JPH0245430B2

JPH0245430B2 -

Info

Publication number: JPH0245430B2
Application number: JP56173081A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Yasuoka; Takamasa Kanzaki
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-10-30
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1990-10-09
Also published as: JPS5875470A

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 技術分野本発明は、ゲートターンオフサイリスタ（以
下、GTOサイリスタという）を使用した電力変
換装置に関する。Detailed Description of the Invention (a) Technical Field The present invention relates to a power conversion device using a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as a GTO thyristor).

(b) 従来技術およびその問題点 GTOサイリスタは、自己消弧能力を有するの
で、従来のサイリスタのように、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
きる上、装置として回路構成が簡単になり、小形
軽量化、効率向上がはかれる。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。第１図に、GTOサイリ
スタを直列接続したチヨツパ回路の代表的な回路
図を示す。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４
ａ，４ｂの導通時間を制御することにより、負荷
８へ制御された直流電力を供給する。ダイオード
５は、GTOサイリスタ４ａ，４ｂがオフした時
のフライホイール用である。アノードリアクトル
６は、GTOサイリスタ４ａ，４ｂがオンした直
後の電流の立ち上り（di／dt）の抑制のためのも
のである。可飽和リアクトル７は、４ａ，４ｂの
ターンオン時間のばらつき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２０及び
抵抗器２１は、前記GTOサイリスタ４ａ，４ｂ
がオフした直後、アノードリアクトル６と可飽和
リアクトル７のエネルギーがGTOサイリスタ４
ａ，４ｂのスナバ回路（ダイオード９ａ，９ｂ、
コンデンサ１０ａ，１０ｂ、抵抗１１ａ，１１
ｂ）において、ダイオード９ａ，９ｂを介してコ
ンデンサ１０ａ，１０ｂに流入させないよう、６
→７→20→21→６のループでエネルギーを還流さ
せるものである。ここで、GTOサイリスタ４ａ，
４ｂを１〔ＫHz〕程度でスイツチングして500〔Ａ〕
程度の電流をターンオフする場合、直流電源１を
1500〔Ｖ〕とすると、抵抗器１１ａ，１１ｂは
各々500〔Ｗ〕程度の損失となる。抵抗器２１は、
２〔KW〕程度の損失となり、効率の低下及び抵
抗器容量の増大となり、装置構成上好ましくな
い。(b) Prior art and its problems Since the GTO thyristor has a self-extinguishing ability, it does not require a forced commutation circuit like the conventional thyristor. Therefore, the loss of the element itself can be reduced, and the circuit structure of the device can be simplified, making it possible to reduce the size, weight, and improve 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. Figure 1 shows a typical circuit diagram of a chopper circuit in which GTO thyristors are connected in series. In the figure, a smoothed DC voltage is obtained from a DC power supply 1 via a filter reactor 2 and a filter capacitor 3. GTO thyristor 4
Controlled DC power is supplied to the load 8 by controlling the conduction time of a and 4b. The diode 5 is for the flywheel when the GTO thyristors 4a and 4b are turned off. The anode reactor 6 is for suppressing the current rise (di/dt) immediately after the GTO thyristors 4a, 4b are turned on. The saturable reactor 7 alleviates the voltage imbalance between the elements due to variations in the turn-on times of 4a and 4b. The diode 20 and the resistor 21 are connected to the GTO thyristors 4a and 4b.
Immediately after turning off, the energy of the anode reactor 6 and the saturable reactor 7 is transferred to the GTO thyristor 4.
a, 4b snubber circuit (diodes 9a, 9b,
Capacitors 10a, 10b, resistors 11a, 11
In b), 6
The energy is refluxed in the loop of →7→20→21→6. Here, GTO thyristor 4a,
500 [A] by switching 4b at about 1 [KHz]
When turning off a current of about
When the voltage is 1500 [V], each of the resistors 11a and 11b has a loss of about 500 [W]. The resistor 21 is
This results in a loss of about 2 [KW], resulting in a decrease in efficiency and an increase in resistor capacity, which is not desirable in terms of device configuration.

(c) 発明の目的本発明は上記した点を改善するためになされた
もので、抵抗で無駄なエネルギーを消費しないよ
うにして効率向上をはかるとともに、各部品の小
形化による装置の小形軽量化をはかつた電力変換
装置を提供することを目的とする。(c) Purpose of the Invention The present invention has been made to improve the above-mentioned points, and aims to improve efficiency by not consuming wasted energy due to resistance, and to make the device smaller and lighter by making each part smaller. The purpose of the present invention is to provide a power conversion device that performs the following functions.

