パワースイッチング素子直列電圧制限回路
【課題】 パワースイッチング素子直列電圧制限回路を提供する。
【解決手段】 パワースイッチング素子直列電圧制限回路は、複数のパワースイッチング素子（Q1〜Qn）などからなるパワースイッチング素子直列分岐回路を含み、当該パワースイッチング素子は制御端と、高端(SD)と低端(WD)とを含み、パワースイッチング素子は分岐回路に直列にされるが、当該複数のパワースイッチング素子(Q1〜Qn)直列方式は1つのパワースイッチング素子における高端(SD)と別の1つのパワースイッチング素子における低端(WD)とを順に従って直列する。また、複数のエネルギー一時記憶回路(K1〜Kn)を含み、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路を対応並列するが、各パワースイッチング素子の開/閉が非同期短時間過電流の負荷エネルギーを記憶するためである。また、前記パワースイッチング素子直列分岐回路に電圧制限を行う集中電圧制限回路Hを含む。
【解決手段】 パワースイッチング素子直列電圧制限回路は、複数のパワースイッチング素子（Q1〜Qn）などからなるパワースイッチング素子直列分岐回路を含み、当該パワースイッチング素子は制御端と、高端(SD)と低端(WD)とを含み、パワースイッチング素子は分岐回路に直列にされるが、当該複数のパワースイッチング素子(Q1〜Qn)直列方式は1つのパワースイッチング素子における高端(SD)と別の1つのパワースイッチング素子における低端(WD)とを順に従って直列する。また、複数のエネルギー一時記憶回路(K1〜Kn)を含み、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路を対応並列するが、各パワースイッチング素子の開/閉が非同期短時間過電流の負荷エネルギーを記憶するためである。また、前記パワースイッチング素子直列分岐回路に電圧制限を行う集中電圧制限回路Hを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧制限回路に係わり、特に直列に応用する各パワースイッチング素子の両端電圧に対する振幅を自動的に制限する回路、同時にエネルギー回収機能を有する電圧制限回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
グリッドからユーザへ提供する電気エネルギー形式は一般に周波数(50/60Hz)AC電気エネルギーであるが、ユーザが実に使用するのは千種万様である。例えば直流電源を使用する(例えば電解アルミニウム)、高周波数AC電源も使用する(例えば誘導加熱)、可変周波数電圧などを必要とする(例えば可変速タイプインダクションモータ)。だから、常に変流器で電気エネルギーの変換を行う必要がある。ただし、パワースイッチング素子は変流器の核心部品である。電気エネルギーを変換する汎用と有効な手段を実現するためのである。
【０００３】
従来の半導体産業のレベルにかぎる、例えば従来のロット提供の絶縁ゲートバイポーラ・トランジスタIGBTの耐圧限界値は1700ボルト、3300ボルトのレベルである。単一電源のパワースイッチング素子で直接に高電圧を処理しようがない。例えば10kV、500kVなど。また、低電圧パワースイッチング素子が低コストのため、だから、実に応用中において常に低電圧パワースイッチング素子を直列するものであるが、複数個直列にして耐電圧不足の問題を解決しようとする。パワースイッチング素子とその制御回路のパラメーターが離散的を有するため、温度感受性と時間変化する性質を含む。パワースイッチング素子のオン/オフ過程の時間の長さは一致しないかもしれないのであるが、パワースイッチング素子が直列分岐にオン過程をかなり長くなり、オフ過程をかなり短くなるように、パワースイッチング素子が高電圧に耐える。カットオフ時に素子は漏れ電流が小さいものが高電圧に耐えるものである。高い電圧がパワースイッチング素子の動作を不利にする。さらにパワースイッチング素子の耐圧限界値を超えると降伏破壊をもたらす。パワースイッチング素子が直列を応用する時、必要な措置を取るべきである。両端電圧を所定変動範囲内に制限する、例えばその耐圧限界値の70%以内。
【０００４】
パワースイッチング素子直列応用について、従来の技術方法は各パワースイッチング素子に動的と静的均圧吸収セル回路を並列する。当該セル回路はダイオードと、コンデンサと、直列形定電圧回路とからなり、電圧制限機能を実現することができる。例えば中国発明特許出願「自動均圧直列形パワースイッチング・ブリッジアーム」（特許文献１）では、パワースイッチング素子両端の電圧を制限するための回路を公開したことがある。その回路形式は図1に示す。
【０００５】
従来の技術方法の欠点は次の通りである。第1は、1つのパワースイッチング素子が1つの並列形定電圧回路に対応するが、並列形定電圧回路用の数量が多く、素子の個数も多く、稼動率が低い。第2は、各並列形定電圧回路が独立なデバッグを必要とする。定電圧値を変更するとき、すべての並列形定電圧回路を変更しなければならないから、工事量が多い。第3は、並列形定電圧回路はエネルギー消費型の設計を採用する。電気エネルギーを消費する必要があるから、この技術を応用するためには全体機器の効率の低下を引き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国発明特許出願番号０１１０８７１２．９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術において、並列形定電圧回路用の数量が多く、素子の個数も多く、稼動率が低く、同時に、各並列形定電圧回路が独立なデバッグが必要とし、定電圧値を変更するとき、すべての並列形定電圧回路を変更しなければならないから、工事量が多いなどの技術課題を克服する。本発明は、従来の技術において、並列形定電圧回路はエネルギー消費型の設計を採用し、電気エネルギーを消費する必要があるから、この技術を応用するためには全体機器の効率の低下を引き起こすなどの課題を克服する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、パワースイッチング素子直列電圧制限回路を提供することを目的とする。複数のパワースイッチング素子Q1〜Qnなどからなるパワースイッチング素子直列分岐回路を含み、前記パワースイッチング素子は制御端と、高端SDと低端WDとを含み、前記パワースイッチング素子直列分岐回路において、また、複数のパワースイッチング素子Q1〜Qnにおける直列方式は1つのパワースイッチング素子の高端SDと別の1つのパワースイッチング素子の低端WDとを順に従って接続する。また、複数のエネルギー一時記憶回路K1〜Knを含み、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路を並列にするが、前記エネルギー一時記憶回路K1〜KnはそれぞれクランプダイオードD1〜Dnと、タンクコンデンサC1〜Cnと、静的均圧抵抗R1〜Rnと、タンク復帰端CF1〜CFnを含み、各エネルギーを回路に一時的に記憶するが、前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後でタンク復帰端となるように前記クランプダイオードを直列にするが、また、前記パワースイッチング素子直列分岐回路に対する電圧制限を行う集中電圧制限回路Hを含み、前記集中電圧制限回路Hは集中電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応のエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギーダイオードJD2〜JDnを含む。前記複数エネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列にする。前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードがそれぞれタンク復帰端CF2〜CFnと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD2のカソードがエネルギー復帰端CF1と接続することを特徴とするパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【０００９】
本発明は、また、前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後、その一端がクランプダイオードのカソードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続する。前記クランプダイオードのアノードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続する。
【００１０】
