JP2000083380A - Three-phase rectifying device - Google Patents

Three-phase rectifying device

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JP2000083380A
JP2000083380A JP10248521A JP24852198A JP2000083380A JP 2000083380 A JP2000083380 A JP 2000083380A JP 10248521 A JP10248521 A JP 10248521A JP 24852198 A JP24852198 A JP 24852198A JP 2000083380 A JP2000083380 A JP 2000083380A
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diode
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center tap
circuit
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide compact, light, and highly efficient three-phase rectifying device for converting a three-phase AC voltage into a DC voltage that is insulated from the three-phase AC voltage. SOLUTION: Reactors 11, 12, and 13 accumulate energy when three-phase collective bi-directional switch circuits 30 and 40 are both in on-state, and output the accumulated energy to a three-phase transformer 20, when either of the tree-phase collective bi-directional switch circuits 30 and 40 is turned on and the other is turned off. Then, the transformed voltage is rectified by a six-phase half-wave rectifying diode circuit 50 and is furthermore smoothed by a DC filter capacitor 60, and a DC voltage is generated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、三相整流装置に係
り、詳細には、三相交流電圧から、該三相交流とは絶縁
した直流電圧に変換する三相整流装置に関する。
The present invention relates to a three-phase rectifier, and more particularly to a three-phase rectifier for converting a three-phase AC voltage into a DC voltage insulated from the three-phase AC.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、三相交流電圧をその三相交流電圧
と絶縁した直流電圧へ変換する整流装置は、変圧器とサ
イリスタにより製作されていた。
2. Description of the Related Art Hitherto, a rectifier for converting a three-phase AC voltage into a DC voltage insulated from the three-phase AC voltage has been manufactured by using a transformer and a thyristor.

【0003】また、小型、軽量化を図る場合には、ツー
コンバータ方式と呼ばれる、三相交流電圧を直流電圧に
変換した後にDC/DCコンバータにより変換後の直流
電圧を、該変換後の直流電圧と絶縁された直流電圧に変
換する方法が用いられる。
In order to reduce the size and weight, a DC / DC converter converts a three-phase AC voltage into a DC voltage and converts the converted DC voltage into a DC voltage. A method of converting into a DC voltage insulated from the DC voltage is used.

【0004】さらに、図3に示すような三相整流装置も
ある。図3は、三相整流装置の一例を示す図である。
Further, there is a three-phase rectifier as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the three-phase rectifier.

【0005】この図3の三相整流装置100は、入力端
子U、V、W、出力端子P、Nの3端子入力2端子出力
の装置であり、入力端子U、V、Wに入力される三相交
流電圧を、脈動の小さい直流電圧に変換する装置であ
る。三相整流装置100は、一次側の3つのセンタータ
ップ巻き線111、112、113と、二次側の3つの
巻き線114、115、116とから構成される三相変
圧器110と、三相一括双方向スイッチ回路120と、
三相一括双方向スイッチ回路130と、三相全波整流ダ
イオード回路140と、直流フィルタ150を有する。
The three-phase rectifier 100 shown in FIG. 3 is a three-terminal input two-terminal output device having input terminals U, V, and W and output terminals P and N, and is input to the input terminals U, V, and W. This is a device that converts a three-phase AC voltage into a DC voltage with small pulsation. The three-phase rectifier 100 includes a three-phase transformer 110 including three center tap windings 111, 112, and 113 on the primary side, and three windings 114, 115, and 116 on the secondary side. A collective bidirectional switch circuit 120;
It includes a three-phase batch bidirectional switch circuit 130, a three-phase full-wave rectifier diode circuit 140, and a DC filter 150.

【0006】入力端子U、V、Wには、U相、V相、W
相の三相からなる三相交流電圧が入力される。なお、U
相、V相、W相の各交流電圧は、実効値が互いに等し
く、位相が互いに120度異なる。
The input terminals U, V, and W have U-phase, V-phase, and W-phase, respectively.
A three-phase AC voltage consisting of three phases is input. Note that U
Each of the AC voltages of the phase, the V phase, and the W phase has the same effective value, and the phases are different from each other by 120 degrees.

【0007】三相一括双方向スイッチ回路120は、三
相全波整流ダイオード回路121、及びバイポーラトラ
ンジスタからなる半導体スイッチ122からなる。
The three-phase collective bidirectional switch circuit 120 includes a three-phase full-wave rectifier diode circuit 121 and a semiconductor switch 122 composed of a bipolar transistor.

【0008】三相全波ダイオード回路121は、ダイオ
ード121a、ダイオード121b、ダイオード121
c、ダイオード121d、ダイオード121e、ダイオ
ード121fからなり、ダイオード121aのアノード
とダイオード121dのカソードが接続され、ダイオー
ド121bのアノードとダイオード121eのカソード
が接続され、ダイオード121cのアノードとダイオー
ド121fのカソードが接続されている。また、ダイオ
ード121a、121b、121cの各カソードは互い
に接続され、ダイオード121d、121e、121f
の各アノードは互いに接続されている。また、ダイオー
ド121aとダイオード121dの接続点は三相変圧器
110の一次側のセンタータップ巻き線111の巻き始
めに接続され、ダイオード121bとダイオード121
eの接続点は三相変圧器110の一次側のセンタータッ
プ巻き線112の巻き始めに接続され、ダイオード12
1cとダイオード121fの接続点は三相変圧器110
の一次側のセンタータップ巻き線113の巻き始めに接
続される。
The three-phase full-wave diode circuit 121 includes a diode 121a, a diode 121b, and a diode 121.
c, a diode 121d, a diode 121e, and a diode 121f. The anode of the diode 121a is connected to the cathode of the diode 121d. The anode of the diode 121b is connected to the cathode of the diode 121e. The anode of the diode 121c is connected to the cathode of the diode 121f. Have been. The cathodes of the diodes 121a, 121b, and 121c are connected to each other, and the diodes 121d, 121e, and 121f are connected to each other.
Are connected to each other. The connection point between the diode 121a and the diode 121d is connected to the winding start of the center tap winding 111 on the primary side of the three-phase transformer 110, and the diode 121b and the diode 121d are connected.
e is connected to the beginning of winding of the center tap winding 112 on the primary side of the three-phase transformer 110, and is connected to the diode 12
1c and the diode 121f are connected to the three-phase transformer 110
At the beginning of the winding of the center tap winding 113 on the primary side.

【0009】半導体スイッチ122は、そのコレクタ
が、三相全波ダイオード回路121のダイオード121
a、121b、121cの各カソードに接続されてお
り、そのエミッタが、三相全波ダイオード回路121の
ダイオード121d、121e、121fの各アノード
に接続されている。また、半導体スイッチ122のベー
スには、不図示の制御回路から入力される信号によりコ
レクタ−エミッタ間のオン/オフ動作が制御される。
The semiconductor switch 122 has a collector connected to the diode 121 of the three-phase full-wave diode circuit 121.
a, 121b, and 121c are connected to each cathode, and the emitter is connected to each anode of the diodes 121d, 121e, and 121f of the three-phase full-wave diode circuit 121. The ON / OFF operation between the collector and the emitter of the base of the semiconductor switch 122 is controlled by a signal input from a control circuit (not shown).

【0010】三相一括双方向スイッチ回路120のオン
状態とオフ状態は、半導体スイッチ122のオン/オフ
動作により、切り替わる。三相一括双方向スイッチ回路
120は、そのオン状態とオフ状態により、入力端子
U、V、Wに入力される三相交流電圧の、三相変圧器1
10の一次側の各センタータップ巻き線111、11
2、113への入力を三相一括して制御する。
The on / off state of the three-phase batch bidirectional switch circuit 120 is switched by the on / off operation of the semiconductor switch 122. The three-phase batch bidirectional switch circuit 120 is configured to switch the three-phase transformer 1 of the three-phase AC voltage input to the input terminals U, V, and W according to the ON state and the OFF state.
10 center tap windings 111, 11 on the primary side
The inputs to 2, 113 are controlled collectively in three phases.

【0011】三相一括双方向スイッチ回路130は、三
相全波整流ダイオード回路131、及びバイポーラトラ
ンジスタからなる半導体スイッチ132からなる。
The three-phase collective bidirectional switch circuit 130 comprises a three-phase full-wave rectifier diode circuit 131 and a semiconductor switch 132 comprising a bipolar transistor.

