JP2003088126A - Ac-dc converter - Google Patents

Ac-dc converter

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JP2003088126A
JP2003088126A JP2001274578A JP2001274578A JP2003088126A JP 2003088126 A JP2003088126 A JP 2003088126A JP 2001274578 A JP2001274578 A JP 2001274578A JP 2001274578 A JP2001274578 A JP 2001274578A JP 2003088126 A JP2003088126 A JP 2003088126A
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Japan
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voltage
power supply
load
phase
switching
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Application number
JP2001274578A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Fujita
良和 藤田
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Nippon Yusoki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Yusoki Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AC-DC converter which can design a light-weight and small size power supply facility of high power factor and high conversion efficiency. SOLUTION: A PWM control pulse which is outputted with a switching control unit 25 through variable control of duty depending on each phase-voltage waveform of the power supply is alternately supplied, without relation to the polarity of power supply detected with a polarity detection unit 29, to the FETs 5rp, 5sp, 5tp of the positive output terminal side (P side) and the FETs 5rn, 5sn, 5tn of the negative output terminal side (N side) to alternately turn ON and OFF the FETs in the P and N sides.

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】この発明は、大型バッテリ車
両等に搭載されるバッテリなどの負荷の電源装置として
使用されるAC−DCコンバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AC-DC converter used as a power supply device for a load such as a battery mounted on a large battery vehicle or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、三相交流を直流に変換するAC−
DCコンバータを用いたインバータ方式の誘導電動機制
御装置は、例えば図6に示すように構成されている。図
6において、51は三相交流電源、52は6個のダイオ
ード53をフルブリッジ接続して成り交流電源51の
R,S,Tの各相端子に接続された三相ブリッジ整流回
路、55は整流回路52の正、負出力端子に並列接続さ
れて整流回路52と共にAC−DCコンバータを構成す
る平滑コンデンサ、56は6個の絶縁ゲートバイポーラ
トランジスタ(以下、IGBTと称する)57rp,5
7rn,57sp,57sn,57tp,57tnをフ
ルブリッジ接続して成り整流回路52の正、負出力端子
に接続されたインバータ回路であり、このインバータ回
路56の各IGBT57rp,57rn,57sp,5
7sn,57tp,57tnそれぞれにはフライホイー
ルダイオード58が逆並列に接続され、インバータ回路
56の3個の出力端子に三相誘導電動機59が接続され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an AC- which converts three-phase alternating current into direct current
An inverter type induction motor control device using a DC converter is configured as shown in FIG. 6, for example. In FIG. 6, reference numeral 51 is a three-phase AC power supply, 52 is a full-bridge connection of six diodes 53, and a three-phase bridge rectifier circuit connected to the R, S, and T phase terminals of the AC power supply 51, and 55 is A smoothing capacitor, which is connected in parallel to the positive and negative output terminals of the rectifier circuit 52 and constitutes an AC-DC converter together with the rectifier circuit 52, includes six insulated gate bipolar transistors (hereinafter referred to as IGBTs) 57rp, 5
7rn, 57sp, 57sn, 57tp, 57tn are full-bridge connected, and are inverter circuits connected to the positive and negative output terminals of the rectifier circuit 52. Each of the IGBTs 57rp, 57rn, 57sp, 5 of this inverter circuit 56 is
A flywheel diode 58 is connected in antiparallel to each of 7sn, 57tp, and 57tn, and a three-phase induction motor 59 is connected to three output terminals of the inverter circuit 56.

【0003】このとき、IGBT57rp,57rnの
接続点、IGBT57sp,57snの接続点、IGB
T57tp,57tnの接続点がインバータ回路56の
出力端子に相当する。
At this time, the connection points of the IGBTs 57rp and 57rn, the connection points of the IGBTs 57sp and 57sn, the IGBT
The connection point of T57tp and 57tn corresponds to the output terminal of the inverter circuit 56.

【0004】また、AC−DCコンバータを用いた準定
電圧方式のバッテリ充電装置は、例えば図7に示すよう
に構成され、図7において、61三相交流電源、62は
1次側の各入力端子が交流電源61のR,S,Tの各相
端子に接続された三相リーケージトランス、63は6個
のダイオード64をフルブリッジ接続して成りリーケー
ジトランス62の2次側の各出力端子に接続されリーケ
ージトランス62と共にAC−DCコンバータを構成す
る三相ブリッジ整流回路であり、この整流回路63の
正、負出力端子にバッテリ65の正、負端子がそれぞれ
接続されている。この場合、リーケージトランス62の
タップ切換により、出力電圧の調整が行われるが、リー
ケージトランス62自身により、バッテリ65の充電状
態に応じてある程度その出力の調整がなされるようにな
っている。
A quasi-constant voltage type battery charger using an AC-DC converter is constructed, for example, as shown in FIG. 7. In FIG. 7, 61 three-phase AC power supplies and 62 each input on the primary side. The terminal is a three-phase leakage transformer connected to the R, S, and T phase terminals of the AC power supply 61, and 63 is a full bridge connection of six diodes 64 to each output terminal on the secondary side of the leakage transformer 62. It is a three-phase bridge rectifier circuit that is connected to the leakage transformer 62 and constitutes an AC-DC converter. The positive and negative output terminals of the rectifier circuit 63 are connected to the positive and negative terminals of the battery 65, respectively. In this case, the output voltage is adjusted by switching the taps of the leakage transformer 62, but the output is adjusted to some extent by the leakage transformer 62 itself according to the state of charge of the battery 65.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図6に示す
誘導電動機制御装置では、整流回路52の出力側にある
コンデンサ55に断続的に大きな脈流電流が流れるた
め、その際に発生する高調波が、他の電源設備に対して
ノイズとして作用し、電源設備の誤動作を招く等の悪影
響を及ぼすおそれがあった。
However, in the induction motor control device shown in FIG. 6, since a large pulsating current flows intermittently in the capacitor 55 on the output side of the rectifier circuit 52, the harmonics generated at that time are generated. However, there is a risk that it may adversely affect other power supply equipment as noise and cause malfunction of the power supply equipment.

【0006】更に、この脈流電流は電源の交流波形に対
して位相がずれるため、力率の低下による無効電力が発
生し、その結果、負荷である誘導電動機59の容量より
も大きな電流容量の電源設備が必要になり、無効電力を
補うだけの大型の電源設備を設計しなければならない。
Further, since this pulsating current is out of phase with the AC waveform of the power source, reactive power is generated due to the reduction in power factor, and as a result, the current capacity is larger than the capacity of the induction motor 59 as a load. Power supply equipment is required, and large-scale power supply equipment must be designed to supplement the reactive power.

