JP2000032775A - 共振形電力変換装置 - Google Patents
共振形電力変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各相毎に共振用リアクトルと共振用コンデン
サを設けてスイッチング時に共振を発生させる部分共振
形インバータ装置において、共振用コンデンサの体格、
個数の低減を図る。 【解決手段】 直流電圧源１に並列接続された分圧用コ
ンデンサ６、７の接続点と各相の上下アームの接続点と
の間に、共振用リアクトル９ａ（９ｂ又は９ｃ）と補助
スイッチ１１ａ（１１ｂ又は１１ｃ）からなる直列回路
をそれぞれ設け、それぞれの直列回路に共振用コンデン
サ１０ａ（１０ｂ又は１０ｃ）を並列接続して、共振回
路部８を構成した。この構成によれば、各相の共振用コ
ンデンサを上アームと下アームに共通使用することがで
きるので、共振用コンデンサの体格、個数を低減するこ
とができる。
サを設けてスイッチング時に共振を発生させる部分共振
形インバータ装置において、共振用コンデンサの体格、
個数の低減を図る。 【解決手段】 直流電圧源１に並列接続された分圧用コ
ンデンサ６、７の接続点と各相の上下アームの接続点と
の間に、共振用リアクトル９ａ（９ｂ又は９ｃ）と補助
スイッチ１１ａ（１１ｂ又は１１ｃ）からなる直列回路
をそれぞれ設け、それぞれの直列回路に共振用コンデン
サ１０ａ（１０ｂ又は１０ｃ）を並列接続して、共振回
路部８を構成した。この構成によれば、各相の共振用コ
ンデンサを上アームと下アームに共通使用することがで
きるので、共振用コンデンサの体格、個数を低減するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば交流回転機
などの負荷を駆動する共振形インバータ装置に適用され
る共振形電力変換装置に関する。
などの負荷を駆動する共振形インバータ装置に適用され
る共振形電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、スイッチング時にのみ共振を発生
させる部分共振形のインバータ装置として、図７に示す
ものがある（ＵＳＰ５，０４７，９１３号明細書参
照）。この図７は、３相の共振形インバータ装置の１相
分を表している。図に示すように、直列接続された分圧
用コンデンサ４２、４３から構成される回路と、直列接
続されたフライホイールダイオード４９、５０から構成
される回路と、直列接続された主スイッチング素子５
１、５２から構成される回路と、直列接続された共振用
コンデンサ５３、５４から構成される回路が、それぞれ
直流電圧源４１に対して並列に接続されている。
させる部分共振形のインバータ装置として、図７に示す
ものがある（ＵＳＰ５，０４７，９１３号明細書参
照）。この図７は、３相の共振形インバータ装置の１相
分を表している。図に示すように、直列接続された分圧
用コンデンサ４２、４３から構成される回路と、直列接
続されたフライホイールダイオード４９、５０から構成
される回路と、直列接続された主スイッチング素子５
１、５２から構成される回路と、直列接続された共振用
コンデンサ５３、５４から構成される回路が、それぞれ
直流電圧源４１に対して並列に接続されている。
【０００３】また、補助スイッチング素子４６とフライ
ホイールダイオード４４が逆並列接続された回路と、補
助スイッチング素子４７とフライホイールダイオード４
５が逆並列接続された回路と、共振用リアクトル４８が
直列接続された回路が設けられており、その一方の端子
は分圧用コンデンサ４２、４３の接続点に接続され、他
方の端子は、フライホイールダイオード４９、５０の接
続点と、主スイッチング素子５１、５２の接続点と、共
振用コンデンサ５３、５４の接続点にそれぞれ接続され
ている。
ホイールダイオード４４が逆並列接続された回路と、補
助スイッチング素子４７とフライホイールダイオード４
５が逆並列接続された回路と、共振用リアクトル４８が
直列接続された回路が設けられており、その一方の端子
は分圧用コンデンサ４２、４３の接続点に接続され、他
方の端子は、フライホイールダイオード４９、５０の接
続点と、主スイッチング素子５１、５２の接続点と、共
振用コンデンサ５３、５４の接続点にそれぞれ接続され
ている。
【０００４】このような構成において、主スイッチング
素子５１をオンからオフに、主スイッチング素子５２を
オフからオンにスイッチングする場合、補助スイッチン
グ素子４６をオンして、共振用リアクトル４８に流れる
電流が−ＩB （ＩB はブースト電流）になったときに主
スイッチング素子５１をオフさせると、共振用リアクト
ル４８と共振用コンデンサ５３、５４により共振が発生
し、主スイッチング素子５２の電圧がゼロ以下となった
時に主スイッチング素子５２をオンさせる。
素子５１をオンからオフに、主スイッチング素子５２を
オフからオンにスイッチングする場合、補助スイッチン
グ素子４６をオンして、共振用リアクトル４８に流れる
電流が−ＩB （ＩB はブースト電流）になったときに主
スイッチング素子５１をオフさせると、共振用リアクト
ル４８と共振用コンデンサ５３、５４により共振が発生
し、主スイッチング素子５２の電圧がゼロ以下となった
時に主スイッチング素子５２をオンさせる。
【０００５】また、主スイッチング素子５１をオフから
オンに、主スイッチング素子５２をオンからオフにスイ
ッチングする場合、補助スイッチング素子４７をオンし
て、共振用リアクトル４８に流れる電流が＋ＩB になっ
たときに主スイッチング素子５２をオフさせると、共振
用リアクトル４８と共振用コンデンサ５３、５４により
共振が発生し、主スイッチング素子５１の電圧がゼロ以
下となった時に主スイッチング素子５１をオンさせる。
オンに、主スイッチング素子５２をオンからオフにスイ
ッチングする場合、補助スイッチング素子４７をオンし
て、共振用リアクトル４８に流れる電流が＋ＩB になっ
たときに主スイッチング素子５２をオフさせると、共振
用リアクトル４８と共振用コンデンサ５３、５４により
共振が発生し、主スイッチング素子５１の電圧がゼロ以
下となった時に主スイッチング素子５１をオンさせる。
【０００６】このような動作により、スイッチング損失
を発生させないようにすることができる。なお、他の２
相については、分圧用コンデンサ４２、４３を共通使用
して、上記した構成要素４４〜５５と同じ構成のものが
備えられている。
を発生させないようにすることができる。なお、他の２
相については、分圧用コンデンサ４２、４３を共通使用
して、上記した構成要素４４〜５５と同じ構成のものが
備えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た３相の共振形インバータ装置においては、主スイッチ
ング素子毎、すなわち各相の上アーム、下アーム毎に、
スナバの機能をあわせ持った共振用コンデンサ５３、５
４が必要となり、インバータ体格の大型化やインバータ
コストの増加という問題が生じる。
た３相の共振形インバータ装置においては、主スイッチ
ング素子毎、すなわち各相の上アーム、下アーム毎に、
スナバの機能をあわせ持った共振用コンデンサ５３、５
４が必要となり、インバータ体格の大型化やインバータ
コストの増加という問題が生じる。
【０００８】本発明は上記問題に鑑みたもので、上記し
た共振用コンデンサの体格、個数の低減を図ることを目
的とする。
た共振用コンデンサの体格、個数の低減を図ることを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、各相の上下アー
ムに設けられた主スイッチング素子（３ａ〜３ｆ）と、
前記主スイッチング素子に逆並列接続されたフライホイ
ールダイオード（４ａ〜４ｆ）を有して構成され、直流
電圧源（１）の直流電圧と交流電圧の間で電力変換を行
う電力変換部（２）と、前記直流電圧源（１）の直流電
圧を分圧する第１、第２の分圧手段（６、７）と、前記
第１、第２の分圧手段の接続点と前記各相の上下アーム
の接続点との間に共振用リアクトル（９ａ〜９ｃ）と補