本発明は、また、前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗とを並列にされた後、その一端がクランプダイオードのアノードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続する。前記クランプダイオードのカソードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続する。
【００１１】
本発明は、また、前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後、その一端がクランプダイオードのアノードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続する。前記クランプダイオードのカソードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続する。前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の対応するエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む。前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ対応の複数タンク復帰端CF2〜CFnと接続する。前記JD2のカソードと第1エネルギー復帰端CF1とを接続する。前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含む。前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+がエネルギー集中ダイオードJD1のカソードと接続する。低電圧端U-が前記第1パワースイッチング素子Q1の高端SDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のアノードと第1エネルギー一時記憶回路K1のエネルギー復帰端CF1とを接続する。
【００１２】
本発明は、また、前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む。前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ対応の複数のエネルギー復帰端CF2〜CFnと接続する。前記JD2のカソードが第1エネルギー復帰端CF1と接続する。前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含む。前記電圧制限機能回路Uの低電圧端U-がエネルギー集中ダイオードJD1のアノードと接続する。高電圧端U+が最後の1つの前記パワースイッチング素子Qnの低端WDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のカソードが最後の1つのエネルギー一時記憶回路Knのエネルギー復帰端CFnと接続する。
【００１３】
本発明は、また前記エネルギー集中ダイオードJD1を除くその他のエネルギー集中ダイオードの両端と隣接する2つのタンク復帰端CFとを接続する、または1つまたは複数間隔をおいたタンク復帰端CFとを接続する。
【００１４】
本発明は、また、前記電圧制限機能回路Uは流入したエネルギーを給電電源へ戻すまたは負荷のコンバータに提供する。
【００１５】
本発明は、また、前記パワースイッチング素子サージ電圧吸収用のサージ吸収回路または素子LY1〜LYnを含む。前記サージ吸収回路または素子LY1〜LYnがそれぞれと相応な前記パワースイッチング素子Q1〜Qnと並列する。
【００１６】
本発明は、また、前記エネルギー集中ダイオードJDは1つのダイオードで1つのインダクタンスを直列するものからなる。
【発明の効果】
【００１７】
パワースイッチング素子直列電圧制限回路を提供する。当該電圧制限回路は1つの集中電圧制限回路を使用する。1回で電圧制限値の調整を完成する。同時に複数のパワースイッチング素子と組み合わせて使用するエネルギー一時記憶回路を採用する。前記電圧制限機能回路Uから流入したエネルギーを給電電源へ戻すまたは負荷のコンバータに提供するので有効活用を推進する。全体の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術の直列形パワースイッチング・ブリッジアームの回路図。
【図２】本発明の回路図。
【図３】別種の発明を実施するための形態についての回路図。
【図４】本発明のパワースイッチング素子の安定オン時の等価回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
下記は発明を実施する場合の最適な実施例によって、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２０】
図2に示すように、発明を実施するための最良の形態は、パワースイッチング素子直列電圧制限回路を提供する。複数のパワースイッチング素子Q1〜Qnなどからなるパワースイッチング素子直列分岐回路を含み、前記パワースイッチング素子は制御端と、高端SDと低端WDとを含む。前記パワースイッチング素子は分岐回路に直列にされるが、複数のパワースイッチング素子Q1〜Qn直列方式は1つのパワースイッチング素子における高端SDと別の1つのパワースイッチング素子における低端WDとを順に従って直列する。つまり、Q1の低端とQ2の高端とを接続する。Q2の低端とQ3の高端とを接続する。その他はこれによって類推できる。Qn-1の低端とQnの高端とを接続する。また、複数のエネルギー一時記憶回路K1〜Knを含み、各パワースイッチング素子の両端1つのパワースイッチング素子のオン/オフ非同期のときの負荷電流が短時間で流れるエネルギーを貯蔵するためのエネルギー一時記憶回路を対応並列する。相応な複数のエネルギー一時記憶回路K1、K2……Knをそれぞれ前記複数のパワースイッチング素子Q 1、Q2……Qnの両端に対応並列する。前記エネルギー一時記憶回路K1を順に従って直列にするが、つまり、エネルギー一時記憶回路K1とエネルギー一時記憶回路K2とを直列にする。エネルギー一時記憶回路K2とエネルギー一時記憶回路K3とを直列にする。その他はこれによって類推できる。エネルギー一時記憶回路Kn-1とエネルギー一時記憶回路Knとを直列にする。
【００２１】
前記エネルギー一時記憶回路K1〜KnはそれぞれがクランプダイオードD1〜Dnと、タンクコンデンサC1〜Cnと、静的均圧抵抗R1〜Rnと、タンク復帰端CF1〜CFnを含み、各エネルギーを回路に一時的に記憶するが、前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後でタンク復帰端となるように前記クランプダイオードを直列にするが、前記エネルギー一時記憶回路が前記パワースイッチング素子と並列する。
【００２２】
前記タンクコンデンサを静的均圧抵抗と並列にした後で、一端がクランプダイオードのカソードと接続するのがタンク復帰端となる。別の一端が前記パワースイッチング素子の低端WDと接続する。前記クランプダイオードのアノードが前記パワースイッチング素子の高端SDと接続する。
【００２３】
また、前記パワースイッチング素子直列回路に電圧を制限する集中電圧制限回路Hを含む。前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中する集中ダイオードJD1〜JDnを含み、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD1〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記複数のエネルギー集中ダイオードJ1〜JDnがそれぞれタンク復帰端CF1〜CFnと接続する。本発明はパワースイッチング素子直列電圧制限回路を提供するが、パワースイッチング素子と当て嵌まるエネルギー一時記憶回路を採用したが、相応な複数のエネルギー一時記憶回路K1、K2……Knをそれぞれ複数の前記パワースイッチング素子Q 1、Q2……Qnの両端に対応並列する。エネルギー一時記憶回路K1、K2……Knがそれぞれパワースイッチング素子Q 1、Q2……Qnのオン/オフ過程における非同期の負荷電流エネルギーを短時間貯蔵しておくと、パワースイッチング素子Q 1、Q2……Qnが安定オン期間で、短時間貯蔵するエネルギーを電圧制限機能回路Uに逐次伝達する処理を行う。本発明では、ただ1つの集中電圧制限機能回路Uを使用するのみで、1回で電圧制限値の調整が完成でき、非常に便利である。
【００２４】