【0007】また、図7に示す準定電圧方式の充電装置
では、これら高調波及び電源設備の大型化の問題に加え
て、リーケージトランス62の特性上、つまりトランス
自身の発熱による内部損失が大きいことから効率が低下
し、電源設備として大型で高価になるという問題があっ
た。
Further, in the quasi-constant voltage type charging device shown in FIG. 7, in addition to the problems of harmonics and the increase in size of power supply equipment, due to the characteristics of the leakage transformer 62, that is, internal loss due to heat generation of the transformer itself is large. Therefore, there is a problem in that the efficiency is reduced, and the power supply facility is large and expensive.

【0008】そこで、本発明は、高力率、高効率で軽量
小型の電源設備の設計が可能なAC−DCコンバータを
提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an AC-DC converter capable of designing a light-weight and small-sized power supply facility having a high power factor, high efficiency.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、三相交流電源の交流を直流に変換し
て負荷に供給するAC−DCコンバータにおいて、2個
のスイッチング素子の直列回路を3個並列接続して成り
正、負出力端子が前記負荷に接続されるブリッジ回路
と、前記各直列回路における前記両スイッチング素子の
接続点と前記電源の各相とをそれぞれ接続した昇圧用リ
アクトルと、前記電源の各相電圧の極性を検出する極性
検出部と、前記極性検出部より検出される前記電源の各
相電圧が正のときに、前記ブリッジ回路の前記各直列回
路における前記負出力端子側の前記各スイッチング素子
を、前記電源の各相電圧が負のときに、前記各正出力端
子側の前記スイッチング素子を、所定周波数かつ所定デ
ューティでスイッチング制御するスイッチング制御部と
を備え、前記各スイッチング素子のオンにより前記リア
クトルを介して前記電源を短絡し、このオンの間に前記
リアクトルに蓄えられたエネルギによる電圧を前記スイ
ッチング素子のオフにより前記スイッチング素子に並列
接続されたダイオードを介し前記電源電圧に重畳して前
記負荷に供給することを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is an AC-DC converter for converting an alternating current of a three-phase alternating current power supply into a direct current and supplying it to a load. A bridge circuit having three series circuits connected in parallel and having positive and negative output terminals connected to the load, and a booster connecting a connection point of the switching elements in each series circuit and each phase of the power supply. Reactor, a polarity detection unit that detects the polarity of each phase voltage of the power supply, and when each phase voltage of the power supply detected by the polarity detection unit is positive, in the series circuit of the bridge circuit The switching elements on the negative output terminal side are switched at a predetermined frequency and a predetermined duty when the phase voltage of the power supply is negative. And a switching control unit for controlling the switching control, short-circuiting the power supply through the reactor by turning on each of the switching elements, the voltage due to the energy stored in the reactor during this on is turned off by turning off the switching elements. It is characterized in that it is superimposed on the power supply voltage and supplied to the load through a diode connected in parallel with the switching element.

【0010】このような構成によれば、各スイッチング
素子のオンの間にリアクトルに蓄えられたエネルギによ
る電圧が、スイッチング素子のオフによりダイオードを
介して電源電圧に重畳され、電源電圧が昇圧されて負荷
に供給される。このとき、極性検出部より検出される三
相交流電源の各相電圧の正及び負に応じて、スイッチン
グ制御部により、ブリッジ回路の各直列回路における負
出力端子側の各スイッチング素子、及び、各正出力端子
側のスイッチング素子が所定周波数で所定のデューティ
でスイッチング制御される。
With such a configuration, the voltage due to the energy stored in the reactor while each switching element is on is superimposed on the power supply voltage via the diode when the switching element is off, and the power supply voltage is boosted. Supplied to the load. At this time, according to the positive and negative of each phase voltage of the three-phase AC power supply detected by the polarity detection unit, by the switching control unit, each switching element on the negative output terminal side in each series circuit of the bridge circuit, and each The switching element on the positive output terminal side is switching-controlled at a predetermined frequency and a predetermined duty.

【0011】そのため、電源電圧の波形とほぼ相似な波
形の電流が負荷に供給されることになり、従来のように
平滑用のコンデンサを使用しないことから、大きな脈流
に伴う高調波の発生もなく、98%程度の高い力率を確
保することができると共に、スイッチングによるリアク
トルの電磁的なエネルギによる電圧を重畳して電源電圧
を昇圧していることから、従来のリーケージトランスの
ような高価で効率の悪いトランスを使用する必要がな
く、93%以上の高い効率にて電源電圧を昇圧でき、電
源設備の軽量小型化を図ることができる。特に、バッテ
リ工作車のように車載バッテリがDC288V以上であ
って、三相交流電源のようにその波高値がバッテリ電圧
よりも高く、高圧用トランスが不要な場合には、そのと
きの効率は98%と非常に高くなる。一方、DC48V
のバッテリ充電に使用する場合には、トランスが必要と
なるため、トランスの効率を乗算すると総合効率は93
〜95%となるが、それでもリーケージトランスの効率
を上回る。
As a result, a current having a waveform substantially similar to the waveform of the power supply voltage is supplied to the load, and since a smoothing capacitor is not used as in the prior art, the generation of harmonics due to a large pulsating current is also generated. In addition, a high power factor of about 98% can be secured, and the power supply voltage is boosted by superimposing the voltage due to the electromagnetic energy of the reactor due to switching, so that it is as expensive as a conventional leakage transformer. It is not necessary to use an inefficient transformer, the power supply voltage can be boosted with a high efficiency of 93% or more, and the power supply equipment can be reduced in weight and size. In particular, when the on-vehicle battery is 288 V DC or more as in a battery-powered vehicle and the crest value is higher than the battery voltage as in a three-phase AC power supply and a high voltage transformer is not required, the efficiency at that time is 98. It becomes very high as a percentage. On the other hand, DC48V
When the battery is used to charge the battery, a transformer is required, so multiplying the transformer efficiency gives a total efficiency of 93.
Although it is ~ 95%, it still exceeds the efficiency of the leakage transformer.

【0012】また、本発明には、前記電源の各相電圧の
波形を検出する波形検出部を備え、前記スイッチング制
御部が、前記波形検出部により検出される前記電源の各
相電圧波形に基づき前記スイッチング素子の制御デュー
ティを可変することを特徴としている。
Further, according to the present invention, there is provided a waveform detecting section for detecting a waveform of each phase voltage of the power source, and the switching control section is based on each phase voltage waveform of the power source detected by the waveform detecting section. The control duty of the switching element is variable.

【0013】このような構成によれば、負荷電流の波形
を、波形検出部により検出される各相電圧の波形により
近づけることができ、力率及び効率のいっそうの向上を
図ることができる。
With such a configuration, the waveform of the load current can be made closer to the waveform of each phase voltage detected by the waveform detector, and the power factor and efficiency can be further improved.

【0014】また、本発明は、前記負荷に供給される負
荷電圧を検出する負荷電圧検出部と、前記負荷に流れる
負荷電流を負荷電流検出部とを備え、前記スイッチング
制御部が、前記負荷電圧及び前記負荷電流をフィードバ
ック制御することを特徴としている。
Further, the present invention comprises a load voltage detecting section for detecting a load voltage supplied to the load, and a load current detecting section for detecting a load current flowing through the load, wherein the switching control section has the load voltage. And feedback control of the load current.

