JP2002525001A - 電気回路 - Google Patents
電気回路Info
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- JP2002525001A JP2002525001A JP2000568159A JP2000568159A JP2002525001A JP 2002525001 A JP2002525001 A JP 2002525001A JP 2000568159 A JP2000568159 A JP 2000568159A JP 2000568159 A JP2000568159 A JP 2000568159A JP 2002525001 A JP2002525001 A JP 2002525001A
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
電気回路は、直列接続された複数の高出力スイッチ素子（１２）と、これらが総てほぼ同時に導通か遮断状態になって全体として１つのスイッチとして作用して、遮断状態では高電圧の一部を各スイッチ素子が分担する制御手段（１５）とを具備する。各スイッチ素子はアンチパラレル接続されて、対応するスイッチ素子にかかる電圧が限界電圧を超えないように、逆バイアスが所定の限界電圧を超えたら導通するＳｉＣからなるアヴァランシュダイオードを有する。
Description
【０００１】 本発明は、直列接続された高出力用スイッチ素子と、これらのスイッチ素子を
すべて実質的に同時に遮断または導通して全体として１つのスイッチとして作用
し、遮断状態ではそれぞれのスイッチが高電圧の一部を保持するよう制御するた
めの手段とを具備し、各スイッチ素子がアンチパラレルに接続された整流素子を
有する電気回路に関する。
すべて実質的に同時に遮断または導通して全体として１つのスイッチとして作用
し、遮断状態ではそれぞれのスイッチが高電圧の一部を保持するよう制御するた
めの手段とを具備し、各スイッチ素子がアンチパラレルに接続された整流素子を
有する電気回路に関する。
【０００２】 上述のような電気回路は、高圧電流を取り扱うための、例えば種々のコンバー
タ、整流器やインバータで使用されるものである。例えば、直流電圧を交流電圧
に変換する変換装置の上記のような電気回路を例としてあげることができるが、
これに限定されるわけではない。
タ、整流器やインバータで使用されるものである。例えば、直流電圧を交流電圧
に変換する変換装置の上記のような電気回路を例としてあげることができるが、
これに限定されるわけではない。
【０００３】 これらの全ての用途に共通する特徴は、遮断状態で前記単一のスイッチに保持
されるべき電圧は１つのスイッチ素子が保持するには高すぎ、複数の素子を直列
に接続して複数のスイッチ素子の間で電圧を分担しなければならないことである
。保持しなければならない電圧は、例えば３０から５００ｋＶで、各スイッチ素
子は単独で１から１０ｋＶの電圧を保持することができる。問題は、完全に同一
の特性を有するような、つまり、どのような場合にも常に同じ作動をするような
スイッチ素子を製造することは不可能なことである。このことは、そのようなス
イッチがコンバータの電流バルブを構成する場合は、電源コンバータの位相レグ
に使用された逆向きのダイオードのオン切替遅延時間、オフ切替遅延時間、テー
ル電流および反転復元特性が素子によって異なるために、スイッチ動作において
各スイッチ素子に対して、過電圧、すなわち、スイッチ素子が保持すべき平均的
な電圧よりも大きな電圧が容易にかかることを意味する。過電圧はスイッチ素子
を損傷させ、変電所のような、より大きなユニットの停止を生じさせて結果的に
非常に費用のかかる運転中断に到る可能性があるので、そのような過電圧から異
なるスイッチ素子を保護することは非常に重要である。
されるべき電圧は１つのスイッチ素子が保持するには高すぎ、複数の素子を直列
に接続して複数のスイッチ素子の間で電圧を分担しなければならないことである
