JPH0517791B2 - - Google Patents
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- JPH0517791B2 JPH0517791B2 JP16311182A JP16311182A JPH0517791B2 JP H0517791 B2 JPH0517791 B2 JP H0517791B2 JP 16311182 A JP16311182 A JP 16311182A JP 16311182 A JP16311182 A JP 16311182A JP H0517791 B2 JPH0517791 B2 JP H0517791B2
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/505—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/515—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、GTOサイリスタ（ゲートターンオ
フサイリスタ）を使用した直流−交流電力変換装
置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a DC-AC power conversion device using a GTO thyristor (gate turn-off thyristor).
GTOサイリスタは自己消弧能力を有している
ので従来のサイリスタのような強制転流回路が不
要になる。このため、素子自身の損失が低減でき
るばかりでなく、装置を構成した場合の回路構成
が簡単になり、小形軽量化、効率向上をはかるこ
とができる。ところで、高電圧入力の電力変換装
置にGTOサイリスタを適用する場合、従来のサ
イリスタと同様、素子構成を直列接続する必要が
ある。
GTO thyristors have a self-extinguishing ability, which eliminates the need for a forced commutation circuit like in conventional thyristors. Therefore, not only can the loss of the element itself be reduced, but also the circuit configuration of the device can be simplified, making it possible to achieve smaller size, lighter weight, and improved efficiency. By the way, when applying a GTO thyristor to a power conversion device with a high voltage input, it is necessary to connect the element configuration in series, as with conventional thyristors.
第１図に、GTOサイリスタを直列接続したイ
ンバータ回路の代表的な回路の一例を示す。 Figure 1 shows a typical example of an inverter circuit in which GTO thyristors are connected in series.
第１図において、直流電源１より、フイルタリ
アクトル２とフイルタコンデンサ３を介して、平
滑された直流電圧を得る。GTOサイリスタ４ａ，
４ｂの導通時間を制御することにより、負荷へ制
御された交流電力を供給する。ダイオード５は、
GTOサイリスタ４ａ，４ｂがオフとなつた時の
フライホイール用である。空心リアクトル６は、
GTOサイリスタ４ａ，４ｂがオンとなつた直後
の電流の立ち上り（di／dt）の抑制のためのもの
である。鉄心リアクトル７は、GTOサイリスタ
４ａ，４ｂのターンオン時間のバラツキによる素
子間の電圧アンバランスを緩和している。ダイオ
ード８および抵抗器９は、上記GTOサイリスタ
４ａ，４ｂがオフとなつた直後、空心リアクトル
６と鉄心リアクトル７のエネルギが、GTOサイ
リスタ４ａ，４ｂのスナバ回路（ダイオード１０
ａ，１０ｂ、コンデンサ１１ａ，１１ｂ、抵抗器
１２ａ，１２ｂにより構成されている。）におい
て、ダイオーォ１０ａ，１０ｂを介してコンデン
サ１１ａ，１１ｂに流入しないように、空心リア
クトル６→鉄心リアクトル７→ダイオード８→抵
抗器９→空心リアクトル６のループでエネルギを
還流させるものである。なお１３ａ，１３ｂは分
圧抵抗器である。 In FIG. 1, a smoothed DC voltage is obtained from a DC power supply 1 via a filter reactor 2 and a filter capacitor 3. GTO thyristor 4a,
By controlling the conduction time of 4b, controlled AC power is supplied to the load. Diode 5 is
This is for the flywheel when GTO thyristors 4a and 4b are turned off. The air core reactor 6 is
This is to suppress the current rise (di/dt) immediately after the GTO thyristors 4a, 4b are turned on. The iron core reactor 7 alleviates the voltage imbalance between the elements due to variations in the turn-on times of the GTO thyristors 4a and 4b. The diode 8 and the resistor 9 are connected to the snubber circuit (diode 10
a, 10b, capacitors 11a, 11b, and resistors 12a, 12b. ), energy is circulated through a loop of air core reactor 6→iron core reactor 7→diode 8→resistor 9→air core reactor 6 so as not to flow into capacitors 11a, 11b via diodes 10a, 10b. Note that 13a and 13b are voltage dividing resistors.