助スイッチ手段（１１ａ〜１１ｃ）からなる直列回路が
それぞれ接続され、それぞれの直列回路に共振用コンデ
ンサ（１０ａ〜１０ｃ）が並列接続されてなる共振回路
部（８）と、スイッチングさせる相の上下アームの接続
点に接続された前記直列回路の補助スイッチ手段をオン
させて前記共振用リアクトルと前記共振用コンデンサに
より共振を発生させ、前記スイッチングさせる相の主ス
イッチング素子をゼロ電圧スイッチングさせるととも
に、前記共振用リアクトルに流れる電流がゼロになった
ことを検出して前記オンさせた補助スイッチ手段をオフ
させる制御手段（１２）とを備えたことを特徴としてい
る。
め、請求項１に記載の発明においては、各相の上下アー
ムに設けられた主スイッチング素子（３ａ〜３ｆ）と、
前記主スイッチング素子に逆並列接続されたフライホイ
ールダイオード（４ａ〜４ｆ）を有して構成され、直流
電圧源（１）の直流電圧と交流電圧の間で電力変換を行
う電力変換部（２）と、前記直流電圧源（１）の直流電
圧を分圧する第１、第２の分圧手段（６、７）と、前記
第１、第２の分圧手段の接続点と前記各相の上下アーム
の接続点との間に共振用リアクトル（９ａ〜９ｃ）と補
助スイッチ手段（１１ａ〜１１ｃ）からなる直列回路が
それぞれ接続され、それぞれの直列回路に共振用コンデ
ンサ（１０ａ〜１０ｃ）が並列接続されてなる共振回路
部（８）と、スイッチングさせる相の上下アームの接続
点に接続された前記直列回路の補助スイッチ手段をオン
させて前記共振用リアクトルと前記共振用コンデンサに
より共振を発生させ、前記スイッチングさせる相の主ス
イッチング素子をゼロ電圧スイッチングさせるととも
に、前記共振用リアクトルに流れる電流がゼロになった
ことを検出して前記オンさせた補助スイッチ手段をオフ
させる制御手段（１２）とを備えたことを特徴としてい
る。
【００１０】従って、共振回路部（８）における各相の
共振用コンデンサ（１０ａ〜１０ｃ）を上アーム、下ア
ームに共通使用することができるので、従来のものに比
べて共振用コンデンサの数を少なくすることができる。
この場合、第１、第２の分圧手段としては、請求項２に
記載の発明のように直列接続された第１、第２のコンデ
ンサ（６、７）で構成するものの他、請求項３に記載の
発明のように、直列接続された第１、第２の電圧源（２
１、２２）で構成することができる。なお、請求項３の
ように第１、第２の電圧源を用いた場合には、分圧電圧
の安定化を図ることができる。
共振用コンデンサ（１０ａ〜１０ｃ）を上アーム、下ア
ームに共通使用することができるので、従来のものに比
べて共振用コンデンサの数を少なくすることができる。
この場合、第１、第２の分圧手段としては、請求項２に
記載の発明のように直列接続された第１、第２のコンデ
ンサ（６、７）で構成するものの他、請求項３に記載の
発明のように、直列接続された第１、第２の電圧源（２
１、２２）で構成することができる。なお、請求項３の
ように第１、第２の電圧源を用いた場合には、分圧電圧
の安定化を図ることができる。
【００１１】また、請求項４に記載の発明のように、上
アームに設けられた主スイッチング素子をスイッチング
素子に電流が流れているオン状態からオフ状態へ切り換
える際に、第１の分圧手段と共振用コンデンサとの合成
により構成されるコンデンサの電圧特性を利用すれば、
主スイッチング素子のコレクタエミッタ間電圧はゼロ電
圧付近で急激に変化しないため、スイッチング損失を低
減できる。
アームに設けられた主スイッチング素子をスイッチング
素子に電流が流れているオン状態からオフ状態へ切り換
える際に、第１の分圧手段と共振用コンデンサとの合成
により構成されるコンデンサの電圧特性を利用すれば、
主スイッチング素子のコレクタエミッタ間電圧はゼロ電
圧付近で急激に変化しないため、スイッチング損失を低
減できる。
【００１２】また、請求項５に記載の発明のように、下
アームに設けられた主スイッチング素子をスイッチング
素子に電流が流れているオン状態からオフ状態へ切り換
える際に、第２の分圧手段と共振用コンデンサとの合成
により構成されるコンデンサの電圧特性を利用すれば、
主スイッチング素子のコレクタエミッタ間電圧はゼロ電
圧付近で急激に変化しないため、スイッチング損失を低
減できる。
アームに設けられた主スイッチング素子をスイッチング
素子に電流が流れているオン状態からオフ状態へ切り換
える際に、第２の分圧手段と共振用コンデンサとの合成
により構成されるコンデンサの電圧特性を利用すれば、
主スイッチング素子のコレクタエミッタ間電圧はゼロ電
圧付近で急激に変化しないため、スイッチング損失を低
減できる。
【００１３】また、請求項６に記載の発明のように、上
下アームに設けられた主スイッチング素子をスイッチン
グ素子に電流が流れているオン状態からオフ状態へ切り
換える際に、共振用コンデンサの電圧特性を利用すれ
ば、主スイッチング素子のコレクタエミッタ間電圧はゼ
ロ電圧付近で急激に変化しないため、スイッチング損失
を低減できる。
下アームに設けられた主スイッチング素子をスイッチン
グ素子に電流が流れているオン状態からオフ状態へ切り
換える際に、共振用コンデンサの電圧特性を利用すれ
ば、主スイッチング素子のコレクタエミッタ間電圧はゼ
ロ電圧付近で急激に変化しないため、スイッチング損失
を低減できる。
【００１４】また、請求項７に記載の発明においては、
各相の上下アームに設けられた主スイッチング素子（３
ａ〜３ｆ）と、前記主スイッチング素子に逆並列接続さ
れたフライホイールダイオード（４ａ〜４ｆ）を有して
構成され、直流電圧と交流電圧の間で電力変換を行う電
力変換部（２）と、前記上下アーム間に印加される電圧
以下の所定の電圧を出力する電圧出力手段（６、７、２
１、２２、２５）と、この電圧出力手段と前記各相の上
下アームの接続点との間に共振用リアクトル（９ａ〜９
ｃ）と補助スイッチ手段（１１ａ〜１１ｃ）からなる直
列回路がそれぞれ接続され、それぞれの直列回路に共振
用コンデンサ（１０ａ〜１０ｃ）が並列接続されてなる
共振回路部（８）と、スイッチングさせる相の上下アー
ムの接続点に接続された前記直列回路の補助スイッチ手
段をオンさせて前記共振用リアクトルと前記共振用コン
デンサにより共振を発生させ、前記スイッチングさせる
相の主スイッチング素子をゼロ電圧スイッチングさせる
とともに、前記共振用リアクトルに流れる電流がゼロに
なったことを検出して前記オンさせた補助スイッチ手段
をオフさせる制御手段（１２）とを備えたことを特徴と
している。
各相の上下アームに設けられた主スイッチング素子（３
ａ〜３ｆ）と、前記主スイッチング素子に逆並列接続さ
れたフライホイールダイオード（４ａ〜４ｆ）を有して
構成され、直流電圧と交流電圧の間で電力変換を行う電
力変換部（２）と、前記上下アーム間に印加される電圧
以下の所定の電圧を出力する電圧出力手段（６、７、２
１、２２、２５）と、この電圧出力手段と前記各相の上
下アームの接続点との間に共振用リアクトル（９ａ〜９
ｃ）と補助スイッチ手段（１１ａ〜１１ｃ）からなる直
列回路がそれぞれ接続され、それぞれの直列回路に共振
用コンデンサ（１０ａ〜１０ｃ）が並列接続されてなる
共振回路部（８）と、スイッチングさせる相の上下アー
ムの接続点に接続された前記直列回路の補助スイッチ手
段をオンさせて前記共振用リアクトルと前記共振用コン
デンサにより共振を発生させ、前記スイッチングさせる
相の主スイッチング素子をゼロ電圧スイッチングさせる
とともに、前記共振用リアクトルに流れる電流がゼロに
なったことを検出して前記オンさせた補助スイッチ手段
をオフさせる制御手段（１２）とを備えたことを特徴と
している。
【００１５】この発明においても、共振回路部（８）に
おける各相の共振用コンデンサ（１０ａ〜１０ｃ）を上
アーム、下アームに共通使用することができるので、従
来のものに比べて共振用コンデンサの数を少なくするこ
とができる。この場合、電圧出力手段として、請求項８
に記載の発明のように、上下アーム間に印加される電圧
の範囲内で、出力する電圧を可変できる可変電圧出力部
（２５）として構成すれば、共振用リアクトルに流れる