【0015】このような構成によれば、負荷電圧及び負
荷電流をスイッチング制御部によりフィードバック制御
することで、高速で高精度な負荷電圧及び負荷電流の制
御を実現することができる。
With such a configuration, the load voltage and the load current are feedback-controlled by the switching control section, so that the load voltage and the load current can be controlled at high speed and with high accuracy.

【0016】また、本発明は、前記各スイッチング素子
が、それぞれ前記ダイオードを一体化して成る電界効果
トランジスタにより構成されていることを特徴としてい
る。このような構成によれば、電界効果トランジスタの
寄生ダイオードを利用できるため、別途ダイオードを準
備する必要がなく、回路配置の面で簡素化及び小型化を
図ることができ、100数十ボルト以下の小容量用の電
源設備として非常に有効である。
Further, the present invention is characterized in that each of the switching elements is constituted by a field effect transistor formed by integrating the diode. According to such a configuration, since the parasitic diode of the field effect transistor can be used, it is not necessary to separately prepare a diode, simplification and miniaturization can be achieved in terms of circuit arrangement, and 100 tens of volts or less can be achieved. It is very effective as a power supply facility for small capacity.

【0017】また、本発明は、前記各スイッチング素子
が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタにより構成され
ていることを特徴としている。このような構成によれ
ば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタは、比較的安価
でかつ高速スイッチングが可能であるため、100数十
ボルトを超える大容量用の電源設備を安価な構成により
実現することができる。
Further, the present invention is characterized in that each of the switching elements is composed of an insulated gate bipolar transistor. With such a configuration, the insulated gate bipolar transistor is relatively inexpensive and capable of high-speed switching, so that a power supply facility for large capacity exceeding 100 tens of volts can be realized with an inexpensive configuration.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】(昇圧原理)実施形態の説明に先
立ち、本発明における昇圧の原理について説明すると、
直流回路及び単相交流回路における基本原理は、本件出
願人の出願にかかる特開平10−32937号公報の第
2頁左欄第39行ないし同頁右欄第14行(図1ないし
図5も参照)に記載されているとおりである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Principle of Boosting) Prior to the description of the embodiments, the principle of boosting in the present invention will be described.
The basic principle of a DC circuit and a single-phase AC circuit is as follows: Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-32937 filed by the applicant of the present application, page 2, left column, line 39 to page right column, line 14 (also in FIGS. 1 to 5). See).

【0019】即ち、単相交流回路で説明すると、図3に
示すように、交流電源VBに、リアクトルLを介して4
個のダイオードD1〜D4のブリッジ整流回路BRを接
続すると共に、上下2段のダイオードD1,D2のみに
それぞれスイッチング素子S1,S2を並列接続し、整
流回路BRの正、負出力端子の間にコンデンサC(或い
は直流負荷)を接続する。
That is, to explain using a single-phase AC circuit, as shown in FIG.
The bridge rectifier circuit BR of the individual diodes D1 to D4 is connected, and the switching elements S1 and S2 are connected in parallel only to the upper and lower two-stage diodes D1 and D2, respectively, and a capacitor is provided between the positive and negative output terminals of the rectifier circuit BR. Connect C (or DC load).

【0020】そして、図4(a)に示すように、交流電
源VBの電圧極性が正のときに、同図(b)に示すよう
に、下側のスイッチング素子S2を所定周波数のチョッ
パ信号によって繰り返しオン、オフさせると、このスイ
ッチング素子S2のオン期間に、リアクトルL、スイッ
チング素子S2、ダイオードD4の経路に電流が流れて
リアクトルLに誘導エネルギが蓄積され、このスイッチ
ング素子S2がオフすると、リアクトルLに蓄積された
エネルギによる誘導電流がダイオードD1に転流してコ
ンデンサCが充電され、この充電電流によりコンデンサ
Cの両端電圧が電源電圧よりも高くなって、コンデンサ
Cの両端に昇圧された電圧V2(>V1)が現れる。
Then, as shown in FIG. 4A, when the voltage polarity of the AC power source VB is positive, as shown in FIG. 4B, the lower switching element S2 is driven by the chopper signal of a predetermined frequency. When the switching element S2 is repeatedly turned on and off, a current flows through the path of the reactor L, the switching element S2, and the diode D4 during the on period of the switching element S2 to accumulate inductive energy in the reactor L. When the switching element S2 is turned off, the reactor is turned on. The induced current due to the energy stored in L is diverted to the diode D1 to charge the capacitor C, the charging current causes the voltage across the capacitor C to become higher than the power supply voltage, and the boosted voltage V2 across the capacitor C. (> V1) appears.

【0021】一方、図4(a)に示すように、交流電源
VBの電圧極性が負のときには、同図(c)に示すよう
に、上側のスイッチング素子S1を所定周波数のチョッ
パ信号によってオン、オフさせることにより、このスイ
ッチング素子S1のオン期間に、ダイオードD3、スイ
ッチング素子S1、リアクトルLの経路に電流が流れて
リアクトルLに誘導エネルギが蓄積され、このスイッチ
ング素子S1がオフすると、リアクトルLに蓄積された
エネルギによる誘導電流がダイオードD3に転流してコ
ンデンサCが充電され、この充電電流によりコンデンサ
Cの両端電圧が電源電圧よりも高くなって、コンデンサ
Cの両端に昇圧された電圧V2(>V1)が現れる。
On the other hand, when the voltage polarity of the AC power supply VB is negative as shown in FIG. 4A, the upper switching element S1 is turned on by a chopper signal of a predetermined frequency as shown in FIG. 4C. By turning off, current flows through the path of the diode D3, the switching element S1, and the reactor L during the ON period of the switching element S1, and inductive energy is accumulated in the reactor L. When the switching element S1 turns off, the reactor L The induced current due to the stored energy is diverted to the diode D3 to charge the capacitor C, the charging current causes the voltage across the capacitor C to become higher than the power supply voltage, and the boosted voltage V2 (>) across the capacitor C. V1) appears.

【0022】こうすることにより、コンデンサCに流れ
る電流波形は、図4(d)に示すようにギザギザなが
ら、全体的には交流電源VBの電圧波形とほぼ相似な波
形になる。そして、電流波形のギザギザをフィードバッ
ク制御系により小さくすることは困難であるが、交流側
電源電圧や負荷側の変動に対する電流波形の変化(歪
み)をフィードバック制御系により抑制することが可能
であり、このような電流波形の変化(歪み)を抑制して
電圧波形にいっそう近づけるには、スイッチング素子S
1,S2のオン、オフのデューティを固定せずに、電源
の電圧波形に応じて可変制御すればよく、本発明では、
交流電源の電圧波形を検出しつつ負荷電圧及び負荷電流
をフィードバック制御することで、デューティを可変制
御しようとするものである。
As a result, the waveform of the current flowing through the capacitor C becomes a waveform that is sagged as shown in FIG. 4D, but is generally similar to the voltage waveform of the AC power source VB. And, it is difficult to reduce the jaggedness of the current waveform by the feedback control system, but it is possible to suppress the change (distortion) of the current waveform due to the fluctuation on the AC side power supply voltage or the load side by the feedback control system, In order to suppress such a change (distortion) in the current waveform and bring it closer to the voltage waveform, the switching element S
It suffices to perform variable control according to the voltage waveform of the power supply without fixing the ON / OFF duty of 1 and S2. In the present invention,
The duty is variably controlled by feedback controlling the load voltage and the load current while detecting the voltage waveform of the AC power supply.

