JPS636916A - 高圧電流しや断回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自己消弧型半導体素子全直列接続して構成
される高圧’［流しゃ断回路に関する。

〔従来の技術〕

この種のｔ流しゃ断回路として、従来は１ｉＨＪえば第
４図に示すチョッパ回路が知られている。これは同図に
一点鎖線で示す様に、自己消弧型半導体素子の１つであ
るＧＴＯサイリスタ３．４を直列接続してダイオード９
．ｌＯとコンデンサ１２゜１３と抵抗ｔ’ｙ、ｉｓから
なるスナバ回路と直流分圧抵抗２２．２３ｔ−それぞれ
のＧＴＯサイリスタ３．４と並列に接続して構成される
。このチョッパ回路において、ＧＴＯサイリスタ３．４
がオンしていて負荷電流ｉｍｔ通流している状態がらＧ
ＴＯサイリスタ３，４をオフさせ次時のＧＴＯサイリス
タ３，４のアノード電流ＩＩ　ｌ　ｉ２　、　　スナバ
コンデンサ１２．１３の電流１ｇ１　ｒ　’８２　、ス
ナバコンデンサ１２，１３の電圧Ｖ１．Ｖ２　お工び一
点鎖線で示した電流しゃ断回路の電流ｊの各波形を第５
図に示す。同図において、ＧＴＯサイリスタ３および４
け同時には消弧せず、Δｔだけ消弧時刻に差があるもの
とする。すなわち、ＧＴＯサイリスタ４は時Ｎｔａで高
抵抗となってその７ノード電流をスナバ回路へ転流し、
そのΔ仁後でめる時刻ｔｂでＧＴＯサイリスタ３が同様
の動作をする。時刻ｔｃ　でスナバコンデ／す１２お工
び１３の電圧の和、すなわちこのｔｔ流しゃ断回路の電
圧ｖｌ　＋　ｖ、が第４図のスナバコンデンサ１４の電
圧Ｅｄに等しくなってスナバダイオード１１がオンし、
これ以降この電流しゃ断回路の電流は第４図のスナバコ
ンデンサ１４へ転流し、さらに負荷抵抗７および負荷イ
ンダクタンス８の電流はフリーホイーリングダイオード
５．６へ転流して時刻ｔｄでこの電流しゃ断回路の電流
ｌは零となる。時刻ｔｄにおけるスナバコンデ／す１２
および１３の電圧、すなわちＧＴＯサイリスタ３および
４のアノード電圧Ｖ、およびＶ、は等しくなく、ｖｌ＜
ｖ２となる。これは。

ＧＴＯサイリスタ３および４の消弧時刻の差Δｔに起因
するもので、　　ＶｌとＶ、の差電圧らはスナバコンデ
ンサ１２．１３の容ｔ’ｔｃ、　　として次式に１って
与えられる。

すなわち、ＧＴＯサイリスタ３お工び４の消弧時刻の差
Δｔに比例して時刻ｔｄにおけるスナバコンデンサ１２
および１３の電圧差Ｅ６が増大し、先に消弧したＧＴＯ
サイリスタ４の時刻ｔｄでの電圧７重が増大することに
なる。この電圧Ｖ！がＧＴＯサイリスタ４の耐圧以下で
あれば、ＧＴＯサイリスタ４は過電圧破壊することはな
いが、ＧＴＯサイリスタ３および４の消弧側の差Δｔが
ろる値以上でるると、この電流しゃ断回路の電流ｉが零
になる時刻ｔｄ以前にＧＴＯサイリスタ４の７ノード電
圧Ｖ、がその耐圧を越え、ＧＴＯサイリスタ４は過電圧
破壊してしまう。例えば、耐圧２．５にＶ、可制御電流
ｌに人のＧＴＯサイリスタでは、直列数１の時の消弧時
アノード電圧上昇率抑制に必要なスナバコンデンサ容ｔ
は２μＦで６Ｄ、　このＧＴＯサイリスタをこの電流し
ゃ断回路へ適用してｌＫＮしゃ断し九時の、先に消弧す
るＧＴＯサイリスタ４の時刻ｔ、からｔｅｔでのアノー
ド電圧上昇率は。

ｄｖｌ　、、’ａ　ｔ　＝　ｌ　（に人”ｌ／２　Ｃｐ
’Ｆ　１−５００　（ｖ／μｓ）でるることから１例え
ばΔｔ＝１（μＢ〕としてもＥ、　＝５００　（Ｖ）と
なり、耐圧２．５にＹのＧＴＯサイリスタにとって非常
に厳しい１直でろる。また、ＧＴＯサイリスタの消弧時
刻の差Δｔ、すなわちター７オフ時間のバラツキを使用
されるすべての接合温度においでｌｐｓ以下にそろえる
ことは非常に困難でろるので、従来はスナバコンデンサ
１２．１３の容ｔｅａ１に直列数１の場合に必要であっ
た容Ｌｃり増加式せて時刻ｔ、から１ｃ１でのｄｖｔ／
ｄｔ２減少させ、時刻ｔｄに２ける先に消弧したＧＴＯ
サイリスタ４のアノード電圧ｖ、ヲその耐圧以下となる
ようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこの様なＩ！流しゃ断回路では、スナバ１； ｌ　　　　　　　　　　　　！ （２Ｃ６ｖ　１　”およびｇ　Ｃ８ｖ２　”　）は、Ｇ
ＴＯサイリスタ３および４の次の点弧までの期間とその
直後にスナバ抵抗１７および１８によってすべて消費葛
れてスナバコンデンサ１２お工び１３の電圧は零となる
ので、スナバコンデ／す１２おＬびＩ３の容量Ｃ，’（
ｒ増加することは、この電流しゃ断回路の損失をこれに
比例して増大させてしまうことになる、という問題がめ
る。

