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JP3596096B2 - GTO thyristor gate drive circuit - Google Patents
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JP3596096B2 JP15013395A JP15013395A JP3596096B2 JP 3596096 B2 JP3596096 B2 JP 3596096B2 JP 15013395 A JP15013395 A JP 15013395A JP 15013395 A JP15013395 A JP 15013395A JP 3596096 B2 JP3596096 B2 JP 3596096B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、PWM方式(パルス幅変調方式)インバータ装置のスイッチング素子等に使用されるGTOサイリスタ(ゲートターンオフサイリスタ)をオンオフ駆動させるGTOサイリスタゲート駆動回路に関し、特にGTOサイリスタをターンオンさせるときのゲート電流の立ち上がり勾配の改善策に関する。
【0002】
【従来の技術】
GTOサイリスタがターンオンするときのアノード電流の立ち上がり勾配に急峻なものが必要であるため、GTOサイリスタをターンオンさせるゲート駆動回路によるゲート電流の立ち上がり勾配[di/dt]に高い値が要求される。即ち、GTOサイリスタをターンオンさせるゲート電流の立ち上がり勾配[di/dt]が小さいと、定格ゲート電流に立ち上がるまでの時間が長くなって、GTOサイリスタがターンオン時に電流集中化によって破壊することがあるので、この破壊が回避できる値以上に立ち上がり勾配[di/dt]に大きな値のものが要求される。
【0003】
そこで、上記要求からGTOサイリスタゲート駆動回路に、GTOサイリスタのゲート・カソード間に定常ゲート電流よりかなり大きなハイゲート電流を流してGTOサイリスタをターンオンさせ、ターンオンして一定時間経過した後は小さい定格の定常ゲート電流だけを流すようにするハイゲート駆動方式のものが使用されている。この種のGTOサイリスタゲート駆動回路は、直流電源の定格プラス電圧をスイッチ素子と限流用抵抗を介してGTOサイリスタのゲートに印加し、GTOサイリスタのゲートからカソードにハイゲート電流を流して、GTOサイリスタをターンオンさせている。また、GTOサイリスタがオン状態のときにゲート・カソード間にターンオン時と逆極性の直流電源電圧をスイッチ素子を介して印加して、GTOサイリスタをターンオフさせている。
【0004】
上記のようにGTOサイリスタをターンオンさせるGTOサイリスタゲート駆動回路は、ターンオン時の限流用抵抗の分だけゲート電流の立ち上がり勾配[di/dt]が小さくなる。そこで、直流電源電圧を抵抗を介すること無く直接にGTOサイリスタのゲートに印加してターンオンさせることで、ゲート電流の立ち上がり勾配[di/dt]を大きくしたGTOサイリスタゲート駆動回路が実願平4−6135号公報に開示されている。その基本回路例を図3に示し説明する。
【0005】
同図のGTOサイリスタゲート駆動回路は、直列接続されたターンオン用の第1直流電源1とターンオフ用の第2直流電源2を備える。第1直流電源1のプラス電極がGTOサイリスタ3のゲートGに第1スイッチ素子SW を介して接続され、第1直流電源1のマイナス電極がGTOサイリスタ3のカソードKに接続される。第2直流電源2のプラス電極がGTOサイリスタ3のカソードKに接続され、第2直流電源2のマイナス電極が第2スイッチ素子SW を介してGTOサイリスタ3のゲートGに接続される。また、第2直流電源2のマイナス電極とGTOサイリスタ3のゲートG間に第3スイッチ素子SW と第1抵抗R の直列回路が接続され、GTOサイリスタ3のゲート・カソード間に第2抵抗R が接続される。
【0006】
尚、各スイッチ素子SW 〜SW は、図4(a)に示す外部からのGTOサイリスタオンオフ指令信号でオンオフ制御される電界効果型トランジスタ等である。第1抵抗R と第2抵抗R は、GTOサイリスタ3の定格のマイナスバイアス値で決まる分圧用抵抗である。
【0007】