【0023】更に、これを三相交流回路に展開すると、
図5に示すように、図3と同様の整流回路BRr,BR
s,BRt等を設け、リアクトルLr,Ls,Ltを介
して三相交流電源VB3の各相に接続すればよく、三相
交流電源VB3の電圧極性の正、負に応じて、下側(負
側)のスイッチング素子Srn,Ssn,Stnまたは
上側(正側)のスイッチング素子Srp,Ssp,St
p所定周波数でスイッチングさせることにより、コンデ
ンサC(或いは直流負荷)に電源電圧V3を昇圧した電
圧V4(>V3)を供給することができる。
Further, when this is expanded to a three-phase AC circuit,
As shown in FIG. 5, rectifier circuits BRr, BR similar to those in FIG.
s, BRt, etc. may be provided and connected to each phase of the three-phase AC power supply VB3 via the reactors Lr, Ls, Lt. Depending on whether the voltage polarity of the three-phase AC power supply VB3 is positive or negative, the lower side (negative Side) switching elements Srn, Ssn, Stn or upper side (positive side) switching elements Srp, Ssp, St
p By switching at a predetermined frequency, a voltage V4 (> V3) obtained by boosting the power supply voltage V3 can be supplied to the capacitor C (or DC load).

【0024】ここで、整流回路BRrはダイオードDr
1,Dr2,Dr3,Dr4がブリッジ接続されて構成
され、これと同様に、整流回路BRsはダイオードDs
1,Ds2,Ds3,Ds4が、整流回路BRtはダイ
オードDt1,Dt2,Dt3,Dt4がブリッジ接続
されて構成されている。
Here, the rectifier circuit BRr is a diode Dr.
1, Dr2, Dr3, Dr4 are configured by bridge connection, and similarly, the rectifier circuit BRs includes a diode Ds.
1, Ds2, Ds3, Ds4, and the rectifier circuit BRt is configured by bridge-connecting the diodes Dt1, Dt2, Dt3, Dt4.

【0025】(第1実施形態)上記した原理に基づく本
発明の第1実施形態について、図1を参照して説明す
る。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention based on the above principle will be described with reference to FIG.

【0026】図1に示すように、三相交流電源の各相
R,S,Tに昇圧用リアクトル1を介してインバータ整
流回路2が接続されている。このインバータ整流回路2
は、SMR(Switching Moded Rectifier)と称される
アクティブフィルタの一種であり、L,Cやリーケージ
トランスを用いずに電源電圧を昇圧するもので、スイッ
チング素子である6個のIGBT3rp,3rn,3s
p,3sn,3tp,3tnがフルブリッジ接続による
ブリッジ回路と、各IGBT3rp,3rn,3sp,
3sn,3tp,3tnそれぞれに逆向きに並列接続さ
れたフライホイールダイオード4rp,4rn,4s
p,4sn,4tp,4tnとにより構成されている。
As shown in FIG. 1, an inverter rectifier circuit 2 is connected to each phase R, S, T of a three-phase AC power source via a boosting reactor 1. This inverter rectifier circuit 2
Is a kind of active filter called SMR (Switching Moded Rectifier), which boosts the power supply voltage without using L, C and a leakage transformer, and includes six IGBTs 3rp, 3rn, 3s which are switching elements.
p, 3sn, 3tp, 3tn are full bridge connection bridge circuits, and each IGBT 3rp, 3rn, 3sp,
Flywheel diodes 4rp, 4rn, and 4s connected in parallel in opposite directions to 3sn, 3tp, and 3tn, respectively.
p, 4sn, 4tp, 4tn.

【0027】そして、R相に対するIGBT3rp,3
rnの直列回路におけるIGBT3rp,3rnの接続
点、S相に対するIGBT3sp,3snの直列回路に
おけるIGBT3sp,3snの接続点、T相に対する
IGBT3tp,3tnの直列回路におけるIGBT3
tp,3tnの接続点が、昇圧用リアクトル1を介して
電源の各相R,S,Tに接続されている。更に、インバ
ータ整流回路2の正、負出力端子に直流負荷であるバッ
テリ6が接続されている。
Then, the IGBTs 3rp, 3 for the R phase
IGBT3rp, 3rn connection point in the rn series circuit, IGBT3sp, 3sn connection point in the S-phase IGBT3sp, 3sn series circuit, IGBT3tp, 3tn IGBT3 in the T-phase series circuit
The connection point of tp, 3tn is connected to each phase R, S, T of the power supply via the boosting reactor 1. Further, a battery 6 as a DC load is connected to the positive and negative output terminals of the inverter rectifier circuit 2.

【0028】また、インバータ整流回路2の各IGBT
3rp,3rn,3sp,3sn,3tp,3tnは、
スイッチング制御部8により制御される。このスイッチ
ング制御部8は、R,Cのフィルタ10、定電圧ダイオ
ード11r,11s,11t及びフォトカプラ12r,
12s,12tから成り電源の各相電圧の極性を検出す
る極性検出部13と、負荷電圧検出部15により検出さ
れるバッテリ6の負荷電圧Vb、及び負荷電流検出部1
6により検出されるバッテリ6を流れる負荷電流Ibを
フィーバック制御してPWM(Pulse Width Modulatio
n)制御パルスを発生するPWM制御部18と、極性検
出部13の出力とPWM制御部18の出力との論理積を
とるゲート部19と、このゲート部19と各IGBT3
rp,3rn,3sp,3sn,3tp,3tnとを電
気的に絶縁しゲート部19の出力を各IGBT3rp,
3rn,3sp,3sn,3tp,3tnの制御端子に
出力するアイソレーション部20とにより構成されてい
る。
Further, each IGBT of the inverter rectifier circuit 2
3rp, 3rn, 3sp, 3sn, 3tp, 3tn are
It is controlled by the switching control unit 8. The switching control unit 8 includes an R, C filter 10, constant voltage diodes 11r, 11s, 11t and a photo coupler 12r,
A polarity detection unit 13 composed of 12s and 12t for detecting the polarity of each phase voltage of the power supply, a load voltage Vb of the battery 6 detected by the load voltage detection unit 15, and a load current detection unit 1
The load current Ib flowing through the battery 6 detected by 6 is feedback controlled to perform PWM (Pulse Width Modulatio).
n) A PWM control unit 18 that generates a control pulse, a gate unit 19 that performs a logical product of the output of the polarity detection unit 13 and the output of the PWM control unit 18, the gate unit 19 and each IGBT 3
rp, 3rn, 3sp, 3sn, 3tp, 3tn are electrically insulated from each other, and the output of the gate unit 19 is set to each IGBT 3rp,
3rn, 3sp, 3sn, 3tp, 3tn and the isolation part 20 which outputs to the control terminal.

