JPS6013387B2 - power control device - Google Patents
power control deviceInfo
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- JPS6013387B2 JPS6013387B2 JP52052168A JP5216877A JPS6013387B2 JP S6013387 B2 JPS6013387 B2 JP S6013387B2 JP 52052168 A JP52052168 A JP 52052168A JP 5216877 A JP5216877 A JP 5216877A JP S6013387 B2 JPS6013387 B2 JP S6013387B2
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- winding
- current
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は直流電源で作動する電力制御装置の改良に関
し、特にブリッジ接続された固体スイッチを有するスイ
ッチング回路を改良したものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a power control device operated from a DC power source, and in particular to an improvement in a switching circuit having bridge-connected solid state switches.
先づ、固体スイッチがサイリスタの場合について従来の
問題を述べる。First, we will discuss conventional problems when the solid state switch is a thyristor.
直列電源で作動する強制転流ィンバータや双方向通電性
DCチョツパ制御装置(パィラテラルチョツパ)などに
おいて、サィリス外こ対する責務(再印柵電圧安、事故
電流など州側こ沙戦れる。In forced commutation inverters that operate on series power supplies, bidirectional current-carrying DC chopper control devices (pillateral chopper), etc., the state side is responsible for dealing with external issues such as low voltages and fault currents.
しヵ)して、再糊o順電圧器欄・ことや、転流失敗時短
絡電流が小さい点で優れた先行発明として第1図aのも
のが知られている。しかるに、この従来のものは、転流
コンデンサ6の電圧がサィクリックに転流を繰り返えす
毎に上昇し、ひいてはサィリスタに印加される電圧も過
大になる欠点があった。更に転流リアクトル4のィンダ
クタンスLと負荷電流1との間の箸穣ェネルキL1体究
極的‘淀職鰍料欄失‘こなる欠点があった。In addition, the prior invention shown in FIG. 1a is known as an excellent prior invention in that the short-circuit current is small when commutation fails. However, this conventional device has the drawback that the voltage of the commutating capacitor 6 rises each time the commutation is repeated cyclically, and the voltage applied to the thyristor also becomes excessive. Furthermore, there is a drawback that the energy level L1 between the inductance L of the commutating reactor 4 and the load current 1 is ultimately ``missed''.
この従来の問題を更に下記に詳述する。第1図aにおい
て、第n回目の転流に先立ち、コンデンサ6の充電電圧
が図示極性にv6(n)であったものと仮定する。This conventional problem will be explained in more detail below. In FIG. 1a, it is assumed that, prior to the nth commutation, the charging voltage of the capacitor 6 was of the illustrated polarity v6(n).
そして直流電源端子P‐第1リアクトル巻線4a−第1
サィリスタ2a−出力端子OGを介して交流負荷7又は
直流負荷7′に負荷電流1を給電していたものと仮定す
る。さて、第1図bの動作波形において、時点t,にお
いて消孤用サィリスタ3aを点弧すると第1サィリスタ
2aは逆バイアスされて消弧する。and DC power supply terminal P-first reactor winding 4a-first
It is assumed that a load current 1 is being supplied to an AC load 7 or a DC load 7' via the thyristor 2a-output terminal OG. Now, in the operating waveform of FIG. 1b, when the extinguishing thyristor 3a is ignited at time t, the first thyristor 2a is reverse biased and extinguished.
負荷電流1はP−4a−3a−6−○,を通って流れる
。更にこの間、4a−3a−6一第1整流素子5a−4
aからなる閉ループが形成され、コンデンサ電圧V6が
第1リアクトル巻線4aにも印加され、コンデンサ電流
i6及び第1リアクトル電流i4aは共に一迫増大して
後、初期電流値1に戻る。初期電流値1に戻った時点は
コンデンサ電圧v6の絶対値がその初期充電電圧値v6
(n)と等しく且つ極性が図示極性と逆極性である時点
t2と一致する。今、初期充電電圧値v6(n)が直流
電源端子間電圧Eに等しいか又は大きい値であったと仮
定する。Load current 1 flows through P-4a-3a-6-○. Furthermore, during this time, 4a-3a-6 - first rectifying element 5a-4
A closed loop consisting of a is formed, the capacitor voltage V6 is also applied to the first reactor winding 4a, and the capacitor current i6 and the first reactor current i4a both increase by a bit and then return to the initial current value 1. At the point when the initial current value returns to 1, the absolute value of the capacitor voltage v6 is the initial charging voltage value v6.
(n) and coincides with the time t2 when the polarity is opposite to the illustrated polarity. Now, it is assumed that the initial charging voltage value v6(n) is equal to or larger than the voltage E between the DC power supply terminals.