リニアな電流の時間に対する傾きを急峻にすることがで
き、高速なスイッチングが可能となる。
おける各相の共振用コンデンサ（１０ａ〜１０ｃ）を上
アーム、下アームに共通使用することができるので、従
来のものに比べて共振用コンデンサの数を少なくするこ
とができる。この場合、電圧出力手段として、請求項８
に記載の発明のように、上下アーム間に印加される電圧
の範囲内で、出力する電圧を可変できる可変電圧出力部
（２５）として構成すれば、共振用リアクトルに流れる
リニアな電流の時間に対する傾きを急峻にすることがで
き、高速なスイッチングが可能となる。
【００１６】また、可変電圧出力部（２５）としては、
請求項９に記載の発明のように、上下アーム間に直列接
続された第１、第２のスイッチング手段（２３、２４）
で構成することができ、この場合、請求項１０に記載の
発明のように、上下アーム間に直流電圧を印加する第１
の直流電圧源（１）とは異なる第２の直流電圧源（２
６）の両端間に第１、第２のスイッチング手段を接続し
て構成することができる。
請求項９に記載の発明のように、上下アーム間に直列接
続された第１、第２のスイッチング手段（２３、２４）
で構成することができ、この場合、請求項１０に記載の
発明のように、上下アーム間に直流電圧を印加する第１
の直流電圧源（１）とは異なる第２の直流電圧源（２
６）の両端間に第１、第２のスイッチング手段を接続し
て構成することができる。
【００１７】また、電圧出力手段としては、請求項１１
に記載の発明のように、上下アーム間に直流電圧を印加
する電圧源（１）の中性点の電位を出力する手段とする
ことができる。なお、上記した制御手段としては、具体
的には、請求項１２に記載の発明のように、ゲート信号
発回路（１３）と、電流検出回路（１４）と、ゼロ電圧
検出回路（１５）と、制御回路（１６）と、ドライブ回
路（１７）によって構成することができる。
に記載の発明のように、上下アーム間に直流電圧を印加
する電圧源（１）の中性点の電位を出力する手段とする
ことができる。なお、上記した制御手段としては、具体
的には、請求項１２に記載の発明のように、ゲート信号
発回路（１３）と、電流検出回路（１４）と、ゼロ電圧
検出回路（１５）と、制御回路（１６）と、ドライブ回
路（１７）によって構成することができる。
【００１８】また、請求項１３に記載の発明のように、
上記した補助スイッチ手段を、逆導通性スイッチの直列
接続、あるいは逆阻止性スイッチの並列接続とすると、
一方のスイッチをオンすることで一方向にしか電流を流
さないようにすることができる。これにより、補助スイ
ッチ手段でのターンオフ時のスイッチング損失をゼロに
できる。
上記した補助スイッチ手段を、逆導通性スイッチの直列
接続、あるいは逆阻止性スイッチの並列接続とすると、
一方のスイッチをオンすることで一方向にしか電流を流
さないようにすることができる。これにより、補助スイ
ッチ手段でのターンオフ時のスイッチング損失をゼロに
できる。
【００１９】この場合、請求項１４に記載の発明のよう
に、逆導通性スイッチ、逆阻止性スイッチとして、自己
消弧型素子を用いれば、例えばサイリスタなどに比べて
回路構成が簡素化できる。この自己消弧型素子として
は、具体的には、請求項１５に記載の発明のように、Ｊ
ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ、ＳＩＴ、
ＧＴＯ、ＭＣＴのいずれかとすることができ、このよう
に様々な素子を用いることができるため、電力変換部の
出力を広範囲にわたる様々な用途に対応することができ
る。
に、逆導通性スイッチ、逆阻止性スイッチとして、自己
消弧型素子を用いれば、例えばサイリスタなどに比べて
回路構成が簡素化できる。この自己消弧型素子として
は、具体的には、請求項１５に記載の発明のように、Ｊ
ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ、ＳＩＴ、
ＧＴＯ、ＭＣＴのいずれかとすることができ、このよう
に様々な素子を用いることができるため、電力変換部の
出力を広範囲にわたる様々な用途に対応することができ
る。
【００２０】また、請求項１６に記載の発明のように、
補助スイッチ手段がオンとなり共振用リアクトルに所定
の電流値が流れたことを検知したときに、主スイッチン
グ素子をオフさせるようにすれば、回路内の抵抗成分に
よる損失以上のエネルギーを共振用リアクトルに蓄積す
ることで共振動作を持続し、ゼロ電圧スイッチングを確
実に行うことができる。また、リアクトルに流れる電流
値を最小になるように制御することにより、導通損失を
最小化可能である。
補助スイッチ手段がオンとなり共振用リアクトルに所定
の電流値が流れたことを検知したときに、主スイッチン
グ素子をオフさせるようにすれば、回路内の抵抗成分に
よる損失以上のエネルギーを共振用リアクトルに蓄積す
ることで共振動作を持続し、ゼロ電圧スイッチングを確
実に行うことができる。また、リアクトルに流れる電流
値を最小になるように制御することにより、導通損失を
最小化可能である。
【００２１】この場合、請求項１７に記載の発明のよう
に、上記した所定の電流値を、負荷電流の大きさによっ
て変化させるようにすれば、共振用リアクトルに流れる
リニアに変化する電流（例えば、後述する図２中時刻ｔ
１〜ｔ２の間、時刻ｔ３〜ｔ４の間に流れる電流）の大
きさを負荷電流に依存して調整することで、無駄な電流
を流す必要が無く、導通損失を低減することができる。
に、上記した所定の電流値を、負荷電流の大きさによっ
て変化させるようにすれば、共振用リアクトルに流れる
リニアに変化する電流（例えば、後述する図２中時刻ｔ
１〜ｔ２の間、時刻ｔ３〜ｔ４の間に流れる電流）の大
きさを負荷電流に依存して調整することで、無駄な電流
を流す必要が無く、導通損失を低減することができる。
【００２２】さらに、請求項１８に記載の発明のよう
に、主スイッチング素子に対して逆並列に接続されてい
る整流素子が導通している期間に主スイッチング素子を
オンさせるようにすれば、主スイッチング素子のターン
オン時をゼロ電圧スイッチング可能となる。なお、上記
した共振形リアクトルに流れる電流は、請求項１９に記
載の発明のように、磁気検出素子（例えばホール素子）
によって検出することができる。この場合、電流を高速
に検知することができる。
に、主スイッチング素子に対して逆並列に接続されてい
る整流素子が導通している期間に主スイッチング素子を
オンさせるようにすれば、主スイッチング素子のターン
オン時をゼロ電圧スイッチング可能となる。なお、上記
した共振形リアクトルに流れる電流は、請求項１９に記
載の発明のように、磁気検出素子（例えばホール素子）
によって検出することができる。この場合、電流を高速
に検知することができる。
【００２３】また、請求項２０に記載の発明のように、
共振形リアクトルに流れる電流を、前記補助スイッチ手
段に内蔵された電流センサによって検出するようにすれ
ば、その内蔵（集積化）によって装置を小型化すること
が可能になる。なお、上記した括弧内の符号は、後述す
る実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。
共振形リアクトルに流れる電流を、前記補助スイッチ手
段に内蔵された電流センサによって検出するようにすれ
ば、その内蔵（集積化）によって装置を小型化すること
が可能になる。なお、上記した括弧内の符号は、後述す
る実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、本発明の共振形電力変換装
置を共振形インバータ装置に適用した場合の構成を示
す。この図１に示す共振形インバータ装置において、直
流電圧源１の直流電圧Ｖｓは、電力変換部としてのイン
バータ部２によって交流電圧に変換される。
について説明する。図１に、本発明の共振形電力変換装
置を共振形インバータ装置に適用した場合の構成を示
す。この図１に示す共振形インバータ装置において、直
流電圧源１の直流電圧Ｖｓは、電力変換部としてのイン