【0029】ところで、PWM制御部18は、基準電圧
発生部18aと、リミッタ機能を有する電圧レギュレー
タ18bと、電流レギュレータ18cと、基準デューテ
ィ設定部18dと、加算器18eと、パルス出力部18
fとにより構成されている。
By the way, the PWM control section 18 includes a reference voltage generating section 18a, a voltage regulator 18b having a limiter function, a current regulator 18c, a reference duty setting section 18d, an adder 18e, and a pulse output section 18.
and f.

【0030】そして、基準電圧発生部18aによる基準
電圧Vsと負荷電圧検出部16による負荷電圧Vbとが
電圧レギュレータ18bにより誤差増幅され、これによ
り得られる誤差電流Irefと負荷電流検出部16によ
る負荷電流Ibとが電流レギュレータ18cにより誤差
増幅され、これにより得られるエラー信号と基準デュー
ティ設定部18dにより設定されたデューティ信号とが
加算器18eにより加算され、基準デューティ設定部1
8dによる一定のデューティを可変制御すべくパルス出
力部18fからPWM制御パルスが出力される。
Then, the reference voltage Vs from the reference voltage generator 18a and the load voltage Vb from the load voltage detector 16 are error-amplified by the voltage regulator 18b, and the error current Iref obtained by this is amplified and the load current from the load current detector 16 is obtained. Ib and Ib are error-amplified by the current regulator 18c, and the error signal obtained thereby and the duty signal set by the reference duty setting unit 18d are added by the adder 18e, and the reference duty setting unit 1
A PWM control pulse is output from the pulse output unit 18f to variably control the constant duty by 8d.

【0031】このPWM制御パルスが、上記したゲート
部19を経ることによって、極性検出部13より検出さ
れる電源の各相電圧が正のときには、インバータ整流回
路2の負出力端子側のIGBT3rn,3sn,3tn
に、極性検出部13より検出される電源の各相電圧が負
のときには、インバータ整流回路2の正出力端子側のI
GBT3rp,3sp,3tpに供給されるようになっ
ている。
This PWM control pulse passes through the gate section 19 described above, so that when the phase voltage of each power source detected by the polarity detection section 13 is positive, the IGBTs 3rn, 3sn on the negative output terminal side of the inverter rectifier circuit 2 are formed. , 3tn
In addition, when each phase voltage of the power source detected by the polarity detection unit 13 is negative, I on the positive output terminal side of the inverter rectifier circuit 2
It is adapted to be supplied to GBT3rp, 3sp, 3tp.

【0032】そして、上記した昇圧原理で説明したよう
に、負出力端子側の各IGBT3rn,3sn,3tn
のオン、オフ、及び、正出力端子側の各IGBT3r
p,3sp,3tpのオン、オフにより、電源電圧が昇
圧され、昇圧された充電電圧がバッテリ6に供給され、
バッテリ6の充電が行われる。尚、図1には示されてい
ないが、サージ電流を流すための平滑用コンデンサがバ
ッテリ6のユニットに並列接続されており、バッテリ6
に変動の激しい電流が流れないように対策が施されてい
る。このとき、リアクトル1を流れる電流波形として、
電源電圧とほぼ相似な波形が得られる。
Then, as explained in the above-mentioned boosting principle, the IGBTs 3rn, 3sn, 3tn on the negative output terminal side.
ON, OFF, and each IGBT3r on the positive output terminal side
By turning on / off p, 3sp, and 3tp, the power supply voltage is boosted, and the boosted charging voltage is supplied to the battery 6,
The battery 6 is charged. Although not shown in FIG. 1, a smoothing capacitor for flowing a surge current is connected in parallel to the unit of the battery 6,
Measures have been taken to prevent a current that fluctuates significantly from flowing in. At this time, as a current waveform flowing through the reactor 1,
A waveform similar to the power supply voltage can be obtained.

【0033】従って、第1実施形態によれば、電源電圧
の波形とほぼ相似な波形の電流がリアクトル1に供給さ
れることになり、98%程度の高い力率を確保すること
ができると共に、スイッチングによるリアクトル1の電
磁エネルギによる誘導電流を利用して電源電圧を昇圧し
ていることから、従来のリーケージトランスのような高
価で効率の悪いトランスを使用する必要がなく、98%
以上の高い効率にて電源電圧を昇圧でき、しかも各IG
BTの制御性が高く、電源設備の軽量小型化を図ること
ができる。
Therefore, according to the first embodiment, a current having a waveform substantially similar to the waveform of the power supply voltage is supplied to the reactor 1, so that a high power factor of about 98% can be secured and Since the power supply voltage is boosted by using the induced current due to the electromagnetic energy of the reactor 1 due to switching, it is not necessary to use an expensive and inefficient transformer such as a conventional leakage transformer, and it is 98%.
The power supply voltage can be boosted with the above high efficiency, and each IG
The controllability of BT is high, and it is possible to reduce the weight and size of power supply equipment.

【0034】この場合、スイッチング素子としてIGB
Tを使用しているため、100数十ボルト以上の大容量
の電源設備に非常に有効である。
In this case, the IGBT is used as the switching element.
Since T is used, it is very effective for large-capacity power supply equipment of 100 tens of volts or more.

【0035】(第2実施形態)本発明の第2実施形態に
ついて図2を参照して説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0036】図2に示すように、インバータ整流回路2
の基本的な構成は図1とほぼ同じであり、スイッチング
素子としてIGBTに代えて電界効果トランジスタ(以
下、FETと称する)5rp,5rn,5sp,5s
n,5tp,5tnを使用している点が第1実施形態と
相違している。この場合、FET5rp,5rn,5s
p,5sn,5tp,5tnを使用することで、フライ
ホイールダイオードとしてFETの寄生ダイオードを利
用できるため、第1実施形態のように、別途フライホイ
ールダイオード4rp,4rn,4sp,4sn,4t
p,4tnを設ける必要がない。
As shown in FIG. 2, the inverter rectifier circuit 2
The basic configuration of is similar to that of FIG. 1, and a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) 5rp, 5rn, 5sp, 5s is used as a switching element instead of the IGBT.
The difference from the first embodiment is that n, 5tp, and 5tn are used. In this case, FETs 5rp, 5rn, 5s
By using p, 5sn, 5tp, and 5tn, the parasitic diode of the FET can be used as the flywheel diode. Therefore, as in the first embodiment, the flywheel diodes 4rp, 4rn, 4sp, 4sn, and 4t are separately provided.
It is not necessary to provide p and 4tn.