図2に示すように、本発明において特に好ましい実施形態は、前記集中電圧制限回路Hは集中電圧制限機能回路Uおよび複数を含む前記相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含み、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ相応な複数のタンク復帰端CF2〜CFnと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD2のカソードがタンク復帰端CF1と接続する。前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含み、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+がエネルギー集中ダイオードJD1のカソードと接続する。前記電圧制限回路Uの低電圧端U-が第1前記パワースイッチング素子の高端SDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のアノードが第1エネルギー一時記憶回路K1における復帰端CF1と接続する。
【００２５】
もっと詳しく言えば、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路と対応並列する。すべてのエネルギー一時記憶回路の形式が一致する。第iエネルギー一時記憶回路KiがクランプダイオードDiと、タンクコンデンサCiと、静的均圧抵抗Riとからなる。ただし、タンクコンデンサCiと静的均圧抵抗Riとを並列した後、その一端がクランプダイオードDiのカソードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端がパワースイッチング素子Qiの低端と接続する。前記クランプダイオードDiのアノードがパワースイッチング素子の高端と接続する。同時に、本発明では、第iエネルギー集中ダイオードJDiのアノードが第iエネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CFiに接続する。カソードが第i-1エネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CFi-1に接続する。その他はこれによって類推できる。
【実施例１】
【００２６】
前記電圧制限機能回路UをタンクコンデンサCiの両端に並列する。前記電圧制限機能回路Uは並列電圧安定器である。電気エネルギーに流れ込むときに両端電圧が変動してもほぼ一定に保たれるが、エネルギー集中ダイオードJDiがない。
【実施例２】
【００２７】
エネルギーを集中するダイオードJDiにおいて、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+がエネルギー集中ダイオードJD1のカソードと接続する。低電圧端U-がパワースイッチング素子のフオアSDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のアノードが第1エネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CF1と接続する。
【００２８】
図3に示すように、本発明において特に好ましい実施形態は、前記エネルギー一時記憶回路K1〜KnはそれぞれがクランプダイオードD1〜Dnと、タンクコンデンサC1〜Cnと、静的均圧抵抗R1〜Rnと、タンク復帰端CF1〜CFnを含み、各エネルギーを回路に一時的に記憶するが、前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後でタンク復帰端となるように前記クランプダイオードを直列にするが、前記エネルギー一時記憶回路が前記パワースイッチング素子と並列する。
【００２９】
前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗とを並列にした後、一端がクランプダイオードのアノードと接続した後でタンク復帰端となる。別の一端が前記パワースイッチング素子の高端SDに接続する。前記クランプダイオードのカソードが前記パワースイッチング素子の低端WDと接続する。前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応のエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む。前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ相応の複数のタンク復帰端CF2〜CFnと接続する。前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含み、前記電圧制限機能回路Uの低電圧端U-がエネルギー集中ダイオードJD1のアノードと接続する。前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+が最後1つの前記パワースイッチング素子の低端WDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJDのカソードが最後の1つのエネルギー一時記憶回路Knのエネルギー復帰端CFnを接続する。
【００３０】
もっと詳しく言えば、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路と対応並列する。すべてのエネルギー一時記憶回路の形式が一致する。第iエネルギー一時記憶回路がクランプダイオードDiと、タンクコンデンサCiと、静的均圧抵抗Riとからなる。ただし、タンクコンデンサCiと静的均圧抵抗Riとを並列した後、その一端がクランプダイオードDiのアノードと接続するのがタンク復帰端CFiとなるが、別の一端がパワースイッチング素子Qiの高端と接続する。前記クランプダイオードDiのカソードがパワースイッチング素子Qiの低端と接続する。
【００３１】
同時に、本発明では、第iエネルギー集中ダイオードJDiのアノードが第iエネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CFiに接続する。カソードが第i-1のエネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CFi-1に接続する。
【実施例３】
【００３２】
前記電圧制限機能回路UをタンクコンデンサCnの両端に並列するが、前記電圧制限機能回路Uは並列電圧安定器である。電気エネルギーに流れ込むときに両端電圧が変動してもほぼ一定に保たれるが、エネルギー集中ダイオードJD1がない。
【実施例４】
【００３３】
エネルギーを集中するダイオードJD1において、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+をパワースイッチング素子直列の分岐のテールエンドと接続する。低電圧端U-をエネルギー集中ダイオードJD1のアノードと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のカソードを最後の1つのエネルギー一時記憶回路Knのエネルギー復帰端CFnに接続する。
【００３４】
本願発明はその実施に当たって、複数直列のパワースイッチング素子の制御が同期オンのときに、ただし、あるパワースイッチング素子Qiのオンが遅いがその他のパワースイッチング素子をオンした後、短時間遅延を経て例えば1マイクロ秒でもオン状態になる。当該短時間遅延の期間で、負荷電流を当該オンが遅いパワースイッチング素子Qiの両側に並列するエネルギー一時記憶回路に流す。タンクコンデンサCiに電荷を蓄積する。電圧の微量向上が可能となる。次に例を示す。もし負荷電流が100A、遅延時間が1マイクロ秒、タンクコンデンサCiが10μF、電圧の向上量が10ボルトなら、つまり100 A×1マイクロ秒/10μFである。
【００３５】
複数直列のパワースイッチング素子は制御が同期ターンオフする必要があるとき、あるターンオフが速いパワースイッチング素子Qxはその他のパワースイッチング素子のターンオフする前に早めにターンオフするが、短時間遅延を経る例えば1マイクロ秒の後でその他のパワースイッチング素子もターンオフ状態になる。当該短時間遅延の期間に、負荷電流を当該ターンオフが速いパワースイッチング素子Qxの両側に並列するエネルギー一時記憶回路に流す。タンクコンデンサCxに電荷を蓄積する。電圧の微量向上が可能となる。次に例を示す。もし負荷電流が100A、遅延時間が1マイクロ秒、タンクコンデンサCxが10μF、電圧の向上量が10ボルトなら、つまり100 A×1マイクロ秒/10Μfである。
【００３６】
パワースイッチング素子と制御回路の離散的による、複数のタンクコンデンサの電圧が向上するかもしれない。上記の計算により電圧の向上が最大の2個である。1個はオン過程に対応するものである。最も不利な場合の過程も同一なタンクコンデンサの電圧の向上が最大である。上記例に、電圧の向上は最大が20ボルトである。
【００３７】
ところが、複数直列のパワースイッチング素子は制御が同期安定オンした期間に、その等価回路は図4に示すように、その時、パワースイッチング素子のオン電圧降下を無視する。上記の過程中、タンクコンデンサCi、タンクコンデンサCxに短時間貯蔵するエネルギーがエネルギーを集中するダイオードを介して、逐次電圧制限機能回路Uへ流れる。その端の電圧が電圧制限機能回路Uの電圧安定値と等しいと停止する。その時、エネルギーを集中するダイオードのオン電圧降下を無視する。