。保持しなければならない電圧は、例えば３０から５００ｋＶで、各スイッチ素
子は単独で１から１０ｋＶの電圧を保持することができる。問題は、完全に同一
の特性を有するような、つまり、どのような場合にも常に同じ作動をするような
スイッチ素子を製造することは不可能なことである。このことは、そのようなス
イッチがコンバータの電流バルブを構成する場合は、電源コンバータの位相レグ
に使用された逆向きのダイオードのオン切替遅延時間、オフ切替遅延時間、テー
ル電流および反転復元特性が素子によって異なるために、スイッチ動作において
各スイッチ素子に対して、過電圧、すなわち、スイッチ素子が保持すべき平均的
な電圧よりも大きな電圧が容易にかかることを意味する。過電圧はスイッチ素子
を損傷させ、変電所のような、より大きなユニットの停止を生じさせて結果的に
非常に費用のかかる運転中断に到る可能性があるので、そのような過電圧から異
なるスイッチ素子を保護することは非常に重要である。
【０００４】 多くのスイッチ素子を直列接続して他の素子を接続せず、過電圧が常に許容範
囲内になるようにすることは現実的な解決ではなく、逆に、このようなスイッチ
で使用するスイッチ素子の数を可能な限り少なくしてスイッチ素子の制御、冷却
その他の装置に要する費用を節約する要請がある。従って、発生する過電圧がそ
の電圧と継続時間に関して許容される範囲に収まるように制御して、スイッチ素
子に害を与えない手段を設計することが必要であった。このことは、通常は各ス
イッチ素子に個別の制御装置を設けることになるのでスイッチの制御が極めて複
雑になり、スイッチそれぞれの裕度(quotient)を制御するために電圧−時間勾配
を制御する知能ゲートドライブ回路が使用されていた。このことは、このような
従来知られていた電気回路の費用はかなり高いことを意味する。その種の電気回
路が常に有する他の問題は、種々のコンポーネントの電力ロスは望ましいレベル
よりも大きいことである。
囲内になるようにすることは現実的な解決ではなく、逆に、このようなスイッチ
で使用するスイッチ素子の数を可能な限り少なくしてスイッチ素子の制御、冷却
その他の装置に要する費用を節約する要請がある。従って、発生する過電圧がそ
の電圧と継続時間に関して許容される範囲に収まるように制御して、スイッチ素
子に害を与えない手段を設計することが必要であった。このことは、通常は各ス
イッチ素子に個別の制御装置を設けることになるのでスイッチの制御が極めて複
雑になり、スイッチそれぞれの裕度(quotient)を制御するために電圧−時間勾配
を制御する知能ゲートドライブ回路が使用されていた。このことは、このような
従来知られていた電気回路の費用はかなり高いことを意味する。その種の電気回
路が常に有する他の問題は、種々のコンポーネントの電力ロスは望ましいレベル
よりも大きいことである。
【０００５】
本発明の目的は、導入の部分で述べたような電気回路であって、上述の問題の
大部分を解決するものを提供することである。
大部分を解決するものを提供することである。
【０００６】 本発明の場合には、この目的は、そのような電気回路に、所定の逆バイアス電
圧が加えられたときに電流を流し始めるように構成された整流素子としてアヴァ
ランシュダイオードを使用し、スイッチ素子の両側に前記以上の電圧が加わらな
いようにし、当該アヴァランシュダイオードはＳｉＣとすることによって解決す
る。ダイオードをＳｉＣとすることによって、高出力スイッチ素子にアンチパラ
レル接続して過電圧に対する保護として使用するために必要な特性を持たせるこ
とができる。つまり、ＳｉＣはＳｉよりもブレークダウン電圧がはるかに大きい
点や、従ってＳｉＣのアヴァランシュダイオードははるかに薄型でパワーロスを
はるかに小さく抑えることができる点等、ＳｉＣのＳｉよりも優れた特性を利用
する。この種のＳｉＣダイオードは非常な高温にも耐えることができる。このこ
とは、アヴァランシュダイオードは、対象スイッチ素子の両側の電位差が前記定