第2スイッチ素子SW と第3スイッチ素子SW がオフのときに、第1スイッチ素子SW が図4(b)に示すように一定時間オンすると、第1直流電源1の直流電圧VONがGTOサイリスタ3のゲート・カソード間に印加されて、ゲートGからカソードKに定格電流I の例えば約50アンペアのハイゲート電流が流れ、GTOサイリスタ3がターンオンする。このターンオン後にゲート・カソード間に定格の例えば約5アンペアの定常ゲート電流が流れて、GTOサイリスタ3のオン状態が安定に継続するようにしてある。尚、GTOサイリスタ3に定常ゲート電流を流す定常電流回路は、スイッチ素子と抵抗を組み合わせた回路等で、本件発明と直接関係しないので図示を省略している。
【0008】
第1スイッチ素子SW がオフでGTOサイリスタ3が定常ゲート電流でオン状態を維持しているときに第2スイッチ素子SW を、図4(c)に示すように一定時間オンすると、GTOサイリスタ3のゲート・カソード間に第2直流電源2の逆極性直流電圧VOFF が印加されてゲートGからの電流引抜きが行われ、GTOサイリスタ3の強制的なターンオフが行われる。このときに第3スイッチ素子SW が、図4(d)に示すようにオンされて、第1抵抗R と第2抵抗R の分圧で決まるマイナスバイアス電圧がゲートGに印加され、ゲート・カソード間にマイナスバイアス電流が流れて、GTOサイリスタ3のオフが安定に維持される。
【0009】
以上のGTOサイリスタ3のターンオンとターンオフが、図4(a)のオンオフ指令信号に基づいて交互に繰返される。このオンオフ時のGTOサイリスタ3のゲート電流波形は、図4(f)に示すような急峻な立ち上がりを示すターンオン波形と、急峻な立下りを示すターンオフ波形の繰り返し波形を含む。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、GTOサイリスタ3をターンオンさせるハイゲート電流の立ち上がり勾配[di/dt]は、第1直流電源1の直流電圧VONに比例し、ハイゲート電流発生回路の配線やGTOサイリスタ3のゲート電極のリード線等の駆動回路での浮遊インダクタンスL に反比例して、次式で与えられる。
【0011】
(di/dt)=(VON−Vgk/L
【0012】
但し、上式のゲート・カソード間電圧Vgkは電源電圧VONよりも非常に小さいので無視することができ、概略、次式で与えられる。
【0013】
(di/dt)=(VON/L
【0014】
そこで、立ち上がり勾配[di/dt]を規格値以上にする手段として、浮遊インダクタンスL を極力下げるようにしているが、回路配線の構造上に限界があって浮遊インダクタンスL の低下改善策による立ち上がり勾配[di/dt]の増大化が難しい問題があった。また、直流電源電圧VONを上げることでも、ハイゲート電流の立ち上がり勾配[di/dt]を大きくすることができるが、ハイゲート電流の定格値I との関係から電源電圧VONを大きくするほど第1直流電源1の電源容量が大きくなり、コストアップする問題があって、電源電圧VONによる立ち上がり勾配[di/dt]の増大化は既に限界に達しているのが現状である。
【0015】
本発明の目的は、駆動回路の浮遊インダクタンスを特別に小さくすること無く、また、ハイゲート電流供給の直流電源電圧を大きくすること無く、GTOサイリスタをターンオンさせるハイゲート電流の立ち上がり勾配を増大させたGTOサイリスタゲート駆動回路を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、GTOサイリスタをオンさせるターンオン電流を第1スイッチ素子を介してGTOサイリスタのゲートに供給するための第1直流電源と、GTOサイリスタをオフさせるターンオフ電流を第2スイッチ素子を介してGTOサイリスタのゲートに供給するための第2直流電源と、第1直流電源のプラス電極とGTOサイリスタのゲート間に第1スイッチ素子と共に直列に接続されたコンデンサと、このコンデンサに第1直列電源側がプラス極の順方向で並列接続されたダイオードと、第1スイッチ素子がオフしてGTOサイリスタがターンオフしたときに第2直列電源でコンデンサを充電する充電回路を備えた構成にする。
【0017】
また、本発明においては、上記充電回路に、コンデンサの定格充電電圧を可変調節する可変抵抗を付設すれば、GTOサイリスタのターンオフ時のゲート電流立ち上がり勾配を調整可能となる。
【0018】
【作用】