【００３８】
エネルギーを集中するダイオードJD1を追加した後、集中電圧制限機能回路U1の参照点をパワースイッチング素子直列分岐回路のフオアSDとするが、つまり、パワースイッチング素子Q1の高端であり、またはテールエンドWDとする、つまり、パワースイッチング素子Qnの低端である。その時、複数のパワースイッチング素子直列分岐回路が1つの電圧制限機能回路Uを共用するために条件を作成する。通常、単相または多相（例えば3相）インバータブリッジに、パワースイッチング素子直列分岐回路のフオアSDでは並列したり、テールエンドWDにも並列したり、ブーストアップ回路とプッシュプル回路に、通常、パワースイッチング素子直列分岐回路のテールエンドWDは並列したものである。
【００３９】
パワースイッチング素子直列の端子電圧が限界値を超えないことを保証するために、各パワースイッチング素子の両端にサージアブソーバを並列する。番号はLY1〜LY。電圧制限回路の事故時に保護を提供するために、サージアブソーバのクランプ電圧が電圧制限回路の電圧安定値より高い。パワースイッチング素子の耐電圧値より小さい。
【００４０】
前記エネルギーを集中するダイオードJDは1つのダイオードによって直列にされた1つのインダクタンスからなる。その導電の方向は変わらない。エネルギーを集中するダイオードはインダクタンスを直列にされるが、タンクコンデンサCiに短時間貯蔵されたエネルギーを制限することができる。パワースイッチング素子直列分岐回路が安定オンするときに、エネルギーを集中するダイオードを介して集中電圧制限機能回路U1へ逐次流れる。
【００４１】
本願発明はその実施例に当たって、本発明の一実施形態に従い、前記エネルギー集中ダイオードJD1を除くその他エネルギー集中ダイオードの両端と隣接する2つのタンク復帰端CFとを接続する、または1つまたは複数間隔をおいたタンク復帰端CFとを接続する。本願発明の要旨には、パワースイッチング素子直列分岐回路が安定オンするときに、任意の1つのタンク復帰端CFiにもエネルギーを有するのが集中電圧制限機能回路U1へ速く流れる通路がある。前記電圧制限機能回路Uは、また、流入したエネルギーを給電電源へ戻すまたは負荷のコンバータに提供するためである。
【００４２】
上記の内容は、特定の好ましい実施形態によって、本発明の最適な技術方法案を説明したものである。本発明が当業者にとって本発明の構想を離れない前提下で、また若干でも簡単に取り替えることができるものも本発明の保護範囲に属する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧制限回路に係わり、特に直列に応用する各パワースイッチング素子の両端電圧に対する振幅を自動的に制限する回路、同時にエネルギー回収機能を有する電圧制限回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
グリッドからユーザへ提供する電気エネルギー形式は一般に周波数(50/60Hz)AC電気エネルギーであるが、ユーザが実に使用するのは千種万様である。例えば直流電源を使用する(例えば電解アルミニウム)、高周波数AC電源も使用する(例えば誘導加熱)、可変周波数電圧などを必要とする(例えば可変速タイプインダクションモータ)。だから、常に変流器で電気エネルギーの変換を行う必要がある。ただし、パワースイッチング素子は変流器の核心部品である。電気エネルギーを変換する汎用と有効な手段を実現するためのである。
【０００３】
従来の半導体産業のレベルにかぎる、例えば従来のロット提供の絶縁ゲートバイポーラ・トランジスタIGBTの耐圧限界値は1700ボルト、3300ボルトのレベルである。単一電源のパワースイッチング素子で直接に高電圧を処理しようがない。例えば10kV、500kVなど。また、低電圧パワースイッチング素子が低コストのため、だから、実に応用中において常に低電圧パワースイッチング素子を直列するものであるが、複数個直列にして耐電圧不足の問題を解決しようとする。パワースイッチング素子とその制御回路のパラメーターが離散的を有するため、温度感受性と時間変化する性質を含む。パワースイッチング素子のオン/オフ過程の時間の長さは一致しないかもしれないのであるが、パワースイッチング素子が直列分岐にオン過程をかなり長くなり、オフ過程をかなり短くなるように、パワースイッチング素子が高電圧に耐える。カットオフ時に素子は漏れ電流が小さいものが高電圧に耐えるものである。高い電圧がパワースイッチング素子の動作を不利にする。さらにパワースイッチング素子の耐圧限界値を超えると降伏破壊をもたらす。パワースイッチング素子が直列を応用する時、必要な措置を取るべきである。両端電圧を所定変動範囲内に制限する、例えばその耐圧限界値の70%以内。
【０００４】
パワースイッチング素子直列応用について、従来の技術方法は各パワースイッチング素子に動的と静的均圧吸収セル回路を並列する。当該セル回路はダイオードと、コンデンサと、直列形定電圧回路とからなり、電圧制限機能を実現することができる。例えば中国発明特許出願「自動均圧直列形パワースイッチング・ブリッジアーム」（特許文献１）では、パワースイッチング素子両端の電圧を制限するための回路を公開したことがある。その回路形式は図1に示す。
【０００５】
従来の技術方法の欠点は次の通りである。第1は、1つのパワースイッチング素子が1つの並列形定電圧回路に対応するが、並列形定電圧回路用の数量が多く、素子の個数も多く、稼動率が低い。第2は、各並列形定電圧回路が独立なデバッグを必要とする。定電圧値を変更するとき、すべての並列形定電圧回路を変更しなければならないから、工事量が多い。第3は、並列形定電圧回路はエネルギー消費型の設計を採用する。電気エネルギーを消費する必要があるから、この技術を応用するためには全体機器の効率の低下を引き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国発明特許出願番号０１１０８７１２．９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術において、並列形定電圧回路用の数量が多く、素子の個数も多く、稼動率が低く、同時に、各並列形定電圧回路が独立なデバッグが必要とし、定電圧値を変更するとき、すべての並列形定電圧回路を変更しなければならないから、工事量が多いなどの技術課題を克服する。本発明は、従来の技術において、並列形定電圧回路はエネルギー消費型の設計を採用し、電気エネルギーを消費する必要があるから、この技術を応用するためには全体機器の効率の低下を引き起こすなどの課題を克服する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、パワースイッチング素子直列電圧制限回路を提供することを目的とする。複数のパワースイッチング素子Q1〜Qnなどからなるパワースイッチング素子直列分岐回路を含み、前記パワースイッチング素子は制御端と、高端SDと低端WDとを含み、前記パワースイッチング素子直列分岐回路において、また、複数のパワースイッチング素子Q1〜Qnにおける直列方式は1つのパワースイッチング素子の高端SDと別の1つのパワースイッチング素子の低端WDとを順に従って接続する。また、複数のエネルギー一時記憶回路K1〜Knを含み、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路を並列にするが、前記エネルギー一時記憶回路K1〜KnはそれぞれクランプダイオードD1〜Dnと、タンクコンデンサC1〜Cnと、静的均圧抵抗R1〜Rnと、タンク復帰端CF1〜CFnを含み、各エネルギーを回路に一時的に記憶するが、前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後でタンク復帰端となるように前記クランプダイオードを直列にするが、また、前記パワースイッチング素子直列分岐回路に対する電圧制限を行う集中電圧制限回路Hを含み、前記集中電圧制限回路Hは集中電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応のエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギーダイオードJD2〜JDnを含む。前記複数エネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列にする。前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードがそれぞれタンク復帰端CF2〜CFnと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD2のカソードがエネルギー復帰端CF1と接続することを特徴とするパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【０００９】