もし、v6(n)ZEであるものとすると、時点りこお
いて整流素子5bが導適する。しかるに第1リアクトル
巻線4aには、まだ負荷電流1に相当する電流(ひいて
は著穣ェネルギ)が残存しているからコンデンサ6の電
圧v6は引き続き図示逆極性に充電される。そして第1
リアクトル巻線4d及びコンデンサ6の電流が零になっ
た時点t3においてコンデンサ電圧v6は最終値v6(
n+1)=v6(n)十△v6に達する。この過充電分
△v6はコンデンサ6の静電容易をCとすると△v6=
1 ノLC ……{11であ
る。If it is assumed that v6(n)ZE, the rectifying element 5b becomes suitable at this point. However, since a current corresponding to the load current 1 (and thus significant energy) still remains in the first reactor winding 4a, the voltage v6 of the capacitor 6 continues to be charged to the opposite polarity as shown. and the first
At time t3 when the current in the reactor winding 4d and the capacitor 6 becomes zero, the capacitor voltage v6 becomes the final value v6 (
n+1)=v6(n) reaches △v6. This overcharge △v6 is △v6=
1 no LC...{11.
そして過充電期間(ら−t2)は仏t2):?前
.・・.・脚
である。And the overcharging period (ra-t2) is Buddha t2):? Before
..・・・.・It is a leg.
そしてこの過充電期間中に整流素子5bの電流i5bは
0から1へ追従増加する。ィンバータ(交流負荷7)で
あれば次に、第2サィリスタ2bを点孤し、負荷電流極
性が反転する。DCチョッパ(直流負荷7′)であれば
第2サィリスタ2bを点弧しても負荷電流極性は通常変
化しない。次に消弧サィリスタ3bを点弧し、第2サイ
リスタ2bを消弧する。During this overcharge period, the current i5b of the rectifying element 5b increases from 0 to 1. If it is an inverter (AC load 7), then the second thyristor 2b is ignited, and the load current polarity is reversed. In the case of a DC chopper (DC load 7'), the load current polarity usually does not change even if the second thyristor 2b is fired. Next, the arc-extinguishing thyristor 3b is ignited, and the second thyristor 2b is extinguished.
この策(n+1)回目の転流時間において、前回過充電
分△v6を上積みした充電電圧{v6(n)+△v6}
が、初期充電電圧になるので、転流を繰り返えす毎にコ
ンデンサ電圧はサィクリックに上昇して行く。上記の如
くして、コンデンサ電圧は極端に上昇し、つまるところ
にリフクトル蓄積ヱネルギ一芸L12分が整流素子、リ
アクトル,コンデンサ,サイリスタ,その他の配線で損
失になり、これら諸損失とバランスするまで上昇する。At the (n+1)th commutation time of this strategy, the charging voltage obtained by adding up the previous overcharging amount △v6 {v6 (n) + △v6}
is the initial charging voltage, so the capacitor voltage increases cyclically each time commutation is repeated. As described above, the capacitor voltage increases extremely, and in the end, L12 of the reflector accumulated energy becomes a loss in the rectifying element, reactor, capacitor, thyristor, and other wiring, and the voltage increases until it is balanced with these losses.
従って上記従来装置にあってはコンデンサ電圧上昇を抑
制するには、リアクトル,消弧サィリスタ,コンデンサ
,整流素子などに故意に損失発生要素を設ける必要があ
る。Therefore, in the conventional device described above, in order to suppress the rise in capacitor voltage, it is necessary to intentionally provide a loss generating element in the reactor, arc-extinguishing thyristor, capacitor, rectifying element, etc.
なお、又、上記コンデンサ電圧上昇を防止する方法とし
て、第1図bの時点ら前後、即ち第1リアクトル巻線4
aの電流が初期電流1内外で残存している期間中に第2
サィリスタ2bを点弧すると共に第1リアクトル巻線4
aと第2リアクトル巻線4bとを結合して置き、上記2
bの点弧により第3リアクトル4b側へ転流せしめ、上
記残存蓄積エネルギーを整流素子5ロー第2サィリスタ
ー2b−第2リアクトル巻線4bとを通る閉ループで短
絡する方法がある。In addition, as a method of preventing the capacitor voltage from rising, it is possible to
During the period when the current a remains within the initial current 1, the second
While igniting the thyristor 2b, the first reactor winding 4
a and the second reactor winding 4b are combined, and the above 2
There is a method in which the remaining stored energy is commutated to the third reactor 4b by ignition of b, and the remaining stored energy is short-circuited in a closed loop passing through the rectifying element 5, the second thyristor 2b and the second reactor winding 4b.
しかし、このような方法を用いた場合、上記短総電流が
サィリスタ2と整流素子5に流れ、この余分な電流によ
り上記素子の電流負担が増大する。しかも、この箸積ェ
ネルギ短絡電流を減少させるには、やはり回路損失とし
て消費させねばならない。更に又、上託りアクトル巻線
4a,4bを結合させると、この従釆実施例では後述の
ように、サィリスタ2a,2bに印加される電圧が倍加
されるという欠点を生じる。このように従来装置はla
コンデンサ電圧上昇と2a著触れギチ12分蝋燭生と3
aサイリスタ印加電圧上昇との問題がある。However, when such a method is used, the short total current flows through the thyristor 2 and the rectifying element 5, and this extra current increases the current burden on the elements. Moreover, in order to reduce this short-circuit energy, it must be consumed as circuit loss. Furthermore, when the superactor windings 4a, 4b are combined, this secondary embodiment has the disadvantage that the voltage applied to the thyristors 2a, 2b is doubled, as will be explained later. In this way, the conventional device
The capacitor voltage rises and 2a touches the candle for 12 minutes and 3
There is a problem with the voltage applied to the thyristor increasing.