バータ部２によって交流電圧に変換される。
【００２５】このインバータ部２は、正母線と負母線の
間に、自己消弧型スイッチング素子として主スイッチン
グ素子３ａ〜３ｆが３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）でブリッ
ジ結線された構成となっている。また、主スイッチング
素子３ａ〜３ｆには、逆並列ダイオード（フライホイー
ルダイオード）４ａ〜４ｆがそれぞれ接続されている。
そして、１つの主スイッチング素子とこれに逆並列接続
された１つのフライホイールダイオードにより１つのイ
ンバータアームを構成しており、正母線に接続されてい
る方が上アーム、負母線に接続されている方が下アーム
となる。また、このインバータ部２において、主スイッ
チング素子３ａ、３ｂ、主スイッチング素子３ｃ、３
ｄ、主スイッチング素子３ｅ、３ｆは、制御部１２によ
ってそれぞれ１２０°位相をずらしてオンオフ制御さ
れ、交流回転機５に交流電圧を出力する。
間に、自己消弧型スイッチング素子として主スイッチン
グ素子３ａ〜３ｆが３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）でブリッ
ジ結線された構成となっている。また、主スイッチング
素子３ａ〜３ｆには、逆並列ダイオード（フライホイー
ルダイオード）４ａ〜４ｆがそれぞれ接続されている。
そして、１つの主スイッチング素子とこれに逆並列接続
された１つのフライホイールダイオードにより１つのイ
ンバータアームを構成しており、正母線に接続されてい
る方が上アーム、負母線に接続されている方が下アーム
となる。また、このインバータ部２において、主スイッ
チング素子３ａ、３ｂ、主スイッチング素子３ｃ、３
ｄ、主スイッチング素子３ｅ、３ｆは、制御部１２によ
ってそれぞれ１２０°位相をずらしてオンオフ制御さ
れ、交流回転機５に交流電圧を出力する。
【００２６】また、正母線と負母線の間に分圧用コンデ
ンサ６、７が接続されている。この分圧用コンデンサ
６、７は、直流電圧源１の直流電圧Ｖｓを分圧する分圧
手段を構成しており、また、その間の接続点において、
直流電圧源１の直流電圧Ｖｓの１／２の電圧を発生する
手段を構成している。さらに、分圧用コンデンサ６、７
とインバータ部２との間に、主スイッチング素子のスイ
ッチング時に共振動作を行わせるための共振回路部８が
設けられている。この共振回路部８は、分圧用コンデン
サ６、７の接続点と各相の上下アームの接続点との間に
共振用リアクトル９ａ（９ｂ又は９ｃ）と補助スイッチ
１１ａ（１１ｂ又は１１ｃ）からなる直列回路がそれぞ
れ接続され、それぞれの直列回路に共振用コンデンサ１
０ａ（１０ｂ又は１０ｃ）が並列接続されて、構成され
ている。
ンサ６、７が接続されている。この分圧用コンデンサ
６、７は、直流電圧源１の直流電圧Ｖｓを分圧する分圧
手段を構成しており、また、その間の接続点において、
直流電圧源１の直流電圧Ｖｓの１／２の電圧を発生する
手段を構成している。さらに、分圧用コンデンサ６、７
とインバータ部２との間に、主スイッチング素子のスイ
ッチング時に共振動作を行わせるための共振回路部８が
設けられている。この共振回路部８は、分圧用コンデン
サ６、７の接続点と各相の上下アームの接続点との間に
共振用リアクトル９ａ（９ｂ又は９ｃ）と補助スイッチ
１１ａ（１１ｂ又は１１ｃ）からなる直列回路がそれぞ
れ接続され、それぞれの直列回路に共振用コンデンサ１
０ａ（１０ｂ又は１０ｃ）が並列接続されて、構成され
ている。
【００２７】上記した主スイッチング素子３ａ〜３ｆお
よび補助スイッチ１１ａ〜１１ｃは、制御部１２により
オンオフ制御される。この制御部１２は、ゲート信号発
生回路１３と、電流検出回路１４と、ゼロ電圧検出回路
１５と、制御回路１６と、ドライブ回路１７によって構
成されている。ゲート信号発生回路１３は、各相の上下
アームに設けられた主スイッチング素子３ａ〜３ｆのゲ
ート信号としてパルス幅変調された信号（ＰＷＭ信号）
を出力する。電流検出回路１４は、共振用リアクトル９
ａ〜９ｃに流れる電流をそれぞれ検出する。ゼロ電圧検
出回路１５は、主スイッチング素子３ａ〜３ｆのコレク
タ−エミッタ間電圧がゼロ電圧になったことをそれぞれ
検出する。制御回路１６は、ゲート信号発生回路１３か
らのＰＷＭ信号に基づき、各相の主スイッチング素子の
スイッチングを、電流検出回路１４、ゼロ電圧検出回路
１５の検出出力に基づいて行う。ドライブ回路１７は、
制御回路１６からの制御出力に基づき、主スイッチング
素子３ａ〜３ｆおよび補助スイッチ１１ａ〜１１ｃをオ
ンオフ駆動する。
よび補助スイッチ１１ａ〜１１ｃは、制御部１２により
オンオフ制御される。この制御部１２は、ゲート信号発
生回路１３と、電流検出回路１４と、ゼロ電圧検出回路
１５と、制御回路１６と、ドライブ回路１７によって構
成されている。ゲート信号発生回路１３は、各相の上下
アームに設けられた主スイッチング素子３ａ〜３ｆのゲ
ート信号としてパルス幅変調された信号（ＰＷＭ信号）
を出力する。電流検出回路１４は、共振用リアクトル９
ａ〜９ｃに流れる電流をそれぞれ検出する。ゼロ電圧検
出回路１５は、主スイッチング素子３ａ〜３ｆのコレク
タ−エミッタ間電圧がゼロ電圧になったことをそれぞれ
検出する。制御回路１６は、ゲート信号発生回路１３か
らのＰＷＭ信号に基づき、各相の主スイッチング素子の
スイッチングを、電流検出回路１４、ゼロ電圧検出回路
１５の検出出力に基づいて行う。ドライブ回路１７は、
制御回路１６からの制御出力に基づき、主スイッチング
素子３ａ〜３ｆおよび補助スイッチ１１ａ〜１１ｃをオ
ンオフ駆動する。
【００２８】上記構成において、その作動を、図２に示
す波形図を参照して説明する。今、主スイッチング素子
３ａがオン、主スイッチング素子３ｂがオフの状態にあ
り、負荷電流ＩL が主スイッチング素子３ａを通して交
流回転機５に供給されているものとする。この状態から
主スイッチング素子３ａをオフ、主スイッチング素子３
ｂをオンさせるスイッチングする動作について説明す
る。
す波形図を参照して説明する。今、主スイッチング素子
３ａがオン、主スイッチング素子３ｂがオフの状態にあ
り、負荷電流ＩL が主スイッチング素子３ａを通して交
流回転機５に供給されているものとする。この状態から
主スイッチング素子３ａをオフ、主スイッチング素子３
ｂをオンさせるスイッチングする動作について説明す
る。
【００２９】制御回路１６は、ゲート信号発生回路１３
からのＰＷＭ信号に基づき、図２の時刻ｔ1 において補
助スイッチ１１ａをオンさせる。このとき、共振用リア
クトル９ａは、補助スイッチ１１ａに電流を流さないよ
うに作用するので、補助スイッチ１１ａのスイッチング
はゼロ電流スイッチングである。この後、制御回路１６
は、電流検出回路１４からの検出出力に基づき共振用リ
アクトル９ａに流れる電流（図中の矢印方向を正の方向
とする）が時刻ｔ2 において−ＩB に達したことを検出
すると、主スイッチング素子３ａをオフさせる。このと
き、コンデンサ１０ａがスナバとして働き、主スイッチ
ング素子３ａのエミッタ電圧を変化させないようにする
ので、主スイッチング素子３ａのスイッチングはゼロ電
圧スイッチングである。
からのＰＷＭ信号に基づき、図２の時刻ｔ1 において補
助スイッチ１１ａをオンさせる。このとき、共振用リア
クトル９ａは、補助スイッチ１１ａに電流を流さないよ
うに作用するので、補助スイッチ１１ａのスイッチング
はゼロ電流スイッチングである。この後、制御回路１６
は、電流検出回路１４からの検出出力に基づき共振用リ
アクトル９ａに流れる電流（図中の矢印方向を正の方向
とする）が時刻ｔ2 において−ＩB に達したことを検出
すると、主スイッチング素子３ａをオフさせる。このと
き、コンデンサ１０ａがスナバとして働き、主スイッチ
ング素子３ａのエミッタ電圧を変化させないようにする
ので、主スイッチング素子３ａのスイッチングはゼロ電
圧スイッチングである。
【００３０】そして、共振用リアクトル９ａと共振用コ
ンデンサ１０ａで共振が発生し、フライホイールダイオ