【0012】三相全波ダイオード回路131は、ダイオ
ード131a、ダイオード131b、ダイオード131
c、ダイオード131d、ダイオード131e、ダイオ
ード131fからなり、ダイオード131aのアノード
とダイオード131dのカソードが接続され、ダイオー
ド131bのアノードとダイオード131eのカソード
が接続され、ダイオード131cのアノードとダイオー
ド131fのカソードが接続されている。また、ダイオ
ード131a、131b、131cの各カソードは互い
に接続され、ダイオード131d、131e、131f
の各アノードは互いに接続されている。また、ダイオー
ド131aとダイオード131dの接続点は三相変圧器
110の一次側のセンタータップ巻き線111の巻き終
わりに接続され、ダイオード131bとダイオード13
1eの接続点は三相変圧器110の一次側のセンタータ
ップ巻き線112の巻き終わりに接続され、ダイオード
131cとダイオード131fの接続点は三相変圧器1
10の一次側のセンタータップ巻き線113の巻き終わ
りに接続される。
The three-phase full-wave diode circuit 131 includes a diode 131a, a diode 131b, and a diode 131.
c, a diode 131d, a diode 131e, and a diode 131f. The anode of the diode 131a is connected to the cathode of the diode 131d. The anode of the diode 131b is connected to the cathode of the diode 131e. The anode of the diode 131c is connected to the cathode of the diode 131f. Have been. The cathodes of the diodes 131a, 131b, 131c are connected to each other, and the diodes 131d, 131e, 131f
Are connected to each other. The connection point between the diode 131a and the diode 131d is connected to the winding end of the center tap winding 111 on the primary side of the three-phase transformer 110, and the diode 131b and the diode 13d are connected.
The connection point 1e is connected to the winding end of the center tap winding 112 on the primary side of the three-phase transformer 110, and the connection point between the diode 131c and the diode 131f is connected to the three-phase transformer 1
10 is connected to the winding end of the center tap winding 113 on the primary side.

【0013】半導体スイッチ132は、そのコレクタ
が、三相全波ダイオード回路131のダイオード131
a、131b、131cの各カソードに接続されてお
り、そのエミッタが、三相全波ダイオード回路131の
ダイオード131d、131e、131fの各アノード
に接続されている。また、半導体スイッチ132のベー
スには、不図示の制御回路から入力される信号によりコ
レクタ−エミッタ間のオン/オフ動作が制御される。
The semiconductor switch 132 has a collector connected to the diode 131 of the three-phase full-wave diode circuit 131.
a, 131b, and 131c are connected to respective cathodes, and their emitters are connected to respective anodes of the diodes 131d, 131e, and 131f of the three-phase full-wave diode circuit 131. The ON / OFF operation between the collector and the emitter of the base of the semiconductor switch 132 is controlled by a signal input from a control circuit (not shown).

【0014】三相一括双方向スイッチ回路130のオン
状態とオフ状態は、半導体スイッチ132のオン/オフ
動作により、切り替わる。三相一括双方向スイッチ回路
130は、そのオン状態とオフ状態により、入力端子
U、V、Wに入力される三相交流電圧の、三相変圧器1
10の一次側のセンタータップ巻き線111、112、
113への入力を三相一括して制御する。
The on / off state of the three-phase batch bidirectional switch circuit 130 is switched by the on / off operation of the semiconductor switch 132. The three-phase batch bidirectional switch circuit 130 is configured to switch the three-phase transformer 1 of the three-phase AC voltage input to the input terminals U, V, and W according to the ON state and the OFF state.
10 primary side center tap windings 111, 112,
The input to 113 is controlled collectively in three phases.

【0015】ここで、三相一括双方向スイッチ回路12
0、及び三相一括双方向スイッチ回路130のオン状態
/オフ状態は次のような関係がある。
Here, the three-phase collective bidirectional switch circuit 12
0 and the ON / OFF state of the three-phase batch bidirectional switch circuit 130 have the following relationship.

【0016】三相一括双方向スイッチ回路120がオン
状態のとき、三相一括双方向スイッチ回路130はオフ
状態である。三相一括双方向スイッチ回路120がオフ
状態になった後、所定の時間経過後に、三相一括双方向
スイッチ回路130はオン状態になる。そして、三相一
括双方向スイッチ回路130がオン状態のとき、三相一
括双方向スイッチ回路120はオフ状態である。さら
に、三相一括双方向スイッチ回路130がオフ状態にな
った後、所定の時間経過後に、三相一括双方向スイッチ
回路120はオン状態になる。この動作が繰り返され
る。
When the three-phase collective bidirectional switch circuit 120 is on, the three-phase collective bidirectional switch circuit 130 is off. After a predetermined time elapses after the three-phase collective bidirectional switch circuit 120 is turned off, the three-phase collective bidirectional switch circuit 130 is turned on. When the three-phase collective bidirectional switch circuit 130 is on, the three-phase collective bidirectional switch circuit 120 is off. Further, after a predetermined time has elapsed after the three-phase collective bidirectional switch circuit 130 is turned off, the three-phase collective bidirectional switch circuit 120 is turned on. This operation is repeated.

【0017】三相変圧器110は、一次側の各センター
タップ巻き線111、112、113の両端の電圧を、
それぞれ、二次側の各巻き線114、115、116の
両端の電圧に変圧する。ここで、三相変圧器110の一
次側のセンタータップ巻き線111、112、113の
巻き始め側の三線は、三相一括双方向スイッチ回路12
0がオン状態の場合には等価的に中性点接続されること
になり、三相変圧器110の一次側のセンタータップ巻
き線111、112、113の巻き終わり側の三線は、
三相一括双方向スイッチ回路130がオン状態の場合に
は等価的に中性点接続されることになる。
The three-phase transformer 110 converts the voltage across the center tap windings 111, 112, 113 on the primary side into
Each of them transforms to a voltage between both ends of each of the windings 114, 115, 116 on the secondary side. Here, the three windings on the winding start side of the center tap windings 111, 112, 113 on the primary side of the three-phase transformer 110 are the three-phase collective bidirectional switch circuit 12
When 0 is in the ON state, it is equivalently connected to the neutral point, and the three windings on the winding end side of the center tap windings 111, 112, and 113 on the primary side of the three-phase transformer 110 are:
When the three-phase collective bidirectional switch circuit 130 is in the ON state, it is equivalently connected to a neutral point.

【0018】三相変圧器110の巻き線114の一端
は、三相全波整流ダイオード回路140の後述するダイ
オード141とダイオード144の接続点に接続され、
他端は、三相全波整流ダイオード回路140の後述する
ダイオード142とダイオード145の接続点に接続さ
れている。巻き線115の一端は、三相全波整流ダイオ
ード回路140の後述するダイオード142とダイオー
ド145の接続点に接続され、他端は、三相全波整流ダ
イオード回路140の後述するダイオード143とダイ
オード146の接続点に接続されている。巻き線116
の一端は、三相全波整流ダイオード回路140の後述す
るダイオード143とダイオード146の接続点に接続
され、他端は、三相全波整流ダイオード回路140の後
述するダイオード141とダイオード144の接続点に
接続されている。
One end of the winding 114 of the three-phase transformer 110 is connected to a connection point between a diode 141 and a diode 144 of the three-phase full-wave rectifier diode circuit 140, which will be described later.
The other end is connected to a connection point between a later-described diode 142 and a diode 145 of the three-phase full-wave rectifier diode circuit 140. One end of the winding 115 is connected to a connection point between a later-described diode 142 and a diode 145 of the three-phase full-wave rectifier diode circuit 140, and the other end is connected to a later-described diode 143 and diode 146 of the three-phase full-wave rectifier diode circuit 140. Connected to the connection point. Winding 116
Is connected to a later-described connection point of a diode 143 and a diode 146 of the three-phase full-wave rectifier diode circuit 140, and the other end is connected to a later-described connection point of a diode 141 and a diode 144 of the three-phase full-wave rectification diode circuit 140. It is connected to the.

【0019】三相全波整流ダイオード回路140は、ダ
イオード141、142、143、144、145、1
46からなる。ダイオード141のアノードとダイオー
ド144のカソードが接続され、ダイオード142のア
ノードとダイオード145のカソードが接続され、ダイ
オード143のアノードとダイオード146のカソード
が接続されている。また、ダイオード141、142、
143の各カソードは互いに接続され、ダイオード14
4、145、146の各アノードは互いに接続されてい
る。
The three-phase full-wave rectifier diode circuit 140 includes diodes 141, 142, 143, 144, 145, 1
46. The anode of the diode 141 and the cathode of the diode 144 are connected, the anode of the diode 142 and the cathode of the diode 145 are connected, and the anode of the diode 143 and the cathode of the diode 146 are connected. Also, diodes 141, 142,
143 are connected to each other to form a diode 14
The anodes of 4, 145 and 146 are connected to each other.