本発明は、また、前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後、その一端がクランプダイオードのカソードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続する。前記クランプダイオードのアノードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続する。
【００１０】
本発明は、また、前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗とを並列にされた後、その一端がクランプダイオードのアノードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続する。前記クランプダイオードのカソードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続する。
【００１１】
本発明は、また、前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後、その一端がクランプダイオードのアノードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続する。前記クランプダイオードのカソードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続する。前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の対応するエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む。前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ対応の複数タンク復帰端CF2〜CFnと接続する。前記JD2のカソードと第1エネルギー復帰端CF1とを接続する。前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含む。前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+がエネルギー集中ダイオードJD1のカソードと接続する。低電圧端U-が前記第1パワースイッチング素子Q1の高端SDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のアノードと第1エネルギー一時記憶回路K1のエネルギー復帰端CF1とを接続する。
【００１２】
本発明は、また、前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む。前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ対応の複数のエネルギー復帰端CF2〜CFnと接続する。前記JD2のカソードが第1エネルギー復帰端CF1と接続する。前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含む。前記電圧制限機能回路Uの低電圧端U-がエネルギー集中ダイオードJD1のアノードと接続する。高電圧端U+が最後の1つの前記パワースイッチング素子Qnの低端WDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のカソードが最後の1つのエネルギー一時記憶回路Knのエネルギー復帰端CFnと接続する。
【００１３】
本発明は、また前記エネルギー集中ダイオードJD1を除くその他のエネルギー集中ダイオードの両端と隣接する2つのタンク復帰端CFとを接続する、または1つまたは複数間隔をおいたタンク復帰端CFとを接続する。
【００１４】
本発明は、また、前記電圧制限機能回路Uは流入したエネルギーを給電電源へ戻すまたは負荷のコンバータに提供する。
【００１５】
本発明は、また、前記パワースイッチング素子サージ電圧吸収用のサージ吸収回路または素子LY1〜LYnを含む。前記サージ吸収回路または素子LY1〜LYnがそれぞれと相応な前記パワースイッチング素子Q1〜Qnと並列する。
【００１６】
本発明は、また、前記エネルギー集中ダイオードJDは1つのダイオードで1つのインダクタンスを直列するものからなる。
【発明の効果】
【００１７】
パワースイッチング素子直列電圧制限回路を提供する。当該電圧制限回路は1つの集中電圧制限回路を使用する。1回で電圧制限値の調整を完成する。同時に複数のパワースイッチング素子と組み合わせて使用するエネルギー一時記憶回路を採用する。前記電圧制限機能回路Uから流入したエネルギーを給電電源へ戻すまたは負荷のコンバータに提供するので有効活用を推進する。全体の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術の直列形パワースイッチング・ブリッジアームの回路図。
【図２】本発明の回路図。
【図３】別種の発明を実施するための形態についての回路図。
【図４】本発明のパワースイッチング素子の安定オン時の等価回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
下記は発明を実施する場合の最適な実施例によって、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２０】
図2に示すように、発明を実施するための最良の形態は、パワースイッチング素子直列電圧制限回路を提供する。複数のパワースイッチング素子Q1〜Qnなどからなるパワースイッチング素子直列分岐回路を含み、前記パワースイッチング素子は制御端と、高端SDと低端WDとを含む。前記パワースイッチング素子は分岐回路に直列にされるが、複数のパワースイッチング素子Q1〜Qn直列方式は1つのパワースイッチング素子における高端SDと別の1つのパワースイッチング素子における低端WDとを順に従って直列する。つまり、Q1の低端とQ2の高端とを接続する。Q2の低端とQ3の高端とを接続する。その他はこれによって類推できる。Qn-1の低端とQnの高端とを接続する。また、複数のエネルギー一時記憶回路K1〜Knを含み、各パワースイッチング素子の両端1つのパワースイッチング素子のオン/オフ非同期のときの負荷電流が短時間で流れるエネルギーを貯蔵するためのエネルギー一時記憶回路を対応並列する。相応な複数のエネルギー一時記憶回路K1、K2……Knをそれぞれ前記複数のパワースイッチング素子Q 1、Q2……Qnの両端に対応並列する。前記エネルギー一時記憶回路K1を順に従って直列にするが、つまり、エネルギー一時記憶回路K1とエネルギー一時記憶回路K2とを直列にする。エネルギー一時記憶回路K2とエネルギー一時記憶回路K3とを直列にする。その他はこれによって類推できる。エネルギー一時記憶回路Kn-1とエネルギー一時記憶回路Knとを直列にする。
【００２１】
前記エネルギー一時記憶回路K1〜KnはそれぞれがクランプダイオードD1〜Dnと、タンクコンデンサC1〜Cnと、静的均圧抵抗R1〜Rnと、タンク復帰端CF1〜CFnを含み、各エネルギーを回路に一時的に記憶するが、前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後でタンク復帰端となるように前記クランプダイオードを直列にするが、前記エネルギー一時記憶回路が前記パワースイッチング素子と並列する。
【００２２】
前記タンクコンデンサを静的均圧抵抗と並列にした後で、一端がクランプダイオードのカソードと接続するのがタンク復帰端となる。別の一端が前記パワースイッチング素子の低端WDと接続する。前記クランプダイオードのアノードが前記パワースイッチング素子の高端SDと接続する。
【００２３】
また、前記パワースイッチング素子直列回路に電圧を制限する集中電圧制限回路Hを含む。前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中する集中ダイオードJD1〜JDnを含み、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD1〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記複数のエネルギー集中ダイオードJ1〜JDnがそれぞれタンク復帰端CF1〜CFnと接続する。本発明はパワースイッチング素子直列電圧制限回路を提供するが、パワースイッチング素子と当て嵌まるエネルギー一時記憶回路を採用したが、相応な複数のエネルギー一時記憶回路K1、K2……Knをそれぞれ複数の前記パワースイッチング素子Q 1、Q2……Qnの両端に対応並列する。エネルギー一時記憶回路K1、K2……Knがそれぞれパワースイッチング素子Q 1、Q2……Qnのオン/オフ過程における非同期の負荷電流エネルギーを短時間貯蔵しておくと、パワースイッチング素子Q 1、Q2……Qnが安定オン期間で、短時間貯蔵するエネルギーを電圧制限機能回路Uに逐次伝達する処理を行う。本発明では、ただ1つの集中電圧制限機能回路Uを使用するのみで、1回で電圧制限値の調整が完成でき、非常に便利である。