ここで、GTOサイリスタ４ａ，４ｂを1kHz程
度でスイツチングして500A程度の電流をターン
オフさせる場合、直流電源１を1500Vとすると、
抵抗器９は、2kW程度の損失となり、効率の低
下および抵抗器容量の増大を招き装置構成上好ま
しくない。 Here, when switching the GTO thyristors 4a and 4b at about 1kHz to turn off a current of about 500A, assuming that the DC power supply 1 is 1500V,
The resistor 9 causes a loss of about 2 kW, which is not preferable in terms of device configuration, as it reduces efficiency and increases resistor capacity.
本発明の目的は、効率の向上ならびに装置の小
形化を実現し得る直流−交流電力変換装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a DC-AC power conversion device that can improve efficiency and reduce the size of the device.
本発明は、サイリスタアームを直列接続された
GTOサイリスタで構成した電力変換装置におい
て、GTOサイリスタがターンオフした直後に、
鉄心リアクトルの蓄積エネルギを一時的にサージ
吸収コンデンサで吸収させるとともに、その過充
電エネルギと空心リアクトルの蓄積エネルギとを
同一の直流変圧器で直流電源側へ帰還することを
特徴としている。
The present invention has thyristor arms connected in series.
In a power conversion device configured with a GTO thyristor, immediately after the GTO thyristor turns off,
It is characterized by temporarily absorbing the energy accumulated in the iron core reactor with a surge absorption capacitor, and feeding back the overcharge energy and the energy accumulated in the air core reactor to the DC power supply side using the same DC transformer.
〔発明の実施例〕 本発明の一実施例の構成を第２図に示す。[Embodiments of the invention] The configuration of one embodiment of the present invention is shown in FIG.
第２図において第１図と同様の部分には同符号
を付しており、ダイオード１４およびコンデンサ
１５は、GTOサイリスタ４ａ，４ｂがオフとな
つた直後、鉄心リアクトル７の蓄積エネルギを一
時的に吸収させるためのものである。直流変圧器
１６ａ，１６ｂは、空心リアクトル６の蓄積エネ
ルギとコンデンサ１５の過充電エネルギを直流電
源１へ帰還させるものである。また、１７ａ，１
７ｂは正側アーム（上アーム）のGTOサイリス
タ４ａ，４ｂにそれぞれ逆並列接続されたダイオ
ード、１８ａ，１８ｂは負側アーム（下アーム）
の同様の補助ダイオード、１９ａ，１９ｂは各ア
ームと直流変圧器１６ａ，１６ｂとの間にそれぞ
れ接続された補助ダイオード、２０ａ，２０ｂは
直流変圧器１６ａ，１６ｂから直流電源側への帰
還路形成用の帰還ダイオード、２１はサージ吸収
用ダイオード１４に並列に設けられた制動用抵抗
器である。 In FIG. 2, the same parts as in FIG. It is for absorption. The DC transformers 16a and 16b feed back the accumulated energy of the air-core reactor 6 and the overcharge energy of the capacitor 15 to the DC power supply 1. Also, 17a, 1
7b is a diode connected in antiparallel to the GTO thyristors 4a and 4b of the positive arm (upper arm), and 18a and 18b are the negative arm (lower arm).
Similar auxiliary diodes 19a and 19b are connected between each arm and the DC transformers 16a and 16b, and 20a and 20b are used to form a return path from the DC transformers 16a and 16b to the DC power supply side. The feedback diode 21 is a braking resistor provided in parallel with the surge absorbing diode 14.
次にこのような構成における作用を第３図、第
４図を参照して説明する。 Next, the operation of such a configuration will be explained with reference to FIGS. 3 and 4.