あるいはlb蓄積ネルギム12分の損殺生と2bサイリ
スタ印加電圧の倍加との問題を生じる。さて、上記従来
例は、固体スイッチがサィリスタである場合であった。Alternatively, a problem arises in which the lb storage energy is lost by 12 minutes and the voltage applied to the 2b thyristor is doubled. Now, in the above conventional example, the solid state switch is a thyristor.
第1図aにおいて、固体スイッチ2a,2bがトランジ
スタやゲート夕−ンオフサイリスタなど、自己OFF形
スイッチ素子の場合転流コンデンサ6や消弧サィリスタ
3a,3bは不要である。この場合、転流コンデンサの
電圧上昇に代って、固体スイッチ2aの自己CFF時の
サ−ジ電圧として問題が表われる。他方、リアクル4a
,4b撒くと、靴り群や弟などスイッチング責務が厳し
くなる。In FIG. 1a, if the solid state switches 2a and 2b are self-off type switching elements such as transistors and gate turn-off thyristors, the commutating capacitor 6 and the arc-extinguishing thyristors 3a and 3b are unnecessary. In this case, instead of the voltage rise of the commutating capacitor, the problem appears as a surge voltage during self-CFF of the solid state switch 2a. On the other hand, the reactor 4a
, 4b, the switching responsibilities such as the shoe group and younger brother will become stricter.
又、少しの直列固体スイッチ同時導通現象(ターンオフ
遅れによるON状態重りや故障時)時に短絡電流抑制作
用がなくなる。このため、直列リアクトルはスイッチン
グ回路の信頼性向上やスイッチング責務軽減の観点から
設けることが望まれる。この発明は、リアクトルを直列
に設ける固体スイッチによる電力制御装置の改良を目的
とし、そのスイッチング責務の軽減を目的とする。以下
先づ固体スイッチとしてサイリスタを用いた場合につい
て第2図乃至第4図の実施例に従がし・回路動作を詳述
する。In addition, the short-circuit current suppressing effect disappears when a small amount of simultaneous conduction of the series solid state switches occurs (due to ON state due to turn-off delay or failure). Therefore, it is desirable to provide a series reactor from the viewpoint of improving the reliability of the switching circuit and reducing switching duties. The present invention aims to improve a power control device using a solid-state switch in which reactors are connected in series, and to reduce the switching duty thereof. First, the circuit operation according to the embodiments shown in FIGS. 2 to 4 will be described in detail for the case where a thyristor is used as the solid-state switch.
第2図aはこの発明の一実施例を示す接続図で、同図に
おいてla・lbは直流電源でPは直流電源第1電位端
子(正極側端子)、Nは直流電源第2電位端子(負極側
端子)である。2a,2b,3a,3bは一対の双方向
通電端子A,,A2と一対の単方向通電端子D,,D2
とを有し、これら端子間にフリツジ接続されて4アーム
のサイリスタブリツジを構成するサィリスタ、4aは上
記サイリスタプリツジの一方の単方向通電端子D.と上
記直流電源第1電位端子Pとの間に接続された第1リア
クトル巻線、4bは上記サィリスタブリッジの他方の単
方向通電端子D2と上記直流電源第2電位端子Nとの間
に接続された第2リアクトル巻線、5aは上記サィリス
タブリッジの一方の双方向通電端子(変動電位出力端子
)A,と上記第1電位端子Pとの間に接続された第1整
流素子、5bは上記双方向通電端子A,と上記第2電位
端子Nとの間に接続された第2整流素子、6は上記一対
の双方向通電端子A,,ん間に接続された転流コンデン
サ、7,7‘は負荷、8aは上記第2整流素子5bに直
列接続され、上記第1リアクトル巻線4aと磁気結合さ
れる第1結合巻線、8bは上記第1整流素子5aに直列
接続され、上記第2リアクトル巻線4bと磁気結合され
る第2結合巻線である。Figure 2a is a connection diagram showing an embodiment of the present invention, in which la and lb are DC power supplies, P is the first potential terminal (positive terminal) of the DC power supply, and N is the second potential terminal (positive side terminal) of the DC power supply. negative terminal). 2a, 2b, 3a, 3b are a pair of bidirectional current-carrying terminals A, , A2 and a pair of unidirectional current-carrying terminals D, , D2
and 4a is a unidirectional current-carrying terminal D. of one of the thyristor prisms, and 4a is a thyristor that is fringe-connected between these terminals to form a four-arm thyristor bridge. A first reactor winding 4b is connected between the other unidirectional current-carrying terminal D2 of the thyristor bridge and the second potential terminal N of the DC power supply. 5a is a first rectifying element connected between one bidirectional current-carrying terminal (fluctuation potential output terminal) A of the thyristor bridge and the first potential terminal P; 5b is a A second rectifying element 6 is connected between the bidirectional current-carrying terminal A and the second potential terminal N, and 6 is a commutating capacitor connected between the pair of bidirectional current-carrying terminals A, . 7' is a load, 8a is a first coupling winding connected in series to the second rectifying element 5b and magnetically coupled to the first reactor winding 4a, 8b is connected in series to the first rectifying element 5a, and is connected in series to the first reactor winding 4a. This is a second coupled winding that is magnetically coupled to the second reactor winding 4b.
