JP2003230276A - Control method for power converter - Google Patents

Control method for power converter

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JP2003230276A
JP2003230276A JP2002022333A JP2002022333A JP2003230276A JP 2003230276 A JP2003230276 A JP 2003230276A JP 2002022333 A JP2002022333 A JP 2002022333A JP 2002022333 A JP2002022333 A JP 2002022333A JP 2003230276 A JP2003230276 A JP 2003230276A
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Japan
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bidirectional switch
turned
switch
current flows
bidirectional
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Akihiro Odaka
章弘 小高
Hisashi Fujimoto
久 藤本
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control method for a power converter capable of preventing the generation of a spike voltage by a two-way switch and reducing loss induced by a reverse-leakage current. <P>SOLUTION: A step-down alternating current chopper circuit is constituted by using a first bidirectional switch SWa composed of two semiconductor switches Q1, Q2, and a second two-way switch SWb composed of two semiconductor switches Q3, Q4, for an alternating current power supply AC. The Q1, Q3 are turned on by a pulse-signal control circuit 21 all the time when the polarity of a power supply voltage of the alternating current power supply AC is positive, and alternately on/off-controlled at intervals of dead times wherein both the Q2, Q4 are simultaneously turned off. The Q2, Q4 are turned on all the time when the polarity of the power supply voltage is negative, and alternately on/off-controlled at intervals of dead times wherein both the Q1, Q3 are simultaneously turned off. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、双方の電流をオン
オフすることができる双方向スイッチを用いた電力変換
装置の制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter control method using a bidirectional switch capable of turning on and off both currents.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の電力変換装置の制御方法とし
て、従来、図10に示す逆耐圧をもつ2つの自己消弧型
半導体スイッチQ1及びQ2を逆並列に接続して構成す
る半導体双方向スイッチ(以下、単に双方向スイッチと
称す)SWaと、同様に2つの自己消弧型半導体スイッ
チQ3及びQ4を逆並列に接続して構成する双方向スイ
ッチSWbと、交流電源ACとを直列に環状に接続し、
双方向スイッチSWbと並列に負荷回路11及びリアク
トル12の直列回路を接続した単相降圧形交流チョッパ
回路が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a control method for a power conversion device of this type, a semiconductor bidirectional switch is constructed by connecting two self-extinguishing type semiconductor switches Q1 and Q2 having reverse breakdown voltage shown in FIG. 10 in antiparallel. (Hereinafter, simply referred to as a bidirectional switch) SWa, a bidirectional switch SWb similarly configured by connecting two self-arc-extinguishing semiconductor switches Q3 and Q4 in anti-parallel, and an AC power supply AC in a ring shape in series. connection,
A single-phase step-down AC chopper circuit is known in which a series circuit of a load circuit 11 and a reactor 12 is connected in parallel with a bidirectional switch SWb.

【0003】この単相降圧形交流チョッパ回路は、2つ
の双方向スイッチSWa及びSWbを交互にオンオフす
ることで、負荷回路11及びリアクトル12の直列回路
に印加される電圧でなる負荷電圧を交流電源ACの電源
電圧よりも低い電圧に調整でき、また負荷の電圧値は2
つの双方スイッチSWa及びSWbのオンオフ比で決定
される。
This single-phase step-down AC chopper circuit alternately turns on and off two bidirectional switches SWa and SWb to generate a load voltage, which is a voltage applied to a series circuit of a load circuit 11 and a reactor 12, as an AC power source. It can be adjusted to a voltage lower than the AC power supply voltage, and the load voltage value is 2
It is determined by the on / off ratio of the two switches SWa and SWb.

【0004】そして、両双方向スイッチSWa及びSW
bの各半導体スイッチQ1,Q2及びQ3,Q4が図1
1に示すようにオンオフ制御される。すなわち、双方向
スイッチSWaの半導体スイッチQ1及びQ2を同時に
オンオフすると共に、双方向スイッチSWbの半導体ス
イッチQ3及びQ4を同時にオンオフし、双方向スイッ
チSWa及びSWbを交互にオンオフさせ、且つ交流電
源ACの短絡を防止するために双方向スイッチSWa及
びSWbが同時にオフとなる期間Aを設けるようにして
いる。
Both bidirectional switches SWa and SW
The semiconductor switches Q1, Q2 and Q3, Q4 of FIG.
On / off control is performed as shown in FIG. That is, the semiconductor switches Q1 and Q2 of the bidirectional switch SWa are turned on / off at the same time, the semiconductor switches Q3 and Q4 of the bidirectional switch SWb are turned on / off at the same time, the bidirectional switches SWa and SWb are turned on / off alternately, and the AC power supply AC In order to prevent a short circuit, a period A in which the bidirectional switches SWa and SWb are simultaneously turned off is provided.