ード４ｂがオンすると、共振用リアクトル９ａを流れる
電流は直線的に減少する。制御回路１６は、電流検出回
路１４からの検出出力に基づき共振用リアクトル９ａに
流れる電流がゼロになったことを検出すると、補助スイ
ッチ１１ａをオフさせる。このとき、共振用リアクトル
９ａに流れる電流がゼロであるので、補助スイッチ１１
ａのスイッチングはゼロ電流スイッチングである。
ンデンサ１０ａで共振が発生し、フライホイールダイオ
ード４ｂがオンすると、共振用リアクトル９ａを流れる
電流は直線的に減少する。制御回路１６は、電流検出回
路１４からの検出出力に基づき共振用リアクトル９ａに
流れる電流がゼロになったことを検出すると、補助スイ
ッチ１１ａをオフさせる。このとき、共振用リアクトル
９ａに流れる電流がゼロであるので、補助スイッチ１１
ａのスイッチングはゼロ電流スイッチングである。
【００３１】また、制御回路１６は、ゼロ電圧検出回路
１５からの検出出力に基づき主スイッチング素子３ｂの
コレクタ−エミッタ間電圧がゼロ電圧になっていること
を検出しているとき（時刻ｔ3 〜ｔ4 ）に、主スイッチ
ング素子３ｂをオフさせる。従って、この場合の主スイ
ッチング素子３ｂのスイッチングは、ゼロ電圧スイッチ
ングである。
１５からの検出出力に基づき主スイッチング素子３ｂの
コレクタ−エミッタ間電圧がゼロ電圧になっていること
を検出しているとき（時刻ｔ3 〜ｔ4 ）に、主スイッチ
ング素子３ｂをオフさせる。従って、この場合の主スイ
ッチング素子３ｂのスイッチングは、ゼロ電圧スイッチ
ングである。
【００３２】次に、上記した状態から主スイッチング素
子３ａをオン、主スイッチング素子３ｂをオフさせて初
期状態に戻るスイッチング動作について説明する。制御
回路１６は、ゲート信号発生回路１３からのＰＷＭ信号
に基づき、図２の時刻ｔ5 において、補助スイッチ１１
ａをオンさせる。このとき、補助スイッチ１１ａには電
流がすぐには流れないので、補助スイッチ１１ａのスイ
ッチングはゼロ電流スイッチングである。
子３ａをオン、主スイッチング素子３ｂをオフさせて初
期状態に戻るスイッチング動作について説明する。制御
回路１６は、ゲート信号発生回路１３からのＰＷＭ信号
に基づき、図２の時刻ｔ5 において、補助スイッチ１１
ａをオンさせる。このとき、補助スイッチ１１ａには電
流がすぐには流れないので、補助スイッチ１１ａのスイ
ッチングはゼロ電流スイッチングである。
【００３３】そして、制御回路１６は、電流検出回路１
４からの検出出力に基づき共振用リアクトル９ａに流れ
る電流が時刻ｔ6 において＋ＩB に達したことを検出す
ると、主スイッチング素子３ｂをオフさせる。このと
き、コンデンサ１０ａがスナバとして働くので、主スイ
ッチング素子３ｂのスイッチングはゼロ電圧スイッチン
グである。
４からの検出出力に基づき共振用リアクトル９ａに流れ
る電流が時刻ｔ6 において＋ＩB に達したことを検出す
ると、主スイッチング素子３ｂをオフさせる。このと
き、コンデンサ１０ａがスナバとして働くので、主スイ
ッチング素子３ｂのスイッチングはゼロ電圧スイッチン
グである。
【００３４】そして、共振用リアクトル９ａと共振用コ
ンデンサ１０ａで共振が発生し、フライホイールダイオ
ード４ａがオンすると、共振用リアクトル９ａを流れる
電流は直線的に減少する。制御回路１６は、電流検出回
路１４からの検出出力に基づき共振用リアクトル９ａに
流れる電流がゼロになったことを検出すると、補助スイ
ッチ１１ａをオフさせる。このときの補助スイッチ１１
ａのスイッチングもゼロ電流スイッチングである。
ンデンサ１０ａで共振が発生し、フライホイールダイオ
ード４ａがオンすると、共振用リアクトル９ａを流れる
電流は直線的に減少する。制御回路１６は、電流検出回
路１４からの検出出力に基づき共振用リアクトル９ａに
流れる電流がゼロになったことを検出すると、補助スイ
ッチ１１ａをオフさせる。このときの補助スイッチ１１
ａのスイッチングもゼロ電流スイッチングである。
【００３５】また、制御回路１６は、ゼロ電圧検出回路
１５からの検出出力に基づき主スイッチング素子３ａの
コレクタ−エミッタ間電圧がゼロ電圧になっていること
を検出している期間（時刻ｔ7 〜ｔ8 ）に、主スイッチ
ング素子３ｂをオフさせる。従って、このときの主スイ
ッチング素子３ｂのスイッチングも、ゼロ電圧スイッチ
ングである。
１５からの検出出力に基づき主スイッチング素子３ａの
コレクタ−エミッタ間電圧がゼロ電圧になっていること
を検出している期間（時刻ｔ7 〜ｔ8 ）に、主スイッチ
ング素子３ｂをオフさせる。従って、このときの主スイ
ッチング素子３ｂのスイッチングも、ゼロ電圧スイッチ
ングである。
【００３６】以上、Ｕ相のスイッチングについて述べた
が、Ｖ相、Ｗ相のスイッチングにおいても、上記と同様
にして行う。従って、共振回路部８における補助スイッ
チ１１ａ〜１１ｃをゼロ電流スイッチングでオンオフさ
せ、また主スイッチング素子３ａ〜３ｆをゼロ電圧スイ
ッチングでオンオフさせているので、スイッチング損失
を発生させないようにすることができる。
が、Ｖ相、Ｗ相のスイッチングにおいても、上記と同様
にして行う。従って、共振回路部８における補助スイッ
チ１１ａ〜１１ｃをゼロ電流スイッチングでオンオフさ
せ、また主スイッチング素子３ａ〜３ｆをゼロ電圧スイ
ッチングでオンオフさせているので、スイッチング損失
を発生させないようにすることができる。
【００３７】また、図７に示す従来のものに比べ、共振
用コンデンサの個数を６個から３個にでき、インバータ
の小型化、低コスト化を図ることができる。さらに、共
振用コンデンサにかかる電圧を電源電圧Ｖｓの１／２に
できるので、共振用コンデンサの耐圧を図７に示す従来
のものの１／２にすることができる。なお、上記した補
助スイッチ１１ａ〜１１ｃとしては、例えば、図７に示
すような、フライホイールダイオード４４、４５と補助
スイッチング素子４６、４７にて構成されたものとする
ことができる。
用コンデンサの個数を６個から３個にでき、インバータ
の小型化、低コスト化を図ることができる。さらに、共
振用コンデンサにかかる電圧を電源電圧Ｖｓの１／２に
できるので、共振用コンデンサの耐圧を図７に示す従来
のものの１／２にすることができる。なお、上記した補
助スイッチ１１ａ〜１１ｃとしては、例えば、図７に示
すような、フライホイールダイオード４４、４５と補助
スイッチング素子４６、４７にて構成されたものとする
ことができる。
【００３８】また、ゼロ電圧検出回路１５は、主スイッ
チング素子３ａ〜３ｆのそれぞれのコレクタ−エミッタ
間電圧がゼロ電圧になったことを検出するものである
が、その検出する電圧は、実質的にゼロ電圧であればよ
く、好ましくはフライホイールダイオードに電流が流れ
るときの負電圧とするのがよい。さらに、負荷として交
流回転機５を示したが、同期電動機などの交流回転機で
あってもよい。また、インバータ部２としては、上記し
た構成のものに限らず、上アーム、下アームそれぞれを
２つの主スイッチング素子で構成した３レベルインバー
タなどの多レベルインバータにも同様に適用することが
できる。
チング素子３ａ〜３ｆのそれぞれのコレクタ−エミッタ
間電圧がゼロ電圧になったことを検出するものである
が、その検出する電圧は、実質的にゼロ電圧であればよ
く、好ましくはフライホイールダイオードに電流が流れ
るときの負電圧とするのがよい。さらに、負荷として交
流回転機５を示したが、同期電動機などの交流回転機で
あってもよい。また、インバータ部２としては、上記し
た構成のものに限らず、上アーム、下アームそれぞれを
２つの主スイッチング素子で構成した３レベルインバー
タなどの多レベルインバータにも同様に適用することが
できる。
【００３９】また、補助スイッチ１１ａ〜１１ｃは、自
己消弧型素子であることが、回路上好ましく、例えばＪ
ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ（Injectio
n Enhanced insulation Gate bipolar Transistor ）、