められた限界電圧に達している間、Ｓｉのダイオードに比較してはるかに大きな
電流を流すことができることを意味する。スイッチ素子とアンチパラレル接続さ
れて電圧クランプとして作用するアヴァランシュダイオードを利用して、このよ
うな方法で過電圧防止を行うことは、上記の過電圧の問題に対する非常に単純な
解答である。このことは、スイッチ素子の制御はもはや非常に微妙な問題ではな
く、制御のための手段が単純化される可能性があることを意味する。この緩衝機
もまた大幅に単純化される可能性がある。このことは一方では制御装置を含めた
全電気回路の費用が大幅に下がることを意味し、当該回路の動作に対する信頼度
が向上し、回路を使用したプラント等の運転中断のリスクが減少することになる
。
圧が加えられたときに電流を流し始めるように構成された整流素子としてアヴァ
ランシュダイオードを使用し、スイッチ素子の両側に前記以上の電圧が加わらな
いようにし、当該アヴァランシュダイオードはＳｉＣとすることによって解決す
る。ダイオードをＳｉＣとすることによって、高出力スイッチ素子にアンチパラ
レル接続して過電圧に対する保護として使用するために必要な特性を持たせるこ
とができる。つまり、ＳｉＣはＳｉよりもブレークダウン電圧がはるかに大きい
点や、従ってＳｉＣのアヴァランシュダイオードははるかに薄型でパワーロスを
はるかに小さく抑えることができる点等、ＳｉＣのＳｉよりも優れた特性を利用
する。この種のＳｉＣダイオードは非常な高温にも耐えることができる。このこ
とは、アヴァランシュダイオードは、対象スイッチ素子の両側の電位差が前記定
められた限界電圧に達している間、Ｓｉのダイオードに比較してはるかに大きな
電流を流すことができることを意味する。スイッチ素子とアンチパラレル接続さ
れて電圧クランプとして作用するアヴァランシュダイオードを利用して、このよ
うな方法で過電圧防止を行うことは、上記の過電圧の問題に対する非常に単純な
解答である。このことは、スイッチ素子の制御はもはや非常に微妙な問題ではな
く、制御のための手段が単純化される可能性があることを意味する。この緩衝機
もまた大幅に単純化される可能性がある。このことは一方では制御装置を含めた
全電気回路の費用が大幅に下がることを意味し、当該回路の動作に対する信頼度
が向上し、回路を使用したプラント等の運転中断のリスクが減少することになる
。
【０００７】 本発明の好ましい実施態様によれば、前記のアヴァランシュダイオードの前記
所定の限界電圧は、回路の正常作動時であってスイッチが保持すべき電圧がスイ
ッチ素子の間に概ね均一に分配された状態でのスイッチ素子の正常電圧よりも高
く、好ましくは、少なくとも３０％高い。したがって、前記のスイッチにかかる
電圧がスイッチ素子に均一に分配されていれば、いずれのアヴァランシュダイオ
ードも導通しておらず、ダイオードはどのスイッチ素子に対しても正常電圧より
も３０％以上高い電圧がかかることを防止し、結果的に複雑な回路を用いて素子
の種々の機能的パラメータを検出してスイッチ素子を制御することを不要にする
。アヴァランシュダイオードが過大な電流を長すぎる時間にわたって流してそれ
自体が損傷を受けることがないように、前記所定の限界電圧と正常電圧との間に
はかなり大きな差があり、したがって特定のスイッチ素子において一定程度以上
正常でない状態が出現した場合以外はアヴァランシュダイオードは通電しないの
が好ましい。
所定の限界電圧は、回路の正常作動時であってスイッチが保持すべき電圧がスイ
ッチ素子の間に概ね均一に分配された状態でのスイッチ素子の正常電圧よりも高
く、好ましくは、少なくとも３０％高い。したがって、前記のスイッチにかかる
電圧がスイッチ素子に均一に分配されていれば、いずれのアヴァランシュダイオ
ードも導通しておらず、ダイオードはどのスイッチ素子に対しても正常電圧より
も３０％以上高い電圧がかかることを防止し、結果的に複雑な回路を用いて素子