【0020】三相全波整流ダイオード回路140は、三
相変圧器110の二次側の巻き線114、115、11
6から入力される電圧を整流し、矩形状のパルス列から
なる電圧に変換する。
The three-phase full-wave rectifier diode circuit 140 includes secondary windings 114, 115, and 11 of the three-phase transformer 110.
6 is rectified and converted into a voltage consisting of a rectangular pulse train.

【0021】直流フィルタ150は、コイル151とコ
ンデンサ152によるLC回路として構成され、コイル
151の一端は、三相全波整流ダイオード回路140の
ダイオード141、142、143の各カソードに接続
されている。コイル151の他端は、コンデンサ152
の一端に接続されている。コンデンサ152の一端は、
出力端子Pに接続されている。コンデンサ152の他端
は、三相全波整流ダイオード回路140のダイオード1
44、145、146の各アノードに接続され、さらに
出力端子Nに接続されている。
The DC filter 150 is configured as an LC circuit including a coil 151 and a capacitor 152. One end of the coil 151 is connected to each cathode of the diodes 141, 142, 143 of the three-phase full-wave rectifier diode circuit 140. The other end of the coil 151 is connected to a capacitor 152
Is connected to one end. One end of the capacitor 152 is
It is connected to the output terminal P. The other end of the capacitor 152 is connected to the diode 1 of the three-phase full-wave rectifier diode circuit 140.
44, 145 and 146 are connected to the respective anodes, and further connected to the output terminal N.

【0022】直流フィルタ150は、三相全波整流ダイ
オード回路140から直流フィルタ150に入力される
パルス列からなる電圧を脈動の小さい直流電圧に変換す
る。
The DC filter 150 converts a voltage composed of a pulse train input from the three-phase full-wave rectifier diode circuit 140 to the DC filter 150 into a DC voltage with small pulsation.

【0023】図3の三相整流装置100の回路動作の概
略を説明する。三相一括双方向スイッチ回路120、及
び三相一括双方向スイッチ回路130のいずれか一方が
オン状態の場合、三相変圧器110の一次側のセンター
タップ巻き線111、112、113の両端には、それ
ぞれ、U相、V相、W相の交流電圧と絶対値が等しい電
圧が発生する。また、三相一括双方向スイッチ回路12
0、及び三相一括双方向スイッチ回路130がともにオ
フ状態の場合、三相変圧器110の一次側のセンタータ
ップ巻き線111、112、113の両端の電圧は、そ
れぞれ、0(V)となる。
An outline of the circuit operation of the three-phase rectifier 100 shown in FIG. 3 will be described. When one of the three-phase collective bidirectional switch circuit 120 and the three-phase collective bidirectional switch circuit 130 is in the ON state, the two ends of the center tap windings 111, 112, and 113 on the primary side of the three-phase transformer 110 are connected. , And voltages having absolute values equal to the U-phase, V-phase, and W-phase AC voltages, respectively, are generated. The three-phase collective bidirectional switch circuit 12
When both 0 and the three-phase collective bidirectional switch circuit 130 are in the off state, the voltages at both ends of the center tap windings 111, 112, and 113 on the primary side of the three-phase transformer 110 are each 0 (V). .

【0024】三相変圧器110は、この三相変圧器11
0の一次側のセンタータップ巻き線111、112、1
13の電圧を、二次側の巻き線114、115、116
の電圧に変圧する。
The three-phase transformer 110 includes a three-phase transformer 11
0 center tap windings 111, 112, 1 on the primary side
13 is connected to the secondary windings 114, 115, 116
To a voltage of

【0025】三相変圧器110の二次側の電圧が、三相
全波整流ダイオード回路140に入力され、三相全波整
流ダイオード回路140は、三相変圧器110から入力
された電圧を整流し、矩形状のパルス列からなる電圧に
変換する。
The voltage on the secondary side of the three-phase transformer 110 is input to a three-phase full-wave rectifier diode circuit 140, which rectifies the voltage input from the three-phase transformer 110. Then, it is converted into a voltage composed of a rectangular pulse train.

【0026】この矩形状のパルス列からなる電圧が、直
流フィルタ150に入力され、直流フィルタ150は、
脈動の小さい直流電圧に変換する。
The voltage composed of the rectangular pulse train is input to the DC filter 150, and the DC filter 150
Convert to DC voltage with small pulsation.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、変圧器
とサイリスタを用いる三相整流装置では大型かつ重量が
大きいという問題点があった。
However, the three-phase rectifier using the transformer and the thyristor has a problem that it is large and heavy.

【0028】また、ツーコンバータ方式では、三相の交
流電圧から、該三相の交流電圧と絶縁した直流電圧へ変
換するまでの、変換段数が多く、変換効率が低下すると
いう問題点があった。
In the two-converter system, there is a problem that the number of conversion stages from conversion of a three-phase AC voltage to a DC voltage insulated from the three-phase AC voltage is large and conversion efficiency is reduced. .

【0029】さらに、図3の三相整流装置100では、
三相変圧器への交流入力電流は矩形状階段波であったた
め、高周波電流を含み、交流入力力率を1に近づけるこ
とはできなかった。
Further, in the three-phase rectifier 100 shown in FIG.
Since the AC input current to the three-phase transformer was a rectangular stepped wave, it included a high-frequency current and could not bring the AC input power factor close to one.

【0030】本発明の課題は、上記問題点を解決するこ
とを課題とし、三相交流電圧を該三相交流電圧と絶縁さ
れた直流電圧に変換する、小型、軽量、高効率の三相整
流装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to convert a three-phase AC voltage into a DC voltage insulated from the three-phase AC voltage, to provide a small, light-weight, and high-efficiency three-phase rectifier. It is intended to provide a device.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】本発明の三相整流装置
は、三相交流電圧の各相の一つが一端に入力される三つ
のリアクトルと、一次側の三つのセンタータップ巻き線
と二次側の三つのセンタータップ巻き線とからなり、前
記各リアクトルの他端が、それぞれ当該一次側の三つの
センタータップ巻き線の中心点に接続され、一次側の電
圧を二次側の電圧に変圧する三相変圧器と、前記三相変
圧器の一次側の三つのセンタータップ巻き線の各巻き始
めに接続され、そのオン/オフ動作により当該一次側の
三つのセンタータップ巻き線の各巻き始め側の三線を短
絡/開放する第1の三相一括双方向スイッチ回路と、前
記三相変圧器の一次側の三つのセンタータップ巻き線の
各巻き終わりに接続され、そのオン/オフ動作により当
該一次側の三つのセンタータップ巻き線の各巻き終わり
側の三線を短絡/開放する第2の三相一括双方向スイッ
チ回路と、前記三相変圧器の二次側の三つのセンタータ
ップ巻き線に入力端が接続され、当該二次側の三つのセ
ンタータップ巻き線の出力電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力端に接続され、前記整流回路の出力
電圧を直流電圧に変換する直流フィルタ回路と、を備え
た三相整流回路であって、前記第1及び第2の三相一括
双方向スイッチ回路がともにオン状態である場合に、前
記各リアクトルに三相交流のエネルギが蓄えられ、前記
第1及び第2の三相一括双方向スイッチ回路のいずれか
一方がオン状態で、他方がオフ状態の場合に、当該各リ
アクトルに蓄えられたエネルギを前記三相変圧器へ出力
することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A three-phase rectifier of the present invention comprises three reactors to which one of each phase of a three-phase AC voltage is input to one end, three center tap windings on the primary side, and a secondary reactor. , And the other end of each of the reactors is connected to the center point of each of the three center tap windings on the primary side, and transforms the primary side voltage to the secondary side voltage. And three windings of the three center tap windings on the primary side of the three phase transformer are connected to the three windings of the three center tap windings on the primary side of the three phase transformer. A first three-phase batch bidirectional switch circuit for short-circuiting / opening the three wires on the side, and connected to the end of each of the three center tap windings on the primary side of the three-phase transformer, and turned on / off by the on / off operation. The three primary A second three-phase collective bidirectional switch circuit for short-circuiting / opening the three wires on the winding end side of the tap winding, and input terminals connected to the three center tap windings on the secondary side of the three-phase transformer; A rectifier circuit for rectifying the output voltages of the three center tap windings on the secondary side;
A DC filter circuit connected to an output terminal of the rectifier circuit and converting an output voltage of the rectifier circuit into a DC voltage, wherein the first and second three-phase collective bidirectional When both switch circuits are on, the energy of three-phase alternating current is stored in each of the reactors, and one of the first and second three-phase batch bidirectional switch circuits is on and the other is off. In a state, the energy stored in each reactor is output to the three-phase transformer.