第1スイッチ素子がオフ、第2と第3スイッチ素子がオンでGTOサイリスタがターンオフしたときに、第2直流電源電圧でコンデンサが充電され、この状態で第1スイッチ素子がオンし、第2と第3スイッチ素子がオフしてGTOサイリスタが第1直流電源電圧でターンオンするときに、コンデンサの充電電荷がGTOサイリスタのゲートに放電して流れ、第1直流電源だけによるハイゲート電流に放電電流が重畳する。この2つの電流の重畳によりハイゲート電流の立ち上がり勾配は、充電電荷放電の無い場合に比べて一段と大きくなる。また、GTOサイリスタをターンオフさせる第2直流電源でコンデンサの充電を行うようにすることで、GTOサイリスタをターンオフさせる第1直流電源の負担が少なくできる。
【0019】
また、コンデンサを充電する充電回路に可変抵抗を設置して、この可変抵抗値でコンデンサの充電電圧を調整するようにすれば、GTOサイリスタをターンオンさせるハイゲート電流の立ち上がり勾配が調整できる。
【0020】
【実施例】
図3のGTOサイリスタゲート駆動回路に適用した本発明の一実施例を図1に、その動作波形図を図2に示し、これを説明する。尚、図1駆動回路の図3駆動回路と同一、又は、相当部分には同一符号を付して説明は省略する。
【0021】
図1の実施例におけるGTOサイリスタゲート駆動回路は、図3駆動回路にコンデンサC、ダイオードD、充電回路4を付設したことを特徴とする。また、図1駆動回路は、充電回路4に可変抵抗R を設置して、コンデンサCの充電電圧値を調整可能としている。
【0022】
コンデンサCは、第1スイッチ素子SW とGTOサイリスタ3のゲートGの間に直列接続される。ダイオードDは、第1直流電源1によるゲート電流をゲートGに流す順方向でコンデンサCに並列接続される。充電回路4は、GTOサイリスタ3がオフのときに第2直流電源2の直流電圧VOFF でコンデンサCを、その第1スイッチ素子SW 側をマイナス極にして充電する回路で、コンデンサCと第1スイッチ素子SW の中間点を可変抵抗R に接続して構成される。可変抵抗R は、図3の第1抵抗R を可変抵抗器に置き換えたものに相当し、可変抵抗R の図1のH側に充電回路4が接続されると充電回路4における抵抗値が0となり、L側に充電回路4が接続されると充電回路4における抵抗値が第1抵抗R の抵抗値となる。
【0023】
図1駆動回路における各スイッチ素子SW 〜SW のオンオフのタイミングは、図3駆動回路と同様でよく、その具体例を図2(b)(c)(d)に示して、図1駆動回路の動作を説明する。
【0024】
従来同様に図2(a)のオンオフ指令信号に基づいて第1スイッチ素子SW がオンすると、第1直流電源1の直流電圧VONがGTOサイリスタ3のゲート・カソード間に印加され、定格電流I のハイゲート電流が第1スイッチ素子SW とダイオードDを介してGTOサイリスタ3のゲートGからカソードKに流れ、GTOサイリスタ3がターンオンする。その後、図示しない定常電流回路でもってGTOサイリスタ3のゲート・カソード間に定格の定常ゲート電流が流れて、GTOサイリスタ3のオン状態が継続する。このターンオンの初期において、先のGTOサイリスタ3のオフ時に充電されたコンデンサCの充電電荷が放電されて、ハイゲート電流の立ち上がり勾配[di/dt]が大きくなる。このことの詳細説明は、次のターンオフ動作説明の後で行う。
【0025】
GTOサイリスタ3がオン状態を維持しているときに第2スイッチ素子SW がオンすると、GTOサイリスタ3が第2直流電源2の逆極性直流電圧VOFF でもって強制的にターンオフされ、また、第3スイッチ素子SW のオンでもってGTOサイリスタ3のゲート・カソード間にマイナスバイアス電流が流れ、GTOサイリスタ3のオフが維持される。
【0026】
図1駆動回路の場合、GTOサイリスタ3がターンオフしたときにコンデンサCに第2直流電源2の直流電圧VOFF が可変抵抗R を介して印加され、コンデンサCが第2直流電源2で充電される。可変抵抗R が図1のH側に在るとき、図2(e)に示すようにコンデンサCは第2直流電源2の直流電圧VOFFまで充 電される。また、可変抵抗R が図1のL側に在るとき、コンデンサCは直流電圧VOFF を可変抵抗R と第2抵抗R で分圧した電圧まで充電される。このようなコンデンサCの定格の充電電圧V は、ダイオードDのカソード側がプラスの極性となり、GTOサイリスタ3がターンオンするまで保持される。
【0027】