【0037】また、図2に示すように、本実施形態にお
けるスイッチング制御部25は、電源の各相電圧波形を
検出する波形検出部に相当する三相変圧器26と、コン
パレータ27及びボリウム28から成り電源の各相電圧
の極性を検出する極性検出部29と、負荷電圧検出部1
5により検出されるバッテリ6の負荷電圧Vb、及び負
荷電流検出部16により検出されるバッテリ6を流れる
負荷電流Ibをフィーバック制御してPWM制御パルス
を発生すると共に、PWM制御パルスのデューティを可
変制御するPWM制御部30とにより構成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the switching control section 25 in the present embodiment includes a three-phase transformer 26 corresponding to a waveform detection section for detecting a voltage waveform of each phase of the power source, a comparator 27 and a volume 28. Polarity detection unit 29 that detects the polarity of each phase voltage of the actual power supply, and load voltage detection unit 1
5, the load voltage Vb of the battery 6 detected by the load current Ib flowing through the battery 6 detected by the load current detector 16 is feedback-controlled to generate a PWM control pulse, and the duty of the PWM control pulse is changed. It is configured by a PWM control unit 30 for controlling.

【0038】このPWM制御部30は、基準電圧発生部
30aと、リミッタ機能を有する電圧レギュレータ30
bと、各相毎の掛算器30cr,30cs,30ct
と、各相毎の電流レギュレータ30dr,30ds,3
0dtと、各相毎の加算器30er,30es,30e
tと、パルス出力部30fr,30fs,30ftと、
アイソレーション部30gr,30gs,30gtとに
より構成されている。
The PWM control section 30 includes a reference voltage generating section 30a and a voltage regulator 30 having a limiter function.
b and multipliers 30cr, 30cs, 30ct for each phase
And current regulators 30dr, 30ds, 3 for each phase
0dt and adders 30er, 30es, 30e for each phase
t, the pulse output units 30fr, 30fs, 30ft,
It is composed of isolation portions 30gr, 30gs, and 30gt.

【0039】そして、基準電圧発生部30aによる基準
電圧Vsと負荷電圧検出部16による負荷電圧Vbとが
電圧レギュレータ30bにより誤差増幅され、エラー信
号である電圧レギュレータ30bの出力電圧VEと三相
変圧器26の2次側電圧VR,VS,VTそれぞれとが
掛算器30cr,30cs,30ctにより掛け算され
て相電流指令信号Icr,Ics,Ictが得られる。
ここで、R相の掛算器30crは、(VE×VR/1
0)の演算を行い、S相、T相の掛算器30cs,30
ctについても同様である。
Then, the reference voltage Vs from the reference voltage generator 30a and the load voltage Vb from the load voltage detector 16 are error-amplified by the voltage regulator 30b, and the output voltage VE of the voltage regulator 30b as an error signal and the three-phase transformer. The secondary voltages VR, VS, VT of 26 are respectively multiplied by multipliers 30cr, 30cs, 30ct to obtain phase current command signals Icr, Ics, Ict.
Here, the R-phase multiplier 30cr is (VE × VR / 1
0) is performed, and S-phase and T-phase multipliers 30cs, 30
The same applies to ct.

【0040】続いて、これら相電流指令信号Icr,I
cs,Ictそれぞれと、リアクトル1の後段において
検出される各相電流IR,IS,ITそれぞれとが、電
流レギュレータ30dr,30ds,30dtにより誤
差増幅され、各々の出力であるエラー信号それぞれと、
極性検出部29の出力である各相電圧基準率設定信号そ
れぞれとが、加算器30er,30es,30etによ
り加算され、これにより各FET5rp,5rn,5s
p,5sn,5tp,5tnへのPWM制御パルスのデ
ューティが電源電圧波形に応じて補正され、加算器30
er,30es,30etそれぞれの出力に基づくデュ
ーティのPWM制御パルスが、パルス出力部30fr,
30fs,30ftそれぞれからアイソレーション部3
0gr,30gs,30gtを介して出力される。
Subsequently, these phase current command signals Icr, I
Each of cs and Ict and each of the phase currents IR, IS and IT detected in the latter stage of the reactor 1 are error-amplified by the current regulators 30dr, 30ds and 30dt, and the respective error signals which are the respective outputs,
The respective phase voltage reference rate setting signals output from the polarity detection unit 29 are added by the adders 30er, 30es and 30et, whereby the FETs 5rp, 5rn and 5s are added.
The duty of the PWM control pulse to p, 5sn, 5tp, 5tn is corrected according to the power supply voltage waveform, and the adder 30
er, 30es, 30et, the PWM control pulse of the duty based on the output of the pulse output unit 30fr,
Isolation unit 3 from each of 30fs and 30ft
It is output via 0 gr, 30 gs, and 30 gt.

【0041】このように、電源の各相電圧波形に応じて
ディーティが可変制御されてパルス出力部30fr,3
0fs,30ftそれぞれから出力されるPWM制御パ
ルスが、極性検出部29より検出される電源の極性に関
係なく、P側(正出力端子側)のFET5rp,5s
p,5tpと、N側(負出力端子側)のFET5rn,
5sn,5tnに交互に供給され、P側とN側のFET
が交互にオン、オフされる。その理由として、例えばR
相電圧の極性が正のときには、FET5rnがオンさ
れ、このFET5rnのオンにより流れる電流はFET
5rnをオフするだけでは寄生ダイオードに転流するだ
けであるが、FET5rpをそれから1〜2μsの遅れ
でオンさせることにより、FET5rpのソース、ドレ
インに更に転流するからである。このとき、寄生ダイオ
ード損失(オン電圧≒1V)よりもFETのオン電圧が
低い(0.1V以下)ため、損失が非常に小さくなる。
また、第1実施形態のようなIGBTの場合、電流波形
の極性反転時にその制御動作遅れによって無通電状態が
発生して歪みの原因となるが、FETの場合スイッチン
グ速度が速いことからこのような遅れもなく無通電状態
も解消される。
In this way, the duty is variably controlled according to the voltage waveform of each phase of the power source, and the pulse output units 30fr, 3fr.
PWM control pulses output from 0fs and 30ft are FETs 5rp and 5s on the P side (positive output terminal side) regardless of the polarity of the power source detected by the polarity detection unit 29.
p, 5tp and FET 5rn on the N side (negative output terminal side)
Alternately supplied to 5sn and 5tn, P-side and N-side FET
Are alternately turned on and off. The reason is, for example, R
When the polarity of the phase voltage is positive, the FET 5rn is turned on, and the current flowing by turning on the FET 5rn is
This is because turning off 5rn only causes commutation to the parasitic diode, but turning on FET5rp with a delay of 1 to 2 μs causes further commutation to the source and drain of FET5rp. At this time, the ON voltage of the FET is lower (0.1 V or less) than the parasitic diode loss (ON voltage≈1 V), and therefore the loss is extremely small.
Further, in the case of the IGBT as in the first embodiment, when the polarity of the current waveform is inverted, the control operation delay causes a non-energized state, which causes distortion. However, in the case of the FET, the switching speed is high. There is no delay and the non-energized state is resolved.