【００２４】
図2に示すように、本発明において特に好ましい実施形態は、前記集中電圧制限回路Hは集中電圧制限機能回路Uおよび複数を含む前記相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含み、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ相応な複数のタンク復帰端CF2〜CFnと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD2のカソードがタンク復帰端CF1と接続する。前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含み、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+がエネルギー集中ダイオードJD1のカソードと接続する。前記電圧制限回路Uの低電圧端U-が第1前記パワースイッチング素子の高端SDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のアノードが第1エネルギー一時記憶回路K1における復帰端CF1と接続する。
【００２５】
もっと詳しく言えば、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路と対応並列する。すべてのエネルギー一時記憶回路の形式が一致する。第iエネルギー一時記憶回路KiがクランプダイオードDiと、タンクコンデンサCiと、静的均圧抵抗Riとからなる。ただし、タンクコンデンサCiと静的均圧抵抗Riとを並列した後、その一端がクランプダイオードDiのカソードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端がパワースイッチング素子Qiの低端と接続する。前記クランプダイオードDiのアノードがパワースイッチング素子の高端と接続する。同時に、本発明では、第iエネルギー集中ダイオードJDiのアノードが第iエネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CFiに接続する。カソードが第i-1エネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CFi-1に接続する。その他はこれによって類推できる。
【実施例１】
【００２６】
前記電圧制限機能回路UをタンクコンデンサCiの両端に並列する。前記電圧制限機能回路Uは並列電圧安定器である。電気エネルギーに流れ込むときに両端電圧が変動してもほぼ一定に保たれるが、エネルギー集中ダイオードJDiがない。
【実施例２】
【００２７】
エネルギーを集中するダイオードJDiにおいて、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+がエネルギー集中ダイオードJD1のカソードと接続する。低電圧端U-がパワースイッチング素子のフオアSDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のアノードが第1エネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CF1と接続する。
【００２８】
図3に示すように、本発明において特に好ましい実施形態は、前記エネルギー一時記憶回路K1〜KnはそれぞれがクランプダイオードD1〜Dnと、タンクコンデンサC1〜Cnと、静的均圧抵抗R1〜Rnと、タンク復帰端CF1〜CFnを含み、各エネルギーを回路に一時的に記憶するが、前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列にされた後でタンク復帰端となるように前記クランプダイオードを直列にするが、前記エネルギー一時記憶回路が前記パワースイッチング素子と並列する。
【００２９】
前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗とを並列にした後、一端がクランプダイオードのアノードと接続した後でタンク復帰端となる。別の一端が前記パワースイッチング素子の高端SDに接続する。前記クランプダイオードのカソードが前記パワースイッチング素子の低端WDと接続する。前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応のエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む。前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する。前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ相応の複数のタンク復帰端CF2〜CFnと接続する。前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含み、前記電圧制限機能回路Uの低電圧端U-がエネルギー集中ダイオードJD1のアノードと接続する。前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+が最後1つの前記パワースイッチング素子の低端WDと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJDのカソードが最後の1つのエネルギー一時記憶回路Knのエネルギー復帰端CFnを接続する。
【００３０】
もっと詳しく言えば、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路と対応並列する。すべてのエネルギー一時記憶回路の形式が一致する。第iエネルギー一時記憶回路がクランプダイオードDiと、タンクコンデンサCiと、静的均圧抵抗Riとからなる。ただし、タンクコンデンサCiと静的均圧抵抗Riとを並列した後、その一端がクランプダイオードDiのアノードと接続するのがタンク復帰端CFiとなるが、別の一端がパワースイッチング素子Qiの高端と接続する。前記クランプダイオードDiのカソードがパワースイッチング素子Qiの低端と接続する。
【００３１】
同時に、本発明では、第iエネルギー集中ダイオードJDiのアノードが第iエネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CFiに接続する。カソードが第i-1のエネルギー一時記憶回路のタンク復帰端CFi-1に接続する。
【実施例３】
【００３２】
前記電圧制限機能回路UをタンクコンデンサCnの両端に並列するが、前記電圧制限機能回路Uは並列電圧安定器である。電気エネルギーに流れ込むときに両端電圧が変動してもほぼ一定に保たれるが、エネルギー集中ダイオードJD1がない。
【実施例４】
【００３３】
エネルギーを集中するダイオードJD1において、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+をパワースイッチング素子直列の分岐のテールエンドと接続する。低電圧端U-をエネルギー集中ダイオードJD1のアノードと接続する。前記エネルギー集中ダイオードJD1のカソードを最後の1つのエネルギー一時記憶回路Knのエネルギー復帰端CFnに接続する。
【００３４】
本願発明はその実施に当たって、複数直列のパワースイッチング素子の制御が同期オンのときに、ただし、あるパワースイッチング素子Qiのオンが遅いがその他のパワースイッチング素子をオンした後、短時間遅延を経て例えば1マイクロ秒でもオン状態になる。当該短時間遅延の期間で、負荷電流を当該オンが遅いパワースイッチング素子Qiの両側に並列するエネルギー一時記憶回路に流す。タンクコンデンサCiに電荷を蓄積する。電圧の微量向上が可能となる。次に例を示す。もし負荷電流が100A、遅延時間が1マイクロ秒、タンクコンデンサCiが10μF、電圧の向上量が10ボルトなら、つまり100 A×1マイクロ秒/10μFである。
【００３５】
複数直列のパワースイッチング素子は制御が同期ターンオフする必要があるとき、あるターンオフが速いパワースイッチング素子Qxはその他のパワースイッチング素子のターンオフする前に早めにターンオフするが、短時間遅延を経る例えば1マイクロ秒の後でその他のパワースイッチング素子もターンオフ状態になる。当該短時間遅延の期間に、負荷電流を当該ターンオフが速いパワースイッチング素子Qxの両側に並列するエネルギー一時記憶回路に流す。タンクコンデンサCxに電荷を蓄積する。電圧の微量向上が可能となる。次に例を示す。もし負荷電流が100A、遅延時間が1マイクロ秒、タンクコンデンサCxが10μF、電圧の向上量が10ボルトなら、つまり100 A×1マイクロ秒/10Μfである。