の種々の機能的パラメータを検出してスイッチ素子を制御することを不要にする
。アヴァランシュダイオードが過大な電流を長すぎる時間にわたって流してそれ
自体が損傷を受けることがないように、前記所定の限界電圧と正常電圧との間に
はかなり大きな差があり、したがって特定のスイッチ素子において一定程度以上
正常でない状態が出現した場合以外はアヴァランシュダイオードは通電しないの
が好ましい。
【０００８】 本発明の他の好ましい実施例によれば、前記アヴァランシュダイオードの前記
所定の限界電圧は、当該電圧を超えることはスイッチ素子にとって有害である第
２の限界電圧以下であり、好ましくは前記第２の限界電圧よりも少なくとも１０
％低い。このことによって、どのスイッチ素子に対しても当該素子に全体的また
は部分的に損傷を与える電圧が加えられないように確実に保護される。
所定の限界電圧は、当該電圧を超えることはスイッチ素子にとって有害である第
２の限界電圧以下であり、好ましくは前記第２の限界電圧よりも少なくとも１０
％低い。このことによって、どのスイッチ素子に対しても当該素子に全体的また
は部分的に損傷を与える電圧が加えられないように確実に保護される。
【０００９】 本発明の他の好ましい実施例によれば、当該スイッチ素子はＩＧＢＴである。
ＩＧＢＴは電源の同時開閉を非常に容易に行うことができるので、このような電
気回路ではＩＧＢＴは非常に好ましいが、その種のスイッチ素子においても本発
明が解決すべき課題が存在する。本発明の別の好ましい実施例では、スイッチ素
子はＭＯＳＦＥＴである。しかし、本発明は、導入の部分で述べた電流の通電と
遮断を行う電力用半導体のあらゆるタイプのスイッチ素子を対象としたものであ
ることを強調しておく必要がある。
ＩＧＢＴは電源の同時開閉を非常に容易に行うことができるので、このような電
気回路ではＩＧＢＴは非常に好ましいが、その種のスイッチ素子においても本発
明が解決すべき課題が存在する。本発明の別の好ましい実施例では、スイッチ素
子はＭＯＳＦＥＴである。しかし、本発明は、導入の部分で述べた電流の通電と
遮断を行う電力用半導体のあらゆるタイプのスイッチ素子を対象としたものであ
ることを強調しておく必要がある。
【００１０】 本発明に他の好ましい実施例によれば、前記の回路はコンバータ回路であり、
前記スイッチはその電流バルブであり、フリーホイールダイオードはバルブのス
イッチ素子とアンチパラレル接続されている。これは本発明の好ましい適用例の
１つである。
前記スイッチはその電流バルブであり、フリーホイールダイオードはバルブのス
イッチ素子とアンチパラレル接続されている。これは本発明の好ましい適用例の
１つである。
【００１１】 本発明の他の好ましい実施例によれば、対応するスイッチ素子とアンチパラレ
ル接続された前記フリーホイールダイオードは、アヴァランシュダイオードであ
る。もしアヴァランシュダイオードの電流を流す方向の特性が従来の整流ダイオ
ードの特性と近いものであり、製造コストが高すぎなければ、これは好ましい解
決策となりえて、変換器の制御は大幅に単純化され各スイッチ素子に対して１つ
の要素を設けるだけ、つまり、アヴァランシュダイオードを設けるだけになる。
ル接続された前記フリーホイールダイオードは、アヴァランシュダイオードであ
る。もしアヴァランシュダイオードの電流を流す方向の特性が従来の整流ダイオ
ードの特性と近いものであり、製造コストが高すぎなければ、これは好ましい解
決策となりえて、変換器の制御は大幅に単純化され各スイッチ素子に対して１つ
の要素を設けるだけ、つまり、アヴァランシュダイオードを設けるだけになる。
【００１２】 本発明の他の好ましい実施例によれば、アヴァランシュダイオードと別のフリ
ーホイールダイオードは互いに並列接続されて、対応するスイッチ素子に対して
はアンチパラレル接続される。このことは、アヴァランシュダイオードは正常の
フリーホイールダイオードほど通電特性が優れていなくても、この対応するスイ
ッチ素子に対して設けたブランチの役目は十分に果たされることを意味する。