コンデンサCの充電は短時間で行われ、その後に第1スイッチ素子SW をオンさせてGTOサイリスタ3をターンオンさせると、第1直流電源1の直流電圧VONにコンデンサCの充電電圧V を重畳させた直流電圧[VON+V ]がGTOサイリスタ3のゲート・カソード間に印加されて、定格電流I のハイゲート電流が第1スイッチ素子SW とコンデンサCを介してGTOサイリスタ3のゲートGからカソードKに流れ、GTOサイリスタ3がターンオンする。このターンオンの初期にコンデンサCの充電電荷が放電してゲート電流となり、このときの放電でハイゲート電流の立ち上がり勾配[di/dt]が放電の無い図3駆動回路よりも大きく改善される。即ち、図1駆動回路におけるハイゲート電流の立ち上がり勾配[di/dt]は、概略、次式で与えられる。
【0028】
(di/dt)=(VON+V )/L
【0029】
従って、コンデンサCの充電電圧V の分だけ立ち上がり勾配[di/dt]が増大する。可変抵抗R が図1のH側に在るとき、V =VOFF で立ち上がり勾配[di/dt]が最も大きくなり、このときのターンオン波形が図2(f)の実線に示される。尚、図2(f)の波形の破線は、図4(f)の従来波形に相当し、これら波形から立ち上がり勾配[di/dt]の増大化が明確に分かる。また、可変抵抗R が図1のL側に移動させると、V =VOFF ×[R /(R +R )]となって、立ち上がり勾配[di/dt]が任意に調整される。
【0030】
GTOサイリスタ3がターンオンしてコンデンサCの放電が完了すると、ダイオードDが順バイアスされてダイオードDにゲート電流が流れ、後は図3駆動回路と同様にオン動作をする。そして、GTOサイリスタ3がターンオフすると、コンデンサCの充電が繰り返し行われる。
【0031】
【発明の効果】
本発明によれば、GTOサイリスタがターンオフしたときに、ターンオフ用の第2直流電源電圧でコンデンサが充電され、GTOサイリスタがターンオンしたときにコンデンサの充電電荷がGTOサイリスタのゲートに放電して、第1直流電源電圧とコンデンサ充電電圧の重畳電圧でGTOサイリスタがターンオンするので、このときのハイゲート電流の立ち上がり勾配が、コンデンサの無い場合に比べて一段と大きくできる。従って、駆動回路の浮遊インダクタンスを特別に小さくすること無く、また、ハイゲート電流供給の直流電源電圧を大きくすること無くして、GTOサイリスタをターンオンさせるハイゲート電流の立ち上がり勾配を増大させることが容易になり、設備投資的に有利で高性能なGTOサイリスタゲート駆動回路が提供できる。また、GTOサイリスタをターンオフさせる第2直流電源でコンデンサの充電を行うようにしたので、ターンオン用第1直流電源の負担が少なくできる。
【0032】
また、コンデンサを充電する充電回路に可変抵抗を設置して、この可変抵抗値でコンデンサの充電電圧を調整するようにしたので、GTOサイリスタをターンオンさせるハイゲート電流の立ち上がり勾配が任意に調整できて、汎用性に優れたGTOサイリスタゲート駆動回路が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るGTOサイリスタゲート駆動回路の一実施例を示す回路図
【図2】図1に示す回路の各部のタイムチャート
【図3】従来のGTOサイリスタゲート駆動回路の回路図
【図4】図3に示す回路の各部のタイムチャート
【符号の説明】
1 第1直流電源
2 第2直流電源
3 GTOサイリスタ
4 充電回路
SW 第1スイッチ素子
SW 第2スイッチ素子
C コンデンサ
D ダイオード
可変抵抗
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a GTO thyristor gate drive circuit for turning on and off a GTO thyristor (gate turn-off thyristor) used for a switching element or the like of a PWM (pulse width modulation) inverter device, and particularly to a gate current when the GTO thyristor is turned on. To improve the rise slope of the vehicle.