【0042】従って、第2実施形態によれば、電源の各
相電圧波形に基づき負出力端子側(N側)のFET5r
n,5sn,5tn及び正出力端子側(P側)のFET
5rp,5sp,5tpの制御デューティを可変するこ
とにより、上記した第1実施形態に比較して、負荷電流
の波形を、各相電圧の波形によりいっそう相似にするこ
とができ、力率及び効率のいっそうの向上を図ることが
できる。更に、第1実施形態のようなIGBTの場合、
スイッチング周波数は20kHzが上限と考えられる
が、本実施形態のようなFETの場合には1MHz程度
までは可能であり、FETのスイッチング周波数を10
0kHz〜200kHzに設定したときには、設計上、
昇圧用リアクトル1のインダクタンスをIGBTで使用
するリアクトルの1/5〜1/10に小さくすることが
でき、装置の軽量化、低廉化が図れ、制御応答性の向上
を期待することができる。
Therefore, according to the second embodiment, the FET 5r on the negative output terminal side (N side) is based on the voltage waveform of each phase of the power source.
n, 5sn, 5tn and positive output terminal side (P side) FET
By varying the control duty of 5 rp, 5 sp, and 5 tp, the waveform of the load current can be made more similar to the waveform of each phase voltage as compared with the above-described first embodiment, and the power factor and efficiency can be improved. Further improvement can be aimed at. Furthermore, in the case of the IGBT as in the first embodiment,
The switching frequency is considered to be 20 kHz as an upper limit, but in the case of the FET as in the present embodiment, it is possible to be up to about 1 MHz, and the switching frequency of the FET is 10 kHz.
When set to 0 kHz to 200 kHz, by design,
The inductance of the boosting reactor 1 can be reduced to 1/5 to 1/10 of that of the reactor used in the IGBT, the weight and cost of the device can be reduced, and improvement in control response can be expected.

【0043】また、第2実施形態では、スイッチング素
子としてFET5rp,5rn,5sp,5sn,5t
p,5tnを使用したため、100数十ボルト以下の比
較的小容量用の電源設備として非常に有効であり、しか
もP側とN側のFETを交互にオン、オフする1〜2μ
s程度の時間だけFET5rp,5rn,5sp,5s
n,5tp,5tnの寄生ダイオードを利用して転流
(フライホイール)すればよいことから、フライホイー
ルダイオードとして、第1実施形態のように別途ダイオ
ードを準備する必要がなく、回路配置の面で簡素化及び
小型化を図ることができる。
In the second embodiment, the FETs 5rp, 5rn, 5sp, 5sn and 5t are used as switching elements.
Since p and 5tn are used, it is very effective as a power supply facility for a relatively small capacity of 100 tens of volts or less, and the FETs on the P and N sides are alternately turned on and off 1-2 μ
FETs 5rp, 5rn, 5sp, 5s only for a time of about s
Since it is only necessary to perform commutation (flywheel) using the parasitic diodes of n, 5tp, and 5tn, it is not necessary to separately prepare a diode as the flywheel diode as in the first embodiment. It is possible to achieve simplification and miniaturization.

【0044】なお、本発明の具体的な応用例として、自
動倉庫のインバータ設備等において、各設備毎にAC主
回路電源を設けるのではなく、DC化して一括化(共通
化)した一括インバータ方式を採用することができ、こ
の場合、バッテリを併用することで、バッテリの電力平
滑化によって設備容量を大幅に軽減することが可能にな
る。更に、バッテリ工作車等のハイブリッド化におい
て、交流発電機を搭載して浮動充電を行う場合の充電設
備にも応用でき、軽量化、高速化が図れ、帰庫充電が不
要になるといった効果が期待できる。
As a specific application example of the present invention, in an inverter facility of an automatic warehouse, etc., instead of providing an AC main circuit power source for each facility, a collective inverter system in which DC is integrated (common) In this case, by using the battery together, it is possible to significantly reduce the equipment capacity by smoothing the power of the battery. Furthermore, it can be applied to the charging equipment when floating charging is performed by mounting an AC generator in a hybrid battery work vehicle, etc., and it is expected to have the effect of reducing the weight and speed, and eliminating the need for return charging. it can.

【0045】また、本発明は上記した各実施形態に限定
されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおい
て上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能であ
る。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the invention.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
よれば、電源電圧の波形とほぼ相似な波形の電流が負荷
に供給されることになり、大きな脈流に伴う高調波の発
生もなく、98%程度の高い力率を確保することができ
ると共に、スイッチングによるリアクトルの電磁的なエ
ネルギによる電圧を重畳して電源電圧を昇圧しているこ
とから、従来のリーケージトランスのような高価で効率
の悪いトランスを使用する必要がなく、98%以上の高
い効率にて電源電圧を昇圧でき、制御性も高く、電源設
備の軽量小型化を図ることが可能になり、従来の準定電
圧方式と比較すると設備容量を半分程度まで軽減するこ
とができ、高力率、高効率で軽量小型の電源設備の設計
が可能なAC−DCコンバータを提供することができ
る。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a current having a waveform substantially similar to the waveform of the power supply voltage is supplied to the load, and the harmonics caused by the large pulsating current are generated. It is possible to secure a high power factor of about 98% without any occurrence, and because the power supply voltage is boosted by superimposing the voltage due to the electromagnetic energy of the reactor due to switching, it is possible to use a conventional leakage transformer. There is no need to use an expensive and inefficient transformer, the power supply voltage can be boosted at a high efficiency of 98% or more, the controllability is high, and it is possible to reduce the weight and size of the power supply equipment. It is possible to provide an AC-DC converter capable of reducing the installation capacity by about half as compared with the voltage system, and having a high power factor, high efficiency, and lightweight and compact power supply equipment design.

【0047】また、請求項2に記載の発明によれば、負
荷電流の波形を、波形検出部により検出される各相電圧
の波形により近づけることができ、力率及び効率のいっ
そうの向上を図ることが可能になる。
According to the second aspect of the present invention, the waveform of the load current can be made closer to the waveform of each phase voltage detected by the waveform detection unit, and the power factor and efficiency are further improved. It will be possible.

【0048】また、請求項3に記載の発明によれば、負
荷電圧及び負荷電流をスイッチング制御部によりフィー
ドバック制御することで、高速で高精度な負荷電圧及び
負荷電流の制御を実現することが可能になる。
According to the third aspect of the invention, the load voltage and the load current are feedback-controlled by the switching control unit, so that the load voltage and the load current can be controlled at high speed and with high accuracy. become.