ＳＩＴ(Static Induction Transistor) 、ＧＴＯ(Gate
Turn-off Thyristor) 、ＭＣＴ(MOS Controlled Thyris
tor)などの素子が適用可能である。これらはインバータ
出力範囲に応じて適宜使い分けることができる。
己消弧型素子であることが、回路上好ましく、例えばＪ
ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ（Injectio
n Enhanced insulation Gate bipolar Transistor ）、
ＳＩＴ(Static Induction Transistor) 、ＧＴＯ(Gate
Turn-off Thyristor) 、ＭＣＴ(MOS Controlled Thyris
tor)などの素子が適用可能である。これらはインバータ
出力範囲に応じて適宜使い分けることができる。
【００４０】また、補助スイッチ１１ａ〜１１ｃは、逆
導通性スイッチの直列接続、あるいは逆阻止性スイッチ
の並列接続とし、一方のスイッチをオンして一方向にの
み電流が流れるようにして他方に流れる電流を阻止でき
る。このため、補助スイッチのゼロ電流スイッチングで
ターンオフするタイミングの時間的な自由度が増すとい
う効果がある。
導通性スイッチの直列接続、あるいは逆阻止性スイッチ
の並列接続とし、一方のスイッチをオンして一方向にの
み電流が流れるようにして他方に流れる電流を阻止でき
る。このため、補助スイッチのゼロ電流スイッチングで
ターンオフするタイミングの時間的な自由度が増すとい
う効果がある。
【００４１】なお、逆導通性スイッチとは、フライホイ
ールダイオードが逆並列に接続されて、双方向に電流が
流れるＩＧＢＴ等のスイッチのことであり、逆阻止性ス
イッチとはダイオード等が直列接続され、一方向にのみ
電流を流す素子であって双方向の印加電圧に対しても破
壊することのない耐圧を備えるものである。また、自己
消弧型素子とは基本構成として主端子（コレクタ・エミ
ッタやドレイン・ソースなど）と、信号端子（ベース、
ゲートなど）を備えるもので、信号端子に印加する電
流、電圧レベルによって遮断できる素子のことである。
ールダイオードが逆並列に接続されて、双方向に電流が
流れるＩＧＢＴ等のスイッチのことであり、逆阻止性ス
イッチとはダイオード等が直列接続され、一方向にのみ
電流を流す素子であって双方向の印加電圧に対しても破
壊することのない耐圧を備えるものである。また、自己
消弧型素子とは基本構成として主端子（コレクタ・エミ
ッタやドレイン・ソースなど）と、信号端子（ベース、
ゲートなど）を備えるもので、信号端子に印加する電
流、電圧レベルによって遮断できる素子のことである。
【００４２】また、図２に示す電流ＩＢ（ブースト電
流）は負荷である交流回転機５に流れる電流量に応じて
変化させることが好ましい。その理由は、電流ＩＢは主
スイッチング素子をオフからオン（図２中電流（３ａ）
参照）に切り換える際に、ゼロ電圧スイッチングを達成
するために、負荷電流よりも大きな電流を流す必要があ
る。従って、ＩＢを決めるときには負荷電流の最大値を
見越して設定すればよいわけであるが、負荷の駆動状態
によって負荷電流の最大値は常に変化する。従って、負
荷電流が最大でない場合には、無駄なＩＢを流している
ことになり、導通損失の要因になる。従って、負荷電流
に応じてＩＢを設定すれば常に最適な電流量となり導通
損失を極力低減できる。なお、負荷電流は電流センサな
どにより検出し、その検出結果を基に、例えば負荷電流
に対するＩＢの値をマップとして設定しておき、負荷電
流に応じて主スイッチング素子をオフさせるタイミング
を変更すればよい。つまり、負荷電流の検出結果に基づ
き、図２に示す共振用リアクトルに流れる設定電流値Ｉ
Ｌ＋ＩＢを加算演算により算出し、スイッチングタイミ
ングを設定する。
流）は負荷である交流回転機５に流れる電流量に応じて
変化させることが好ましい。その理由は、電流ＩＢは主
スイッチング素子をオフからオン（図２中電流（３ａ）
参照）に切り換える際に、ゼロ電圧スイッチングを達成
するために、負荷電流よりも大きな電流を流す必要があ
る。従って、ＩＢを決めるときには負荷電流の最大値を
見越して設定すればよいわけであるが、負荷の駆動状態
によって負荷電流の最大値は常に変化する。従って、負
荷電流が最大でない場合には、無駄なＩＢを流している
ことになり、導通損失の要因になる。従って、負荷電流
に応じてＩＢを設定すれば常に最適な電流量となり導通
損失を極力低減できる。なお、負荷電流は電流センサな
どにより検出し、その検出結果を基に、例えば負荷電流
に対するＩＢの値をマップとして設定しておき、負荷電
流に応じて主スイッチング素子をオフさせるタイミング
を変更すればよい。つまり、負荷電流の検出結果に基づ
き、図２に示す共振用リアクトルに流れる設定電流値Ｉ
Ｌ＋ＩＢを加算演算により算出し、スイッチングタイミ
ングを設定する。
【００４３】また、図１に示す分圧用コンデンサ６、７
の代わりに、図３に示すように、電圧源２１、２２を用
いてもよい。この場合、電圧の変動を抑制できる。な
お、この図３を含め、以下に説明する図４〜図６のイン
バータ部は１相分のみ示す。また、図４に示すように分
圧手段として、直流電圧源の＋端子側と−端子側とを接
続するスイッチ２３、２４で構成してもよい。この場合
の動作を説明する。共振用リアクトル９ａの初期電流が
ゼロで左向きに電流を流そうとする場合には、スイッチ
２３をオフ、スイッチ２４をオンとすることで、リニア
に変化する電流の傾きを大きくでき、高速スイッチング
を達成できる。そして、共振が終了し、左向きに流れて
いる共振用リアクトル電流をゼロにする場合にはスイッ
チ２３をオン、スイッチ２４をオフさせる。また、共振
用リアクトル電流の初期値がゼロで右向きに流そうとす
る場合にはスイッチ２３をオン、スイッチ２４をオフさ
せる。そして、共振が終了し、右向きに流れている共振
用リアクトル電流をゼロにする場合にはスイッチ２３を
オフ、スイッチ２４をオンさせる。
の代わりに、図３に示すように、電圧源２１、２２を用
いてもよい。この場合、電圧の変動を抑制できる。な
お、この図３を含め、以下に説明する図４〜図６のイン
バータ部は１相分のみ示す。また、図４に示すように分
圧手段として、直流電圧源の＋端子側と−端子側とを接
続するスイッチ２３、２４で構成してもよい。この場合
の動作を説明する。共振用リアクトル９ａの初期電流が
ゼロで左向きに電流を流そうとする場合には、スイッチ
２３をオフ、スイッチ２４をオンとすることで、リニア
に変化する電流の傾きを大きくでき、高速スイッチング
を達成できる。そして、共振が終了し、左向きに流れて
いる共振用リアクトル電流をゼロにする場合にはスイッ
チ２３をオン、スイッチ２４をオフさせる。また、共振
用リアクトル電流の初期値がゼロで右向きに流そうとす
る場合にはスイッチ２３をオン、スイッチ２４をオフさ
せる。そして、共振が終了し、右向きに流れている共振
用リアクトル電流をゼロにする場合にはスイッチ２３を
オフ、スイッチ２４をオンさせる。
【００４４】このように共振リアクトル９ａに印加する
電圧を可変させることで、共振電流の前後のリニアに変
化する電流の傾きを大きく取ることができ、スイッチン
グ時間をより短縮することが可能となる。従って、上記
したスイッチ２３、２５は、共振リクトルに印加する電
位を変化させる可変電圧出力部２５として構成される。
電圧を可変させることで、共振電流の前後のリニアに変
化する電流の傾きを大きく取ることができ、スイッチン
グ時間をより短縮することが可能となる。従って、上記
したスイッチ２３、２５は、共振リクトルに印加する電
位を変化させる可変電圧出力部２５として構成される。
【００４５】また、図４に示すような可変電圧出力部２
５の電圧源としては、図５に示すように、直流電圧源１
とは別の直流電圧源２６を用いてもよく、その電圧値は
直流電圧源と同様でも良いし、異なっていてもよい。ま
た、図１に示す実施形態においては、分圧用コンデンサ