ーホイールダイオードは互いに並列接続されて、対応するスイッチ素子に対して
はアンチパラレル接続される。このことは、アヴァランシュダイオードは正常の
フリーホイールダイオードほど通電特性が優れていなくても、この対応するスイ
ッチ素子に対して設けたブランチの役目は十分に果たされることを意味する。
【００１３】 本発明の他の好ましい実施例によれば、スイッチ素子はゲート制御半導体エレ
メントであり、前記制御手段は各半導体エレメントに個別のゲートドライブユニ
ットを具備してスイッチ素子を個別に制御する。これらの個別のゲートドライブ
ユニットはＳｉＣのアヴァランシュダイオードを設けることによってはるかに単
純な方法で制御することができる。
メントであり、前記制御手段は各半導体エレメントに個別のゲートドライブユニ
ットを具備してスイッチ素子を個別に制御する。これらの個別のゲートドライブ
ユニットはＳｉＣのアヴァランシュダイオードを設けることによってはるかに単
純な方法で制御することができる。
【００１４】 本発明のさらに別の利点と好ましい特徴は以下の記載及び他の従属請求項によ
って明らかにする。以下に本発明の好ましい実施例を例示して添付の図面を参照
しながら具体的に説明する。
って明らかにする。以下に本発明の好ましい実施例を例示して添付の図面を参照
しながら具体的に説明する。
【００１５】
図１は、高圧直流（ＨＶＤＣ）を供給するための直流電圧ネットワーク１と３
層交流電圧ネットワーク２との間に設けられたＶＳＣ−コンバータ（電圧電源変
換機）の概念を示すものである。これは本発明に基づく電気回路の１つの適用例
である。この種の変換機の一般的な構成は良く知られているが、本発明によって
解決する課題の理解を助けるために簡単に説明することにする。変換器の各位相
レグ３−５はいわゆる電流バルブ６−１１を２つづつ有しており、これらは上述
のスイッチと同一で、直列接続された開閉型のスイッチ素子１２から構成される
。素子は、好ましくはＩＧＢＴ型で、整流エレメントがこれに対してアンチパラ
レル接続されている。つまり、エレメントは１つの方向の電流を通しその反対方
向の電流を通さず、いわゆるフリーホイールダイオード１３の形になっている。
ＩＧＢＴ型であっても良いそれらのユニットが非常に多く直列接続されて１つの
バルブを構成しており、それらは同時に導通と遮断を行い、１つのスイッチとし
て機能して、バルブの両側の電圧は直列接続された異なるＩＧＢＴに分配される
。しかし、図１においては図を明瞭にするために１つのユニットのシンボルによ
って表現されている。スイッチ素子の制御はモデュレーションパルス（ＰＷＭ）
によって行われる。この変換器はいわゆる６−パルスブリッジによって構成され
る。例えば、位相１４に着目し、電流バルブ６に属するスイッチ素子１２が導通
状態になり、電流が、直流電圧ネットワーク１からこれらのスイッチ素子を通っ
て交流電圧ネットワークに流れるとすると、このバルブのスイッチ素子を遮断す
ると、電流は、まず直流電圧ネットワークから位相１４に流れるが、次にバルブ
７のフリーホイールダイオードを流れる。これは従来技術に属するものであり、
本発明を特徴付ける特長については図２と３を参照しながら説明する。
層交流電圧ネットワーク２との間に設けられたＶＳＣ−コンバータ（電圧電源変
換機）の概念を示すものである。これは本発明に基づく電気回路の１つの適用例
である。この種の変換機の一般的な構成は良く知られているが、本発明によって
解決する課題の理解を助けるために簡単に説明することにする。変換器の各位相
レグ３−５はいわゆる電流バルブ６−１１を２つづつ有しており、これらは上述
のスイッチと同一で、直列接続された開閉型のスイッチ素子１２から構成される
。素子は、好ましくはＩＧＢＴ型で、整流エレメントがこれに対してアンチパラ
レル接続されている。つまり、エレメントは１つの方向の電流を通しその反対方
向の電流を通さず、いわゆるフリーホイールダイオード１３の形になっている。