【0032】本発明の三相整流装置によれば、第1及び
第2の三相一括双方向スイッチ回路がともにオン状態で
ある場合には、各リアクトルに三相交流のエネルギが蓄
えられ、第1及び第2の三相一括双方向スイッチ回路の
いずれか一方がオン状態で、他方がオフ状態の場合に
は、当該リアクトルに蓄えられたエネルギを三相変圧器
へ出力する。この動作により三相変圧器の一次側に発生
した電圧が、三相変圧器の変圧動作により、三相変圧器
の二次側の電圧に変圧される。そして、その変圧された
電圧が、整流回路により整流され、さらに、その整流さ
れた電圧が、直流フィルタ回路によって、直流の電圧に
変換される。
According to the three-phase rectifier of the present invention, when both the first and second three-phase collective bidirectional switch circuits are in the ON state, the energy of the three-phase AC is stored in each reactor, When one of the first and second three-phase collective bidirectional switch circuits is on and the other is off, the energy stored in the reactor is output to the three-phase transformer. The voltage generated on the primary side of the three-phase transformer by this operation is transformed into the voltage on the secondary side of the three-phase transformer by the transformation operation of the three-phase transformer. Then, the transformed voltage is rectified by a rectifier circuit, and the rectified voltage is converted to a DC voltage by a DC filter circuit.

【0033】したがって、商用周波数の三相交流電力
を、高周波の三相交流電力に変換することが可能となる
とともに、三相整流装置に入力される交流入力電流の正
弦波化が可能となる。
Therefore, it is possible to convert the three-phase AC power of the commercial frequency into the high-frequency three-phase AC power, and to make the AC input current input to the three-phase rectifier into a sine wave.

【0034】また、三相交流電圧から、該三相の交流電
圧と絶縁した直流電圧へ変換する三相整流装置の、小
型、軽量、高効率化が達成される。
Further, a three-phase rectifier for converting a three-phase AC voltage into a DC voltage insulated from the three-phase AC voltage can be reduced in size, weight, and efficiency.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、図1、及び図2を参照して
本発明に係る三相整流装置の実施の形態を詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a three-phase rectifier according to the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.

【0036】まず構成を説明する。図1は、本発明の一
実施の形態の三相整流装置の回路構成を示す図である。
First, the configuration will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a three-phase rectifier according to an embodiment of the present invention.

【0037】この図1の三相整流装置1は、入力端子
U、V、Wと、出力端子P、Nとの3端子入力2端子出
力の装置であり、入力端子U、V、Wに入力される三相
交流電圧を、当該三相交流電圧とは絶縁した直流電圧に
変換する装置である。三相整流装置1は、リアクトル1
1、12、13と、三相変圧器20と、三相一括双方向
スイッチ回路30と、三相一括双方向スイッチ回路40
と、六相半波整流ダイオード回路50と、直流フィルタ
コンデンサ60を有する。
The three-phase rectifier 1 shown in FIG. 1 is a three-terminal input two-terminal output device having input terminals U, V, and W and output terminals P and N, and inputs to the input terminals U, V, and W. The three-phase AC voltage is converted into a DC voltage that is insulated from the three-phase AC voltage. The three-phase rectifier 1 includes a reactor 1
1, 12, 13; three-phase transformer 20, three-phase collective bidirectional switch circuit 30, and three-phase collective bidirectional switch circuit 40
And a six-phase half-wave rectifier diode circuit 50 and a DC filter capacitor 60.

【0038】入力端子U、V、Wには、U相、V相、W
相の三相からなる三相交流電圧が入力される。なお、U
相、V相、W相の各交流電圧は、実効値が互いに等し
く、位相が互いに120度異なる。
The input terminals U, V and W have U-phase, V-phase and W-phase, respectively.
A three-phase AC voltage consisting of three phases is input. Note that U
Each of the AC voltages of the phase, the V phase, and the W phase has the same effective value, and the phases are different from each other by 120 degrees.

【0039】ここで、三相変圧器20は、一次側の3つ
のセンタータップ巻き線21、22、23と、二次側の
3つのセンタータップ巻き線24、25、26とから構
成され、センタータップ巻き線21にはU相の交流電圧
が、センタータップ巻き線22にはV相の交流電圧が、
センタータップ巻き線22にはW相の交流電圧が現れ
る。
Here, the three-phase transformer 20 comprises three center tap windings 21, 22, 23 on the primary side and three center tap windings 24, 25, 26 on the secondary side. The U-phase AC voltage is applied to the tap winding 21, the V-phase AC voltage is applied to the center tap winding 22,
A W-phase AC voltage appears in the center tap winding 22.

【0040】リアクトル11は、一端が入力端子Uに接
続され、他端が三相変圧器20の一次側のセンタータッ
プ巻き線21の中心点(以下、適宜U1と記す)に接続
されている。リアクトル12は、一端が入力端子Vに接
続され、他端が三相変圧器20の一次側のセンタータッ
プ巻き線22の中心点(以下、適宜V1と記す)に接続
されている。リアクトル13は、一端が入力端子Wに接
続され、他端が三相変圧器20の一次側のセンタータッ
プ巻き線23の中心点(以下、適宜W1と記す)に接続
されている。
The reactor 11 has one end connected to the input terminal U and the other end connected to the center point of the center tap winding 21 on the primary side of the three-phase transformer 20 (hereinafter referred to as U1 as appropriate). The reactor 12 has one end connected to the input terminal V, and the other end connected to a center point of the center tap winding 22 on the primary side of the three-phase transformer 20 (hereinafter referred to as V1 as appropriate). Reactor 13 has one end connected to input terminal W and the other end connected to the center point of center tap winding 23 on the primary side of three-phase transformer 20 (hereinafter referred to as W1 as appropriate).

【0041】上記各リアクトル11、12、13は、三
相一括双方向スイッチ回路30及び三相一括双方向スイ
ッチ回路40がともにオン状態の場合、後述するように
三相変圧器20の一次側の各センタータップ巻き線が一
次側短絡となって、エネルギを蓄積する。なお、リアク
トル11、12、13に蓄えられるエネルギ量の比率
は、三相線間電圧比で決まる。
When the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 and the three-phase collective bidirectional switch circuit 40 are both in the ON state, the reactors 11, 12, and 13 are connected to the primary side of the three-phase transformer 20 as described later. Each center tap winding becomes a primary short and stores energy. The ratio of the amount of energy stored in reactors 11, 12, and 13 is determined by the three-phase line voltage ratio.

【0042】また、各リアクトル11、12、13は、
三相一括双方向スイッチ回路30及び三相一括双方向ス
イッチ回路40のいずれか一方がオン状態であり、かつ
他方がオフ状態の場合であって、リアクトルにエネルギ
ーが蓄積されているとき、この蓄積されたエネルギを三
相変圧器20へ供給する。
Each of the reactors 11, 12, and 13 is
When one of the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 and the three-phase collective bidirectional switch circuit 40 is on and the other is off and energy is stored in the reactor, The supplied energy is supplied to the three-phase transformer 20.

【0043】三相一括双方向スイッチ回路30は、三相
全波整流ダイオード回路31、及びバイポーラトランジ
スタからなる半導体スイッチ32からなる。なお、半導
体スイッチ32としては、バイポーラトランジスタの
他、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipo
lar Transisitor)などであってもよい。
The three-phase collective bidirectional switch circuit 30 comprises a three-phase full-wave rectifier diode circuit 31 and a semiconductor switch 32 composed of a bipolar transistor. The semiconductor switch 32 may be a bipolar transistor or a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field).
Effect Transistor), IGBT (Insulated Gate Bipo)
lar Transisitor).