第2図bは上記第2図aの動作を説明するための動作波
形図である。FIG. 2b is an operational waveform diagram for explaining the operation shown in FIG. 2a.
次に動作を説明する。Next, the operation will be explained.
第2図において、電源la−第1リアクトル巻線4a−
第1サィリスタ2a−負荷7を通る経路■に負荷電流1
が通電していたものとすると、これを消弧するのに先立
ち、図示極性にコンデンサ6が充電されている。In FIG. 2, power source la-first reactor winding 4a-
The load current 1 is on the path ■ passing through the first thyristor 2a and the load 7.
Assuming that the current is being applied, the capacitor 6 is charged to the polarity shown in the figure prior to extinguishing the current.
この初期充電電圧をv8(n)とする。次に消弧サイリ
スタ3aを時点しで点弧すると、第1サィリスタ2aが
逆バイアスされると共に、負荷電流1は第1電位入力端
子P−第1リアクトル巻線4a−第1消弧サィリスタ3
a一転流コンデンサ6一出力端子○,の経路■へ移る。Let this initial charging voltage be v8(n). Next, when the arc-extinguishing thyristor 3a is ignited, the first thyristor 2a is reverse biased and the load current 1 is changed from the first potential input terminal P to the first reactor winding 4a to the first arc-extinguishing thyristor 3.
Move to path ■ of a - commutation capacitor 6 - output terminal ○.
そしてこれと共に、P一4a−3a−6−第1整流素子
5a一第2結合巻線8b−Pを通る閉ループが形成され
、コンデンサ6の電圧は第1リアクトル巻線4aと第2
結合巻線8bとに分圧印加され、コンデンサ6の電流i
6は増加していく。コンデンサ6の電圧がゼロを通過し
て逆極性になった時、コンデンサ6の電流は波高値を通
過する。引き続き、コンデンサ6は負荷電流1と巻線4
a,8bの箸積ヱネルギの放出である巻線8bに電流と
の和により図示と逆樋性に充電されていくと共に、第1
サィリスタ2aの電圧もh煩方向に増大して行く。回路
損失を無視すれば、コンデンサ電圧の絶対値が初期値v
6(n)に等しく且つ極性が逆極性になった時点t2で
コンデンサ電流i6及び第1リアクトル巻線電流i4a
が初期値1に戻り、第1整流素子5aが非導通になる。
勿論この時、結合巻線8bの電流も、そのェネルギの放
出に伴って零に戻る。今もし、v6(n)≧E(但しE
は直流電源入力端子P−N間電圧)であれば上記時点t
2で第1整流素子5aがOFFになると共に第2整流素
子5b及び第1結合巻線8aが通電し、負荷電流は経略
■へ移る。At the same time, a closed loop passing through P-4a-3a-6-first rectifying element 5a-second coupling winding 8b-P is formed, and the voltage of the capacitor 6 is connected to the first reactor winding 4a and the second coupling winding 8b-P.
A divided voltage is applied to the coupling winding 8b, and the current i of the capacitor 6
6 is increasing. When the voltage of the capacitor 6 passes through zero and becomes reverse polarity, the current of the capacitor 6 passes through the peak value. Continuing, capacitor 6 connects load current 1 and winding 4
The winding 8b, which is the release of the accumulated energy of the coils a and 8b, is charged with the reverse gutter characteristic as shown in the figure due to the sum of the current, and the first
The voltage of the thyristor 2a also increases in the negative direction. If circuit loss is ignored, the absolute value of the capacitor voltage is the initial value v
6(n) and the polarity is reversed at time t2, the capacitor current i6 and the first reactor winding current i4a
returns to the initial value 1, and the first rectifying element 5a becomes non-conductive.
Of course, at this time, the current in the coupling winding 8b also returns to zero as the energy is released. Now, if v6(n)≧E (however, E
is the voltage between DC power supply input terminals P and N), then the above time t
At step 2, the first rectifying element 5a is turned off, and the second rectifying element 5b and the first coupling winding 8a are energized, and the load current shifts to approximately (2).