ＩＧＢＴ型であっても良いそれらのユニットが非常に多く直列接続されて１つの
バルブを構成しており、それらは同時に導通と遮断を行い、１つのスイッチとし
て機能して、バルブの両側の電圧は直列接続された異なるＩＧＢＴに分配される
。しかし、図１においては図を明瞭にするために１つのユニットのシンボルによ
って表現されている。スイッチ素子の制御はモデュレーションパルス（ＰＷＭ）
によって行われる。この変換器はいわゆる６−パルスブリッジによって構成され
る。例えば、位相１４に着目し、電流バルブ６に属するスイッチ素子１２が導通
状態になり、電流が、直流電圧ネットワーク１からこれらのスイッチ素子を通っ
て交流電圧ネットワークに流れるとすると、このバルブのスイッチ素子を遮断す
ると、電流は、まず直流電圧ネットワークから位相１４に流れるが、次にバルブ
７のフリーホイールダイオードを流れる。これは従来技術に属するものであり、
本発明を特徴付ける特長については図２と３を参照しながら説明する。
【００１６】 図２は、例えば図１に示したバルブ６が、互いに直列接続された多くのスイッ
チ素子１２と、各素子にアンチパラレル接続された整流エレメント１３とによっ
て構成される様子を示した図である。さらに、別のゲートドライブユニット１５
が各スイッチ素子のゲートに接続されてこれを個別に制御する、つまり開閉を行
う。好ましくは、これらは総て変換ステーションの図示しない中央制御装置に接
続されている。アヴァランシュダイオード１３が前出の整流エレメントと同様に
スイッチ素子に対してアンチパラレル接続されており、当該ダイオードはＳｉＣ
であることが示されている。このことは、これらの厚さは非常に小さく、それに
もかかわらず十分に高い逆バイアス電圧に耐えられることを意味する。さらに、
その逆回復電荷が小さく、そのためにＳｉダイオードに比較してパワーロスがは
るかに小さい。スイッチ素子に対してアンチパラレル接続された、対応するアヴ
ァランシュダイオード１３は、当初ブロック状態であるが、その両側の電位差が
所定の限界電圧に達すると導通を開始するので、スイッチ素子の両側の電位差は
この限界電圧を超えることはない。バルブの正常作動時であってバルブが負担す
べき電圧が実質的に均一にスイッチ素子に分担されているときに、対応するスイ
ッチ素子が受け持つべき電圧が１．３ｋＶであるとすれば、この限界電圧は、例
えば、１．８ｋＶである。このことは、アヴァランシュダイオードは、逆バイア
スの下で限界電圧が加えられる時間の長さが、当該電圧でダイオードが部分的ま
たは全体的に損傷するまでの時間よりも短くなるように選択されていれば、希に
導通してもよいことを意味する。この時間の長さは例えば、２−３μｓである。
さらに、前記の限界電圧は、その電圧によってスイッチ素子が決して損傷を受け
ない値が選択され、この例ではスイッチ素子に許容される電圧の限界は２．２ｋ
Ｖである。
チ素子１２と、各素子にアンチパラレル接続された整流エレメント１３とによっ
て構成される様子を示した図である。さらに、別のゲートドライブユニット１５
が各スイッチ素子のゲートに接続されてこれを個別に制御する、つまり開閉を行
う。好ましくは、これらは総て変換ステーションの図示しない中央制御装置に接
続されている。アヴァランシュダイオード１３が前出の整流エレメントと同様に
スイッチ素子に対してアンチパラレル接続されており、当該ダイオードはＳｉＣ
であることが示されている。このことは、これらの厚さは非常に小さく、それに
もかかわらず十分に高い逆バイアス電圧に耐えられることを意味する。さらに、
その逆回復電荷が小さく、そのためにＳｉダイオードに比較してパワーロスがは
るかに小さい。スイッチ素子に対してアンチパラレル接続された、対応するアヴ
ァランシュダイオード１３は、当初ブロック状態であるが、その両側の電位差が
所定の限界電圧に達すると導通を開始するので、スイッチ素子の両側の電位差は
この限界電圧を超えることはない。バルブの正常作動時であってバルブが負担す