【0044】三相全波ダイオード回路31は、ダイオー
ド31a、ダイオード31b、ダイオード31c、ダイ
オード31d、ダイオード31e、ダイオード31fか
らなり、ダイオード31aのアノードとダイオード31
dのカソードが接続され、ダイオード31bのアノード
とダイオード31eのカソードが接続され、ダイオード
31cのアノードとダイオード31fのカソードが接続
されている。また、ダイオード31a、31b、31c
の各カソードは互いに接続され、ダイオード31d、3
1e、31fの各アノードは互いに接続されている。ま
た、ダイオード31aとダイオード31dの接続点は三
相変圧器20の一次側のセンタータップ巻き線21の巻
き始め(以下、適宜UN1と記す)に接続され、ダイオ
ード31bとダイオード31eの接続点は三相変圧器2
0の一次側のセンタータップ巻き線22の巻き始め(以
下、適宜VN1と記す)に接続され、ダイオード31c
とダイオード31fの接続点は三相変圧器20の一次側
のセンタータップ巻き線23の巻き始め(以下、適宜W
N1と記す)に接続される。
The three-phase full-wave diode circuit 31 includes a diode 31a, a diode 31b, a diode 31c, a diode 31d, a diode 31e, and a diode 31f.
The cathode of d is connected, the anode of diode 31b is connected to the cathode of diode 31e, and the anode of diode 31c is connected to the cathode of diode 31f. Also, diodes 31a, 31b, 31c
Are connected to each other, and diodes 31d, 3d
The anodes 1e and 31f are connected to each other. The connection point between the diode 31a and the diode 31d is connected to the start of winding of the center tap winding 21 on the primary side of the three-phase transformer 20 (hereinafter, appropriately referred to as UN1), and the connection point between the diode 31b and the diode 31e is Phase transformer 2
0 is connected to the start of winding of the center tap winding 22 on the primary side (hereinafter referred to as VN1 as appropriate), and the diode 31c
Is connected to the start point of the center tap winding 23 on the primary side of the three-phase transformer 20 (hereinafter referred to as W
N1).

【0045】半導体スイッチ32は、そのコレクタが、
三相全波ダイオード回路31のダイオード31a、31
b、31cの各カソードに接続されており、そのエミッ
タが、三相全波ダイオード回路31のダイオード31
d、31e、31fの各アノードに接続されている。ま
た、半導体スイッチ32のベースには、不図示の制御回
路から入力される信号によりコレクタ−エミッタ間のオ
ン/オフ動作が制御される。
The semiconductor switch 32 has a collector
Diodes 31a and 31 of three-phase full-wave diode circuit 31
b, 31c of the three-phase full-wave diode circuit 31.
It is connected to each anode of d, 31e and 31f. The ON / OFF operation between the collector and the emitter of the base of the semiconductor switch 32 is controlled by a signal input from a control circuit (not shown).

【0046】三相一括双方向スイッチ回路30のオン状
態とオフ状態は、半導体スイッチ32のオン/オフ動作
により、後述するように50%デーティで切り替わる
(図2(c)参照)。そして、三相一括双方向スイッチ
回路30は、そのオフ状態で、三相変圧器20の一次側
の各センタータップ巻き線21、22、23の巻き始め
側の三線を開放し、そのオン状態で、三相変圧器20の
一次側の各センタータップ巻き線21、22、23の巻
き始め側の三線を短絡する。
The on-state and off-state of the three-phase batch bidirectional switch circuit 30 are switched at a 50% duty as described later by the on / off operation of the semiconductor switch 32 (see FIG. 2C). Then, in the off state, the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 opens the three windings on the winding start side of each of the center tap windings 21, 22, and 23 on the primary side of the three-phase transformer 20, and in the on state. , Short-circuit the three windings on the winding start side of each center tap winding 21, 22, 23 on the primary side of the three-phase transformer 20.

【0047】三相一括双方向スイッチ回路40は、三相
全波整流ダイオード回路41、及びバイポーラトランジ
スタからなる半導体スイッチ42からなる。なお、半導
体スイッチ42としては、バイポーラトランジスタの
他、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipo
lar Transisitor)などであってもよい。
The three-phase collective bidirectional switch circuit 40 comprises a three-phase full-wave rectifier diode circuit 41 and a semiconductor switch 42 comprising a bipolar transistor. The semiconductor switch 42 may be a bipolar transistor or a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field).
Effect Transistor), IGBT (Insulated Gate Bipo)
lar Transisitor).

【0048】三相全波ダイオード回路41は、ダイオー
ド41a、ダイオード41b、ダイオード41c、ダイ
オード41d、ダイオード41e、ダイオード41fか
らなり、ダイオード41aのアノードとダイオード41
dのカソードが接続され、ダイオード41bのアノード
とダイオード41eのカソードが接続され、ダイオード
41cのアノードとダイオード41fのカソードが接続
されている。また、ダイオード41a、41b、41c
の各カソードは互いに接続され、ダイオード41d、4
1e、41fの各アノードは互いに接続されている。ま
た、ダイオード41aとダイオード41dの接続点は三
相変圧器20の一次側のセンタータップ巻き線21の巻
き終わりに接続され、ダイオード41bとダイオード4
1eの接続点は三相変圧器20の一次側のセンタータッ
プ巻き線22の巻き終わりに接続され、ダイオード41
cとダイオード41fの接続点は三相変圧器20の一次
側のセンタータップ巻き線23の巻き終わりに接続され
る。
The three-phase full-wave diode circuit 41 comprises a diode 41a, a diode 41b, a diode 41c, a diode 41d, a diode 41e, and a diode 41f.
The cathode of d is connected, the anode of diode 41b is connected to the cathode of diode 41e, and the anode of diode 41c is connected to the cathode of diode 41f. Also, the diodes 41a, 41b, 41c
Are connected to each other, and the diodes 41d, 4d
The anodes 1e and 41f are connected to each other. The connection point between the diode 41a and the diode 41d is connected to the winding end of the center tap winding 21 on the primary side of the three-phase transformer 20, and the diode 41b and the diode 4d are connected.
1e is connected to the winding end of the center tap winding 22 on the primary side of the three-phase transformer 20 and the diode 41
The connection point between c and the diode 41f is connected to the winding end of the center tap winding 23 on the primary side of the three-phase transformer 20.

【0049】半導体スイッチ42は、そのコレクタが、
三相全波ダイオード回路41のダイオード41a、41
b、41cの各カソードに接続されており、そのエミッ
タが、三相全波ダイオード回路41のダイオード41
d、41e、41fの各アノードに接続されている。ま
た、半導体スイッチ42のベースには、不図示の制御回
路から入力される信号によりコレクタ−エミッタ間のオ
ン/オフ動作が制御される。
The semiconductor switch 42 has a collector
Diodes 41a and 41 of three-phase full-wave diode circuit 41
b, 41c of the three-phase full-wave diode circuit 41.
d, 41e, and 41f are connected to the respective anodes. The ON / OFF operation between the collector and the emitter of the base of the semiconductor switch 42 is controlled by a signal input from a control circuit (not shown).

【0050】三相一括双方向スイッチ回路40のオン状
態とオフ状態は、半導体スイッチ42のオン/オフ動作
により、後述するように50%デューティで切り替わる
(図2(d)参照)。そして、三相一括双方向スイッチ
回路40は、そのオフ状態で、三相変圧器20の一次側
の各センタータップ巻き線21、22、23の巻き終わ
り側の三線を開放し、そのオン状態で、三相変圧器20
の一次側の各センタータップ巻き線21、22、23の
巻き終わり側の三線を短絡する。
The on-state and off-state of the three-phase collective bidirectional switch circuit 40 are switched at a 50% duty as described later by the on / off operation of the semiconductor switch 42 (see FIG. 2D). Then, in the off state, the three-phase collective bidirectional switch circuit 40 opens the three windings on the winding end side of the center tap windings 21, 22, and 23 on the primary side of the three-phase transformer 20, and in the on state. , Three-phase transformer 20
Of the center tap windings 21, 22, 23 on the primary side of the primary winding are short-circuited.

【0051】三相変圧器20は、一次側の各センタータ
ップ巻き線21、22、23の両端に発生した電圧(図
2(e)、(f)、(g)参照)を、それぞれ、二次側
の各センタータップ巻き線24、25、26の両端の電
圧に変圧する。ここで、三相変圧器20の一次側のセン
タータップ巻き線21、22、23の巻き始め側の三線
は、三相一括双方向スイッチ回路30がオン態の場合に
は等価的に中性点接続されることとなり、三相変圧器2
0の一次側のセンタータップ巻き線21、22、23の
巻き終わり側の三線は、三相一括双方向スイッチ回路4
0がオン状態の場合には等価的に中性点接続されること
となる。
The three-phase transformer 20 applies voltages (see FIGS. 2 (e), (f) and (g)) generated at both ends of each of the center tap windings 21, 22, and 23 on the primary side, respectively, to two The voltage is changed to the voltage at both ends of each of the center tap windings 24, 25, 26 on the next side. Here, the three windings on the winding start side of the center tap windings 21, 22, and 23 on the primary side of the three-phase transformer 20 are equivalent to a neutral point when the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 is on. Will be connected and the three-phase transformer 2
0, the three windings on the winding end side of the center tap windings 21, 22, 23 on the primary side are three-phase collective bidirectional switch circuits 4.
When 0 is in the ON state, it is equivalently connected to the neutral point.