そしてこの時のコンデンサ電圧v6(n+1)=い(n
)である(損失無視)。他方、もしv6(n)くEであ
るか、又は損失のためにi4a=i6が1に戻った時点
りこおけるコンデンサ電圧v6(t2)がね(ら)<E
ならば引き続きコンデンサ6が負荷電流1で充電されv
6=Eに達した時点r2【実際上v6(n)±Eになる
ので、Lとr2との大差はない。従って第2図では特に
区別していない1において第2整流素子5bと第1結合
巻線8aとが通電して、負荷電流1が経路■へ移る。こ
こで、この発明では第1リアクトル巻線4aと第1結合
巻線8aとを結合してあるので、リーケージインダクタ
ンスを無視すると、リアクトル巻線4aの電流i4aは
即座に結合巻線8aへ鞍流することができる。And the capacitor voltage at this time v6(n+1)=i(n
) (ignoring losses). On the other hand, if v6(n) < E or when i4a=i6 returns to 1 due to loss, the capacitor voltage v6(t2) becomes
Then, capacitor 6 will continue to be charged with load current 1 and v
When 6=E is reached, r2 [Actually, it becomes v6(n)±E, so there is no big difference between L and r2. Therefore, the second rectifying element 5b and the first coupling winding 8a are energized at 1, which is not particularly distinguished in FIG. 2, and the load current 1 is transferred to the path (2). Here, in this invention, the first reactor winding 4a and the first coupling winding 8a are coupled, so if leakage inductance is ignored, the current i4a of the reactor winding 4a immediately flows into the coupling winding 8a. can do.
その後、結合巻線8aに継承されたりアクトル著積ェネ
ルギ換言すればリアクトルの電流は負荷へ放出され有効
利用される。従って前記従来の実施例のように続充電期
間(t′2−t3)を生じない。そして、追加充電△v
6も生じない。従って上記時点らやt2′で転流現象を
完了する。そして、このコンデンサ電圧最終値は起動初
期値v6(0)=Eからスタートさせると、やはりv6
(n)=v6(n+1)=Eになる。第2図bはこのリ
ーケージを無視した原理動作波形を示す。もし第1リア
クトル巻線4aと結合巻線とのり‐ケ‐ジィンダクタン
スカミそであれぱ芸々でだけの続充電期間(ら−t3)
を生じ、△v6=1ノ亥ただけ追加過充電される。この
発明では、実際上々<<uこできるから追加過充電電圧
△v6が4・さし、。Thereafter, the current of the reactor is inherited by the coupling winding 8a, or the actuator's accumulated energy, in other words, is released to the load and used effectively. Therefore, unlike the prior art embodiment, a subsequent charging period (t'2-t3) does not occur. And additional charging △v
6 does not occur either. Therefore, the commutation phenomenon is completed at the above-mentioned time point t2'. Then, when starting from the startup initial value v6 (0) = E, this final capacitor voltage value is also v6
(n)=v6(n+1)=E. FIG. 2b shows the principle operation waveforms ignoring this leakage. If the first reactor winding 4a and the coupling winding are glued together, the cage inductance is connected to the continuous charging period (ra-t3).
This causes additional overcharging by Δv6=1. In this invention, the additional overcharge voltage Δv6 is actually 4.
そして、わずかの損失(事そF相当)で、この過充電の
集積(サイクリック上昇)を防止できる。即ち、故意に
過充電を防止するための抵抗などを必要としない。そし
て損失自体がわずかになる。又、この発明においては、
第2図aに点線矢印で示すようにリアクトル巻線4aと
4bとを結合し、同一磁心に巻き回することができ、リ
アクトル類を一体化できる。この場合、P−4a−3a
−6−5a−8b−Pなる転流コンデンサバィパス反転
ル−プのィンダクタンスLとして第1リアクトル巻線4
aの巻線ィンダクタンスL4a、第1結合巻線6bの巻
線インダクタンスL3b、相互インダクタンスM4a−
8aの合成値L=La+2M4a−え十Laが作用する
ので同一転流ィンダクタンス所要値Lに対して、各巻線
の巻数が軽減される。従って結合巻線を設けても、上記
一体化と相まってかえって小型化できる。本案では、転
流期間(ち一t2)中、lb−la一4a‐3a‐6−
電圧阻止中サイリスタ2b−4b−lbのループに関し
、コンデンサ電圧v6とりアクトル巻線電圧v4aとv
4b≠v8bとが互いに相殺する。This accumulation of overcharge (cyclic increase) can be prevented with a small loss (equivalent to F). That is, there is no need for a resistor or the like to intentionally prevent overcharging. And the loss itself will be small. Moreover, in this invention,
As shown by the dotted arrow in FIG. 2a, the reactor windings 4a and 4b can be combined and wound around the same magnetic core, allowing the reactors to be integrated. In this case, P-4a-3a
-6-5a-8b-P, the inductance L of the commutating capacitor bypass inversion loop is the first reactor winding 4.