したがって、この発明は直列接続された自己消弧型半導
体素子のターンオフ時間のバラツキに起因する電圧分担
不平衡による素子の過電圧破壊を。

低損失で防止する電流しゃ断回路を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

直列接続され次自己消弧型半導体素子にダイオードとコ
ンデンサと抵抗からなり、消弧時の面圧上昇率を抑制す
るスナバ回路をそれぞれ並列接続してなる電流しゃ断回
路に、素子の耐圧よジも低い電圧クランプ回路を素子そ
れぞれに並列接続する口 〔作　用〕 こうすることにより、素子のターンオフ時間のバラツキ
に起因する電圧分担不平衡による素子の過電圧破壊を、
素子消弧時の電圧上昇率抑制用スナバ回路のスナバコン
デ／すｇｉ−全増加きせることなく、低損失で防止しょ
うとするものでおる。

〔発明の実施しＩＪ　］ 第１図はこの発明の芙施しＩＪｔ−示すもので、第４図
に示した従来例に加えて一点鎖線で示すダイオード２８
．２９とクランプ電源２６．２７からなる電圧クランプ
回路１ＧＴＱサイリスタ３および４それぞれに並列接続
して構成される。第２図は第１図においてＧＴＯサイリ
スタ３．４がオンしていて負荷電流Ｉｋ通流している状
態から、ＧＴＯサイリスタ３．４をオフさせ友時の各部
動作波形を示す波形図で、各記号は第５図と同様である
。この図が第５図と異なる点け、先に消弧しｆｃＧＴＯ
サイリスタ４のアノード電圧Ｖ、が時刻ｔ、以降は、ダ
イオード２９がオンして電圧クランプ回路のクランプ電
源電圧Ｅ０となっている点で、この電圧Ｅ０はＧＴＯサ
イリスタ３．４の耐圧より低くされており、これによっ
てこの電圧クランプ回路がない場合にＧＴＯサイリスタ
４のアノード電圧Ｖ、が七のＧＴＯサイリスタ４を過電
圧破壊から防止することができる。ま比、第１図の実施
例において、スナバコンデンサ１２．１３の容量はＧＴ
Ｏサイリスタ３．４が直列数１の時必要であつ友素子消
弧時の電圧上昇率抑制用スナバ回路のスナバコンデンサ
容量と同一でるる。

第３図は第１図の一点鎖線で示す電圧クランプ回路の別
のＦＪ’に示すもので、コンデンサ３０゜３１と抵抗３
２．３３の並列回路によってクランプ電源を構成してい
る。こ＼で、コンデンサ３０゜３１の容量は第１図のス
ナバコンデ／す１２゜１３の容量の数倍〜ｌＯ倍程度と
し、抵抗３２゜３３は第１図のチョッパ回路の出力特性
（スイッチング周波数、ＧＴＯサイリスタのオン幅）か
ら適当に選定することによって、この並列回路全低損失
のクランプ電源にすることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、直列接続された自己消弧型半導体素
子にダイオードとコンデ／すと抵抗からなる消弧時電圧
上昇率抑制用スナバ回路をそれぞれ並列接続してなる電
流しゃ断回路に対し、素子の耐圧エリも低い電圧クラン
プ回路を素子それぞれに並列接続する構成としたので、
直列後ｆｅｊｔされた自己消弧型半導体素子のターノオ
フ時間のバラノキに起因する電圧分担不平衡による素子
の過電圧破壊を低損失で防止することができる利点がも
たらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図はその
動作を説明するための各部波形図、第３図はこの発明に
用いられる電圧クランプ回路の別の例を示す回路図、第
４図はｉｉ！流しゃ断回路の従来例を示す回路図、第５
図はその動作を説明する九めの各部波形図である。 符号説明 Ｌ・・直流電源、２・・・直流母線配線インダクタ７ス
、３〜４・・ＧＴＯサイリスタ、５〜６　・・フリーホ
イーリングダイオード、７・・・負荷抵抗、８・・・負
荷インダクタンス％　９〜１１・・スナバダイオード、
１２〜１６・・・スナバコンデンサ、１７〜２１・・ス
ナバ抵抗、２２〜２５・・・直流分圧抵抗、２６〜２７
・・・クランプ電源、２８〜２９・・・ダイオード。 ３０〜３１・コンデンサ、３２〜３３・・抵抗。 代理人　弁理士　　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　　松　崎　　　清 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 直流電源と負荷との間に複数個直列接続された自己消弧
   形半導体素子の各々にダイオード、コンデンサおよび抵
   抗からなり該素子消弧時の電圧上昇率を抑制するスナバ
   回路を並列接続してなる高圧電流しや断回路において、 前記素子の各々に該素子の耐圧よりも低いクランプ電源
   をもつ電圧クランプ回路を並列に接続してなることを特
   徴とする高圧電流しや断回路。