[0002]
[Prior art]
Since a steep gradient is required for the anode current when the GTO thyristor is turned on, a high value is required for the rising gradient [di / dt] of the gate current by the gate drive circuit that turns on the GTO thyristor. That is, if the rising gradient [di / dt] of the gate current for turning on the GTO thyristor is small, the time required for the GTO thyristor to rise to the rated gate current becomes long, and the GTO thyristor may be destroyed by current concentration at turn-on. It is required that the rising gradient [di / dt] be larger than the value at which this destruction can be avoided.
[0003]
Therefore, from the above demand, a high gate current which is considerably larger than the steady state gate current flows between the gate and the cathode of the GTO thyristor to turn on the GTO thyristor and turns on the GTO thyristor. A high-gate drive type in which only a gate current flows is used. This type of GTO thyristor gate drive circuit applies a rated positive voltage of a DC power supply to a gate of the GTO thyristor via a switch element and a current limiting resistor, and allows a high gate current to flow from the gate of the GTO thyristor to a cathode, thereby causing the GTO thyristor to operate. Turned on. Further, when the GTO thyristor is in an on state, a DC power supply voltage having a polarity opposite to that at the time of turn-on is applied between the gate and the cathode through a switch element, thereby turning off the GTO thyristor.
[0004]
As described above, in the GTO thyristor gate drive circuit for turning on the GTO thyristor, the rising gradient [di / dt] of the gate current is reduced by the current-limiting resistance at the time of turn-on. Therefore, a GTO thyristor gate drive circuit in which the rising slope [di / dt] of the gate current is increased by directly applying the DC power supply voltage to the gate of the GTO thyristor without using a resistor and turning on the GTO thyristor is disclosed in Jpn. No. 6135 discloses this. An example of the basic circuit is shown in FIG. 3 and described.
[0005]
The GTO thyristor gate drive circuit of FIG. 1 includes a first DC power supply 1 for turn-on and a second DC power supply 2 for turn-off, which are connected in series. A first positive electrode of the DC power source 1 is connected via a first switching element SW 1 to the gate G of the GTO thyristor 3, the first negative electrode of the DC power source 1 is connected to the cathode K of the GTO thyristor 3. A second positive electrode of the DC power source 2 is connected to the cathode K of the GTO thyristor 3, the second negative electrode of the DC power source 2 is connected to the gate G of the GTO thyristor 3 through the second switching element SW 2. The third series circuit of switching elements SW 3 and the first resistor R 1 is connected between the second gate G of the negative electrode and the GTO thyristor 3 of the DC power source 2, a second resistor between the gate and cathode of the GTO thyristor 3 R 2 is connected.
[0006]
Each of the switch elements SW 1 to SW 2 is a field-effect transistor or the like which is turned on / off by an external GTO thyristor on / off command signal shown in FIG. The first resistor R 1 and the second resistor R 2 are voltage dividing resistors determined by the rated negative bias value of the GTO thyristor 3.
[0007]
When the second switching element SW 2 and the third switching element SW 3 is turned off, the first switch element SW 1 is turned on a predetermined time as shown in FIG. 4 (b), the first DC power supply 1 of the DC voltage V ON There is applied between the gate and cathode of the GTO thyristor 3, the Highgate current example about 50 amps rated current I H flows in the cathode K from the gate G, GTO thyristor 3 is turned on. After this turn-on, a rated steady-state gate current of, for example, about 5 amps flows between the gate and the cathode, so that the ON state of the GTO thyristor 3 is stably continued. Note that a steady-state current circuit for flowing a steady-state gate current to the GTO thyristor 3 is a circuit or the like in which a switch element and a resistor are combined, and is not shown because it is not directly related to the present invention.
[0008]
When the first switching element SW 1 is the second switch element SW 2 when the GTO thyristor 3 off are kept on a steady gate current, turn on a predetermined time as shown in FIG. 4 (c), GTO thyristor The reverse polarity DC voltage V OFF of the second DC power supply 2 is applied between the gate and the cathode of the transistor 3, current is drawn from the gate G, and the GTO thyristor 3 is forcibly turned off. At this time the third switching element SW 3, the is turned on as shown in FIG. 4 (d), a negative bias voltage by the first resistor R 1 and determined by the second voltage dividing resistor R 2 is applied to the gate G, A negative bias current flows between the gate and the cathode, and the OFF state of the GTO thyristor 3 is stably maintained.