６、７により直流電圧源１の電圧を分圧するものを示し
たが、図６に示すように直流電圧源１の中性点（Ｖｓ／
２の電圧）の電圧端子から直接取るようにしてもよい。
５の電圧源としては、図５に示すように、直流電圧源１
とは別の直流電圧源２６を用いてもよく、その電圧値は
直流電圧源と同様でも良いし、異なっていてもよい。ま
た、図１に示す実施形態においては、分圧用コンデンサ
６、７により直流電圧源１の電圧を分圧するものを示し
たが、図６に示すように直流電圧源１の中性点（Ｖｓ／
２の電圧）の電圧端子から直接取るようにしてもよい。
【００４６】また、以上述べた種々の実施形態におい
て、第１、第２の分圧手段として、コンデンサ６、７、
電圧源２１、２２などを示したが、それらは少なくとも
２つあれば良いという意味であり、３以上の分圧手段が
設けられていてもよい。
て、第１、第２の分圧手段として、コンデンサ６、７、
電圧源２１、２２などを示したが、それらは少なくとも
２つあれば良いという意味であり、３以上の分圧手段が
設けられていてもよい。
【図１】本発明の一実施形態にかかる共振形インバータ
装置の回路構成を示す図である。
装置の回路構成を示す図である。
【図２】図１に示す共振形インバータ装置の作動説明に
供する波形図である。
供する波形図である。
【図３】本発明の他の実施形態にかかる共振形インバー
タ装置の部分的な回路構成を示す図である。
タ装置の部分的な回路構成を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる共振形インバー
タ装置の部分的な回路構成を示す図である。
タ装置の部分的な回路構成を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる共振形インバー
タ装置の部分的な回路構成を示す図である。
タ装置の部分的な回路構成を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる共振形インバー
タ装置の部分的な回路構成を示す図である。
タ装置の部分的な回路構成を示す図である。
【図７】従来の共振形インバータ装置の回路構成を示す
図である。
図である。
【符号の説明】 １…直流電圧源、２…インバータ部、３ａ〜３ｆ…主ス
イッチング素子、４ａ〜４ｆ…フライホイールダイオー
ド、５…交流回転機、６、７…分圧用コンデンサ、８…
共振回路部、９ａ〜９ｃ…共振用リアクトル、１０ａ〜
１０ｃ…共振用コンデンサ、１１ａ〜１１ｃ…補助スイ
ッチ、１２…制御部、１３…ゲート信号発生回路、１４
…電流検出回路、１５…ゼロ電圧検出回路、１６…制御
回路、１７…ドライブ回路。
イッチング素子、４ａ〜４ｆ…フライホイールダイオー
ド、５…交流回転機、６、７…分圧用コンデンサ、８…
共振回路部、９ａ〜９ｃ…共振用リアクトル、１０ａ〜
１０ｃ…共振用コンデンサ、１１ａ〜１１ｃ…補助スイ
ッチ、１２…制御部、１３…ゲート信号発生回路、１４
…電流検出回路、１５…ゼロ電圧検出回路、１６…制御
回路、１７…ドライブ回路。
Claims (20)
- 【請求項１】 各相の上下アームに設けられた主スイッ
チング素子（３ａ〜３ｆ）と、前記主スイッチング素子
に逆並列接続されたフライホイールダイオード（４ａ〜
４ｆ）を有して構成され、直流電圧源（１）の直流電圧
と交流電圧の間で電力変換を行う電力変換部（２）と、 前記直流電圧源（１）の直流電圧を分圧する第１、第２
の分圧手段（６、７）と、 前記第１、第２の分圧手段の接続点と前記各相の上下ア
ームの接続点との間に共振用リアクトル（９ａ〜９ｃ）
と補助スイッチ手段（１１ａ〜１１ｃ）からなる直列回
路がそれぞれ接続され、それぞれの直列回路に共振用コ
ンデンサ（１０ａ〜１０ｃ）が並列接続されてなる共振
回路部（８）と、 スイッチングさせる相の上下アームの接続点に接続され
た前記直列回路の補助スイッチ手段をオンさせて前記共
振用リアクトルと前記共振用コンデンサにより共振を発
生させ、前記スイッチングさせる相の主スイッチング素
子をゼロ電圧スイッチングさせるとともに、前記共振用
リアクトルに流れる電流がゼロになったことを検出して
前記オンさせた補助スイッチ手段をオフさせる制御手段
（１２）とを備えたことを特徴とする共振形電力変換装
置。 - 【請求項２】 前記第１、第２の分圧手段は、直列接続
された第１、第２のコンデンサ（６、７）で構成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の共振形電力変換
装置。 - 【請求項３】 前記第１、第２の分圧手段は、直列接続
された第１、第２の電圧源（２１、２２）で構成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の共振形電力変換
装置。 - 【請求項４】 前記上アームに設けられた前記主スイッ
チング素子をスイッチング素子に電流が流れているオン
状態からオフ状態へ切り換える際に、前記第１の分圧手
段と前記共振用コンデンサとの合成容量により、前記上
アームの主スイッチング素子のコレクタエミッタ間電圧
がゼロ電圧付近で急激に変化しないことを利用してスイ
ッチング損失を低減することを特徴とする請求項１又は
２に記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項５】 前記下アームに設けられた前記主スイッ
チング素子をスイッチング素子に電流が流れているオン
状態からオフ状態へ切り換える際に、前記第２の分圧手
段と前記共振用コンデンサとの合成容量により、前記下
アームの主スイッチング素子のコレクタエミッタ間電圧
がゼロ電圧付近で急激に変化しないことを利用してスイ
ッチング損失を低減することを特徴とする請求項１又は
２に記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項６】 前記上下アームに設けられた前記主スイ
ッチング素子をスイッチング素子に電流が流れているオ
ン状態からオフ状態へ切り換える際に、前記共振用コン
デンサにより、前記上下アームの主スイッチング素子の
コレクタエミッタ間電圧がゼロ電圧付近で急激に変化し
ないことを利用してスイッチング損失を低減することを
特徴とする請求項１又は３に記載の共振形電力変換装
置。 - 【請求項７】 各相の上下アームに設けられた主スイッ
チング素子（３ａ〜３ｆ）と、前記主スイッチング素子
に逆並列接続されたフライホイールダイオード（４ａ〜
４ｆ）を有して構成され、直流電圧と交流電圧の間で電
力変換を行う電力変換部（２）と、 前記上下アーム間に印加される電圧以下の所定の電圧を
出力する電圧出力手段（６、７、２１、２２、２５）
と、 この電圧出力手段と前記各相の上下アームの接続点との
間に共振用リアクトル（９ａ〜９ｃ）と補助スイッチ手
段（１１ａ〜１１ｃ）からなる直列回路がそれぞれ接続
され、それぞれの直列回路に共振用コンデンサ（１０ａ
〜１０ｃ）が並列接続されてなる共振回路部（８）と、 スイッチングさせる相の上下アームの接続点に接続され
た前記直列回路の補助スイッチ手段をオンさせて前記共
振用リアクトルと前記共振用コンデンサにより共振を発
生させ、前記スイッチングさせる相の主スイッチング素
子をゼロ電圧スイッチングさせるとともに、前記共振用
リアクトルに流れる電流がゼロになったことを検出して
前記オンさせた補助スイッチ手段をオフさせる制御手段
（１２）とを備えたことを特徴とする共振形電力変換装
置。 - 【請求項８】 前記電圧出力手段は、前記上下アーム間
に印加される電圧の範囲内で、出力する電圧を可変でき
る可変電圧出力部（２５）として構成されていることを
特徴とする請求項７に記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項９】 前記可変電圧出力部は、前記上下アーム
間に直列接続された第１、第２のスイッチング手段（２
３、２４）で構成され、前記第１、第２のスイッチング
手段の接続点の電位が前記共振リアクトルに印加される
ようになっていることを特徴とする請求項８に記載の共