(d) 発明の概要この目的を達成するため本発明は、直列接続さ
れたGTOサイリスタを使用した電力変換装置の
リアクトルやスナバ回路に蓄積されるエネルギー
を同一の変流器で、直流電源へ帰還するようにし
たものである。(d) Summary of the Invention In order to achieve this object, the present invention is designed to return the energy stored in the reactor and snubber circuit of a power converter using series-connected GTO thyristors to a DC power source using the same current transformer. It was designed to do so.

(e) 発明の構成以下、図示した実施例に基いて本発明を説明す
る。第２図において帰還変流器１５により、
GTOサイリスタ４ａ，４ｂがオンした時のスナ
バ回路のエネルギを直流電源１側へ帰還するとと
もに、GTOサイリスタ４ａ，４ｂがオフした時
のアノードリアクトル６及び可飽和リアクトル７
の蓄積エネルギーを直流電源１側へ帰還させる構
成としている。ダイオード１７は帰還用である。
可飽和リアクトル７は鉄心入りで、GTOサイリ
スタ４ａ，４ｂのオーンオン時間のばらつきに応
じて、必要な電圧時間積をもたせている。抵抗器
１１ａ，１１ｂは、コンデンサ１０ａ，１０ｂと
帰還変流器１５のもつインダクタンス分との振動
抑制用であり、従来に比べて抵抗値は小さくでき
る。(e) Structure of the Invention The present invention will be explained below based on illustrated embodiments. In FIG. 2, by the feedback current transformer 15,
The energy of the snubber circuit when the GTO thyristors 4a and 4b are turned on is fed back to the DC power supply 1 side, and the anode reactor 6 and saturable reactor 7 when the GTO thyristors 4a and 4b are turned off.
The structure is such that the accumulated energy is fed back to the DC power supply 1 side. Diode 17 is for feedback.
The saturable reactor 7 has an iron core and has a necessary voltage-time product depending on variations in the on-on time of the GTO thyristors 4a and 4b. The resistors 11a and 11b are used to suppress vibrations caused by the inductance of the capacitors 10a and 10b and the feedback current transformer 15, and their resistance values can be made smaller than in the past.

(f) 発明の作用次に、本発明の作用を第３図、第４図を用いて
説明する。第３図により、GTOサイリスタ４ａ，
４ｂがオンした時のスナバ回路のエネルギーの処
理の動作を説明する。GTOサイリスタ４ａがオ
ンすると、コンデンサ１０ａは図示の極性より、
電流i_1aのループで放電する。この時、帰還用変
流器１５の一次側には、図示の極性で電圧が印加
されるので、二次側に電圧が誘起され、17→15→
３→17の電流i₂のループで電源側へエネルギーが
帰還される。GTOサイリスタ４ｂがオンした場
合は、電流i_1bのループにて１次側が形成され、
上記と同様に二次側ループにて電源側へ電力が帰
還される。。即ち一次側と同極性で二次側に電圧
が誘起し、電源電圧に逆つて、電流i₂のループで
エネルギーが帰還される。ところで、帰還変流器
１５の二次電圧は、電源電圧に設定し、一次：二
次巻数比はほぼ１：10程度に選ばれている。(f) Effect of the invention Next, the effect of the invention will be explained using FIGS. 3 and 4. According to Fig. 3, GTO thyristor 4a,
The energy processing operation of the snubber circuit when 4b is turned on will be explained. When the GTO thyristor 4a is turned on, the capacitor 10a has the polarity shown in the diagram.
Discharge in a loop of current i _1a . At this time, voltage is applied to the primary side of the feedback current transformer 15 with the polarity shown, so a voltage is induced on the secondary side, 17→15→
Energy is returned to the power supply side through a loop of current i ₂ from 3 to 17. When GTO thyristor 4b is turned on, the primary side is formed by a loop of current i _1b ,
Similarly to the above, power is fed back to the power supply side in the secondary loop. . That is, a voltage is induced on the secondary side with the same polarity as the primary side, and energy is fed back in a loop of current i ₂ against the power supply voltage. Incidentally, the secondary voltage of the feedback current transformer 15 is set to the power supply voltage, and the primary:secondary turns ratio is selected to be approximately 1:10.