[0009]
The turn-on and turn-off of the GTO thyristor 3 are alternately repeated based on the on-off command signal in FIG. The gate current waveform of the GTO thyristor 3 at the time of turning on and off includes a repetitive waveform of a turn-on waveform indicating a steep rising as shown in FIG. 4F and a turn-off waveform indicating a steep falling.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the rising gradient [di / dt] of the high gate current for turning on the GTO thyristor 3 is proportional to the DC voltage V ON of the first DC power supply 1, and the wiring of the high gate current generating circuit and the lead wire of the gate electrode of the GTO thyristor 3 are provided. in inverse proportion to the stray inductance L S of the driving circuit etc., it is given by the following equation.
[0011]
(Di / dt) = (V ON −V gk / L S )
[0012]
However, since the gate-cathode voltage V gk in the above equation is much smaller than the power supply voltage V ON, it can be ignored and is roughly given by the following equation.
[0013]
(Di / dt) = (V ON / L S )
[0014]
Therefore, as means for the rising gradient [di / dt] above standard value, due to the stray inductance L is S to the lower as much as possible, but reduction improvement of stray inductance L S and is limited to the structure of the circuit wiring There is a problem that it is difficult to increase the rising gradient [di / dt]. Also, the rising gradient [di / dt] of the high gate current can be increased by increasing the DC power supply voltage V ON , but the larger the power supply voltage V ON is, the higher the power supply voltage V ON is, given the relationship with the rated value I H of the high gate current. There is a problem that the power supply capacity of the DC power supply 1 increases and the cost increases. At present, the increase of the rising gradient [di / dt] due to the power supply voltage V ON has already reached the limit.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a GTO thyristor in which the rising gradient of a high gate current for turning on a GTO thyristor is increased without particularly reducing the stray inductance of a driving circuit and without increasing a DC power supply voltage for supplying a high gate current. It is to provide a gate drive circuit.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a first DC power supply for supplying a turn-on current for turning on a GTO thyristor to a gate of the GTO thyristor via a first switch element, and a second off-current for turning off the GTO thyristor. A second DC power supply for supplying to the gate of the GTO thyristor via the switch element; a capacitor connected in series with the first switch element between the positive electrode of the first DC power supply and the gate of the GTO thyristor; A configuration is provided that includes a diode in which the first series power supply is connected in parallel with a positive pole in the forward direction, and a charging circuit that charges the capacitor with the second series power supply when the first switch element is turned off and the GTO thyristor is turned off. .
[0017]
In the present invention, if the charging circuit is provided with a variable resistor for variably adjusting the rated charging voltage of the capacitor, the gate current rising gradient at the time of turning off the GTO thyristor can be adjusted.
[0018]
[Action]
When the first switch element is turned off, the second and third switch elements are turned on, and the GTO thyristor is turned off, the capacitor is charged with the second DC power supply voltage. In this state, the first switch element is turned on, and the second and third switch elements are turned on. When the third switch element is turned off and the GTO thyristor is turned on with the first DC power supply voltage, the charge of the capacitor discharges and flows to the gate of the GTO thyristor, and the discharge current is superimposed on the high gate current solely from the first DC power supply. I do. By the superposition of these two currents, the rising gradient of the high gate current is further increased as compared with the case where there is no charge / discharge. In addition, by charging the capacitor with the second DC power supply that turns off the GTO thyristor, the burden on the first DC power supply that turns off the GTO thyristor can be reduced.
[0019]
If a variable resistor is provided in the charging circuit for charging the capacitor and the charging voltage of the capacitor is adjusted with this variable resistance value, the rising gradient of the high gate current that turns on the GTO thyristor can be adjusted.
[0020]
【Example】
One embodiment of the present invention applied to the GTO thyristor gate drive circuit of FIG. 3 is shown in FIG. 1 and its operation waveform diagram is shown in FIG. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts of the driving circuit of FIG. 1 as those of FIG. 3, and the description is omitted.