Winding inductance L4a of a, winding inductance L3b of the first coupled winding 6b, mutual inductance M4a-
Since the combined value L=La+2M4a−E1La of 8a acts, the number of turns of each winding is reduced for the same required value L of commutation inductance. Therefore, even if a coupled winding is provided, the size can be reduced in combination with the above-mentioned integration. In this proposal, during the commutation period (t2), lb-la-4a-3a-6-
Regarding the loop of thyristors 2b-4b-lb during voltage blocking, capacitor voltage v6 and actuator winding voltages v4a and v
4b≠v8b cancel each other out.
即ち(v4a+v4b)=v6であるから電圧阻止中サ
ィリスタ2bの印加電圧はv2b=E−(v4a十v4
b)+v6=Eとなり、リアクトル4aと4bとの結合
の有無に関係ない。従って前記のように4aと4bとを
結合し、一体につくることができる。これに対し、従釆
の実施例では、4aと4bを結合すると同上ループに関
して、v4a=v4b=−v8(但しv6>0)となる
。That is, since (v4a+v4b)=v6, the voltage applied to the thyristor 2b during voltage blocking is v2b=E-(v4a + v4
b) +v6=E, regardless of whether reactors 4a and 4b are coupled. Therefore, as described above, 4a and 4b can be combined and made integrally. On the other hand, in the subordinate embodiment, when 4a and 4b are combined, v4a=v4b=-v8 (where v6>0) with respect to the same loop.
そして、転流期間(ち−ら)の後半(v6く0.v4a
=v4bく0)において電圧阻止中サィリスタ2bの電
圧はv2b=E−(v4a十v4b)+v6=E−v6
!E十lv6lとなる。そしてその波高値はE+v6(
t2)=E+v6(n+1)となる。元々コンデンサ電
圧v6が高電圧に上昇してv6(n十1)>Eなので、
極めて高い過電圧がサイリスタ2b,2aに印加される
。43と4bとを結合すると、上記問題を生じるので、
従釆の第1図aでは4aと4bとを磁気結合(同一滋心
、一体化)することができない。Then, the second half of the commutation period (v6ku0.v4a
= v4b 0), the voltage of thyristor 2b during voltage blocking is v2b = E - (v4a + v4b) + v6 = E - v6
! E1lv6l. And the wave height value is E+v6(
t2)=E+v6(n+1). Originally, the capacitor voltage v6 rose to a high voltage and v6(n11)>E, so
An extremely high overvoltage is applied to the thyristors 2b and 2a. If 43 and 4b are combined, the above problem will occur, so
In FIG. 1a of the secondary structure, 4a and 4b cannot be magnetically coupled (same energy, integrated).
第3図はこの発明の他の一実施例を示し、リアクトル巻
線4及びその結合巻線8を共通にして、三相フリツジ接
続回路を形成したものである。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, in which a reactor winding 4 and its coupling winding 8 are used in common to form a three-phase fringe connection circuit.
図図において、R,S,Tは夫々三つの変動出力電位端
子である。この第3図例における各相毎の1回毎の転流
期間中の転流動作は、回路現象としては前記第2図例と
同じであるから説明は省略する。以上、この発明の回路
及び動作を先に説明した。In the figure, R, S, and T are three variable output potential terminals, respectively. The commutation operation during each commutation period for each phase in the example shown in FIG. 3 is the same as the example shown in FIG. 2 as a circuit phenomenon, so a description thereof will be omitted. The circuit and operation of the present invention have been described above.
次にこの発明に用いるリアクトル装置について第4図の
一実施例で説明する。Next, a reactor device used in the present invention will be explained with reference to an embodiment shown in FIG. 4.
この発明に用いるリアクトル装置は少なくとも一つのコ
イル{4a,8a}又は{4b,8b}間のり−ケージ
インダクタンスを小さくするか又妙なくとも主サイリス
タ2の夕‐オン瓢制のための所定リーケージィンダクタ
ンスにまで軽減することが要求される。The reactor device used in this invention reduces the cage inductance between at least one coil {4a, 8a} or {4b, 8b}, or at least improves the predetermined leakage for the evening-on control of the main thyristor 2. It is required to reduce it to the level of inductance.
鉄心やフェライトなどの磁心、あるいはオーブン磁路の
コアを用いる場合は、上託り‐ケージインダクタンス比
率を小さくでき、結合係数を所要値にすることが容易で
ある。しかし、大容量の装置や高周波の装置では、磁心
入りは高価になったり、騒音の原因となったり、造りに
くし、などの問題点を生じることがある。When using a magnetic core such as an iron core or ferrite, or a core of an oven magnetic path, the supercarrier-cage inductance ratio can be reduced, and it is easy to set the coupling coefficient to the required value. However, in large-capacity devices or high-frequency devices, magnetic cores can cause problems such as being expensive, causing noise, and being difficult to construct.
かかる場合には、空心リアクトル装置が望ましい。勿論
、比較的小容量装置では磁心入りでもよい。しかしなが
ら結合リアクトル装置はリーケージィンダクタンスを微
小にすることが困難であった。In such cases, an air-core reactor device is desirable. Of course, a magnetic core may be included in a relatively small capacity device. However, it has been difficult to minimize leakage inductance in coupled reactor devices.