第３図ではGTOサイリスタ４ａ，４ｂが、タ
ーンオフした後、空心リアクトル６と、鉄心リア
クトル７の蓄積エネルギは、ダイオード１０ａ，
１０ｂとコンデンサ１１ａ，１１ｂを介して図示
電流i1の経路で負荷側へ放出される。コンデンサ
１１ａ，１１ｂが電源電圧まで充電されると空心
リアクトル６の蓄積エネルギは、図示電流i2のル
ープで循環し、直流変圧器１６ａに図示の極性で
電圧が誘紀され、電源電圧に逆らつて、図示電流
i4の経路で帰還ダイオード１７ａを介して、上記
蓄積エネルギが帰還される。また、鉄心リアクト
ル７の蓄積エネルギは、図示電流i3、すなわちダ
イオード１９ａ→ダイオード１４→コンデンサ１
５→ダイオード１９ｂ→ダイオード１８ｂ→ダイ
オード１８ａの経路で負荷側へ放出され、コンデ
ンサ１５を過充電する。 In FIG. 3, after the GTO thyristors 4a and 4b are turned off, the energy stored in the air core reactor 6 and the iron core reactor 7 is transferred to the diodes 10a,
10b and capacitors 11a and 11b, it is discharged to the load side along the path of the illustrated current i1 . When the capacitors 11a and 11b are charged up to the power supply voltage, the energy stored in the air core reactor 6 circulates in a loop with the indicated current i2 , and a voltage is induced in the DC transformer 16a with the polarity shown in the figure, and the energy is reversed to the power supply voltage. Therefore, the indicated current
The stored energy is fed back through the feedback diode 17a on the path i4 . In addition, the accumulated energy of the iron core reactor 7 is the indicated current i 3 , that is, the diode 19a → diode 14 → capacitor 1
5→diode 19b→diode 18b→diode 18a and is discharged to the load side, overcharging the capacitor 15.
次に第４図に示すように、空心リアクトル６の
蓄積エネルギは、前述したごとく、直流変圧器１
６ａを介して、直流電源側へ帰還され続けるとと
もに、コンデンサ１５の過充電エネルギは、図示
電流i5、すなわち、直流変圧器１６ｂ→コンデン
サ１５→抵抗器２１→直流変圧器１６ａの経路で
電源側へ帰還される。この時、前述したように、
帰還変圧器１６ａの２次電流i4の経路および帰還
変圧器１５ｂの２次電流i6の経路で各々帰還ダイ
オード２０a.２０ｂを介して、電源側への帰還が
行なわれる。 Next, as shown in FIG. 4, the energy stored in the air core reactor 6 is transferred to the DC transformer 1
6a, the overcharge energy of the capacitor 15 is fed back to the power supply side through the indicated current i 5 , that is, the path of DC transformer 16b → capacitor 15 → resistor 21 → DC transformer 16a. will be returned to. At this time, as mentioned above,
Feedback to the power supply side is performed in the path of the secondary current i 4 of the feedback transformer 16a and the path of the secondary current i 6 of the feedback transformer 15b via feedback diodes 20a and 20b, respectively.
ここで、鉄心リアクトル７は、電流i5によつ
て、逆極性に励磁される。第５図に鉄心リアクト
ル７の磁気特性（Ｂ−Ｈ曲線）を示す。第５図ａ
は、電流i5がリアクトルに流れない場合で、この
時は、GTOサイリスタ４ａ，４ｂのオン・オフ
動作に従つて、リアクトルの鉄心の磁束は、→
→の軌跡上を動く。これに対し本発明では、
第５図ｂに示すように、GTOサイリスタ４ａ，
４ｂのオン時、→を動き、GTOサイリスタ
４ａ，４ｂオフ時、鉄心リアクトル７の電流が減
衰し、リアクトルの磁束は、→に移行し、前
述した、電流i5が逆極性に流れることにより、
→→の軌跡を動いて、磁束はリセツトされ
る。従つて、本発明によれば利用磁束密度は大き
くとれる。 Here, the iron core reactor 7 is excited with the opposite polarity by the current i5 . FIG. 5 shows the magnetic characteristics (B-H curve) of the iron core reactor 7. Figure 5a
is the case where current i 5 does not flow to the reactor, and in this case, according to the on/off operation of GTO thyristors 4a and 4b, the magnetic flux of the reactor core is →
It moves on the trajectory of →. In contrast, in the present invention,
As shown in FIG. 5b, the GTO thyristor 4a,
When GTO thyristor 4b is turned on, → moves, and when GTO thyristors 4a and 4b are turned off, the current in iron core reactor 7 is attenuated, and the magnetic flux of the reactor is shifted to →, and as described above, current i 5 flows in the opposite polarity.