【００３６】
パワースイッチング素子と制御回路の離散的による、複数のタンクコンデンサの電圧が向上するかもしれない。上記の計算により電圧の向上が最大の2個である。1個はオン過程に対応するものである。最も不利な場合の過程も同一なタンクコンデンサの電圧の向上が最大である。上記例に、電圧の向上は最大が20ボルトである。
【００３７】
ところが、複数直列のパワースイッチング素子は制御が同期安定オンした期間に、その等価回路は図4に示すように、その時、パワースイッチング素子のオン電圧降下を無視する。上記の過程中、タンクコンデンサCi、タンクコンデンサCxに短時間貯蔵するエネルギーがエネルギーを集中するダイオードを介して、逐次電圧制限機能回路Uへ流れる。その端の電圧が電圧制限機能回路Uの電圧安定値と等しいと停止する。その時、エネルギーを集中するダイオードのオン電圧降下を無視する。
【００３８】
エネルギーを集中するダイオードJD1を追加した後、集中電圧制限機能回路U1の参照点をパワースイッチング素子直列分岐回路のフオアSDとするが、つまり、パワースイッチング素子Q1の高端であり、またはテールエンドWDとする、つまり、パワースイッチング素子Qnの低端である。その時、複数のパワースイッチング素子直列分岐回路が1つの電圧制限機能回路Uを共用するために条件を作成する。通常、単相または多相（例えば3相）インバータブリッジに、パワースイッチング素子直列分岐回路のフオアSDでは並列したり、テールエンドWDにも並列したり、ブーストアップ回路とプッシュプル回路に、通常、パワースイッチング素子直列分岐回路のテールエンドWDは並列したものである。
【００３９】
パワースイッチング素子直列の端子電圧が限界値を超えないことを保証するために、各パワースイッチング素子の両端にサージアブソーバを並列する。番号はLY1〜LY。電圧制限回路の事故時に保護を提供するために、サージアブソーバのクランプ電圧が電圧制限回路の電圧安定値より高い。パワースイッチング素子の耐電圧値より小さい。
【００４０】
前記エネルギーを集中するダイオードJDは1つのダイオードによって直列にされた1つのインダクタンスからなる。その導電の方向は変わらない。エネルギーを集中するダイオードはインダクタンスを直列にされるが、タンクコンデンサCiに短時間貯蔵されたエネルギーを制限することができる。パワースイッチング素子直列分岐回路が安定オンするときに、エネルギーを集中するダイオードを介して集中電圧制限機能回路U1へ逐次流れる。
【００４１】
本願発明はその実施例に当たって、本発明の一実施形態に従い、前記エネルギー集中ダイオードJD1を除くその他エネルギー集中ダイオードの両端と隣接する2つのタンク復帰端CFとを接続する、または1つまたは複数間隔をおいたタンク復帰端CFとを接続する。本願発明の要旨には、パワースイッチング素子直列分岐回路が安定オンするときに、任意の1つのタンク復帰端CFiにもエネルギーを有するのが集中電圧制限機能回路U1へ速く流れる通路がある。前記電圧制限機能回路Uは、また、流入したエネルギーを給電電源へ戻すまたは負荷のコンバータに提供するためである。
【００４２】
上記の内容は、特定の好ましい実施形態によって、本発明の最適な技術方法案を説明したものである。本発明が当業者にとって本発明の構想を離れない前提下で、また若干でも簡単に取り替えることができるものも本発明の保護範囲に属する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパワースイッチング素子Q1〜Qnなどからなるパワースイッチング素子直列分岐回路を含み、前記パワースイッチング素子は制御端と、高端SDと低端WDとを含み、前記パワースイッチング素子を分岐回路に直列にされるが、複数のパワースイッチング素子Q1〜Qn直列方式は1つのパワースイッチング素子における高端SDと別の1つのパワースイッチング素子における低端WDとを順に従って直列する、また、複数のエネルギー一時記憶回路K1〜Knを含み、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路を並列にするが、前記エネルギー一時記憶回路K1〜KnはそれぞれがクランプダイオードD1〜Dnと、タンクコンデンサC1〜Cnと、静的均圧抵抗R1〜Rnと、タンク復帰端CF1〜CFnを含み、各エネルギーを回路に一時的に記憶するが、前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列された後でタンク復帰端となるように前記クランプダイオードとを直列にするが、また、前記パワースイッチング素子直列分岐回路に対する電圧制限を行う集中電圧制限回路Hを含み、前記集中電圧制限回路Hは集中電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中する集中ダイオードJD2〜JDnを含む、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードがそれぞれタンク復帰端CF2〜CFnと接続する、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのカソードがエネルギー復帰端CF1〜CFnと接続することを特徴とするパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項２】
前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗が並列にされた後、その一端がクランプダイオードのカソードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続する、前記クランプダイオードのアノードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続することを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項３】
前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗が並列にされた後、その一端がクランプダイオードのアノードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続する、前記クランプダイオードのカソードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続することを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項４】
前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する、前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ相応な複数のタンク復帰端CF2〜CFnと接続する、前記エネルギー集中ダイオードJD2のカソードとエネルギー復帰端CF1を接続する、前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含む、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+がエネルギー集中ダイオードJD1のカソードと接続する、低電圧端U-が第1パワースイッチング素子Q1の高端SDと接続する、前記エネルギー集中ダイオードJD1のアノードと第1エネルギー一時記憶回路K1のエネルギー復帰端CF1とを接続することを特徴とする請求項2に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項５】
前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する、前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ相応な複数のエネルギー復帰端CF2〜CFnと接続する、前記エネルギー集中ダイオードJD2のカソードがエネルギー復帰端CF1と接続する、前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含む、前記電圧制限機能回路Uの低電圧端U-がエネルギー集中ダイオードJD1のアノードと接続する、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+が最後の1つの前記パワースイッチング素子Qnの低端WDと接続する、前記エネルギー集中ダイオードJD1のカソードが最後の1つのエネルギー一時記憶回路Knのエネルギー復帰端CFnと接続することを特徴とする請求項3に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項６】