【0052】六相半波整流ダイオード回路50は、ダイ
オード51、ダイオード52、ダイオード53、ダイオ
ード54、ダイオード55、ダイオード56からなる。
ダイオード51のアノードは三相変圧器20の二次側の
センタータップ巻き線24の巻き始めに接続されてお
り、ダイオード52のアノードは三相変圧器20の二次
側のセンタータップ巻き線24の巻き終わりに接続され
ている。ダイオード53のアノードは三相変圧器20の
二次側のセンタータップ巻き線25の巻き始めに接続さ
れており、ダイオード54のアノードは三相変圧器20
の二次側のセンタータップ巻き線25の巻き終わりに接
続されている。ダイオード55のアノードは三相変圧器
20の二次側のセンタータップ巻き線26の巻き始めに
接続されており、ダイオード56のアノードは三相変圧
器20の二次側のセンタータップ巻き線26の巻き終わ
りに接続されている。ダイオード51、52、53、5
4、55、56の各カソードは互いに接続されており、
直流フィルタコンデンサ60の一端に接続されている。
三相変圧器20の二次側のセンタータップ巻き線21、
22、23の各中心点は、それぞれ接続され、直流フィ
ルタコンデンサ60の他端に接続されている。
The six-phase half-wave rectifier diode circuit 50 includes a diode 51, a diode 52, a diode 53, a diode 54, a diode 55, and a diode 56.
The anode of the diode 51 is connected to the winding start of the center tap winding 24 on the secondary side of the three-phase transformer 20, and the anode of the diode 52 is connected to the center tap winding 24 of the secondary side of the three-phase transformer 20. Connected at the end of winding. The anode of the diode 53 is connected to the winding start of the center tap winding 25 on the secondary side of the three-phase transformer 20, and the anode of the diode 54 is connected to the three-phase transformer 20.
Is connected to the winding end of the center tap winding 25 on the secondary side. The anode of the diode 55 is connected to the beginning of the winding of the center tap winding 26 on the secondary side of the three-phase transformer 20, and the anode of the diode 56 is connected to the center tap winding 26 of the secondary side of the three-phase transformer 20. Connected at the end of winding. Diodes 51, 52, 53, 5
The cathodes of 4, 55 and 56 are connected to each other,
It is connected to one end of a DC filter capacitor 60.
Center tap winding 21 on the secondary side of three-phase transformer 20,
The respective center points of 22 and 23 are connected to each other, and are connected to the other end of the DC filter capacitor 60.

【0053】六相半波整流ダイオード回路50は、三相
変圧器20からの入力電圧を整流する。
The six-phase half-wave rectifier diode circuit 50 rectifies the input voltage from the three-phase transformer 20.

【0054】直流フィルタコンデンサ60は、その一端
が出力端子Pに接続され、その他端が出力端子Nに接続
されている。直流フィルタコンデンサ60は、六相半波
整流ダイオード回路50からの入力電圧を直流電圧に変
換する。
The DC filter capacitor 60 has one end connected to the output terminal P and the other end connected to the output terminal N. The DC filter capacitor 60 converts an input voltage from the six-phase half-wave rectifier diode circuit 50 into a DC voltage.

【0055】次に動作を説明する。図2は、図1の三相
整流装置1の回路動作を説明するための図である。図2
(a)は、検出電圧と鋸歯状パルスとの関係を示し、図
2(b)は、図2(a)の検出電圧と鋸歯状パルスから
作られる比較出力値を示す。図2(c)は、三相一括双
方向スイッチ回路30のオン状態/オフ状態を示し、図
2(d)は、三相一括双方向スイッチ回路40のオン状
態/オフ状態を示す。図2(e)は、三相変圧器20の
一次側のセンタータップ巻き線21のU1−NU1間電
圧を示し、図2(f)は、三相変圧器20の一次側のセ
ンタータップ巻き線22のV1−NV1間電圧を示し、
図2(g)は、三相変圧器20の一次側のセンタータッ
プ巻き線23のW1−NW1間電圧を示す。図2(h)
は、三相変圧器20へ入力されるU相電流を示す。
Next, the operation will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining a circuit operation of the three-phase rectifier 1 of FIG. FIG.
2A shows the relationship between the detection voltage and the sawtooth pulse, and FIG. 2B shows the comparison output value generated from the detection voltage and the sawtooth pulse in FIG. 2A. FIG. 2C shows the on / off state of the three-phase collective bidirectional switch circuit 30, and FIG. 2D shows the on / off state of the three-phase collective bidirectional switch circuit 40. FIG. 2E shows the voltage between U1 and NU1 of the center tap winding 21 on the primary side of the three-phase transformer 20, and FIG. 2F shows the center tap winding on the primary side of the three-phase transformer 20. 22 indicates a voltage between V1 and NV1;
FIG. 2G shows the voltage between W1 and NW1 of the center tap winding 23 on the primary side of the three-phase transformer 20. FIG. 2 (h)
Represents a U-phase current input to the three-phase transformer 20.

【0056】三相整流装置1の回路動作を説明する前
に、不図示の制御回路による、三相一括双方向スイッチ
回路30、及び三相一括双方向スイッチ回路40のオン
状態/オフ状態の制御について、図2(a)、図2
(b)、図2(c)、及び図2(d)を参照して説明す
る。
Before describing the circuit operation of the three-phase rectifier 1, control of the ON / OFF state of the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 and the three-phase collective bidirectional switch circuit 40 by a control circuit (not shown). 2A and FIG.
This will be described with reference to FIG. 2 (b), FIG. 2 (c) and FIG. 2 (d).

【0057】制御回路は、図2(a)に示す鋸歯状パル
スと検出電圧を比較し、鋸歯状パルスが検出電圧より等
しいか大きい場合にHの電圧レベルを、鋸歯状パルスが
検出電圧より小さい場合にLの電圧レベルを、比較出力
として出力する。
The control circuit compares the sawtooth pulse shown in FIG. 2A with the detection voltage. If the sawtooth pulse is equal to or larger than the detection voltage, the control circuit sets the voltage level of H, and the sawtooth pulse is smaller than the detection voltage. In this case, the voltage level of L is output as a comparison output.

【0058】制御回路は、最初の(1/2)周期(図2
中期間A、B)では、半導体スイッチ32をオン状態に
することによって三相一括双方向スイッチ回路30をオ
ン状態にする。また、次の(1/4)周期(図2中期間
C)では、図2(b)に示す比較出力値がHの電圧レベ
ルの場合(図2中期間C1)に半導体スイッチ32をオ
ン状態にすることによって三相一括双方向スイッチ回路
30をオン状態に、比較出力値がLの電圧レベルの場合
(図2中期間C2)に半導体スイッチ32をオフ状態に
することによって三相一括双方向スイッチ回路30をオ
フ状態にする。さらに、次の(1/4)周期(図2中期
間D)では、半導体スイッチ32をオフ状態にすること
によって三相一括双方向スイッチ回路30をオフ状態に
する。制御回路は、これを一周期として、三相一括双方
向スイッチ回路30のオン状態/オフ状態を制御する。
The control circuit operates in the first (1/2) cycle (FIG. 2).
In the middle periods A and B), the three-phase batch bidirectional switch circuit 30 is turned on by turning on the semiconductor switch 32. In the next (1/4) cycle (period C in FIG. 2), when the comparison output value shown in FIG. 2B is at the H voltage level (period C1 in FIG. 2), the semiconductor switch 32 is turned on. In this case, the three-phase batch bidirectional switch circuit 30 is turned on, and when the comparison output value is at the L voltage level (period C2 in FIG. 2), the semiconductor switch 32 is turned off. The switch circuit 30 is turned off. Further, in the next (1/4) cycle (period D in FIG. 2), the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 is turned off by turning off the semiconductor switch 32. The control circuit controls the ON / OFF state of the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 with this as one cycle.

