抑制と、半導体スイッチ素子に流れる電流の
ピーク値を減少させることとができる。
路のエネルギーによる第２コンデンサへの過充電による
電圧上昇の抑制と、半導体スイッチ素子に流れる電流の
ピーク値を減少させることとができる。
【００３３】
【発明の効果】この第１または第２の発明によれば、直
流を交流に変換するインバータを構成している半導体ス
イッチ素子がオン・オフ動作をするのに伴って、当該半
導体スイッチ素子に付属しているスナバ回路の第１コン
デンサに蓄積された電荷を、この半導体スイッチ素子の
動作に連動して第２のコンデンサへ、さらに第２または
第３リアクトルへ移動させたのち、最終的に直流電源へ
このエネルギーを回生させるように回路を構成している
で、半導体スイッチ素子のスイッチング周波数が高くな
っても、これに伴って発生するエネルギーは熱として放
散されることなく、すべて直流電源に回生されるので、
エネルギーの無駄な消費がなく、従って装置の大形化
や、発生熱の処理に必要なコストを回避できるととも
に、装置の効率低下を抑制する効果を発揮する。
流を交流に変換するインバータを構成している半導体ス
イッチ素子がオン・オフ動作をするのに伴って、当該半
導体スイッチ素子に付属しているスナバ回路の第１コン
デンサに蓄積された電荷を、この半導体スイッチ素子の
動作に連動して第２のコンデンサへ、さらに第２または
第３リアクトルへ移動させたのち、最終的に直流電源へ
このエネルギーを回生させるように回路を構成している
で、半導体スイッチ素子のスイッチング周波数が高くな
っても、これに伴って発生するエネルギーは熱として放
散されることなく、すべて直流電源に回生されるので、
エネルギーの無駄な消費がなく、従って装置の大形化
や、発生熱の処理に必要なコストを回避できるととも
に、装置の効率低下を抑制する効果を発揮する。
【００３４】また、この第３または第４の発明によれ
ば、上述の第１，第２の発明の効果にくわえて、半導体
スイッチ素子に流れるピーク電流値を抑制できるので、
更なる装置の小形化，低コスト化に寄与できる。
ば、上述の第１，第２の発明の効果にくわえて、半導体
スイッチ素子に流れるピーク電流値を抑制できるので、
更なる装置の小形化，低コスト化に寄与できる。
【図１】この発明の第１の実施例を示す回路構成図
【図２】この発明の第２の実施例を示す回路構成図
【図３】この発明の第３の実施例を示す回路構成図
【図４】図３の動作説明図
【図５】この発明の第４の実施例を示す回路構成図
【図６】従来例を示す回路構成図
２…直流電源、３…平滑コンデンサ、１０，２０…半導
体スイッチ素子としてのＩＧＢＴ、１１，２１…帰還ダ
イオード、１２，２２…第１コンデンサ、１３，２３…
第１ダイオード、１４，２４…抵抗、１５，２５…第２
コンデンサ、１６，２６…第２ダイオード、１７，２７
…第１リアクトル、１８，２８…第３ダイオード、３１
…第４ダイオード、３２…第２リアクトル、３３…第５
ダイオード、３４…第３リアクトル、３５…第６ダイオ
ード、３６…第７ダイオード、４１，４２…補助サイリ
スタ、６１，６２，６５，６６…ゲート駆動回路、６
３，６４…遅延回路、７１，７２…絶縁電圧検出器、７
３，７４…比較器、７５，７６…アンド回路。
体スイッチ素子としてのＩＧＢＴ、１１，２１…帰還ダ
イオード、１２，２２…第１コンデンサ、１３，２３…
第１ダイオード、１４，２４…抵抗、１５，２５…第２
コンデンサ、１６，２６…第２ダイオード、１７，２７
…第１リアクトル、１８，２８…第３ダイオード、３１
…第４ダイオード、３２…第２リアクトル、３３…第５
ダイオード、３４…第３リアクトル、３５…第６ダイオ
ード、３６…第７ダイオード、４１，４２…補助サイリ
スタ、６１，６２，６５，６６…ゲート駆動回路、６
３，６４…遅延回路、７１，７２…絶縁電圧検出器、７
３，７４…比較器、７５，７６…アンド回路。
Claims (4)
- 【請求項１】２組の半導体スイッチ素子と帰還ダイオー
ドとの逆並列接続回路を、相互に直列接続して直流電源
の正負極間に接続し、これらの半導体スイッチ素子をオ
ン・オフ動作させることで直流を交流に変換しているイ
ンバータにおいて、 第１コンデンサと第１ダイオードとの直列回路を、前記
各半導体スイッチ素子に別個に並列接続し、 第２コンデンサと第２ダイオードと第１リアクトルとの
直列回路を、前記各第１ダイオードに別個に並列接続
し、 第３ダイオードを、前記各第２コンデンサに別個に並列
接続し、 第４ダイオードと第２リアクトルとの直列回路を、前記
直流電源の正負極間に並列接続し、 正極側半導体スイッチ素子に属する前記第２コンデンサ
の一端を、第５ダイオードを介して前記第４ダイオード