べき電圧が実質的に均一にスイッチ素子に分担されているときに、対応するスイ
ッチ素子が受け持つべき電圧が１．３ｋＶであるとすれば、この限界電圧は、例
えば、１．８ｋＶである。このことは、アヴァランシュダイオードは、逆バイア
スの下で限界電圧が加えられる時間の長さが、当該電圧でダイオードが部分的ま
たは全体的に損傷するまでの時間よりも短くなるように選択されていれば、希に
導通してもよいことを意味する。この時間の長さは例えば、２−３μｓである。
さらに、前記の限界電圧は、その電圧によってスイッチ素子が決して損傷を受け
ない値が選択され、この例ではスイッチ素子に許容される電圧の限界は２．２ｋ
Ｖである。
【００１７】 このタイプの過電圧抑制によって複雑なゲートドライブ制御とそれぞれのスイ
ッチ素子のｄＶ／ｄｔを制限するｄＶ／ｄｔ制限緩衝装置が不用になる。したが
って、安全性と運転の信頼性を全く損なうことなく制御機器を有する変換器のコ
ストが大幅に低減され、同時に、従来のフリーホイールダイオードに比較してダ
イオードによるパワーロスを低減することができる。
ッチ素子のｄＶ／ｄｔを制限するｄＶ／ｄｔ制限緩衝装置が不用になる。したが
って、安全性と運転の信頼性を全く損なうことなく制御機器を有する変換器のコ
ストが大幅に低減され、同時に、従来のフリーホイールダイオードに比較してダ
イオードによるパワーロスを低減することができる。
【００１８】 図３に示した本発明の第２の好ましい実施例に基づく電流バルブは、図２に示
した実施例と、フリーホイールダイオードとして作用する正常の整流ダイオード
１６とＳｉＣからなるアヴァランシュダイオード１７が互いに並列接続されてお
りスイッチ素子６に対してはアンチパラレル接続されている点が異なる。ここで
はアヴァランシュダイオードがスイッチ素子の過電圧保護素子として使用されて
おり、ダイオード１６が導通状態の特性改善のために使用され、その結果アヴァ
ランシュダイオードの導通特性についてはあまり気を使わずに低いコストで製造
することができる。
した実施例と、フリーホイールダイオードとして作用する正常の整流ダイオード
１６とＳｉＣからなるアヴァランシュダイオード１７が互いに並列接続されてお
りスイッチ素子６に対してはアンチパラレル接続されている点が異なる。ここで
はアヴァランシュダイオードがスイッチ素子の過電圧保護素子として使用されて
おり、ダイオード１６が導通状態の特性改善のために使用され、その結果アヴァ
ランシュダイオードの導通特性についてはあまり気を使わずに低いコストで製造
することができる。
【００１９】 本発明は当然いかなる意味においても上述の好ましい実施例に制限されるもの
ではなく、当業者には、添付された請求項に定義される本発明の基本概念から逸
脱しない多くの変更例が自明である。
ではなく、当業者には、添付された請求項に定義される本発明の基本概念から逸
脱しない多くの変更例が自明である。
【図１】 本発明にかかる電気回路を有する変換器を示す図である。
【図２】 本発明の第１の好ましい実施例である電気回路を示す単純化した
図面である。
図面である。
【図３】 本発明の第２の好ましい実施例である電気回路を示す図面である
。
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルンドベルグ， ピーター スウェーデン国 エスイー−722 23 ヴ ェステロス， イェーガルガタン ６ (72)発明者 オヴレン， クリスター スウェーデン国 エスイー−722 43 ヴ ェステロス， ヴィルドユルスヴェーゲン ９ (72)発明者 オベルグ， アンデルス スウェーデン国 エスイー−722 40 ヴ ェステロス， ディスクスガタン 179 Ｆターム(参考） 5G013 AA01 AA02 AA04 AA16 BA02 CB03 DA10 5G053 AA09 BA04 CA05 EA07 EB01 EC03 EC06 5H740 BA11 BA12 BA15 BB01 BB05 MM02 5J055 AX34 AX53 AX64 BX17 CX07 DX09 DX10 DX22 DX72 DX83 EX06 EX07 EY12 EY13 EZ66 FX12 FX17 FX35 FX36 GX01