【0059】制御回路は、最初の(1/4)周期(図2
中期間A)では、図2(b)に示す比較出力値がHの電
圧レベルの場合(図2中期間A1)に半導体スイッチ4
2をオン状態にすることによって三相一括双方向スイッ
チ回路40をオン状態に、比較出力値がLの電圧レベル
の場合(図2中期間A2)に半導体スイッチ42をオフ
状態にすることによって三相一括双方向スイッチ回路4
0をオフ状態にする。また、次の(1/4)周期(図2
中期間B)では、半導体スイッチ42をオフ状態にする
ことによって三相一括双方向スイッチ回路40をオフ状
態にする。さらに、次の(1/2)周期(図2(a)中
期間C、D)では、半導体スイッチ42をオン状態にす
ることによって三相一括双方向スイッチ回路40をオン
状態にする。制御回路は、これを一周期として、三相一
括双方向スイッチ回路40のオン状態/オフ状態を制御
する。
The control circuit operates in the first (1/4) cycle (FIG. 2).
In the middle period A), when the comparison output value shown in FIG. 2B is at the H voltage level (period A1 in FIG. 2), the semiconductor switch 4
2 is turned on, the three-phase batch bidirectional switch circuit 40 is turned on, and when the comparison output value is at the L voltage level (period A2 in FIG. 2), the semiconductor switch 42 is turned off. Phase batch bidirectional switch circuit 4
0 is turned off. Also, the next (1/4) period (FIG. 2)
In the middle period B), the three-phase collective bidirectional switch circuit 40 is turned off by turning off the semiconductor switch 42. Further, in the next (1/2) cycle (periods C and D in FIG. 2A), the three-phase batch bidirectional switch circuit 40 is turned on by turning the semiconductor switch 42 on. The control circuit controls the on / off state of the three-phase batch bidirectional switch circuit 40 with this as one cycle.

【0060】なお、上述したオン状態/オフ状態制御で
は、三相一括双方向スイッチ回路30、及び三相一括双
方向スイッチ回路40は、50%デューティで動作する
ように、検出電圧の値が設定されている。
In the on / off state control described above, the value of the detection voltage is set so that the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 and the three-phase collective bidirectional switch circuit 40 operate at 50% duty. Have been.

【0061】以下、三相一括双方向スイッチ回路30、
及び三相一括双方向スイッチ回路40のオン/オフ動作
が上述したように制御された際の、三相整流装置1の回
路動作について説明する。
Hereinafter, the three-phase collective bidirectional switch circuit 30,
The circuit operation of the three-phase rectifier 1 when the on / off operation of the three-phase batch bidirectional switch circuit 40 is controlled as described above will be described.

【0062】図2中期間Aのうち期間A1では、三相一
括双方向スイッチ回路30、及び三相一括双方向スイッ
チ回路40がともにオン状態であり、この時、三相変圧
器20の一次側(U1とNU1間)は短絡状態となり、
この状態でリアクトル11、12、13にエネルギが蓄
えられる。
In the period A1 of the period A in FIG. 2, the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 and the three-phase collective bidirectional switch circuit 40 are both in the ON state. (Between U1 and NU1) is short-circuited,
In this state, energy is stored in the reactors 11, 12, and 13.

【0063】この期間の三相変圧器20の一次側のセン
タータップ巻き線21のU1−NU1間電圧、センター
タップ巻き線22のV1−NV1間電圧、センタータッ
プ巻き線23のW1−NW1間電圧は、各センタータッ
プ巻き線21、22、23に両極性の電圧が印可される
ため、それぞれ図2(e)、図2(f)、図2(g)の
ように、0(V)となる。
During this period, the U1-NU1 voltage of the center tap winding 21 on the primary side of the three-phase transformer 20, the V1-NV1 voltage of the center tap winding 22, and the W1-NW1 voltage of the center tap winding 23 during this period. In FIG. 2 (e), FIG. 2 (f) and FIG. 2 (g), 0 (V) and 0 (V) are applied to the center tap windings 21, 22, and 23, respectively. Become.

【0064】図2中期間Aのうち期間A2、及び期間B
では、三相一括双方向スイッチ回路30がオン状態で、
三相一括双方向スイッチ回路40がオフ状態であり、リ
アクトル11、12、13に蓄えられたエネルギは、三
相変圧器20へ供給される。
The period A2 and the period B in the period A in FIG.
Then, when the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 is in the ON state,
The three-phase collective bidirectional switch circuit 40 is off, and the energy stored in the reactors 11, 12, 13 is supplied to the three-phase transformer 20.

【0065】この期間の三相変圧器20の一次側のセン
タータップ巻き線21のU1−NU1間電圧、センター
タップ巻き線22のV1−NV1間電圧、センタータッ
プ巻き線23のW1−NW1間電圧は、それぞれ図2
(e)、図2(f)、図2(g)に示すように、正弦波
電圧にリアクトル11、12、13に蓄えられたエネル
ギに係わる電圧が重畳された波形の電圧となる。
During this period, the voltage between U1 and NU1 of the center tap winding 21 on the primary side of the three-phase transformer 20, the voltage between V1 and NV1 of the center tap winding 22, and the voltage between W1 and NW1 of the center tap winding 23 Figure 2
(E), as shown in FIGS. 2 (f) and 2 (g), a voltage having a waveform in which a voltage related to the energy stored in the reactors 11, 12, and 13 is superimposed on the sine wave voltage.

【0066】図2中期間Cのうち期間C1では、三相一
括双方向スイッチ回路30、及び三相一括双方向スイッ
チ回路40がともにオン状態であり、この時、三相変圧
器20の一次側(U1とNU1間、V1とNV1間、W
1とNW1間)は短絡状態となり、この状態でリアクト
ル11、12、13にエネルギが蓄えられる。
In the period C1 of the period C in FIG. 2, the three-phase collective bidirectional switch circuit 30 and the three-phase collective bidirectional switch circuit 40 are both in the ON state. At this time, the primary side of the three-phase transformer 20 (Between U1 and NU1, between V1 and NV1, W
(Between 1 and NW1) is short-circuited, and in this state, energy is stored in the reactors 11, 12, and 13.

【0067】この期間の三相変圧器20の一次側のセン
タータップ巻き線21のU1−NU1間電圧、センター
タップ巻き線22のV1−NV1間電圧、センタータッ
プ巻き線23のW1−NW1電圧間は、各センタータッ
プ巻き線21、22、23に両極性の電圧が印可される
ため、それぞれ図2(e)、図2(f)、図2(g)の
ように、0(V)となる。
During this period, between the U1-NU1 voltage of the center tap winding 21 on the primary side of the three-phase transformer 20, the V1-NV1 voltage of the center tap winding 22, and the W1-NW1 voltage of the center tap winding 23 In FIG. 2 (e), FIG. 2 (f) and FIG. 2 (g), 0 (V) and 0 (V) are applied to the center tap windings 21, 22, and 23, respectively. Become.

【0068】図2中期間Cのうち期間C2、及び期間D
では、三相一括双方向スイッチ回路30がオフ状態で、
三相一括双方向スイッチ回路40がオン状態であり、リ
アクトル11、12、13に蓄えられたエネルギは、三
相変圧器20へ供給される。
The period C2 and the period D in the period C in FIG.
Then, when the three-phase batch bidirectional switch circuit 30 is in the off state,
The three-phase collective bidirectional switch circuit 40 is in the ON state, and the energy stored in the reactors 11, 12, and 13 is supplied to the three-phase transformer 20.

【0069】この期間の三相変圧器20の一次側のセン
タータップ巻き線21のU1−NU1間電圧、センター
タップ巻き線22のV1−NV1間電圧、センタータッ
プ巻き線23のW1−NW1間電圧は、それぞれ図2
(e)、図2(f)、図2(g)のように、正弦波電圧
にリアクトル11、12、13に蓄えられたエネルギに
関わる電圧が重畳された波形の電圧となる。
During this period, the U1-NU1 voltage of the center tap winding 21 on the primary side of the three-phase transformer 20, the V1-NV1 voltage of the center tap winding 22, and the W1-NW1 voltage of the center tap winding 23 during this period. Figure 2
(E), as shown in FIG. 2 (f) and FIG. 2 (g), a voltage having a waveform in which a voltage related to the energy stored in the reactors 11, 12, and 13 is superimposed on the sine wave voltage.

【0070】また、三相変圧器20の一次側のセンター
タップ巻き線21に入力されるU相電流は、図2(h)
に示すようになる。
The U-phase current input to the center tap winding 21 on the primary side of the three-phase transformer 20 is as shown in FIG.
It becomes as shown in.