振形電力変換装置。 - 【請求項１０】 前記第１、第２のスイッチング手段
は、前記上下アーム間に直流電圧を印加する第１の直流
電圧源（１）とは異なる第２の直流電圧源（２６）の両
端間に接続されていることを特徴とする請求項９に記載
の共振形電力変換装置。 - 【請求項１１】 前記電圧出力手段は、前記上下アーム
間に直流電圧を印加する電圧源（１）の中性点の電位を
出力する手段であることを特徴とする請求項８に記載の
共振形電力変換装置。 - 【請求項１２】 前記制御手段は、 前記主スイッチング素子のゲートを制御するパターンを
発生するゲート信号発回路（１３）と、 前記共振用リアクトルの電流を検出する電流検出回路
（１４）と、 前記主スイッチング素子のゼロ電圧を検出するゼロ電圧
検出回路（１５）と、 前記ゲート信号発生回路、前記電流検出回路および前記
ゼロ電圧検出回路からの出力信号を入力し前記主スイッ
チング素子のスイッチングパターンを出力する制御回路
（１６）と、 前記主スイッチング素子を駆動可能な電圧に変換するド
ライブ回路（１７）とを備えることを特徴とする請求項
１乃至１１のいずれか１つに記載の共振形電力変換装
置。 - 【請求項１３】 前記補助スイッチ手段は、逆導通性ス
イッチの直列接続、あるいは逆阻止性スイッチの並列接
続であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか
１つに記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項１４】 前記逆導通性スイッチおよび前記逆阻
止性スイッチは、自己消弧型素子であることを特徴とす
る請求項１３に記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項１５】 前記自己消弧型素子が、ＪＦＥＴ、Ｍ
ＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＩＥＧＴ、ＳＩＴ、ＧＴＯ、Ｍ
ＣＴのいずれかであることを特徴とする請求項１４に記
載の電力変換装置。 - 【請求項１６】 前記制御手段は、前記補助スイッチ手
段がオンとなり共振用リアクトルに所定の電流値が流れ
たことを検知したときに、主スイッチング素子をオフさ
せるものであることを特徴とする請求項１乃至１５のい
ずれか１つに記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項１７】 前記所定の電流値は、負荷電流の大き
さによって変化するように設定されることを特徴とする
請求項１６に記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項１８】 前記制御手段は、前記主スイッチング
素子に対して逆並列に接続されている整流素子が導通し
ている期間に前記主スイッチング素子をオンさせるもの
であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１
つに記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項１９】 前記共振形リアクトルに流れる電流が
磁気検出素子によって検出されるようになっていること
を特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１つに記載の
共振形電力変換装置。 - 【請求項２０】 前記共振形リアクトルに流れる電流
が、前記補助スイッチ手段に内蔵された電流センサによ
って検出されるようになっていることを特徴とする請求
項１乃至１８のいずれか１つに記載の共振形電力変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127608A JP2000032775A (ja) | 1998-05-08 | 1999-05-07 | 共振形電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-126296 | 1998-05-08 | ||
| JP12629698 | 1998-05-08 | ||
| JP11127608A JP2000032775A (ja) | 1998-05-08 | 1999-05-07 | 共振形電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000032775A true JP2000032775A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=26462519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11127608A Pending JP2000032775A (ja) | 1998-05-08 | 1999-05-07 | 共振形電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000032775A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010057239A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Sanken Electric Co Ltd | 共振型インバータ装置 |
| JP2013021764A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置およびこれを用いたインバータ装置 |
| JP5532184B2 (ja) * | 2011-12-05 | 2014-06-25 | 新日鐵住金株式会社 | フレーム構造体及び箱状構造体 |
| WO2023061010A1 (zh) * | 2021-10-15 | 2023-04-20 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 电压驱动电路、系统及家电设备 |
| WO2024090345A1 (ja) * | 2022-10-27 | 2024-05-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2024106284A1 (ja) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電力変換装置 |
-
1999
- 1999-05-07 JP JP11127608A patent/JP2000032775A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010057239A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Sanken Electric Co Ltd | 共振型インバータ装置 |
| JP2013021764A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置およびこれを用いたインバータ装置 |
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| WO2023061010A1 (zh) * | 2021-10-15 | 2023-04-20 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 电压驱动电路、系统及家电设备 |
| WO2024090345A1 (ja) * | 2022-10-27 | 2024-05-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2024106284A1 (ja) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電力変換装置 |
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