Moving along the trajectory of →→, the magnetic flux is reset. Therefore, according to the present invention, the usable magnetic flux density can be increased.
なお、本発明は上述し且つ図面に示した実施例
にのみ限定されることなく、その要旨を変更しな
い範囲内で種々変形して実施することができるこ
とはもちろんである。 It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but can of course be implemented with various modifications without changing the gist thereof.
本発明によれば、GTOサイリスタを直列接続
して各サイリスタアームを構成した直流−交流電
力変換装置において、GTOサイリスタのターン
オフ時、鉄心リアクトルの蓄積エネルギ放出によ
り、GTOサイリスタに印加される過電圧を、サ
ージ吸収コンデンサで抑制するとともに、そのコ
ンデンサの過充電エネルギと空心リアクトルの蓄
積エネルギとを直流変圧器で電源側へ帰還させる
ようにしたので、無駄なエネルギを抵抗で消費す
ることがなく効率の向上をはかることができ、装
置の小形化が実現できる。その上、鉄心リアクト
ルの挿入位置を工夫し、鉄心の利用磁束密度を大
きくとれるようにしたので、鉄心の小形化をも実
現できる。
According to the present invention, in a DC-AC power converter in which GTO thyristors are connected in series to form each thyristor arm, when the GTO thyristor is turned off, the overvoltage applied to the GTO thyristor is reduced by releasing the stored energy of the core reactor. In addition to suppressing the surge with a surge absorption capacitor, the overcharge energy of the capacitor and the accumulated energy of the air core reactor are returned to the power supply side using a DC transformer, so unnecessary energy is not consumed by the resistor, improving efficiency. can be measured, and the device can be made more compact. Furthermore, the insertion position of the core reactor has been devised so that the magnetic flux density utilized by the core can be increased, making it possible to downsize the core.
第１図は、GTOサイリスタを直列接続した従
来の直流−交流電力変換装置の構成を示す回路
図、第２図は、本発明の一実施例の構成を示す回
路図、第３図〜第５図は同実施例の動作を説明す
るための図である。
１……直流電源、２……フイルタリアクトル、
３……フイルタコンデンサ、４ａ，４ｂ……
GTOサイリスタ、５……フライホイールダイオ
ード、６……空心リアクトル、７……鉄心リアク
トル、１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ……補助
ダイオード、１０ａ，１０ｂ，１４……サージ吸
収ダイオード、１１ａ，１１ｂ，１５……サージ
吸収コンデンサ、１２ａ，１２ｂ……放電抵抗
器、１３ａ，１３ｂ……分圧抵抗器、２１……制
動用抵抗器、１６ａ，１６ｂ……直流変圧器、１
９ａ，１９ｂ……補助ダイオード、２０ａ，２０
ｂ……帰還ダイオード。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional DC-AC power converter in which GTO thyristors are connected in series, FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIGS. The figure is a diagram for explaining the operation of the same embodiment. 1...DC power supply, 2...Filter reactor,
3...Filter capacitor, 4a, 4b...
GTO thyristor, 5...Flywheel diode, 6...Air core reactor, 7...Iron core reactor, 17a, 17b, 18a, 18b...Auxiliary diode, 10a, 10b, 14...Surge absorption diode, 11a, 11b, 15 ... Surge absorption capacitor, 12a, 12b ... Discharge resistor, 13a, 13b ... Voltage dividing resistor, 21 ... Braking resistor, 16a, 16b ... DC transformer, 1
9a, 19b...auxiliary diode, 20a, 20
b...Feedback diode.
