JP2003052180A - 電力変換装置 - Google Patents
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- H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 中継回路の使用を回避しながら、二つの三相
システム間における電子的なエネルギー変換をすること
ができ、公知のダイレクト型パルス制御変換器の構造に
比べて必要なパワートランジスタの個数が少なくて済む
こと。 【解決手段】 本発明は、三つのハーフブリッジ分岐
（１３，１４，１５）からなる公知の電圧中継回路型パ
ルス制御変換器回路を、特別に構成された三つの別のブ
リッジ分岐（１６，１７，１８）をハーフブリッジ分岐
（１３，１４，１５）の交流電圧入力レール（１１，１
２）に追加ないし前置することによって拡張し、あらゆ
る中継回路コンデンサを省略する。
システム間における電子的なエネルギー変換をすること
ができ、公知のダイレクト型パルス制御変換器の構造に
比べて必要なパワートランジスタの個数が少なくて済む
こと。 【解決手段】 本発明は、三つのハーフブリッジ分岐
（１３，１４，１５）からなる公知の電圧中継回路型パ
ルス制御変換器回路を、特別に構成された三つの別のブ
リッジ分岐（１６，１７，１８）をハーフブリッジ分岐
（１３，１４，１５）の交流電圧入力レール（１１，１
２）に追加ないし前置することによって拡張し、あらゆ
る中継回路コンデンサを省略する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧中継回路ない
し電流中継回路を使わずに二つの三相システム間におい
て電子的なエネルギー変換を実行する電力変換装置に関
する。
し電流中継回路を使わずに二つの三相システム間におい
て電子的なエネルギー変換を実行する電力変換装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】産業用エレクトロニクスの多くの分野
で、電圧および／または周波数が異なる二つの交流シス
テム間において制御されたエネルギー交換を行うことが
できるパワーエレクトロニクス変換装置（変換器）が利
用されている。この場合、電力供給技術や駆動技術の分
野における特定の用途のために双方向に可能なエネルギ
ー流が求められており、それは、たとえば回生制動を備
える非同期機械駆動装置の場合である。すなわち、電力
供給を行うネットワークにエネルギー回生をするような
場合である。
で、電圧および／または周波数が異なる二つの交流シス
テム間において制御されたエネルギー交換を行うことが
できるパワーエレクトロニクス変換装置（変換器）が利
用されている。この場合、電力供給技術や駆動技術の分
野における特定の用途のために双方向に可能なエネルギ
ー流が求められており、それは、たとえば回生制動を備
える非同期機械駆動装置の場合である。すなわち、電力
供給を行うネットワークにエネルギー回生をするような
場合である。
【０００３】今日の技術水準では、このような変換器
は、それぞれ６つのターンオフ可能な半導体バルブから
なる二つの三相のパルス制御変換器システムを、交流電
圧中継回路ないし直流中継回路と中継回路側で結合する
ことによって具体化されている。このような回路トポロ
ジーは、求められる双方向のエネルギー変換を可能には
するものの、その際に半導体バルブに加えて、中継回路
のリアクタンス部材（中継回路コンデンサないし中継回
路抵抗器）が必要である。この部材は原理的に少なから
ず電流負荷ないし電圧負荷を有しており、そのために、
装置全体の設計容積ないし設計コストに有意な影響が生
じることになる。
は、それぞれ６つのターンオフ可能な半導体バルブから
なる二つの三相のパルス制御変換器システムを、交流電
圧中継回路ないし直流中継回路と中継回路側で結合する
ことによって具体化されている。このような回路トポロ
ジーは、求められる双方向のエネルギー変換を可能には
するものの、その際に半導体バルブに加えて、中継回路
のリアクタンス部材（中継回路コンデンサないし中継回
路抵抗器）が必要である。この部材は原理的に少なから
ず電流負荷ないし電圧負荷を有しており、そのために、
装置全体の設計容積ないし設計コストに有意な影響が生
じることになる。
【０００４】そこで、固有の出力密度を向上させるため
に、および／または三相システム間のエネルギー交換を
するパワーエレクトロニクス変換器の設計コストを下げ