この発明の第4図実施例は、リーケージインダクタンス
の小さい結合IJァクトル装置の巻線形態を提供するも
ので同図aに示すようにテープ又はリボン状又は帯状の
導(銅、アルミ)帯又は薄板導(銅、アルミ)条を絶縁
膜又は総緑テ−プ(図示せず)をはさんで複導帯コイル
を形成する。The embodiment shown in FIG. 4 of the present invention provides a winding configuration for a coupled IJ vector device with small leakage inductance, and as shown in FIG. A double conductive band coil is formed by sandwiching a conductive (copper, aluminum) strip with an insulating film or a green tape (not shown).
上記絶縁膜はアルミ導帯であればアルマイト処理したア
ルミ導帯表面酸化被覆を利用できる。又、銅帯であれば
銅線(丸線、平角線)と同様の絶縁膜の他、竜着塗装法
などによる絶縁膜を利用できる。又、絶縁テープにはマ
イラーテープ、マイカテープなど各種のものを利用でき
る。リード線は前者導帯端部にあらかじめIJ−ド導帯
板などを接合しておく。上記同図aの如く巻かれた複導
帯コイルはドーナツ形又は筒形の形状になる。If the insulating film is an aluminum conductive band, an oxidized coating on the surface of the aluminum conductive band treated with alumite can be used. Moreover, in the case of a copper strip, in addition to the same insulating film as that for copper wires (round wires, rectangular wires), an insulating film formed by a drape coating method or the like can be used. Further, various types of insulating tape such as Mylar tape and mica tape can be used. For the lead wire, an IJ-type conductive band plate or the like is connected in advance to the end of the former conductive band. The double conductive band coil wound as shown in FIG.
このようにして、リーケージィンダクタンスの極めて小
さいリアクトルコィルが得られる。他方、高周数の装置
では、渦電流による損失と過熱が問題となる。In this way, a reactor coil with extremely low leakage inductance can be obtained. On the other hand, in high frequency devices, losses due to eddy currents and overheating become a problem.
第4図bは筒状コイルの断面図でコイル4,8を貫通す
る磁束0iを発生し、この導帯貫通磁束ぐiのために渦
電流が導帯端部(帯の両側部位)A,Bに多く流れ、こ
の部位を過熱させる。これに対して2分割断面図第4図
cのようにコイル両端部(両磁極面部)に、磁界を整え
るための整磁板ga,9bを設ける。FIG. 4b is a cross-sectional view of the cylindrical coil, where a magnetic flux 0i passing through the coils 4 and 8 is generated, and due to this magnetic flux 0i passing through the conducting band, eddy currents are generated at the ends of the conducting band (both sides of the band) A, A large amount flows to B, causing this region to overheat. On the other hand, as shown in the two-part sectional view of FIG. 4c, magnetic shunt plates ga and 9b are provided at both ends of the coil (both magnetic pole surfaces) to adjust the magnetic field.
この整磁板の中央部に穴があってもよく、要はコイル端
部近傍に磁性体があればよい。上記磁整板9a,gbは
磁性粉末を混入した磁性混和物、例えばェポキシ系レジ
ンやゴム材に鉄粉やフェライト粉末を混入したものなど
を用いることができる。There may be a hole in the center of the magnetic field shunt plate, and it is sufficient if there is a magnetic material near the end of the coil. The magnetic adjustment plates 9a, gb may be made of a magnetic mixture containing magnetic powder, such as epoxy resin or rubber material mixed with iron powder or ferrite powder.
又、板状ないし厚みの薄いドナツ状のフェライトコアを
用いてもよい。上記同図cのようにすれがその断面磁束
線図は同図dの◇oのように整磁板を仲介した磁束パス
を通り導体(導帯)貫通磁束が減少する。Alternatively, a plate-shaped or thin donut-shaped ferrite core may be used. In the cross-sectional magnetic flux line diagram as shown in c of the same figure, the magnetic flux passing through the conductor (conducting band) decreases through the magnetic flux path mediated by the magnetization plate, as shown by ◇o in the figure d.
これにより、瓶電流ひいてはコイルの過熱を防止できる
。そして、空心、滋心を問わず第4図aの如き導帯コィ
ィルにすればリーケージィンダクタンス軽減に効果が大
きい。そしてひいては、前述この発明の動作を行う結合
リアクトル装置として有効である。This can prevent overheating of the bottle current and thus the coil. Regardless of whether it is air-core or solid-core, a conductive band coil as shown in FIG. 4a is highly effective in reducing leakage inductance. Furthermore, it is effective as a coupled reactor device that performs the operation of the present invention described above.
又固体スイッチ2が自己OFF型の場合も、自己OFF
時のサージェネルギが軽減されると共に、固体スイッチ
2と整流素子5との間の電流の移りかわりが行われる。Also, if the solid state switch 2 is a self-off type, the self-off
The surge energy at the time is reduced, and the current is transferred between the solid state switch 2 and the rectifying element 5.