【0071】なお、三相変圧器20の一次側のセンター
タップ巻き線22に入力されるV相電流は、図2(h)
に示すU相交流電流と位相が120度異なる交流電流と
なり、また、三相変圧器20の一次側のセンタータップ
巻き線23に入力されるW相電流は、図2(h)に示す
U相交流電流と位相が240度異なる交流電流となる。
The V-phase current input to the center tap winding 22 on the primary side of the three-phase transformer 20 is as shown in FIG.
And the W-phase current input to the center tap winding 23 on the primary side of the three-phase transformer 20 is a U-phase current shown in FIG. The alternating current is 240 degrees out of phase with the alternating current.

【0072】図2(e)、図2(f)、図2(g)に示
す三相変圧器20の一次側の電圧が、二次側の電圧に変
圧され、この変圧された電圧が、六相半波整流ダイオー
ド回路50に入力されて整流され、さらに、整流された
電圧が、直流フィルタコンデンサ60により直流電圧に
変換されて、出力端子P、Nに出力される。
The voltage on the primary side of the three-phase transformer 20 shown in FIGS. 2 (e), 2 (f) and 2 (g) is transformed into a voltage on the secondary side, and this transformed voltage is The voltage is input to the six-phase half-wave rectifier diode circuit 50 and rectified. The rectified voltage is converted to a DC voltage by the DC filter capacitor 60 and output to the output terminals P and N.

【0073】以上説明したように、商用周波数の三相交
流電力を、高周波の三相交流電力に変換することが可能
となるとともに、三相整流装置に入力される交流入力電
流の正弦波化が可能となる。
As described above, the three-phase AC power of the commercial frequency can be converted to the three-phase AC power of a high frequency, and the AC input current input to the three-phase rectifier can be converted into a sine wave. It becomes possible.

【0074】また、リアクトル11、12、13、三相
一括双方向スイッチ回路30、40と、三相変圧器2
0、六相半波整流ダイオード回路50、直流フィルタコ
ンデンサ60により三相整流装置を構成しているため、
三相交流電圧から、該三相の交流電圧と絶縁した直流電
圧へ変換する小型、軽量、高効率の三相整流装置が達成
される。
The reactors 11, 12 and 13, the three-phase collective bidirectional switch circuits 30 and 40, and the three-phase transformer 2
Since the three-phase rectifier is constituted by the 0, 6-phase half-wave rectifier diode circuit 50 and the DC filter capacitor 60,
A compact, lightweight, and highly efficient three-phase rectifier that converts a three-phase AC voltage into a DC voltage that is insulated from the three-phase AC voltage is achieved.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明によれば、商用三相交流から高周
波三相交流への変換を二つの三相一括双方向スイッチ回
路で動作することが可能となるとともに、交流入力電流
の正弦波化も可能となるため、小型、軽量、高効率の三
相整流装置を実現することができる。
According to the present invention, conversion from commercial three-phase alternating current to high-frequency three-phase alternating current can be operated by two three-phase collective bidirectional switch circuits, and the AC input current is converted into a sine wave. Therefore, a small-sized, light-weight, high-efficiency three-phase rectifier can be realized.

【0076】また、二つの三相一括双方向スイッチ回路
のオン/オフ周波数は、商用周波数とは関係なく設定で
き、さらに三相を一括して制御することが可能となる。
The on / off frequency of the two three-phase collective bidirectional switch circuits can be set independently of the commercial frequency, and the three phases can be controlled collectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の一実施の形態の三相整流装置
の回路構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a three-phase rectifier according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、図1に回路構成を示す三相整流装置の
動作を説明するためのタイムチャートである。
FIG. 2 is a time chart for explaining the operation of the three-phase rectifier having the circuit configuration shown in FIG. 1;

【図3】図3は、三相整流装置の回路構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a three-phase rectifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 三相整流装置 11 リアクトル 12 リアクトル 13 リアクトル 20 三相変圧器 30 三相一括双方向スイッチ回路 31a ダイオード 31b ダイオード 31c ダイオード 31d ダイオード 31e ダイオード 31f ダイオード 32 半導体スイッチ 40 三相一括双方向スイッチ回路 41a ダイオード 41b ダイオード 41c ダイオード 41d ダイオード 41e ダイオード 41f ダイオード 42 半導体スイッチ 50 六相半波整流ダイオード回路 51 ダイオード 52 ダイオード 53 ダイオード 54 ダイオード 55 ダイオード 56 ダイオード 60 直流フィルタコンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-phase rectifier 11 Reactor 12 Reactor 13 Reactor 20 Three-phase transformer 30 Three-phase collective bidirectional switch circuit 31a Diode 31b Diode 31c Diode 31d Diode 31e Diode 31f Diode 32 Semiconductor switch 40 Three-phase collective bidirectional switch circuit 41a Diode 41b Diode 41c Diode 41d Diode 41e Diode 41f Diode 42 Semiconductor switch 50 Six-phase half-wave rectifier diode circuit 51 Diode 52 Diode 53 Diode 54 Diode 55 Diode 56 Diode 60 DC filter capacitor

フロントページの続き Fターム(参考) 5H006 AA02 CA01 CA03 CA07 CB01 CB03 CB05 CB08 CC01 CC05 DA04 DB01 DC05 5H750 AA04 BA01 BB30 CC03 CC06 CC11 CC14 CC16 DD07 DD14 DD19 DD26 DD27 FF05 Continued on the front page F term (reference) 5H006 AA02 CA01 CA03 CA07 CB01 CB03 CB05 CB08 CC01 CC05 DA04 DB01 DC05 5H750 AA04 BA01 BB30 CC03 CC06 CC11 CC14 CC16 DD07 DD14 DD19 DD26 DD27 FF05

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】三相交流電圧の各相の一つが一端に入力さ
れる三つのリアクトルと、 一次側の三つのセンタータップ巻き線と二次側の三つの
センタータップ巻き線とからなり、前記各リアクトルの
他端が、それぞれ当該一次側の三つのセンタータップ巻
き線の中心点に接続され、一次側の電圧を二次側の電圧
に変圧する三相変圧器と、 前記三相変圧器の一次側の三つのセンタータップ巻き線
の各巻き始めに接続され、そのオン/オフ動作により当
該一次側の三つのセンタータップ巻き線の各巻き始め側
の三線を短絡/開放する第1の三相一括双方向スイッチ
回路と、 前記三相変圧器の一次側の三つのセンタータップ巻き線
の各巻き終わりに接続され、そのオン/オフ動作により
当該一次側の三つのセンタータップ巻き線の各巻き終わ
り側の三線を短絡/開放する第2の三相一括双方向スイ
ッチ回路と、 前記三相変圧器の二次側の三つのセンタータップ巻き線
に入力端が接続され、当該二次側の三つのセンタータッ
プ巻き線の出力電圧を整流する整流回路と、 前記整流回路の出力端に接続され、前記整流回路の出力
電圧を直流電圧に変換する直流フィルタ回路と、 を備えた三相整流回路であって、 前記第1及び第2の三相一括双方向スイッチ回路がとも
にオン状態である場合に、前記各リアクトルに三相交流
のエネルギが蓄えられ、 前記第1及び第2の三相一括双方向スイッチ回路のいず
れか一方がオン状態で、他方がオフ状態の場合に、当該
各リアクトルに蓄えられたエネルギを前記三相変圧器へ
出力することを特徴とする三相整流装置。
The present invention comprises three reactors each having one of the phases of a three-phase AC voltage input to one end, three center tap windings on a primary side, and three center tap windings on a secondary side. The other end of each reactor is connected to the center point of each of the three center tap windings on the primary side, and a three-phase transformer that transforms a primary-side voltage to a secondary-side voltage; and A first three-phase connected at the beginning of each of the three center tap windings on the primary side and short-circuiting / opening each of the three windings on the starting side of the three center tap windings on the primary side by an on / off operation thereof A collective bidirectional switch circuit, connected to each of the winding ends of the three center tap windings on the primary side of the three-phase transformer, and turned on / off to end each winding of the three center tap windings on the primary side. Three on the side A three-phase batch bidirectional switch circuit for short-circuiting / opening the three-phase transformer; and an input terminal connected to three center tap windings on the secondary side of the three-phase transformer, and three center tap windings on the secondary side. A three-phase rectifier circuit, comprising: a rectifier circuit that rectifies an output voltage of a line; and a DC filter circuit that is connected to an output terminal of the rectifier circuit and that converts an output voltage of the rectifier circuit into a DC voltage. When the first and second three-phase collective bidirectional switch circuits are both in the ON state, the energy of the three-phase alternating current is stored in each of the reactors. A three-phase rectifier, characterized in that when either one is on and the other is off, the energy stored in each reactor is output to the three-phase transformer.
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