Claims (11)
- 【請求項１】 直列接続された複数の高出力スイッチ素子（１２）と、これ
らが総てほぼ同時に導通か遮断状態になって全体として１つのスイッチとして作
用して、遮断状態では高電圧の一部を各スイッチ素子が分担するように制御する
制御手段（１５）とを具備し、各スイッチ素子がアンチパラレルに接続された整
流エレメント（１３、１６、１７）を有する電気回路であって、前記整流エレメ
ントは、対応するスイッチ素子にかかる電圧が限界電圧を超えないように逆バイ
アスが所定の限界電圧を超えたら導通するＳｉＣからなるアヴァランシュダイオ
ード（１３、１７）であることを特徴とする電気回路。 - 【請求項２】 前記アヴァランシュダイオード（１３、１７）の所定の限界
電圧は、回路の正常作動時であって複数のスイッチ素子が均等に電圧を分担した
ときに対応するスイッチ素子（１２）が保持する電圧よりも高い電圧であること
を特徴とする請求項１に記載の電気回路。 - 【請求項３】 前記所定の電圧は、前記正常電圧よりも少なくとも３０％高
いことを特徴とする請求項２に記載の電気回路。 - 【請求項４】 前記アヴァランシュダイオード（１３、１７）の所定の限界
電圧は、当該電圧を超えることは対応するスイッチ素子（１２）に有害である第
２の限界電圧よりも低いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
電気回路。 - 【請求項５】 前記所定の限界電圧は、前記第２の限界電圧よりも少なくと
も１０％低いことを特徴とする請求項４に記載の電気回路。 - 【請求項６】 前記スイッチ素子（１２）はＩＧＢＴであることを特徴とす
る請求項１ないし５のいずれかに記載の電気回路。 - 【請求項７】 前記スイッチ素子（１２）はＭＯＳＦＥＴであることを特徴
とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電気回路。 - 【請求項８】 当該回路はコンバータ回路であり、前記スイッチはコンバー
タの電流バルブ（６−１１）であり、フリーホイールダイオード（１３、１６）
がバルブの各スイッチ素子（１２）に対してアンチパラレル接続されていること
を特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電気回路。 - 【請求項９】 対応するスイッチ素子とアンチパラレル接続された前記フリ
ーホイールダイオード（１３）が、アヴァランシュダイオード（１３）で構成さ
れていることを特徴とする請求項８に記載の電気回路。 - 【請求項１０】 アヴァランシュダイオード（１７）と別のフリーホイール
ダイオード（１６）が互いに並列接続されており、スイッチ素子（１２）に対し
てはアンチパラレル接続されていることを特徴とする請求項８に記載の電気回路
。 - 【請求項１１】 前記スイッチ素子（１２）は、ゲート制御半導体エレメン
トであり、エレメントごとに設けられた前記制御手段は区別されたゲートドライ
ブユニット（１５）を有してスイッチ素子を個別に制御することを特徴とする請
求項１ないし１０のいずれかに記載の電気回路。
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 1999-08-30 DE DE69939832T patent/DE69939832D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-08-30 JP JP2000568159A patent/JP4247771B2/ja not_active Expired - Lifetime
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