尚自己OFF形スイッチ素子2の場合は、消弧サィリス
タ3や転流コンデンサが不要なことは言うまでもない。
以上この発明によれば、帯状導体の重ね巻きをした結合
リアクトルを用いることにより、固体スイッチの責務が
軽減される効果がある。In the case of the self-off type switching element 2, it goes without saying that the arc-extinguishing thyristor 3 and the commutating capacitor are unnecessary.
As described above, according to the present invention, by using a coupling reactor in which band-shaped conductors are wound overlappingly, the responsibility of the solid-state switch is reduced.
第1図a,bは従来装置の一例を示す回路構成及びその
動作波形図、第2図a,bはこの発明の一実施例を示す
回路構成図及びその動作波形図、第3図はこの発明の他
の実施例を示す回路構成図、第4図はこの発明に用いる
リアクトル装置のコイル構造概念図である。
図中Pは電流電源第1電位端子、Nは直流電源第2電位
端子、2a乃至2fは固体スイッチ素子、4a,4bは
リアクトル巻線、5a乃至5fは整流素子、7は負荷、
8a,8bは結合巻線、A,,A2は双方向通電端子、
D,,D2は単方向通電端子で、0は変動電位出力端子
である。
なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。第4図
第1図
第2図
第3図Figures 1a and b are circuit configuration diagrams and operation waveform diagrams showing an example of a conventional device; Figures 2a and b are circuit configuration diagrams and operation waveform diagrams illustrating an embodiment of the present invention; A circuit configuration diagram showing another embodiment of the invention, FIG. 4 is a conceptual diagram of a coil structure of a reactor device used in this invention. In the figure, P is the first potential terminal of the current power source, N is the second potential terminal of the DC power source, 2a to 2f are solid state switching elements, 4a and 4b are reactor windings, 5a to 5f are rectifying elements, 7 is a load,
8a, 8b are coupled windings, A, , A2 are bidirectional current-carrying terminals,
D, , D2 are unidirectional current-carrying terminals, and 0 is a variable potential output terminal. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Figure 4 Figure 1 Figure 2 Figure 3
Claims (1)
の単方向通電端子とを有しこれら端子間に順方向直列接
続された少なくとも2アームの固体スイツチ直列体と、
上記単方向通電端子の一方の端子と直流電源第1電位端
子との間に接続された第1リアクトル巻線、及び上記単
方向通電端子の他方の端子と直流電源第2電位端子との
間に接続された第2リアクトル巻線とを有し、更に上記
双方向通電端子は上記固体スイツチ直列体の両固体スイ
ツチのスイツチングにより変動電位を与える変動電位出
力端子であって、上記出力端子と上記直流電源第1電位
端子との間に接続された第1整流素子及び上記出力端子
と上記直流電源第2電位端子との間に接続された第2整
流素子とを備え、更に上記第2整流素子に直列接続され
少なくとも上記第1リアクトル巻線に磁気結合された第
1結合巻線と、上記第1整流素子に直列接続され少なく
とも上記第2リアクトル巻線に磁気結合される第2結合
巻線を設け、上記リアクトル巻線と結合巻線とは夫々帯
状導体を重ねて巻くことを特徴とする電力制御装置。1. A series body of at least two solid-state switches having at least one bidirectional current-carrying terminal and at least one pair of unidirectional current-carrying terminals and connected in series in the forward direction between these terminals;
A first reactor winding connected between one terminal of the unidirectional current-carrying terminal and the first potential terminal of the DC power source, and a first reactor winding connected between the other terminal of the unidirectional current-carrying terminal and the second potential terminal of the DC power source. and a second reactor winding connected thereto, and furthermore, the bidirectional current-carrying terminal is a fluctuating potential output terminal that provides a fluctuating potential by switching both solid state switches of the solid state switch series body, a first rectifying element connected between the first potential terminal of the power source and a second rectifying element connected between the output terminal and the second potential terminal of the DC power source; A first coupling winding connected in series and magnetically coupled to at least the first reactor winding; and a second coupling winding connected in series to the first rectifying element and magnetically coupled to at least the second reactor winding. , A power control device characterized in that the reactor winding and the coupling winding are each formed by winding band-shaped conductors in an overlapping manner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52052168A JPS6013387B2 (en) | 1977-05-07 | 1977-05-07 | power control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52052168A JPS6013387B2 (en) | 1977-05-07 | 1977-05-07 | power control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53138031A JPS53138031A (en) | 1978-12-02 |
| JPS6013387B2 true JPS6013387B2 (en) | 1985-04-06 |
Family
ID=12907288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52052168A Expired JPS6013387B2 (en) | 1977-05-07 | 1977-05-07 | power control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6013387B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147478U (en) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 |
-
1977
- 1977-05-07 JP JP52052168A patent/JPS6013387B2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147478U (en) * | 1987-03-20 | 1988-09-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53138031A (en) | 1978-12-02 |
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