前記エネルギー集中ダイオードJD1を除くその他のエネルギー集中ダイオードの両端と隣接する2つのタンク復帰端CFとを接続する、または1つまたは複数間隔をおいたタンク復帰端CFとを接続することを特徴とする請求項4または5に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項７】
前記電圧制限機能回路Uは流入したエネルギーを給電電源へ戻すまたは負荷のコンバータに提供するためのであることを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項８】
前記パワースイッチング素子サージ電圧吸収用のサージ吸収回路または素子LY1〜LYnを含む、前記サージ吸収回路または素子LY1〜LYnがそれぞれ相応な前記パワースイッチング素子Q1〜Qnと並列することを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項９】
前記エネルギー集中ダイオードJDは1つのダイオードで1つのインダクタンスを直列するものからなることを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項１】
複数のパワースイッチング素子Q1〜Qnなどからなるパワースイッチング素子直列分岐回路を含み、前記パワースイッチング素子は制御端と、高端SDと低端WDとを含み、前記パワースイッチング素子を分岐回路に直列にされるが、複数のパワースイッチング素子Q1〜Qn直列方式は1つのパワースイッチング素子における高端SDと別の1つのパワースイッチング素子における低端WDとを順に従って直列する、また、複数のエネルギー一時記憶回路K1〜Knを含み、各パワースイッチング素子の両端が1つのエネルギー一時記憶回路を並列にするが、前記エネルギー一時記憶回路K1〜KnはそれぞれがクランプダイオードD1〜Dnと、タンクコンデンサC1〜Cnと、静的均圧抵抗R1〜Rnと、タンク復帰端CF1〜CFnを含み、各エネルギーを回路に一時的に記憶するが、前記タンクコンデンサと静的均圧抵抗を並列された後でタンク復帰端となるように前記クランプダイオードとを直列にするが、また、前記パワースイッチング素子直列分岐回路に対する電圧制限を行う集中電圧制限回路Hを含み、前記集中電圧制限回路Hは集中電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中する集中ダイオードJD2〜JDnを含む、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードがそれぞれタンク復帰端CF2〜CFnと接続する、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのカソードがエネルギー復帰端CF1〜CFnと接続することを特徴とするパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項２】
前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗が並列にされた後、その一端がクランプダイオードのカソードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続する、前記クランプダイオードのアノードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続することを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項３】
前記エネルギー一時記憶回路において、タンクコンデンサと静的均圧抵抗が並列にされた後、その一端がクランプダイオードのアノードと接続するのがタンク復帰端となるが、別の一端を前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の高端SDに接続する、前記クランプダイオードのカソードを前記エネルギー一時記憶回路と並列するパワースイッチング素子の低端WDに接続することを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項４】
前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する、前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ相応な複数のタンク復帰端CF2〜CFnと接続する、前記エネルギー集中ダイオードJD2のカソードとエネルギー復帰端CF1を接続する、前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含む、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+がエネルギー集中ダイオードJD1のカソードと接続する、低電圧端U-が第1パワースイッチング素子Q1の高端SDと接続する、前記エネルギー集中ダイオードJD1のアノードと第1エネルギー一時記憶回路K1のエネルギー復帰端CF1とを接続することを特徴とする請求項2に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項５】
前記集中電圧制限回路Hは電圧制限機能回路Uおよび前記複数の相応なエネルギー一時記憶回路Kに一時記憶するエネルギーを集中するエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnを含む、前記複数のエネルギー集中ダイオードJD2〜JDnのアノードと、カソードとを順に従って直列する、前記JD2〜JDnのアノードがそれぞれ相応な複数のエネルギー復帰端CF2〜CFnと接続する、前記エネルギー集中ダイオードJD2のカソードがエネルギー復帰端CF1と接続する、前記集中電圧制限回路Hはまたエネルギー集中ダイオードJD1を含む、前記電圧制限機能回路Uの低電圧端U-がエネルギー集中ダイオードJD1のアノードと接続する、前記電圧制限機能回路Uの高電圧端U+が最後の1つの前記パワースイッチング素子Qnの低端WDと接続する、前記エネルギー集中ダイオードJD1のカソードが最後の1つのエネルギー一時記憶回路Knのエネルギー復帰端CFnと接続することを特徴とする請求項3に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項６】
前記エネルギー集中ダイオードJD1を除くその他のエネルギー集中ダイオードの両端と隣接する2つのタンク復帰端CFとを接続する、または1つまたは複数間隔をおいたタンク復帰端CFとを接続することを特徴とする請求項4または5に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項７】
前記電圧制限機能回路Uは流入したエネルギーを給電電源へ戻すまたは負荷のコンバータに提供するためのであることを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項８】
前記パワースイッチング素子サージ電圧吸収用のサージ吸収回路または素子LY1〜LYnを含む、前記サージ吸収回路または素子LY1〜LYnがそれぞれ相応な前記パワースイッチング素子Q1〜Qnと並列することを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【請求項９】
前記エネルギー集中ダイオードJDは1つのダイオードで1つのインダクタンスを直列するものからなることを特徴とする請求項1に記載のパワースイッチング素子直列電圧制限回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１３−５１８５４４（Ｐ２０１３−５１８５４４Ａ）
【公表日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５０３０１（Ｐ２０１２−５５０３０１）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２０１０／０７８２０６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９５０１６
【国際公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（５１２１９７２５０）深▲セン▼市科▲陸変頻▼器有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２０１０／０７８２０６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９５０１６
【国際公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（５１２１９７２５０）深▲セン▼市科▲陸変頻▼器有限公司 (1)
【Ｆターム（参考）】
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