【0049】また、請求項4に記載の発明によれば、電
界効果トランジスタの特性を効果的に利用できるため、
別途ダイオードを準備する必要がなく、回路配置の面で
簡素化及び小型化を図ることが可能になり、100数十
ボルト以下の小容量用の電源設備として非常に有効であ
る。
According to the invention described in claim 4, since the characteristics of the field effect transistor can be effectively utilized,
It is not necessary to separately prepare a diode, and it is possible to achieve simplification and miniaturization in terms of circuit arrangement, which is very effective as a power supply facility for small capacity of 100 tens of volts or less.

【0050】また、請求項5に記載の発明によれば、絶
縁ゲートバイポーラトランジスタは、比較的安価でかつ
高速スイッチングが可能であるため、100数十ボルト
を超える大容量用の電源設備を安価な構成により実現す
ることが可能になる。
According to the invention of claim 5, the insulated gate bipolar transistor is relatively inexpensive and capable of high-speed switching. Therefore, a large capacity power supply facility exceeding 100 tens of volts is inexpensive. It can be realized by the configuration.

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

【図1】この発明の第1実施形態の結線図である。FIG. 1 is a connection diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第2実施形態の結線図である。FIG. 2 is a wiring diagram of a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の昇圧原理の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a boosting principle of the present invention.

【図4】この発明の昇圧原理の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a boosting principle of the present invention.

【図5】この発明の昇圧原理の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a boosting principle of the present invention.

【図6】一般のAC−DCコンバータを用いた従来の誘
導電動機制御装置の結線図である。
FIG. 6 is a wiring diagram of a conventional induction motor control device using a general AC-DC converter.

【図7】一般のAC−DCコンバータを用いた従来の充
電装置の結線図である。
FIG. 7 is a connection diagram of a conventional charging device using a general AC-DC converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 昇圧用リアクトル 2 インバータ整流回路 3rp,3rn,3sp,3sn,3tp,3tn I
GBT(スイッチング素子) 4rp,4rn,4sp,4sn,4tp,4tn フ
ライホイールダイオード 5rp,5rn,5sp,5sn,5tp,5tn F
ET(スイッチング素子) 6 バッテリ(負荷) 8,25 スイッチング制御部 13,29 極性検出部 15 負荷電圧検出部 16 負荷電流検出部 26 三相変圧器(波形検出部)
1 Boosting Reactor 2 Inverter Rectifier Circuit 3rp, 3rn, 3sp, 3sn, 3tp, 3tn I
GBT (switching element) 4rp, 4rn, 4sp, 4sn, 4tp, 4tn Flywheel diode 5rp, 5rn, 5sp, 5sn, 5tp, 5tn F
ET (switching element) 6 battery (load) 8,25 switching controller 13, 29 polarity detector 15 load voltage detector 16 load current detector 26 three-phase transformer (waveform detector)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 三相交流電源の交流を直流に変換して負
荷に供給するAC−DCコンバータにおいて、 2個のスイッチング素子の直列回路を3個並列接続して
成り正、負出力端子が前記負荷に接続されるブリッジ回
路と、 前記各直列回路における前記両スイッチング素子の接続
点と前記電源の各相とをそれぞれ接続した昇圧用リアク
トルと、 前記電源の各相電圧の極性を検出する極性検出部と、 前記極性検出部より検出される前記電源の各相電圧が正
のときに、前記ブリッジ回路の前記各直列回路における
前記負出力端子側の前記各スイッチング素子を、前記電
源の各相電圧が負のときに、前記各正出力端子側の前記
スイッチング素子を、所定周波数かつ所定デューティで
スイッチング制御するスイッチング制御部とを備え、 前記各スイッチング素子のオンにより前記リアクトルを
介して前記電源を短絡し、このオンの間に前記リアクト
ルに蓄えられたエネルギによる電圧を前記スイッチング
素子のオフにより前記スイッチング素子に並列接続され
たダイオードを介し前記電源電圧に重畳して前記負荷に
供給することを特徴とするAC−DCコンバータ。
1. An AC-DC converter for converting an alternating current of a three-phase alternating current power supply into a direct current and supplying it to a load, wherein three series circuits of two switching elements are connected in parallel, and the positive and negative output terminals are the above-mentioned. A bridge circuit connected to a load, a boosting reactor that connects each connection point of both switching elements in each series circuit and each phase of the power supply, and polarity detection that detects the polarity of each phase voltage of the power supply. Section, when each phase voltage of the power source detected by the polarity detection section is positive, the switching element on the negative output terminal side in each series circuit of the bridge circuit, the phase voltage of the power source Is negative, a switching control unit that controls switching of the switching elements on the positive output terminal side at a predetermined frequency and a predetermined duty is provided. When the switching element is turned on, the power supply is short-circuited via the reactor, and the voltage due to the energy stored in the reactor during this turning on is turned off by the switching element, and the power supply is supplied via a diode connected in parallel to the switching element. An AC-DC converter, which is superimposed on a voltage and supplied to the load.
【請求項2】 前記電源の各相電圧の波形を検出する波
形検出部を備え、前記スイッチング制御部が、前記波形
検出部により検出される前記電源の各相電圧波形に基づ
き前記スイッチング素子の制御デューティを可変するこ
とを特徴とする請求項1に記載のAC−DCコンバー
タ。
2. A waveform detection unit that detects a waveform of each phase voltage of the power supply, wherein the switching control unit controls the switching element based on each phase voltage waveform of the power supply detected by the waveform detection unit. The AC-DC converter according to claim 1, wherein the duty is variable.
【請求項3】 前記負荷に供給される負荷電圧を検出す
る負荷電圧検出部と、前記負荷に流れる負荷電流を負荷
電流検出部とを備え、前記スイッチング制御部が、前記
負荷電圧及び前記負荷電流をフィードバック制御するこ
とを特徴とする請求項1または2に記載のAC−DCコ
ンバータ。
3. A load voltage detection unit for detecting a load voltage supplied to the load, and a load current detection unit for detecting a load current flowing through the load, wherein the switching control unit includes the load voltage and the load current. Is feedback-controlled, The AC-DC converter according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記各スイッチング素子が、それぞれ前
記ダイオードを一体化して成る電界効果トランジスタに
より構成されていることを特徴とする請求項1ないし3
のいずれかに記載のAC−DCコンバータ。
4. The switching element is formed of a field effect transistor formed by integrating the diodes.
The AC-DC converter according to any one of 1.
【請求項5】 前記各スイッチング素子が、絶縁ゲート
バイポーラトランジスタにより構成されていることを特
徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のAC−D
Cコンバータ。
5. The AC-D according to claim 1, wherein each of the switching elements is composed of an insulated gate bipolar transistor.
C converter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011036063A (en) * 2009-08-04 2011-02-17 Japan Steel Works Ltd:The Resonance type pam inverter power supply device for corona discharge processing device
JP2014023422A (en) * 2012-07-12 2014-02-03 Taida Electronic Ind Co Ltd Electric energy conversion device and control method therefor

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