Claims (1)
接続され、複数のGTOサイリスタにより構成さ
れる正側および負側サイリスタアームを直列接続
した直流−交流電力変換部の出力側に負荷を接続
する直流−交流電力変換装置において、 前記直流−交流電力変換部の各サイリスタにそ
れぞれ逆並列にダイオードを接続し、 前記正側サイリスタアームと前記直流電源の正
側端子の間に第１の空心リアクトルと第１の鉄心
リアクトルを直列に接続し、 前記負側サイリスタアームと前記直流電源の負
側端子の間に第２の空心リアクトルと第２の鉄心
リアクトルを直列に接続し、 前記第２の鉄心リアクトルと前記直流電源の負
側端子の接続点と、前記正側サイリスタアームと
前記第１の空心リアクトルの接続点の間に、第１
の帰還ダイオード、２つの巻線を単巻結合した第
１の直流変圧器の直列回路を接続し、 前記第１の鉄心リアクトルと前記直流電源の正
側端子の接続点と、前記負側サイリスタアームと
前記第２の空心リアクトルの接続点の間に、第２
の帰還ダイオード、２つの巻線を単巻結合した第
２の直流変圧器の直列回路を接続し、 前記第１の直流変圧器と前記正側サイリスタア
ームの接続点と、前記第２の直流変圧器と前記負
側サイリスタアームの接続点との間に、サージ吸
収ダイオードと抵抗器の並列回路と、これに直列
接続されたコンデンサからなるサージ吸収回路を
接続し、 前記第１の直流変圧器の２つの巻線の接続点
と、前記第１の空心リアクトルと前記第１の鉄心
リアクトルの接続点同士を接続し、 前記第２の直流変圧器の２つの巻線の接続点
と、前記第２の空心リアクトルと前記第２の鉄心
リアクトルの接続点同士を接続したことを特徴と
する直流−交流電力変換装置。[Scope of Claims] 1. Output of a DC-AC power converter in which positive and negative thyristor arms constituted by a plurality of GTO thyristors are connected in series between a positive terminal and a negative terminal of a DC power supply. In a DC-AC power converter in which a load is connected to the DC-AC power converter, a diode is connected in antiparallel to each thyristor of the DC-AC power converter, and between the positive-side thyristor arm and the positive-side terminal of the DC power supply. A first air core reactor and a first iron core reactor are connected in series, a second air core reactor and a second iron core reactor are connected in series between the negative side thyristor arm and the negative terminal of the DC power supply, A first
A feedback diode of , a series circuit of a first DC transformer in which two windings are auto-coupled is connected, and a connection point between the first iron core reactor and the positive terminal of the DC power supply, and the negative thyristor arm. and the connection point of the second air-core reactor, the second
A feedback diode of the thyristor arm is connected to a series circuit of a second DC transformer in which two windings are auto-coupled, and a connection point between the first DC transformer and the positive thyristor arm is connected to the second DC transformer. A surge absorption circuit consisting of a parallel circuit of a surge absorption diode and a resistor, and a capacitor connected in series with the parallel circuit of a surge absorption diode and a resistor is connected between the connection point of the first DC transformer and the negative side thyristor arm. A connection point between the two windings and a connection point between the first air-core reactor and the first iron-core reactor are connected to each other, and a connection point between the two windings of the second DC transformer and the second A DC-AC power converter characterized in that the connection points of the air core reactor and the second iron core reactor are connected to each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16311182A JPS5953087A (en) | 1982-09-21 | 1982-09-21 | Dc/ac power converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16311182A JPS5953087A (en) | 1982-09-21 | 1982-09-21 | Dc/ac power converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5953087A JPS5953087A (en) | 1984-03-27 |
| JPH0517791B2 true JPH0517791B2 (en) | 1993-03-10 |
Family
ID=15767369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16311182A Granted JPS5953087A (en) | 1982-09-21 | 1982-09-21 | Dc/ac power converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5953087A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61106068A (en) * | 1984-10-29 | 1986-05-24 | Fuji Electric Co Ltd | power converter |
| JP2585739B2 (en) * | 1988-08-12 | 1997-02-26 | 株式会社日立製作所 | Power converter |
-
1982
- 1982-09-21 JP JP16311182A patent/JPS5953087A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5953087A (en) | 1984-03-27 |
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