るために、代替案として、前述した中継回路のリアクタ
ンス部材を回避することができ、エネルギー変換を準
「直接的に」行う変換器の構造も公知となっている（ダ
イレクト型パルス制御変換器）。
に、および／または三相システム間のエネルギー交換を
するパワーエレクトロニクス変換器の設計コストを下げ
るために、代替案として、前述した中継回路のリアクタ
ンス部材を回避することができ、エネルギー変換を準
「直接的に」行う変換器の構造も公知となっている（ダ
イレクト型パルス制御変換器）。
【０００５】この場合、今日の技術水準では、変換器の
それぞれの出力相を、電子的に具体化されている三極切
換スイッチによって、供給を行う入力電圧システムの三
つの相のうちの一つに任意に切り換えることができる回
路トポロジーが適用されている。それにより、三極切換
スイッチをパルス幅制御で適宜クロッキングすることに
よって、制御限度内で（切換インターバル（パルス周
期）にわたって平均化すれば）任意に設定可能な（たと
えば、正弦波形で変化する）電圧を出力部で生成するこ
とができる。
それぞれの出力相を、電子的に具体化されている三極切
換スイッチによって、供給を行う入力電圧システムの三
つの相のうちの一つに任意に切り換えることができる回
路トポロジーが適用されている。それにより、三極切換
スイッチをパルス幅制御で適宜クロッキングすることに
よって、制御限度内で（切換インターバル（パルス周
期）にわたって平均化すれば）任意に設定可能な（たと
えば、正弦波形で変化する）電圧を出力部で生成するこ
とができる。
【０００６】それぞれ個々の三極切換スイッチの具体化
は、相応に回路設計されて制御される一極の電子スイッ
チを使用することによって行われる。その結果として生
じる全体的構造（それぞれ三つの一極の電子スイッチに
対して三つの相で構成される）のために、このような変
換器はしばしば「マトリクス型パルス制御変換器」とも
呼ばれている。全体として必要な９つの電子スイッチ
が、回路図で見ると多くの場合３３マトリクスの形に配
置されて描かれるからである。
は、相応に回路設計されて制御される一極の電子スイッ
チを使用することによって行われる。その結果として生
じる全体的構造（それぞれ三つの一極の電子スイッチに
対して三つの相で構成される）のために、このような変
換器はしばしば「マトリクス型パルス制御変換器」とも
呼ばれている。全体として必要な９つの電子スイッチ
が、回路図で見ると多くの場合３３マトリクスの形に配
置されて描かれるからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
知の構造の欠点は、９つの電子スイッチが双方向の電流
負荷と二極の電圧負荷をうけることであり、すなわち、
そのために電流／電圧の特性曲線の考えられる４つの象
限すべてで切換をしながら作動させることのできる半導
体素子が必要になることである。
知の構造の欠点は、９つの電子スイッチが双方向の電流
負荷と二極の電圧負荷をうけることであり、すなわち、
そのために電流／電圧の特性曲線の考えられる４つの象
限すべてで切換をしながら作動させることのできる半導
体素子が必要になることである。
【０００８】ところが、このような「シンメトリーに」
ターンオフ可能な電子スイッチは、さまざまな半導体物
理学上の条件から、従来、主要な出力範囲では単独の半
導体として製作することができず、通常、それぞれ並列
に配置されたバックダイオードを備える二つのパワート
ランジスタの対向式直列回路によって具体化されてい
る。その結果、ダイレクト型パルス制御変換器の重大な
欠点として、必要なパワートランジスタの数が比較的多
くなってしまう（全部で１８のＭＯＳＦＥＴまたはＩＧ
ＢＴ）ということがある。
ターンオフ可能な電子スイッチは、さまざまな半導体物
理学上の条件から、従来、主要な出力範囲では単独の半
導体として製作することができず、通常、それぞれ並列
に配置されたバックダイオードを備える二つのパワート
ランジスタの対向式直列回路によって具体化されてい
る。その結果、ダイレクト型パルス制御変換器の重大な
欠点として、必要なパワートランジスタの数が比較的多
くなってしまう（全部で１８のＭＯＳＦＥＴまたはＩＧ
ＢＴ）ということがある。
【０００９】本発明は、中継回路の使用を回避しなが
ら、二つの三相システム間における電子的なエネルギー
変換をすることができ、公知のダイレクト型パルス制御
変換器の構造に比べて必要なパワートランジスタの個数
が少ないことを特徴とする電力変換装置を得ることを目
的とする。
ら、二つの三相システム間における電子的なエネルギー
変換をすることができ、公知のダイレクト型パルス制御
変換器の構造に比べて必要なパワートランジスタの個数
が少ないことを特徴とする電力変換装置を得ることを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の出発点となるの
は、三つのハーフブリッジ分岐からなる公知の電圧中継
回路型パルス制御変換器構造であり、その交流電圧側で
は、特別に構成されたブリッジ分岐の追加と、中継回路
コンデンサの省略とによって、結果的に生じる全体的シ
ステムで、公知のダイレクト型パルス制御変換器のすべ
ての切換状態を実現できるように拡張ないし改良がなさ
れており、本発明による装置は、公知のダイレクト型パ
ルス制御変換器よりもパワートランジスタの個数が少な
くなっている。この場合、入力側のブリッジ分岐を適宜
制御することによって、出力側の従来式のハーフブリッ
ジ分岐に通じる交流電圧側の結合部位で、適正な機能の
ために必要な正の供給電圧が常に確保されることが保証
される。
は、三つのハーフブリッジ分岐からなる公知の電圧中継
回路型パルス制御変換器構造であり、その交流電圧側で
は、特別に構成されたブリッジ分岐の追加と、中継回路
コンデンサの省略とによって、結果的に生じる全体的シ
ステムで、公知のダイレクト型パルス制御変換器のすべ
ての切換状態を実現できるように拡張ないし改良がなさ
れており、本発明による装置は、公知のダイレクト型パ
ルス制御変換器よりもパワートランジスタの個数が少な
くなっている。この場合、入力側のブリッジ分岐を適宜
制御することによって、出力側の従来式のハーフブリッ
ジ分岐に通じる交流電圧側の結合部位で、適正な機能の
ために必要な正の供給電圧が常に確保されることが保証
される。
【００１１】すなわち、本発明は、バックダイオード
（９，１０）が並列に配置されたそれぞれ二つのターン
オフ可能なパワートランジスタ（７，８）で形成され
る、第１の電圧レール（１１）と第２の電圧レール（１
２）の間に介在するハーフブリッジ分岐（１３，１４，
１５）を利用しながら、三相の入力電圧システム（１，
２，３）と三相の出力電圧システム（４，５，６）の間
で準直接的なパルス幅制御による双方向のエネルギー変
換をする装置であって、出力電圧システム（４，５，
６）はハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）のそれ
ぞれのトランジスタ（７，８）の接続点によって形成さ
れている電力変換装置において、入力側のシステム部分
も同じように、バックダイオード（２１，２２）が並列
に配置された第１と第２のパワートランジスタ（１９，
２０）からなる三つの同一のハーフブリッジ状のバルブ
分岐（１６，１７，１８）で形成されており、第１のト
ランジスタ（１９）はコレクタ側で第１の電圧レール
（１１）と接続され、第２のトランジスタ（２０）はエ
ミッタ側で第２の電圧レール（１２）と接続されてお
り、両方のトランジスタ（１９，２０）の間には第３の
ターンオフ可能なパワートランジスタ（２３）が、第３
のトランジスタのエミッタ接続部が第１のトランジスタ
（１９）のエミッタ接続部と接続され、第３のトランジ
スタ（２３）のコレクタ接続部は第２のトランジスタ
（２０）のコレクタ接続部と接続されるとともに第３の
トランジスタ（２３）と並列に二つのバックダイオード
（２４，２５）の直列接続がなされるように配置されて
おり、入力電圧システム（１，２，３）はバックダイオ
ード（２４，２５）のそれぞれの接続点につながれてい
ることを特徴とする。
（９，１０）が並列に配置されたそれぞれ二つのターン
オフ可能なパワートランジスタ（７，８）で形成され
る、第１の電圧レール（１１）と第２の電圧レール（１
２）の間に介在するハーフブリッジ分岐（１３，１４，
１５）を利用しながら、三相の入力電圧システム（１，
２，３）と三相の出力電圧システム（４，５，６）の間
で準直接的なパルス幅制御による双方向のエネルギー変
換をする装置であって、出力電圧システム（４，５，
６）はハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）のそれ
ぞれのトランジスタ（７，８）の接続点によって形成さ
れている電力変換装置において、入力側のシステム部分
も同じように、バックダイオード（２１，２２）が並列
に配置された第１と第２のパワートランジスタ（１９，
２０）からなる三つの同一のハーフブリッジ状のバルブ
分岐（１６，１７，１８）で形成されており、第１のト
ランジスタ（１９）はコレクタ側で第１の電圧レール
（１１）と接続され、第２のトランジスタ（２０）はエ
ミッタ側で第２の電圧レール（１２）と接続されてお
り、両方のトランジスタ（１９，２０）の間には第３の
ターンオフ可能なパワートランジスタ（２３）が、第３
のトランジスタのエミッタ接続部が第１のトランジスタ
（１９）のエミッタ接続部と接続され、第３のトランジ
スタ（２３）のコレクタ接続部は第２のトランジスタ
（２０）のコレクタ接続部と接続されるとともに第３の
トランジスタ（２３）と並列に二つのバックダイオード
（２４，２５）の直列接続がなされるように配置されて
おり、入力電圧システム（１，２，３）はバックダイオ
ード（２４，２５）のそれぞれの接続点につながれてい
ることを特徴とする。
【００１２】また、本発明は、入力電圧システム（１，
２，３）が区域的に常に正の状態で電圧レール（１１，
１２）の間で形成されて印加されるように、入力側のバ
ルブ分岐（１６，１７，１８）が低い切換周波数で制御
されるようにしてシステムの制御が行われ、それに対し
て出力電圧システム（４，５，６）の形成は出力側のハ
ーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）のパルス幅変調
を通じて高い切換周波数で行われ、このようにして、入
力側のバルブ分岐（１６，１７，１８）の一つの切換状
態で出力側のハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）
の複数の切換サイクルが行われることを特徴とする。
２，３）が区域的に常に正の状態で電圧レール（１１，
１２）の間で形成されて印加されるように、入力側のバ
ルブ分岐（１６，１７，１８）が低い切換周波数で制御
されるようにしてシステムの制御が行われ、それに対し
て出力電圧システム（４，５，６）の形成は出力側のハ
ーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）のパルス幅変調
を通じて高い切換周波数で行われ、このようにして、入
力側のバルブ分岐（１６，１７，１８）の一つの切換状
態で出力側のハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）
の複数の切換サイクルが行われることを特徴とする。
【００１３】また、本発明は、出力電圧システム（４，
５，６）の電流が区域的に常に、電圧レール（１１，１
２）の間で正の電圧が形成されて送られるように、出力
側のハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）が低い切
換周波数で制御されるようにしてシステムの制御が行わ
れ、それに対して入力側のバルブ分岐（１６，１７，１
８）はパルス幅変調を通じて高い切換周波数で所望の入
力電圧システム（１，２，３）が形成されるように制御
され、このようにして、出力側のハーフブリッジ分岐
（１３，１４，１５）の一つの切換状態で入力側のバル
ブ分岐（１６，１７，１８）の複数の切換サイクルが行
われることを特徴とする。
５，６）の電流が区域的に常に、電圧レール（１１，１
２）の間で正の電圧が形成されて送られるように、出力
側のハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）が低い切
換周波数で制御されるようにしてシステムの制御が行わ
れ、それに対して入力側のバルブ分岐（１６，１７，１
８）はパルス幅変調を通じて高い切換周波数で所望の入
力電圧システム（１，２，３）が形成されるように制御
され、このようにして、出力側のハーフブリッジ分岐
（１３，１４，１５）の一つの切換状態で入力側のバル
ブ分岐（１６，１７，１８）の複数の切換サイクルが行
われることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる電力変換装
置の、回路構造について図面を参照しながら詳細に説明
する。
置の、回路構造について図面を参照しながら詳細に説明
する。
【００１５】図１に示す回路トポロジーに基づく本発明
の装置により、三相の入力電圧システム（１，２）と、
同じく三相の出力電圧システム（４，５，６）との間で
準直接的な、すなわち中継回路なしで作動する、双方向
のエネルギー変換を実現することができる。この場合、
入力電圧システムないし出力電圧システムの振幅、周波
数、および位相位置は、入力電圧ないし出力電圧の周期
時間に比べて短い切換サイクルにわたって平均化すれ
ば、パルス幅変調による相応のクロッキングによって制
御限度内で任意に設定可能である。
の装置により、三相の入力電圧システム（１，２）と、
同じく三相の出力電圧システム（４，５，６）との間で
準直接的な、すなわち中継回路なしで作動する、双方向
のエネルギー変換を実現することができる。この場合、
入力電圧システムないし出力電圧システムの振幅、周波
数、および位相位置は、入力電圧ないし出力電圧の周期
時間に比べて短い切換サイクルにわたって平均化すれ
ば、パルス幅変調による相応のクロッキングによって制
御限度内で任意に設定可能である。
【００１６】図示した回路トポロジーは、部分的に、三
相の電圧中継回路型パルス制御変換器から公知となって
いる回路構造に基づいている。本例では、この回路トポ
ロジーは、正の電圧レール（１１）と負の電圧レール
（１２）の間に配置された三つの同一のハーフブリッジ
分岐（１３，１４，１５）で形成されている。この三つ
のハーフブリッジ分岐は、公知のやり方で、バックダイ
オード（９，１０）が並列に配置されたそれぞれ二つの
ターンオフ可能な半導体バルブ（７，８）で構成される
とともに、半導体バルブの相補的な制御が前提とされて
いるので電子制御される切換スイッチとして作用し、こ
の切換スイッチによって、出力電圧点（４）を正の電圧
レール（１１）か負の電圧レール（１２）のいずれかに
接続することができる。
相の電圧中継回路型パルス制御変換器から公知となって
いる回路構造に基づいている。本例では、この回路トポ
ロジーは、正の電圧レール（１１）と負の電圧レール
（１２）の間に配置された三つの同一のハーフブリッジ
分岐（１３，１４，１５）で形成されている。この三つ
のハーフブリッジ分岐は、公知のやり方で、バックダイ
オード（９，１０）が並列に配置されたそれぞれ二つの
ターンオフ可能な半導体バルブ（７，８）で構成される
とともに、半導体バルブの相補的な制御が前提とされて
いるので電子制御される切換スイッチとして作用し、こ
の切換スイッチによって、出力電圧点（４）を正の電圧
レール（１１）か負の電圧レール（１２）のいずれかに
接続することができる。
【００１７】中継回路電圧（つまり電圧レール（１１）
と（１２）の間の電位差）が中継回路コンデンサによっ
てサポートされながら設定される公知の電圧中継回路型
パルス制御変換器とは異なり、ここではこの電位差が、
それぞれ三つのパワートランジスタを備える別の三つの
バルブ分岐（１６，１７，１８）の切換状態によって定
義され、これらのバルブ分岐もやはり電圧レール（１
１）および（１２）の間に配置されている。
と（１２）の間の電位差）が中継回路コンデンサによっ
てサポートされながら設定される公知の電圧中継回路型
パルス制御変換器とは異なり、ここではこの電位差が、
それぞれ三つのパワートランジスタを備える別の三つの
バルブ分岐（１６，１７，１８）の切換状態によって定
義され、これらのバルブ分岐もやはり電圧レール（１
１）および（１２）の間に配置されている。
【００１８】この入力側のバルブ分岐（１６，１７，１
８）も同様に、バックダイオード（２１，２２）が並列
に配置されたそれぞれ二つのパワートランジスタ（１
９，２０）からなるハーフブリッジに類似した構造で具
体化されている。ただし、公知のハーフブリッジ構造の
場合とは異なり、ここでは上側のハーフブリッジのトラ
ンジスタのエミッタ接続部が、下側のハーフブリッジの
トランジスタのコレクタ接続部と直接接続されるのでは
なく、別のパワートランジスタ（２３）を介して接続さ
れている。このパワートランジスタは、エミッタ接続部
がトランジスタ（１９）のエミッタとつながれるが、コ
レクタ接続部はトランジスタ（２０）のコレクタとつな
がれるように配置されている。
８）も同様に、バックダイオード（２１，２２）が並列
に配置されたそれぞれ二つのパワートランジスタ（１
９，２０）からなるハーフブリッジに類似した構造で具
体化されている。ただし、公知のハーフブリッジ構造の
場合とは異なり、ここでは上側のハーフブリッジのトラ
ンジスタのエミッタ接続部が、下側のハーフブリッジの
トランジスタのコレクタ接続部と直接接続されるのでは
なく、別のパワートランジスタ（２３）を介して接続さ
れている。このパワートランジスタは、エミッタ接続部
がトランジスタ（１９）のエミッタとつながれるが、コ
レクタ接続部はトランジスタ（２０）のコレクタとつな
がれるように配置されている。
【００１９】そして、このトランジスタ（２３）には、
直列接続で配置された二つのバックダイオード（２４，
２５）が並列接続されており、ダイオード（２４，２
５）の接続点に入力電圧システム（１，２，３）のそれ
ぞれの相が接続されている。トランジスタ（２３）とダ
イオード（２４，２５）で拡張することにより、（機能
的に見れば電圧レール（１１，１２）の間の二極切換ス
イッチであるにすぎない出力側のハーフブリッジ分岐
（１３，１４，１５）とは異なり）入力側のバルブ分岐
（１６，１７，１８）は完全にオフにすることも可能で
あり、すなわち、入力電圧システム（１，２，３）から
のそれぞれの電流を止めることができる。
直列接続で配置された二つのバックダイオード（２４，
２５）が並列接続されており、ダイオード（２４，２
５）の接続点に入力電圧システム（１，２，３）のそれ
ぞれの相が接続されている。トランジスタ（２３）とダ
イオード（２４，２５）で拡張することにより、（機能
的に見れば電圧レール（１１，１２）の間の二極切換ス
イッチであるにすぎない出力側のハーフブリッジ分岐
（１３，１４，１５）とは異なり）入力側のバルブ分岐
（１６，１７，１８）は完全にオフにすることも可能で
あり、すなわち、入力電圧システム（１，２，３）から
のそれぞれの電流を止めることができる。
【００２０】システム全体のすべての切換状態を分析す
るとわかるように、図１に示す回路トポロジーによっ
て、公知のダイレクト型パルス制御変換器構造の場合も
そうであるように、パルス幅制御によるダイレクト型エ
ネルギー変換器としての動作にとって重要な、三相の電
圧システム（１，２，３）と（４，５，６）の間のすべ
ての接続部を具体化することができ、この場合には追加
的に、電圧レール（１１，１２）の間で求められる、常
に正の電位差が生じることを保証することができる。し
かし本発明による装置（「準直接的なパルス制御変換
器」）には１５個のパワートランジスタしか必要なく、
したがって２×９個のトランジスタを備える公知のダイ
レクト型パルス制御変換器に比べて三つのトランジスタ
が節約される。
るとわかるように、図１に示す回路トポロジーによっ
て、公知のダイレクト型パルス制御変換器構造の場合も
そうであるように、パルス幅制御によるダイレクト型エ
ネルギー変換器としての動作にとって重要な、三相の電
圧システム（１，２，３）と（４，５，６）の間のすべ
ての接続部を具体化することができ、この場合には追加
的に、電圧レール（１１，１２）の間で求められる、常
に正の電位差が生じることを保証することができる。し
かし本発明による装置（「準直接的なパルス制御変換
器」）には１５個のパワートランジスタしか必要なく、
したがって２×９個のトランジスタを備える公知のダイ
レクト型パルス制御変換器に比べて三つのトランジスタ
が節約される。
【００２１】公知のマトリクス型パルス制御変換器と同
じく、この新たな準直接的なパルス制御変換器も三相の
入力電圧システム（１，２，３）からの不連続的な電流
を有しており、したがって一般にこの場合にもやはり
（図１には図示しない）入力フィルタが設けられてお
り、その限界周波数はパルス制御変換器の切換周波数を
有意に下回るように設定されている。
じく、この新たな準直接的なパルス制御変換器も三相の
入力電圧システム（１，２，３）からの不連続的な電流
を有しており、したがって一般にこの場合にもやはり
（図１には図示しない）入力フィルタが設けられてお
り、その限界周波数はパルス制御変換器の切換周波数を
有意に下回るように設定されている。
【００２２】変換器システム全体の制御は、本発明によ
れば、入力側のバルブ分岐（１６，１７，１８）が低い
切換周波数で制御され、それによって入力電圧システム
（１，２，３）が区域的に常に正の状態で電圧レール
（１１，１２）の間で形成されて印加されるように行う
のが好ましい。求められる出力電圧システム（４，５，
６）の形成は、出力側のハーフブリッジ分岐（１３，１
４，１５）のパルス幅変調によって高い切換周波数で行
われる。つまりこのようにして、入力側のバルブ分岐
（１６，１７，１８）の一つの切換状態で、出力側のハ
ーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）の複数の切換サ
イクルが行われる。
れば、入力側のバルブ分岐（１６，１７，１８）が低い
切換周波数で制御され、それによって入力電圧システム
（１，２，３）が区域的に常に正の状態で電圧レール
（１１，１２）の間で形成されて印加されるように行う
のが好ましい。求められる出力電圧システム（４，５，
６）の形成は、出力側のハーフブリッジ分岐（１３，１
４，１５）のパルス幅変調によって高い切換周波数で行
われる。つまりこのようにして、入力側のバルブ分岐
（１６，１７，１８）の一つの切換状態で、出力側のハ
ーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）の複数の切換サ
イクルが行われる。
【００２３】あるいは、上記の他の実施の形態として、
出力側のハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）が低
い切換周波数で制御され、それによって出力電圧システ
ム（４，５，６）に流れ込む電流が区域的に常に、電圧
レール（１１，１２）の間で正の電圧が形成されて送ら
れるように、変換器システムの制御を行うこともでき
る。そして入力側のバルブ分岐（１６，１７，１８）
は、所望の入力電圧システム（１，２，３）が形成され
るように、パルス幅変調を介して高い切換周波数で制御
される。
出力側のハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）が低
い切換周波数で制御され、それによって出力電圧システ
ム（４，５，６）に流れ込む電流が区域的に常に、電圧
レール（１１，１２）の間で正の電圧が形成されて送ら
れるように、変換器システムの制御を行うこともでき
る。そして入力側のバルブ分岐（１６，１７，１８）
は、所望の入力電圧システム（１，２，３）が形成され
るように、パルス幅変調を介して高い切換周波数で制御
される。
【００２４】したがって、この制御方法では、出力側の
ハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）の一つの切換
状態で、入力側のバルブ分岐（１６，１７，１８）の複
数の切換サイクルが行われる。
ハーフブリッジ分岐（１３，１４，１５）の一つの切換
状態で、入力側のバルブ分岐（１６，１７，１８）の複
数の切換サイクルが行われる。
【図１】 公知の三相の電圧中継回路型パルス制御変換
器の回路の本発明による改良ないし拡張で得られる、二
つの三相システムの間で準直接的なパルス幅制御による
エネルギー変換をする電力変換装置の基本構造を簡素化
して示す模式図である。
器の回路の本発明による改良ないし拡張で得られる、二
つの三相システムの間で準直接的なパルス幅制御による
エネルギー変換をする電力変換装置の基本構造を簡素化
して示す模式図である。
１，２，３ 入力電圧システム、４，５，６ 出力電圧
システム、７，８ トランジスタ、９，１０ バックダ
イオード、１１，１２ 電圧レール、１３，１４，１５
ハーフブリッジ分岐、１６，１７，１８ バルブ分
岐、１９，２０トランジスタ、２１，２２ バックダイ
オード、２３ トランジスタ、２４，２５ バックダイ
オード。
システム、７，８ トランジスタ、９，１０ バックダ
イオード、１１，１２ 電圧レール、１３，１４，１５
ハーフブリッジ分岐、１６，１７，１８ バルブ分
岐、１９，２０トランジスタ、２１，２２ バックダイ
オード、２３ トランジスタ、２４，２５ バックダイ
オード。
Claims (3)
- 【請求項１】 バックダイオードが並列に配置されたそ
れぞれ二つのターンオフ可能なパワートランジスタで形
成される、第１の電圧レールと第２の電圧レールの間に
介在するハーフブリッジ分岐を利用しながら、三相の入
力電圧システムと三相の出力電圧システムの間で準直接
的なパルス幅制御による双方向のエネルギー変換をする
装置であって、出力電圧システムはハーフブリッジ分岐
のそれぞれのトランジスタの接続点によって形成されて
いる電力変換装置において、 入力側のシステム部分も同じように、バックダイオード
が並列に配置された第１と第２のパワートランジスタか
らなる三つの同一のハーフブリッジ状のバルブ分岐で形
成されており、第１のトランジスタはコレクタ側で第１
の電圧レールと接続され、第２のトランジスタはエミッ
タ側で第２の電圧レールと接続されており、両方のトラ
ンジスタの間には第３のターンオフ可能なパワートラン
ジスタが、第３のトランジスタのエミッタ接続部が第１
のトランジスタのエミッタ接続部と接続され、第３のト
ランジスタのコレクタ接続部は第２のトランジスタのコ
レクタ接続部と接続されるとともに第３のトランジスタ
と並列に二つのバックダイオードの直列接続がなされる
ように配置されており、入力電圧システムはバックダイ
オードのそれぞれの接続点に接続されていることを特徴
とする電力変換装置。 - 【請求項２】 入力電圧システムが区域的に常に正の状
態で電圧レールの間で形成されて印加されるように、入
力側のバルブ分岐が低い切換周波数で制御されるように
してシステムの制御が行われ、それに対して出力電圧シ
ステムの形成は出力側のハーフブリッジ分岐のパルス幅
変調を通じて高い切換周波数で行われ、このようにし
て、入力側のバルブ分岐の一つの切換状態で出力側のハ
ーフブリッジ分岐の複数の切換サイクルが行われること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 - 【請求項３】 出力電圧システムの電流が区域的に常
に、電圧レールの間で正の電圧が形成されて送られるよ
うに、出力側のハーフブリッジ分岐が低い切換周波数で
制御されるようにしてシステムの制御が行われ、それに
対して入力側のバルブ分岐はパルス幅変調を通じて高い
切換周波数で所望の入力電圧システムが形成されるよう
に制御され、このようにして、出力側のハーフブリッジ
分岐の一つの切換状態で入力側のバルブ分岐の複数の切
換サイクルが行われることを特徴とする請求項１に記載
の電力変換装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| AT0117901A AT412136B (de) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | Vorrichtung zur quasi-direkten pulsbreitengesteuerten energieumformung zwischen dreiphasennetzen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4145591B2 JP4145591B2 (ja) | 2008-09-03 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP4145591B2 (ja) |
| AT (1) | AT412136B (ja) |
| DE (1) | DE60219855T2 (ja) |
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| JP3324645B2 (ja) * | 1999-06-23 | 2002-09-17 | サンケン電気株式会社 | 交流−直流変換装置 |
-
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- 2001-07-27 AT AT0117901A patent/AT412136B/de not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-07-23 JP JP2002214299A patent/JP4145591B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 2002-07-26 DE DE60219855T patent/DE60219855T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-07-26 EP EP02016797A patent/EP1280263B1/en not_active Expired - Fee Related
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| EP1280263A3 (en) | 2004-05-06 |
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| US20030021126A1 (en) | 2003-01-30 |
| EP1280263A2 (en) | 2003-01-29 |
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| DE60219855D1 (de) | 2007-06-14 |
| AT412136B (de) | 2004-09-27 |
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