次に第４図により、GTOサイリスタがオフし
た時、アノードリアクトル６及び可飽和リアクト
ル７の蓄積エネルギーの処理の動作を説明する。
図において、GTOサイリスタ４ａまたは４ｂが
オフすると、アノードリアクトル６、可飽和リア
クトル７は、図示の極性で、電流i_3aまたはi_3bの
ループを通して、蓄積エネルギーを放出する。こ
の時、帰還用変流器１５の一次側には、図示の極
性で電圧が印加される。この時、一次側と同極性
で、二次側に電圧が誘起し、電源電圧に逆らつ
て、電流i₄のループで、エネルギーが帰還され
る。可飽和リアクトル７は、蓄積エネルギー放出
時、その磁性はリセツトされる。 Next, referring to FIG. 4, the operation of processing the stored energy of the anode reactor 6 and the saturable reactor 7 when the GTO thyristor is turned off will be explained.
In the figure, when the GTO thyristor 4a or 4b is turned off, the anode reactor 6, saturable reactor 7 releases the stored energy through a loop of current i _3a or i _3b with the polarity shown. At this time, voltage is applied to the primary side of the feedback current transformer 15 with the polarity shown. At this time, a voltage is induced on the secondary side with the same polarity as the primary side, and energy is fed back in a loop of current i ₄ against the power supply voltage. The magnetism of the saturable reactor 7 is reset when the stored energy is released.

(g) 他の実施例次に、本発明を直流−三相交流電力変換装置に
適用した実施例を第５図に示す。図においては、
三相インバータ装置の一相分のみを詳細に示し、
他の二相分は、省略している。(g) Other Embodiments Next, FIG. 5 shows an embodiment in which the present invention is applied to a DC-three-phase AC power converter. In the figure,
Only one phase of a three-phase inverter device is shown in detail,
The other two phases are omitted.

(h) 発明の効果本発明によれば、GTOサイリスタを直列接続
使用したチヨツパあるいは、インバータなどの電
力変換装置において、スナバ回路のエネルギー
と、アノードリアクトル、及び可飽和リアクトル
の蓄積エネルギーを共通の帰還用変流器で電源側
へ帰還させるようにしたので、むだなエネルギー
を抵抗で消費することなく効率の向上をはかるこ
とができ装置を小形化することができる。(h) Effects of the Invention According to the present invention, in a power conversion device such as a chopper or an inverter using GTO thyristors connected in series, the energy of the snubber circuit and the energy stored in the anode reactor and the saturable reactor are fed back to a common feedback system. Since the current transformer is used to feed back to the power supply side, efficiency can be improved without wasting energy in the resistor, and the device can be made smaller.

[Brief explanation of drawings]

第１図はGTOサイリスタを直列接続した従来
のチヨツパ回路図、第２図は本発明の一実施例を
示す回路図、第３図、第４図は本発明の動作説明
図、第５図は本発明を三相インバータ装置に適用
した場合の回路図である。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；アノ
ードリアクトル、７；可飽和リアクトル、８；負
荷、９ａ，９ｂ；サージ吸収用ダイオード、１０
ａ，１０ｂ；サージ吸収用コンデンサ、１１ａ，
１１ｂ；放電抵抗器、１２ａ，１２ｂ；分圧抵抗
器、２０；サージ吸収ダイオード、２１；サージ
吸収抵抗器、１５；帰還用変流器、１６ａ，１６
ｂ；補助ダイオード、１７；帰還ダイオード。 Fig. 1 is a conventional chopper circuit diagram in which GTO thyristors are connected in series, Fig. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, Figs. 3 and 4 are explanatory diagrams of the operation of the present invention, and Fig. 5 is FIG. 2 is a circuit diagram when the present invention is applied to a three-phase inverter device. 1; DC power supply, 2; Filter reactor, 3;
Filter capacitor, 4a, 4b; GTO thyristor, 5; flywheel diode, 6; anode reactor, 7; saturable reactor, 8; load, 9a, 9b; surge absorption diode, 10
a, 10b; surge absorption capacitor, 11a,
11b; Discharge resistor, 12a, 12b; Voltage dividing resistor, 20; Surge absorption diode, 21; Surge absorption resistor, 15; Feedback current transformer, 16a, 16
b: Auxiliary diode, 17: Feedback diode.

Claims

[Claims] 1. A plurality of gate turn-off thyristors connected in series, a saturable reactor and an air-core reactor connected in series to the gate turn-off thyristors, and a series diode and a capacitor connected in parallel to the gate turn-off thyristors. In a power conversion device that includes a snubber circuit that converts DC power from a DC power source and supplies it to a load, a current transformer having a primary winding and a secondary winding is provided, and when the gate turn-off thyristor is turned off, The primary winding is connected to the connection point between the reactor and the gate turn-off thyristor via an auxiliary diode, and the secondary winding is connected via a feedback diode so that the energy stored in the reactor is fed back to the power supply side by a current transformer. The primary winding is connected to the connection point of the diode and capacitor of the snubber circuit so that the energy stored in the snubber circuit is returned to the power supply side by a current transformer when the gate turn-off thyristor is turned on. A power conversion device characterized by: