JP2002034258A - コンバータ装置 - Google Patents
コンバータ装置Info
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- JP2002034258A JP2002034258A JP2000217468A JP2000217468A JP2002034258A JP 2002034258 A JP2002034258 A JP 2002034258A JP 2000217468 A JP2000217468 A JP 2000217468A JP 2000217468 A JP2000217468 A JP 2000217468A JP 2002034258 A JP2002034258 A JP 2002034258A
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- series connection
- circuit
- transformer
- connection circuit
- series
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品数を削減して小型化を図る。スイッチン
グ損失を低減して変換効率を向上させる。 【解決手段】 単相交流電圧を高周波でオンオフするス
イッチング素子を介して変圧器の一次巻線に印加し、そ
の二次巻線から整流平滑回路を介して直流電圧を出力さ
せるコンバータ装置に関する。ダイオード１，２からな
る第１の直列接続回路５１と、スイッチング素子３とダ
イオード７とを直列接続した第２の直列接続回路５２
と、ダイオード８とスイッチング素子６とを直列接続し
た第３の直列接続回路５３とを互いに並列に接続し、こ
れらの直列回路に対してコンデンサ１１を並列に接続す
る。直列接続回路５１の直列接続点を交流入力端子Ｕに
接続し、直列接続回路５２の直列接続点を変圧器１７の
一次巻線の一端に接続し、直列接続回路５３の直列接続
点を前記一次巻線の他端に接続し、かつ、センタータッ
プ１７ａを交流入力端子Ｖに接続する。
グ損失を低減して変換効率を向上させる。 【解決手段】 単相交流電圧を高周波でオンオフするス
イッチング素子を介して変圧器の一次巻線に印加し、そ
の二次巻線から整流平滑回路を介して直流電圧を出力さ
せるコンバータ装置に関する。ダイオード１，２からな
る第１の直列接続回路５１と、スイッチング素子３とダ
イオード７とを直列接続した第２の直列接続回路５２
と、ダイオード８とスイッチング素子６とを直列接続し
た第３の直列接続回路５３とを互いに並列に接続し、こ
れらの直列回路に対してコンデンサ１１を並列に接続す
る。直列接続回路５１の直列接続点を交流入力端子Ｕに
接続し、直列接続回路５２の直列接続点を変圧器１７の
一次巻線の一端に接続し、直列接続回路５３の直列接続
点を前記一次巻線の他端に接続し、かつ、センタータッ
プ１７ａを交流入力端子Ｖに接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単相交流電源から
スイッチング手段を用いて高周波の交流を作り出し、セ
ンタータップ付変圧器により絶縁変換した後に整流平滑
して直流に変換する電源装置としてのコンバータ装置に
関する。
スイッチング手段を用いて高周波の交流を作り出し、セ
ンタータップ付変圧器により絶縁変換した後に整流平滑
して直流に変換する電源装置としてのコンバータ装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図１１は、従来のこの種のコンバータ装
置の従来技術を示す回路図である。図１１において、ダ
イオード１，２を直列接続した第１の直列接続回路と、
ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子３，４を直列接
続した第２の直列接続回路と、同じくスイッチング素子
５，６を直列接続した第３の直列接続回路とが互いに並
列に接続され、また、これらの直列接続回路に対して並
列に、ダイオード、抵抗、コンデンサ等を有するスナバ
回路１５が接続されている。
置の従来技術を示す回路図である。図１１において、ダ
イオード１，２を直列接続した第１の直列接続回路と、
ＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子３，４を直列接
続した第２の直列接続回路と、同じくスイッチング素子
５，６を直列接続した第３の直列接続回路とが互いに並
列に接続され、また、これらの直列接続回路に対して並
列に、ダイオード、抵抗、コンデンサ等を有するスナバ
回路１５が接続されている。
【０００３】更に、第１の直列接続回路の直列接続点は
リアクトル１４を介して一方の交流入力端子Ｕに接続さ
れ、第２の直列接続回路の直列接続点はセンタータップ
付変圧器１６の一次巻線の一端に接続され、第３の直列
接続回路の直列接続点は前記変圧器１６の一次巻線の他
端に接続されている。また、一次巻線のセンタータップ
は他方の交流入力端子Ｖに接続されている。
リアクトル１４を介して一方の交流入力端子Ｕに接続さ
れ、第２の直列接続回路の直列接続点はセンタータップ
付変圧器１６の一次巻線の一端に接続され、第３の直列
接続回路の直列接続点は前記変圧器１６の一次巻線の他
端に接続されている。また、一次巻線のセンタータップ
は他方の交流入力端子Ｖに接続されている。
【０００４】センタータップ付変圧器１６の二次巻線の
両端にはダイオード１９，２０がそれぞれ接続されてい
ると共に、ダイオード１９，２０のカソード同士が接続
され、その接続点は正側の直流出力端子Ｐに接続されて
いる。また、変圧器１６の二次巻線のセンタータップは
負側の直流出力端子Ｎに接続され、両直流出力端子Ｐ，
Ｎの間には平滑用のコンデンサ２３が接続されている。
なお、ここでは便宜的に、センタータップにより区分さ
れる変圧器１６の一次巻線をＰ１，Ｐ２、二次巻線をＳ
１，Ｓ２とする。
両端にはダイオード１９，２０がそれぞれ接続されてい
ると共に、ダイオード１９，２０のカソード同士が接続
され、その接続点は正側の直流出力端子Ｐに接続されて
いる。また、変圧器１６の二次巻線のセンタータップは
負側の直流出力端子Ｎに接続され、両直流出力端子Ｐ，
Ｎの間には平滑用のコンデンサ２３が接続されている。
なお、ここでは便宜的に、センタータップにより区分さ
れる変圧器１６の一次巻線をＰ１，Ｐ２、二次巻線をＳ
１，Ｓ２とする。
【０００５】上記構成において、交流入力電圧が正の期
間にスイッチング素子３，５を同時にオンさせると、変
圧器１６は無励磁（短絡）状態となり、リアクトル１４
の電流が増加する。この状態でスイッチング素子５をオ
フすると、リアクトル１４の電流はダイオード１，スイ
ッチング素子３を経て一次巻線Ｐ１に流れ、変圧器１６
を励磁するので、二次巻線Ｓ１に電流が流れる。
間にスイッチング素子３，５を同時にオンさせると、変
圧器１６は無励磁（短絡）状態となり、リアクトル１４
の電流が増加する。この状態でスイッチング素子５をオ
フすると、リアクトル１４の電流はダイオード１，スイ
ッチング素子３を経て一次巻線Ｐ１に流れ、変圧器１６
を励磁するので、二次巻線Ｓ１に電流が流れる。
【０００６】次に、スイッチング素子３，５を同時にオ
ンさせてリアクトル１４の電流を増加させ、その後、ス
イッチング素子３をオフすると、変圧器１６の一次巻線
Ｐ２に電流が流れ、変圧器１６を逆励磁して二次巻線Ｓ
２に電流が流れる。上記の動作を高周波で繰り返し行う
ことにより、単相交流入力電圧は変圧器１６により絶縁
変換されて、二次側のダイオード１９，２０により整流
され、コンデンサ２３により平滑されて直流出力端子
Ｐ，Ｎから直流電圧が出力される。上記従来技術と基本
的部分が共通するコンバータ装置は、例えば特開平５−
３３６７５３号公報記載の「コンバータ回路」や、IECO
N' 93 conference record,pp1258−pp1263“High - Fre
quency Isolation UPS with Novel SMR”のFig.2等に記
載されている。
ンさせてリアクトル１４の電流を増加させ、その後、ス
イッチング素子３をオフすると、変圧器１６の一次巻線
Ｐ２に電流が流れ、変圧器１６を逆励磁して二次巻線Ｓ
２に電流が流れる。上記の動作を高周波で繰り返し行う
ことにより、単相交流入力電圧は変圧器１６により絶縁
変換されて、二次側のダイオード１９，２０により整流
され、コンデンサ２３により平滑されて直流出力端子
Ｐ，Ｎから直流電圧が出力される。上記従来技術と基本
的部分が共通するコンバータ装置は、例えば特開平５−
３３６７５３号公報記載の「コンバータ回路」や、IECO
N' 93 conference record,pp1258−pp1263“High - Fre
quency Isolation UPS with Novel SMR”のFig.2等に記
載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１１の回路では、ス
イッチング素子が４個必要である以外にリアクトル１４
及びスナバ回路１５が必要であるため、装置全体が大型
化しやすく、駆動回路も複雑になるという問題があっ
た。また、スイッチング動作がいわゆるハードスイッチ
ングであり、オフ信号によってスイッチング素子はオン
状態から瞬時にオフ状態へ変化するためスイッチング損
失が大きく、電力変換効率が悪いと共に、スイッチング
素子を十分に冷却するためには冷却装置の大容量化や大
型化、コスト増大を招くという問題があった。
イッチング素子が４個必要である以外にリアクトル１４
及びスナバ回路１５が必要であるため、装置全体が大型
化しやすく、駆動回路も複雑になるという問題があっ
た。また、スイッチング動作がいわゆるハードスイッチ
ングであり、オフ信号によってスイッチング素子はオン
状態から瞬時にオフ状態へ変化するためスイッチング損
失が大きく、電力変換効率が悪いと共に、スイッチング
素子を十分に冷却するためには冷却装置の大容量化や大
型化、コスト増大を招くという問題があった。
【０００８】そこで本発明は、スイッチング素子等の部
品数を削減して回路構成を簡略化し、しかもスイッチン
グ損失を低減させて冷却装置を含む装置全体の小型化、
コスト低減を可能にしたコンバータ装置を提供しようと
するものである。
品数を削減して回路構成を簡略化し、しかもスイッチン
グ損失を低減させて冷却装置を含む装置全体の小型化、
コスト低減を可能にしたコンバータ装置を提供しようと
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、単相交流電圧を高周波でオ
ンオフするスイッチング素子を介してセンタータップ付
変圧器の一次巻線に印加し、この変圧器の二次巻線から
整流平滑回路を介して直流電圧を出力させるようにした
コンバータ装置において、ダイオードを２個直列接続し
た第１の直列接続回路と、スイッチング素子とダイオー
ドとをこの順序で直列接続した第２の直列接続回路と、
ダイオードとスイッチング素子とをこの順序で直列接続
した第３の直列接続回路とを互いに並列に接続すると共
に、これらの直列回路に対してコンデンサを並列に接続
し、第１の直列接続回路の直列接続点を一方の単相交流
入力端子に接続し、第２の直列接続回路の直列接続点を
センタータップ付変圧器の一次巻線の一端に接続し、第
３の直列接続回路の直列接続点を前記一次巻線の他端に
接続し、かつ、前記一次巻線のセンタータップを他方の
単相交流入力端子に接続したものである。
め、請求項１記載の発明は、単相交流電圧を高周波でオ
ンオフするスイッチング素子を介してセンタータップ付
変圧器の一次巻線に印加し、この変圧器の二次巻線から
整流平滑回路を介して直流電圧を出力させるようにした
コンバータ装置において、ダイオードを２個直列接続し
た第１の直列接続回路と、スイッチング素子とダイオー
ドとをこの順序で直列接続した第２の直列接続回路と、
ダイオードとスイッチング素子とをこの順序で直列接続
した第３の直列接続回路とを互いに並列に接続すると共
に、これらの直列回路に対してコンデンサを並列に接続
し、第１の直列接続回路の直列接続点を一方の単相交流
入力端子に接続し、第２の直列接続回路の直列接続点を
センタータップ付変圧器の一次巻線の一端に接続し、第
３の直列接続回路の直列接続点を前記一次巻線の他端に
接続し、かつ、前記一次巻線のセンタータップを他方の
単相交流入力端子に接続したものである。
【００１０】請求項２記載の発明は、単相交流電圧を高
周波でオンオフするスイッチング素子を介してセンター
タップ付変圧器の一次巻線に印加し、この変圧器の二次
巻線から整流平滑回路を介して直流電圧を出力させるよ
うにしたコンバータ装置において、ダイオードを２個直
列接続した第１の直列接続回路と、スイッチング素子と
ダイオードとをこの順序で直列接続した第２の直列接続
回路と、ダイオードとスイッチング素子とをこの順序で
直列接続した第３の直列接続回路とを互いに並列に接続
すると共に、これらの直列回路に対してコンデンサを並
列に接続し、第１の直列接続回路の直列接続点を一方の
単相交流入力端子に接続し、第２の直列接続回路の直列
接続点をセンタータップ付変圧器の一次巻線の一端に接
続し、第３の直列接続回路の直列接続点を前記一次巻線
の他端に接続し、かつ、前記一次巻線のセンタータップ
を他方の単相交流入力端子に接続すると共に、第１〜第
３の直列回路の並列接続点と前記センタータップとの間
にコンデンサをそれぞれ接続したものである。
周波でオンオフするスイッチング素子を介してセンター
タップ付変圧器の一次巻線に印加し、この変圧器の二次
巻線から整流平滑回路を介して直流電圧を出力させるよ
うにしたコンバータ装置において、ダイオードを２個直
列接続した第１の直列接続回路と、スイッチング素子と
ダイオードとをこの順序で直列接続した第２の直列接続
回路と、ダイオードとスイッチング素子とをこの順序で
直列接続した第３の直列接続回路とを互いに並列に接続
すると共に、これらの直列回路に対してコンデンサを並
列に接続し、第１の直列接続回路の直列接続点を一方の
単相交流入力端子に接続し、第２の直列接続回路の直列
接続点をセンタータップ付変圧器の一次巻線の一端に接
続し、第３の直列接続回路の直列接続点を前記一次巻線
の他端に接続し、かつ、前記一次巻線のセンタータップ
を他方の単相交流入力端子に接続すると共に、第１〜第
３の直列回路の並列接続点と前記センタータップとの間
にコンデンサをそれぞれ接続したものである。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載のコンバータ装置において、第２の直列接続回路内
のスイッチング素子に並列にコンデンサを接続し、か
つ、第３の直列接続回路内のスイッチング素子に並列に
コンデンサを接続したものである。
記載のコンバータ装置において、第２の直列接続回路内
のスイッチング素子に並列にコンデンサを接続し、か
つ、第３の直列接続回路内のスイッチング素子に並列に
コンデンサを接続したものである。
【００１２】更に請求項４記載の発明は、請求項１，２
または３記載のコンバータ装置において、第２の直列接
続回路内のスイッチング素子と第３の直列接続回路内の
スイッチング素子と一定時間だけ同時にオンさせる手段
を備えたものである。
または３記載のコンバータ装置において、第２の直列接
続回路内のスイッチング素子と第３の直列接続回路内の
スイッチング素子と一定時間だけ同時にオンさせる手段
を備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、図１は本発明の第１実施形態を示
す回路図であり、図１１と同一の構成要素には同一の符
号を付してある。この実施形態は請求項１の発明の実施
形態に相当する。図１において、ダイオード１，２を直
列接続した第１の直列接続回路５１と、ＭＯＳＦＥＴか
らなるスイッチング素子３とダイオード７とを直列接続
した第２の直列接続回路５２と、ダイオード８とスイッ
チング素子６とを直列接続した第３の直列接続回路５３
とが互いに並列に接続され、また、これらの直列接続回
路５１，５２，５３に対して並列にコンデンサ１１が接
続されている。
態を説明する。まず、図１は本発明の第１実施形態を示
す回路図であり、図１１と同一の構成要素には同一の符
号を付してある。この実施形態は請求項１の発明の実施
形態に相当する。図１において、ダイオード１，２を直
列接続した第１の直列接続回路５１と、ＭＯＳＦＥＴか
らなるスイッチング素子３とダイオード７とを直列接続
した第２の直列接続回路５２と、ダイオード８とスイッ
チング素子６とを直列接続した第３の直列接続回路５３
とが互いに並列に接続され、また、これらの直列接続回
路５１，５２，５３に対して並列にコンデンサ１１が接
続されている。
【００１４】第１の直列接続回路５１の直列接続点は一
方の交流入力端子Ｕに接続され、第２の直列接続回路５
２の直列接続点はセンタータップ付変圧器１７の一次巻
線の一端に接続され、第３の直列接続回路５３の直列接
続点は前記変圧器１７の一次巻線の他端に接続されてい
る。また、一次巻線のセンタータップ１７ａは他方の交
流入力端子Ｖに接続されている。
方の交流入力端子Ｕに接続され、第２の直列接続回路５
２の直列接続点はセンタータップ付変圧器１７の一次巻
線の一端に接続され、第３の直列接続回路５３の直列接
続点は前記変圧器１７の一次巻線の他端に接続されてい
る。また、一次巻線のセンタータップ１７ａは他方の交
流入力端子Ｖに接続されている。
【００１５】センタータップ付変圧器１７の二次巻線の
両端にはダイオード１９，２１がそれぞれ接続されてい
ると共に、これらのカソード同士が接続され、その接続
点はリアクトル２２を介して正側の直流出力端子Ｐに接
続されている。また、ダイオード２１のアノードは負側
の直流出力端子Ｎに接続され、両直流出力端子Ｐ，Ｎの
間には平滑用のコンデンサ２３が接続されている。な
お、ここでは、センタータップにより区分される変圧器
１６の一次巻線をＰ１，Ｐ２、二次巻線をＳとし、これ
らの巻線の極性は図中、・（ドット）で示すとおりとす
る。
両端にはダイオード１９，２１がそれぞれ接続されてい
ると共に、これらのカソード同士が接続され、その接続
点はリアクトル２２を介して正側の直流出力端子Ｐに接
続されている。また、ダイオード２１のアノードは負側
の直流出力端子Ｎに接続され、両直流出力端子Ｐ，Ｎの
間には平滑用のコンデンサ２３が接続されている。な
お、ここでは、センタータップにより区分される変圧器
１６の一次巻線をＰ１，Ｐ２、二次巻線をＳとし、これ
らの巻線の極性は図中、・（ドット）で示すとおりとす
る。
【００１６】上記構成において、交流入力電圧が正の期
間にスイッチング素子３をオンさせると、交流入力端子
Ｕからダイオード１、スイッチング素子３、一次巻線Ｐ
１、交流入力端子Ｖの経路で電流が流れることにより変
圧器１７が励磁され、二次巻線Ｓに電圧が誘起される。
スイッチング素子３をオフするとダイオード７，８がオ
ンし、変圧器１７の漏れインダクタンスのエネルギーと
励磁インダクタンスのエネルギーは、一次巻線Ｐ１，Ｐ
２、ダイオード８、コンデンサ１１、ダイオード７の経
路でコンデンサ１１に蓄積される。
間にスイッチング素子３をオンさせると、交流入力端子
Ｕからダイオード１、スイッチング素子３、一次巻線Ｐ
１、交流入力端子Ｖの経路で電流が流れることにより変
圧器１７が励磁され、二次巻線Ｓに電圧が誘起される。
スイッチング素子３をオフするとダイオード７，８がオ
ンし、変圧器１７の漏れインダクタンスのエネルギーと
励磁インダクタンスのエネルギーは、一次巻線Ｐ１，Ｐ
２、ダイオード８、コンデンサ１１、ダイオード７の経
路でコンデンサ１１に蓄積される。
【００１７】次に、スイッチング素子３をオンさせると
き、同時にスイッチング素子６を短時間オンさせると、
コンデンサ１１に蓄積されている電荷は一次巻線Ｐ１，
Ｐ２を介して二次巻線Ｓ側に放出される。変圧器１７の
二次側回路は、ダイオード１９，２１からなる整流回路
とリアクトル２２及びコンデンサ２３による平滑回路と
から構成された一般的な整流平滑回路であり、二次巻線
Ｓに誘起された電圧はこの整流平滑回路を経て直流出力
端子Ｐ，Ｎから出力される。交流入力電圧が負の期間で
は、スイッチング素子３，６の動作が逆になるだけであ
り、動作原理上は上記と同様である。
き、同時にスイッチング素子６を短時間オンさせると、
コンデンサ１１に蓄積されている電荷は一次巻線Ｐ１，
Ｐ２を介して二次巻線Ｓ側に放出される。変圧器１７の
二次側回路は、ダイオード１９，２１からなる整流回路
とリアクトル２２及びコンデンサ２３による平滑回路と
から構成された一般的な整流平滑回路であり、二次巻線
Ｓに誘起された電圧はこの整流平滑回路を経て直流出力
端子Ｐ，Ｎから出力される。交流入力電圧が負の期間で
は、スイッチング素子３，６の動作が逆になるだけであ
り、動作原理上は上記と同様である。
【００１８】以上のように本実施形態では、図１１に比
べてスイッチング素子の数を半減させることができると
共に、コンデンサ１１に蓄積されたエネルギーをスイッ
チング素子３，６の同時オンによって変圧器の二次側へ
放出するため、スナバ回路によってエネルギーを消費さ
せる従来の回路構成に比べてエネルギー変換効率が大幅
に向上する利点がある。
べてスイッチング素子の数を半減させることができると
共に、コンデンサ１１に蓄積されたエネルギーをスイッ
チング素子３，６の同時オンによって変圧器の二次側へ
放出するため、スナバ回路によってエネルギーを消費さ
せる従来の回路構成に比べてエネルギー変換効率が大幅
に向上する利点がある。
【００１９】次に、本発明の第２実施形態を図２を参照
しつつ説明する。この実施形態は請求項２の発明の実施
形態に相当する。図２において、図１と異なるのは、第
１〜第３の直列接続回路の各両端（並列接続点）と変圧
器１７の一次巻線のセンタータップ１７ａとの間にコン
デンサ９，１０がそれぞれ接続されている点である。
しつつ説明する。この実施形態は請求項２の発明の実施
形態に相当する。図２において、図１と異なるのは、第
１〜第３の直列接続回路の各両端（並列接続点）と変圧
器１７の一次巻線のセンタータップ１７ａとの間にコン
デンサ９，１０がそれぞれ接続されている点である。
【００２０】この実施形態の基本的な動作は図１と同様
であるが、交流電源に対して、交流入力電圧が正の期間
はコンデンサ９が並列に、交流入力電圧が負の期間はコ
ンデンサ１０が並列に接続されるので、交流電源側イン
ダクタンスの影響が緩和される作用をもたらす。すなわ
ち、スイッチング素子３または６がオンの時には、交流
電源側インダクタンスによる入力電流の変化がコンデン
サ９または１０により吸収されるので、変圧器１７の電
流増加率がほぼ漏れインダクタンスと励磁インダクタン
スとによって決まり、電源側インダクタンスの影響が低
減される。また、スイッチング素子３または６がオフす
る時には、交流電源側インダクタンスによる蓄積エネル
ギーをコンデンサ９または１０が吸収するため、スイッ
チング素子３または６への印加電圧を低く抑えることが
できる。
であるが、交流電源に対して、交流入力電圧が正の期間
はコンデンサ９が並列に、交流入力電圧が負の期間はコ
ンデンサ１０が並列に接続されるので、交流電源側イン
ダクタンスの影響が緩和される作用をもたらす。すなわ
ち、スイッチング素子３または６がオンの時には、交流
電源側インダクタンスによる入力電流の変化がコンデン
サ９または１０により吸収されるので、変圧器１７の電
流増加率がほぼ漏れインダクタンスと励磁インダクタン
スとによって決まり、電源側インダクタンスの影響が低
減される。また、スイッチング素子３または６がオフす
る時には、交流電源側インダクタンスによる蓄積エネル
ギーをコンデンサ９または１０が吸収するため、スイッ
チング素子３または６への印加電圧を低く抑えることが
できる。
【００２１】図３は、本発明の第３実施形態を示してい
る。この実施形態は請求項３の発明の実施形態に相当す
る。図１と異なる点は、スイッチング素子３，６にそれ
ぞれコンデンサ１２，１３を並列に接続した点であり、
スイッチング素子３、コンデンサ１２、ダイオード７に
よって構成される回路を第２の直列接続回路５４とし、
スイッチング素子６、コンデンサ１３、ダイオード８に
よって構成される回路を第３の直列接続回路５５とす
る。
る。この実施形態は請求項３の発明の実施形態に相当す
る。図１と異なる点は、スイッチング素子３，６にそれ
ぞれコンデンサ１２，１３を並列に接続した点であり、
スイッチング素子３、コンデンサ１２、ダイオード７に
よって構成される回路を第２の直列接続回路５４とし、
スイッチング素子６、コンデンサ１３、ダイオード８に
よって構成される回路を第３の直列接続回路５５とす
る。
【００２２】この実施形態の基本的な動作は図１と同様
であるが、スイッチング素子３，６がソフトスイッチン
グ動作を行う点が異なっている。すなわち、交流入力電
圧が正の期間では、スイッチング素子３がオンすると交
流入力端子Ｕからダイオード１、スイッチング素子３、
一次巻線Ｐ１、交流入力端子Ｖの経路で電流が流れて変
圧器１７が励磁され、二次巻線Ｓに電圧が誘起される。
であるが、スイッチング素子３，６がソフトスイッチン
グ動作を行う点が異なっている。すなわち、交流入力電
圧が正の期間では、スイッチング素子３がオンすると交
流入力端子Ｕからダイオード１、スイッチング素子３、
一次巻線Ｐ１、交流入力端子Ｖの経路で電流が流れて変
圧器１７が励磁され、二次巻線Ｓに電圧が誘起される。
【００２３】スイッチング素子３をオフすると、変圧器
１７の漏れインダクタンスのエネルギーと励磁インダク
タンスのエネルギーは、一次巻線Ｐ１，Ｐ２、ダイオー
ド８、コンデンサ１２の経路でコンデンサ１２を徐々に
充電する電流となる。これにより、スイッチング素子３
はソフトにターンオフする。その後、変圧器１７の漏れ
インダクタンスのエネルギーと励磁インダクタンスのエ
ネルギーは、ダイオード７，８を通ってコンデンサ１１
により吸収され、減少して零になる。このとき、共振動
作によりダイオード７，８には逆回復電流が流れると共
にコンデンサ１２の電荷が放電され、ダイオード７，８
はオフする。これにより、次にスイッチング素子３がオ
ンするときにはコンデンサ１２には電圧が印加されてい
ない状態でのターンオン、つまり零電圧スイッチングが
可能になる。
１７の漏れインダクタンスのエネルギーと励磁インダク
タンスのエネルギーは、一次巻線Ｐ１，Ｐ２、ダイオー
ド８、コンデンサ１２の経路でコンデンサ１２を徐々に
充電する電流となる。これにより、スイッチング素子３
はソフトにターンオフする。その後、変圧器１７の漏れ
インダクタンスのエネルギーと励磁インダクタンスのエ
ネルギーは、ダイオード７，８を通ってコンデンサ１１
により吸収され、減少して零になる。このとき、共振動
作によりダイオード７，８には逆回復電流が流れると共
にコンデンサ１２の電荷が放電され、ダイオード７，８
はオフする。これにより、次にスイッチング素子３がオ
ンするときにはコンデンサ１２には電圧が印加されてい
ない状態でのターンオン、つまり零電圧スイッチングが
可能になる。
【００２４】以上のようにしてスイッチング素子３はソ
フトスイッチング動作を行なうため、スイッチング損失
は図１，図２の実施形態に比べて極端に小さくなる。交
流入力電圧が負の期間も同様にして、スイッチング素子
６がソフトスイッチング動作となる。
フトスイッチング動作を行なうため、スイッチング損失
は図１，図２の実施形態に比べて極端に小さくなる。交
流入力電圧が負の期間も同様にして、スイッチング素子
６がソフトスイッチング動作となる。
【００２５】次に、図４は本発明の第４実施形態を示し
ている。この実施形態も請求項３の発明の実施形態に相
当しており、図２におけるスイッチング素子３，６にそ
れぞれコンデンサ１２，１３を並列に接続したものであ
る。図３の実施形態と同様に、本実施形態においてもス
イッチング素子３，６をソフトスイッチング動作させる
ことができ、スイッチング損失は図２の実施形態に比べ
て極端に小さくなる。
ている。この実施形態も請求項３の発明の実施形態に相
当しており、図２におけるスイッチング素子３，６にそ
れぞれコンデンサ１２，１３を並列に接続したものであ
る。図３の実施形態と同様に、本実施形態においてもス
イッチング素子３，６をソフトスイッチング動作させる
ことができ、スイッチング損失は図２の実施形態に比べ
て極端に小さくなる。
【００２６】図５〜図８はそれぞれ本発明の第５〜第８
実施形態を示しており、第５実施形態は請求項１の発
明、第６実施形態は請求項２の発明、第７実施形態及び
第８実施形態は請求項３の発明の実施形態にそれぞれ相
当している。第５〜第８実施形態では、図１〜図４に示
した第１〜第４実施形態におけるセンタータップ付変圧
器１７の代わりに、センタータップ付フライバック用変
圧器を使用している。すなわち、図５〜図８において、
１８はフライバック用変圧器、１８ａはセンタータッ
プ、Ｐ１，Ｐ２は一次巻線、Ｓは二次巻線であり、これ
らの巻線の極性は図中、・（ドット）で示すとおりであ
る。また、変圧器１８の二次側において、１９はダイオ
ードである。なお、この変圧器１８及びその二次側回路
以外の構成については、図５は図１と、図６は図２と、
図７は図３と、図８は図４とそれぞれ同一である。
実施形態を示しており、第５実施形態は請求項１の発
明、第６実施形態は請求項２の発明、第７実施形態及び
第８実施形態は請求項３の発明の実施形態にそれぞれ相
当している。第５〜第８実施形態では、図１〜図４に示
した第１〜第４実施形態におけるセンタータップ付変圧
器１７の代わりに、センタータップ付フライバック用変
圧器を使用している。すなわち、図５〜図８において、
１８はフライバック用変圧器、１８ａはセンタータッ
プ、Ｐ１，Ｐ２は一次巻線、Ｓは二次巻線であり、これ
らの巻線の極性は図中、・（ドット）で示すとおりであ
る。また、変圧器１８の二次側において、１９はダイオ
ードである。なお、この変圧器１８及びその二次側回路
以外の構成については、図５は図１と、図６は図２と、
図７は図３と、図８は図４とそれぞれ同一である。
【００２７】図１〜図４の第１〜第４実施形態では、ス
イッチング素子３または６がオンした時に変圧器１７の
二次側にエネルギーを供給する、いわゆるフィードフォ
ワード形の構成である。しかるに、図５〜図８の第５〜
第８実施形態では、スイッチング素子３または６がオン
している時に変圧器１８の励磁インダクタンスにエネル
ギーを蓄積し、スイッチング素子３または６のオフ時に
変圧器１８の二次側にエネルギーを供給する、いわゆる
フライバック形の構成としている。
イッチング素子３または６がオンした時に変圧器１７の
二次側にエネルギーを供給する、いわゆるフィードフォ
ワード形の構成である。しかるに、図５〜図８の第５〜
第８実施形態では、スイッチング素子３または６がオン
している時に変圧器１８の励磁インダクタンスにエネル
ギーを蓄積し、スイッチング素子３または６のオフ時に
変圧器１８の二次側にエネルギーを供給する、いわゆる
フライバック形の構成としている。
【００２８】第５〜第８実施形態におけるスイッチング
素子３，６のスイッチング動作は、第１〜第４実施形態
と同一である。第１〜第４実施形態では変圧器１７の二
次巻線Ｓは電圧源となるため、整流ダイオード１９、平
滑用のリアクトル２２、コンデンサ２３及び環流用のダ
イオード２１により整流平滑されるが、第５〜第８実施
形態では変圧器１８の二次巻線Ｓが電流源となるため、
整流ダイオード１９及びコンデンサ２３によって整流平
滑される。
素子３，６のスイッチング動作は、第１〜第４実施形態
と同一である。第１〜第４実施形態では変圧器１７の二
次巻線Ｓは電圧源となるため、整流ダイオード１９、平
滑用のリアクトル２２、コンデンサ２３及び環流用のダ
イオード２１により整流平滑されるが、第５〜第８実施
形態では変圧器１８の二次巻線Ｓが電流源となるため、
整流ダイオード１９及びコンデンサ２３によって整流平
滑される。
【００２９】図９、図１０は本発明の第９実施形態であ
り、請求項４の発明の実施形態に相当する。以下、図９
を参照しながら説明すると、前述した図１〜図８におけ
る直流出力電圧を検出し、この電圧値が電圧設定器３２
による設定値になるように調節動作する電圧調節器３３
の出力信号が変調器３５の一端に入力されている。変調
器３５の他端にはキャリア発生器３４からのキャリア信
号が入力されており、両信号を比較することによって時
間比率が調整されたオンオフ信号が生成され、パルス分
配回路３７に入力される。
り、請求項４の発明の実施形態に相当する。以下、図９
を参照しながら説明すると、前述した図１〜図８におけ
る直流出力電圧を検出し、この電圧値が電圧設定器３２
による設定値になるように調節動作する電圧調節器３３
の出力信号が変調器３５の一端に入力されている。変調
器３５の他端にはキャリア発生器３４からのキャリア信
号が入力されており、両信号を比較することによって時
間比率が調整されたオンオフ信号が生成され、パルス分
配回路３７に入力される。
【００３０】上記オンオフ信号は、信号の立ち上がり時
に二つのスイッチング素子３，６の同時オン期間を設け
るためのワンショットパルス発生器３６に入力され、そ
の出力であるワンショットパルスが前記パルス分配回路
３７に入力される。一方、図１〜図８における交流入力
電圧の検出値は極性判別器３１に入力されており、その
出力である極性判別信号Ａがパルス分配回路３７に入力
される。
に二つのスイッチング素子３，６の同時オン期間を設け
るためのワンショットパルス発生器３６に入力され、そ
の出力であるワンショットパルスが前記パルス分配回路
３７に入力される。一方、図１〜図８における交流入力
電圧の検出値は極性判別器３１に入力されており、その
出力である極性判別信号Ａがパルス分配回路３７に入力
される。
【００３１】パルス分配回路３７では、変調器３５から
のオンオフ信号、ワンショットパルス発生器３６からの
ワンショットパルス、及び極性判別信号Ａの合計三つの
信号から二つのスイッチング素子３，６用のオンオフ信
号として、図１０に示すような信号１，信号２を生成し
出力する。なお、信号１がスイッチング素子３用の信
号、信号２がスイッチング素子６用の信号である。
のオンオフ信号、ワンショットパルス発生器３６からの
ワンショットパルス、及び極性判別信号Ａの合計三つの
信号から二つのスイッチング素子３，６用のオンオフ信
号として、図１０に示すような信号１，信号２を生成し
出力する。なお、信号１がスイッチング素子３用の信
号、信号２がスイッチング素子６用の信号である。
【００３２】図１０はこの実施形態の動作を示す波形図
であり、交流入力電圧の正の半波では、信号１を時間比
率の変化する制御パルスとし、信号２をスイッチング素
子３，６の同時オンを確保するための一定幅の制御パル
スとする。交流入力電圧の負の半波では、信号２を時間
比率の変化する制御パルスとし、信号１をスイッチング
素子３，６の同時オンを確保するための一定幅の制御パ
ルスとする。このように二つのスイッチング素子３，６
に対して同時オン期間を設けることにより、コンデンサ
９，１０，１１に蓄積されたエネルギーは第１〜第４の
実施形態では変圧器１７を介してその二次側に供給さ
れ、第５〜第８の実施形態では変圧器１８に励磁エネル
ギーとして蓄積されることになる。
であり、交流入力電圧の正の半波では、信号１を時間比
率の変化する制御パルスとし、信号２をスイッチング素
子３，６の同時オンを確保するための一定幅の制御パル
スとする。交流入力電圧の負の半波では、信号２を時間
比率の変化する制御パルスとし、信号１をスイッチング
素子３，６の同時オンを確保するための一定幅の制御パ
ルスとする。このように二つのスイッチング素子３，６
に対して同時オン期間を設けることにより、コンデンサ
９，１０，１１に蓄積されたエネルギーは第１〜第４の
実施形態では変圧器１７を介してその二次側に供給さ
れ、第５〜第８の実施形態では変圧器１８に励磁エネル
ギーとして蓄積されることになる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
では４個必要であったスイッチング素子を２個に削減す
ることができ、部品数の減少によって装置の小型化、低
価格化を図ることができる。また、スイッチング動作と
してソフトスイッチングを行わせることによってスイッ
チング損失の低減が可能であり、電力変換効率の向上、
冷却能力の低減による冷却装置の小型化、低価格化を達
成することができる。更に、コンデンサにより吸収した
エネルギーを負荷側に供給するようにしたので、変圧器
の漏れインダクタンスや配線インダクタンスに蓄積され
たエネルギーを消費させる必要が無くなり、電力変換効
率を一層向上させることが可能となった。
では４個必要であったスイッチング素子を２個に削減す
ることができ、部品数の減少によって装置の小型化、低
価格化を図ることができる。また、スイッチング動作と
してソフトスイッチングを行わせることによってスイッ
チング損失の低減が可能であり、電力変換効率の向上、
冷却能力の低減による冷却装置の小型化、低価格化を達
成することができる。更に、コンデンサにより吸収した
エネルギーを負荷側に供給するようにしたので、変圧器
の漏れインダクタンスや配線インダクタンスに蓄積され
たエネルギーを消費させる必要が無くなり、電力変換効
率を一層向上させることが可能となった。
【図１】本発明の第１実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す回路図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す回路図である。
【図６】本発明の第６実施形態を示す回路図である。
【図７】本発明の第７実施形態を示す回路図である。
【図８】本発明の第８実施形態を示す回路図である。
【図９】本発明の第８実施形態を示す回路図である。
【図１０】図９の動作を示す波形図である。
【図１１】従来技術を示す回路図である。
１，２，７，８，１９，２１ ダイオード ３，６ スイッチング素子 ９，１０，１１，１２，１３，２３ コンデンサ １７，１８ センタータップ付変圧器 １７ａ，１８ａ センタータップ ３１ 極性判別器 ３２ 電圧設定器 ３３ 電圧調節器 ３４ キャリア発生器 ３５ 変調器 ３６ ワンショットパルス発生器 ３７ パルス分配回路 ５１ 第１の直列接続回路 ５２，５４ 第２の直列接続回路 ５３，５５ 第３の直列接続回路 Ｐ１，Ｐ２ 一次巻線 Ｓ 二次巻線 Ｕ，Ｖ 交流入力端子 Ｐ，Ｎ 直流出力端子
Claims (4)
- 【請求項１】 単相交流電圧を高周波でオンオフするス
イッチング素子を介してセンタータップ付変圧器の一次
巻線に印加し、この変圧器の二次巻線から整流平滑回路
を介して直流電圧を出力させるようにしたコンバータ装
置において、 ダイオードを２個直列接続した第１の直列接続回路と、
スイッチング素子とダイオードとをこの順序で直列接続
した第２の直列接続回路と、ダイオードとスイッチング
素子とをこの順序で直列接続した第３の直列接続回路と
を互いに並列に接続すると共に、これらの直列回路に対
してコンデンサを並列に接続し、 第１の直列接続回路の直列接続点を一方の単相交流入力
端子に接続し、第２の直列接続回路の直列接続点をセン
タータップ付変圧器の一次巻線の一端に接続し、第３の
直列接続回路の直列接続点を前記一次巻線の他端に接続
し、かつ、前記一次巻線のセンタータップを他方の単相
交流入力端子に接続したことを特徴とするコンバータ装
置。 - 【請求項２】 単相交流電圧を高周波でオンオフするス
イッチング素子を介してセンタータップ付変圧器の一次
巻線に印加し、この変圧器の二次巻線から整流平滑回路
を介して直流電圧を出力させるようにしたコンバータ装
置において、 ダイオードを２個直列接続した第１の直列接続回路と、
スイッチング素子とダイオードとをこの順序で直列接続
した第２の直列接続回路と、ダイオードとスイッチング
素子とをこの順序で直列接続した第３の直列接続回路と
を互いに並列に接続すると共に、これらの直列回路に対
してコンデンサを並列に接続し、 第１の直列接続回路の直列接続点を一方の単相交流入力
端子に接続し、第２の直列接続回路の直列接続点をセン
タータップ付変圧器の一次巻線の一端に接続し、第３の
直列接続回路の直列接続点を前記一次巻線の他端に接続
し、かつ、前記一次巻線のセンタータップを他方の単相
交流入力端子に接続すると共に、 第１〜第３の直列回路の並列接続点と前記センタータッ
プとの間にコンデンサをそれぞれ接続したことを特徴と
するコンバータ装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のコンバータ装置
において、 第２の直列接続回路内のスイッチング素子に並列にコン
デンサを接続し、かつ、第３の直列接続回路内のスイッ
チング素子に並列にコンデンサを接続したことを特徴と
するコンバータ装置。 - 【請求項４】 請求項１，２または３記載のコンバータ
装置において、 第２の直列接続回路内のスイッチング素子と第３の直列
接続回路内のスイッチング素子と一定時間だけ同時にオ
ンさせる手段を備えたことを特徴とするコンバータ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000217468A JP2002034258A (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | コンバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000217468A JP2002034258A (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | コンバータ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002034258A true JP2002034258A (ja) | 2002-01-31 |
Family
ID=18712573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000217468A Pending JP2002034258A (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | コンバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002034258A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100439414B1 (ko) * | 2002-06-28 | 2004-07-09 | 정환명 | 절연형 디씨/디씨 전력변환기 및 이를 이용한 무정전전원공급 장치 |
| WO2014045734A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
| CN103997246A (zh) * | 2014-05-08 | 2014-08-20 | 东北电力大学 | 基于高频桥臂的双向光伏逆变器 |
-
2000
- 2000-07-18 JP JP2000217468A patent/JP2002034258A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100439414B1 (ko) * | 2002-06-28 | 2004-07-09 | 정환명 | 절연형 디씨/디씨 전력변환기 및 이를 이용한 무정전전원공급 장치 |
| WO2014045734A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
| CN104247247A (zh) * | 2012-09-20 | 2014-12-24 | 富士电机株式会社 | 半导体模块 |
| CN103997246A (zh) * | 2014-05-08 | 2014-08-20 | 东北电力大学 | 基于高频桥臂的双向光伏逆变器 |
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Legal Events
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|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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|
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|
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|
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|
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