と第２リアクトルとの結合点に接続し、 第３リアクトルと第６ダイオードとの直列回路を、前記
直流電源の正負極間に並列接続し、 負極側半導体スイッチ素子に属する前記第２コンデンサ
の一端を、第７ダイオードを介して前記第３リアクトル
と第６ダイオードとの結合点に接続することを特徴とす
るインバータのスナバエネルギー回生回路。 - 【請求項２】２組の半導体スイッチ素子と帰還ダイオー
ドとの逆並列接続回路を、相互に直列接続して直流電源
の正負極間に接続し、これらの半導体スイッチ素子をオ
ン・オフ動作させることで直流を交流に変換しているイ
ンバータにおいて、 第１コンデンサと第１ダイオードとの直列回路を、前記
各半導体スイッチ素子に別個に並列接続し、 第２コンデンサと補助サイリスタと第１リアクトルとの
直列回路を、前記各第１ダイオードに別個に並列接続
し、 第２ダイオードを、前記各第２コンデンサに別個に並列
接続し、 第３ダイオードと第２リアクトルとの直列回路を、前記
直流電源の正負極間に並列接続し、 正極側半導体スイッチ素子に属する前記第２コンデンサ
の一端を、第４ダイオードを介して前記第３ダイオード
と第２リアクトルとの結合点に接続し、 第３リアクトルと第５ダイオードとの直列回路を、前記
直流電源の正負極間に並列接続し、 負極側半導体スイッチ素子に属する前記第２コンデンサ
の一端を、第６ダイオードを介して前記第３リアクトル
と第５ダイオードとの結合点に接続することを特徴とす
るインバータのスナバエネルギー回生回路。 - 【請求項３】請求項２に記載のインバータのスナバエネ
ルギー回生回路において、 前記各補助サイリスタを点弧させるためのゲート信号
を、該補助サイリスタが属する前記半導体スイッチ素子
のオン動作の開始時点より所定の時間遅延させて発生さ
せることを特徴とするインバータのスナバエネルギー回
生回路。 - 【請求項４】請求項２に記載のインバータのスナバエネ
ルギー回生回路において、 前記各補助サイリスタを点弧させるためのゲート信号
を、該補助サイリスタが属する前記第２コンデンサの両
端の電圧が所定値以下のときに、該補助サイリスタが属
する前記半導体スイッチ素子のオン動作の開始時点より
所定の時間遅延させて発生させることを特徴とするイン
バータのスナバエネルギー回生回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7241168A JPH0993951A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | インバータのスナバエネルギー回生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7241168A JPH0993951A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | インバータのスナバエネルギー回生回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0993951A true JPH0993951A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17070266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7241168A Pending JPH0993951A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | インバータのスナバエネルギー回生回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0993951A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006136039A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Iai:Kk | モータ駆動装置 |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP7241168A patent/JPH0993951A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006136039A (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-25 | Iai:Kk | モータ駆動装置 |
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