[0021]
The GTO thyristor gate drive circuit in the embodiment of FIG. 1 is characterized in that a capacitor C, a diode D, and a charging circuit 4 are added to the drive circuit of FIG. Further, Figure 1 drive circuit, by installing the variable resistor R X in the charging circuit 4, thereby enabling adjusting the charging voltage of the capacitor C.
[0022]
Capacitor C is connected in series between the first gate G of the switching elements SW 1 and the GTO thyristor 3. The diode D is connected in parallel to the capacitor C in a forward direction in which a gate current from the first DC power supply 1 flows through the gate G. The charging circuit 4, the capacitor C in the DC voltage V OFF of the second DC power supply 2 when the GTO thyristor 3 is turned off, the circuit for charging and the first switching element SW 1 side in the negative electrode, the capacitor C and the which are connected 1 to the midpoint of the switching elements SW 1 to the variable resistor R X. Variable resistor R X corresponds to those obtained by replacing the first resistor R 1 of Figure 3 the variable resistor, the variable resistor R X and charged to H side circuit 4 of Figure 1 is connected to the resistor in the charging circuit 4 value becomes zero, the resistance value in the charging circuit 4 and the charging circuit 4 is connected to the L side is the first resistance value of the resistor R 1.
[0023]
The on / off timing of each of the switch elements SW 1 to SW 2 in the drive circuit of FIG. 1 may be the same as that of the drive circuit of FIG. 3, and specific examples thereof are shown in FIGS. The operation of the circuit will be described.
[0024]
When conventional similarly first switching element SW 1 is turned on based on the on-off command signals of FIG. 2 (a), the first DC voltage V ON of the DC power supply 1 is applied between the gate and cathode of the GTO thyristor 3, the rated current flows to the cathode K from the gate G of the GTO thyristor 3 Highgate current I H via the first switching element SW 1 and the diode D, GTO thyristor 3 is turned on. Thereafter, a rated steady gate current flows between the gate and the cathode of the GTO thyristor 3 by a steady current circuit (not shown), and the ON state of the GTO thyristor 3 is continued. At the beginning of the turn-on, the charge of the capacitor C charged when the GTO thyristor 3 is turned off is discharged, and the rising gradient [di / dt] of the high gate current is increased. This will be described in detail after the next turn-off operation.
[0025]
When the second switching element SW 2 is turned on when the GTO thyristor 3 is kept in the ON state, forcibly turned off GTO thyristor 3 is with a reverse polarity DC voltage V OFF of the second DC power source 2, also, the 3 negative bias current flows between the gate and cathode of the GTO thyristor 3 with oN of the switch element SW 3, off of the GTO thyristor 3 is maintained.
[0026]
For Figure 1 drive circuit, the DC voltage V OFF of the second DC power supply 2 is applied through a variable resistor R X in the capacitor C when the GTO thyristor 3 is turned off, the capacitor C is charged by the second DC power supply 2 You. When the variable resistor R X is at the H side of FIG. 1, a capacitor C as shown in FIG. 2 (e) is charge to a DC voltage V OFF of the second DC power source 2. The variable resistor R X is when in the L-side of FIG. 1, the capacitor C is charged to a voltage obtained by dividing the DC voltage V OFF a variable resistor R X and a second resistor R 2. Charging voltage V C of the rating of such capacitor C, the cathode side of the diode D becomes positive polarity is maintained until GTO thyristor 3 is turned on.
[0027]
Charging of the capacitor C is carried out in a short time, when after that first turns on the switching element SW 1 to turn on the GTO thyristor 3, the charging voltage V C of the capacitor C to the first DC voltage V ON of the DC power supply 1 The superimposed DC voltage [V ON + V C ] is applied between the gate and the cathode of the GTO thyristor 3, and a high gate current of the rated current I H is applied to the gate of the GTO thyristor 3 via the first switch element SW 1 and the capacitor C. G flows to the cathode K, and the GTO thyristor 3 turns on. At the beginning of the turn-on, the charge of the capacitor C is discharged to become a gate current, and the discharge at this time greatly improves the rising gradient [di / dt] of the high gate current as compared with the drive circuit in FIG. That is, the rising gradient [di / dt] of the high gate current in the drive circuit of FIG. 1 is roughly given by the following equation.
[0028]
(Di / dt) = (V ON + V C) / L S
[0029]
Accordingly, by the amount of the charging voltage V C of the capacitor C rising gradient [di / dt] is increased. When the variable resistor R X is at the H side of FIG. 1, V C = V OFF rising gradient [di / dt] at the greatest, turn waveform at this time is shown in solid line in FIG. 2 (f). It should be noted that the broken line in the waveform of FIG. 2F corresponds to the conventional waveform of FIG. 4F, from which it can be clearly seen that the rising gradient [di / dt] is increased. When the variable resistor RX is moved to the L side in FIG. 1, V C = V OFF × [R 2 / (R 1 + R 2 )], and the rising gradient [di / dt] is arbitrarily adjusted. You.
[0030]
When the GTO thyristor 3 is turned on and the discharge of the capacitor C is completed, the diode D is forward-biased and a gate current flows through the diode D. Thereafter, the diode D is turned on similarly to the drive circuit of FIG. Then, when the GTO thyristor 3 is turned off, charging of the capacitor C is repeatedly performed.
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the GTO thyristor is turned off, the capacitor is charged with the second DC power supply voltage for turning off, and when the GTO thyristor is turned on, the charge of the capacitor is discharged to the gate of the GTO thyristor. Since the GTO thyristor is turned on by the superimposed voltage of one DC power supply voltage and the capacitor charging voltage, the rising gradient of the high gate current at this time can be further increased as compared with the case where there is no capacitor. Therefore, it is easy to increase the rising gradient of the high gate current that turns on the GTO thyristor without particularly reducing the stray inductance of the drive circuit and without increasing the DC power supply voltage for supplying the high gate current. A high-performance GTO thyristor gate drive circuit that is advantageous in terms of capital investment can be provided. Further, since the capacitor is charged by the second DC power supply that turns off the GTO thyristor, the burden on the first DC power supply for turning on can be reduced.
[0032]
In addition, since a variable resistor is installed in the charging circuit for charging the capacitor and the charging voltage of the capacitor is adjusted by the variable resistance value, the rising gradient of the high gate current that turns on the GTO thyristor can be adjusted arbitrarily. A GTO thyristor gate drive circuit with excellent versatility can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a GTO thyristor gate drive circuit according to the present invention. FIG. 2 is a time chart of each part of the circuit shown in FIG. 1. FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional GTO thyristor gate drive circuit. 4 is a time chart of each part of the circuit shown in FIG.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st DC power supply 2 2nd DC power supply 3 GTO thyristor 4 Charging circuit SW 1 1st switch element SW 2 2nd switch element C Capacitor D Diode RX Variable resistance

Claims (2)

GTOサイリスタをオンさせるターンオン電流を第1スイッチ素子を介してGTOサイリスタのゲートに供給するための第1直流電源と、GTOサイリスタをオフさせるターンオフ電流を第2スイッチ素子を介してGTOサイリスタのゲートに供給するための第2直流電源と、第1直流電源のプラス電極とGTOサイリスタのゲート間に第1スイッチ素子と共に直列に接続されたコンデンサと、このコンデンサに第1直列電源側がプラス極の順方向で並列接続されたダイオードと、第1スイッチ素子がオフしてGTOサイリスタがターンオフしたときに第2直列電源でコンデンサを充電する充電回路を具備したことを特徴とするGTOサイリスタゲート駆動回路。A first DC power supply for supplying a turn-on current for turning on the GTO thyristor to the gate of the GTO thyristor via the first switch element, and a turn-off current for turning off the GTO thyristor to the gate of the GTO thyristor via the second switch element. A second DC power supply for supplying, a capacitor connected in series with a first switch element between a positive electrode of the first DC power supply and a gate of the GTO thyristor, and a first series power supply connected to the capacitor in a forward direction with a positive pole. A GTO thyristor gate drive circuit, comprising: a diode connected in parallel with the above; and a charging circuit for charging a capacitor with a second series power supply when the first switch element is turned off and the GTO thyristor is turned off. 充電回路に、コンデンサの定格充電電圧を可変調節する可変抵抗を付設したことを特徴とする請求項1記載のGTOサイリスタゲート駆動回路。2. The GTO thyristor gate drive circuit according to claim 1, wherein a variable resistor for variably adjusting a rated charging voltage of the capacitor is provided in the charging circuit.
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