【0005】また、単相昇圧形チョッパ回路としては、
図12に示すように、図10と同様に2つの双方向スイ
ッチSWa及びSWbを直列に接続し、これらと並列に
コンデンサ13が接続され、このコンデンサ13と並列
に負荷回路11及びリアクトル12の直列回路が接続さ
れ、さらに双方向スイッチSWaと並列に交流電源A及
び昇圧リアクトル14の直列回路が接続された構成を有
するものが知られている。
Further, as a single-phase boost type chopper circuit,
As shown in FIG. 12, as in the case of FIG. 10, two bidirectional switches SWa and SWb are connected in series, a capacitor 13 is connected in parallel with these, and a load circuit 11 and a reactor 12 are connected in series with the capacitor 13. It is known that a circuit is connected and a series circuit of an AC power supply A and a boost reactor 14 is connected in parallel with the bidirectional switch SWa.

【0006】この単相昇圧形チョッパ回路でも、双方向
スイッチSWa及びSWbを交互にオンオフすること
で、負荷回路11とリアクトル12の直列回路に印加さ
れる負荷電圧を交流電源ACの電源電圧より高い電圧に
調整でき、負荷の電圧値は、2つの双方向スイッチSW
a及びSWbのオンオフ比で決定される。これら双方向
スイッチSWa及びSWbの各半導体スイッチQ1,Q
2及びQ3,Q4のオンオフ制御も前述した図11と同
様に行われ、さらにコンデンサ13の短絡を防止するた
め双方向スイッチSWa及びSWbが同時にオフとなる
期間Aを設けている。
Also in this single-phase boost chopper circuit, the load voltage applied to the series circuit of the load circuit 11 and the reactor 12 is higher than the power supply voltage of the AC power supply AC by alternately turning on / off the bidirectional switches SWa and SWb. The voltage value of the load can be adjusted to the voltage and the two bidirectional switches SW
It is determined by the on / off ratio of a and SWb. Semiconductor switches Q1 and Q of these bidirectional switches SWa and SWb
The on / off control of 2 and Q3, Q4 is also performed in the same manner as in FIG. 11 described above, and in order to prevent the short circuit of the capacitor 13, a period A in which the bidirectional switches SWa and SWb are simultaneously turned off is provided.

【0007】また、降圧形チョッパ回路及び昇圧形チョ
ッパ回路は共に、双方向スイッチSWa及びSWbで2
つの半導体スイッチQ1,Q2及びQ3,Q4が同時に
オンオフするため、逆電圧のかかる半導体スイッチのゲ
ートには電圧が印加されないこととなっいる。
Further, both the step-down type chopper circuit and the step-up type chopper circuit are constituted by bidirectional switches SWa and SWb.
Since the two semiconductor switches Q1, Q2 and Q3, Q4 are turned on and off at the same time, no voltage is applied to the gate of the semiconductor switch to which a reverse voltage is applied.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記降
圧形チョッパ回路の場合は、双方向スイッチSWa及び
SWbが同時にオフ状態となると負荷回路11の誘導性
エネルギの経路が断たれ、また、昇圧形チョッパ回路の
場合は双方向スイッチSWa及びSWbが同時にオフ状
態となると昇圧リアクトル14に蓄積されたエネルギの
経路が断たれることになり、降圧形チョッパ回路及び昇
圧形チョッパ回路で共に双方向スイッチSWa又はSW
bにスパイク電圧が発生し、これらが破壊されるおそれ
があるという問題点がある。
However, in the case of the step-down chopper circuit described above, when the bidirectional switches SWa and SWb are turned off at the same time, the path of the inductive energy of the load circuit 11 is cut off, and the step-up chopper circuit. In the case of the circuit, when the bidirectional switches SWa and SWb are turned off at the same time, the path of the energy stored in the boost reactor 14 is cut off, and both of the step-down chopper circuit and the boost chopper circuit have the bidirectional switch SWa or SW
There is a problem that a spike voltage is generated in b and may be destroyed.

【0009】この問題点を解決するために、従来は、双
方向スイッチSWa又はSWbで発生するスパイク電圧
を抑制するために、例えば図13に示すような直列に接
続した2つのダイオードD1,D2及びD3,D4を並
列に接続し、これらと並列にコンデンサ15を接続した
交流スナバ回路を双方向スイッチSWa及びSWbと並
列に接続し、さらに交流スナバ回路のコンデンサ15に
蓄積されたエネルギを処理するために、抵抗をコンデン
サと並列に接続するか、又は半導体スイッチにより構成
されるインバータ回路をコンデンサと並列に接続して電
源に回生するなどしており、装置が大型化すると共に、
製造コストが嵩むという未解決の課題がある。
In order to solve this problem, conventionally, in order to suppress the spike voltage generated in the bidirectional switch SWa or SWb, for example, two diodes D1 and D2 connected in series as shown in FIG. In order to process the energy stored in the capacitor 15 of the AC snubber circuit, the AC snubber circuit in which D3 and D4 are connected in parallel and the capacitor 15 is connected in parallel with them are connected in parallel with the bidirectional switches SWa and SWb. In addition, a resistor is connected in parallel with the capacitor, or an inverter circuit composed of a semiconductor switch is connected in parallel with the capacitor to regenerate the power source, and the device becomes larger,
There is an unsolved problem that the manufacturing cost increases.

【0010】また、M.Takei らによる論文「Proceeding
s of 2001 International Symposium on Power Semicon
ductor Devices & ICs, Osaka 」第413 頁〜416 頁で、
逆耐圧をもつ自己消弧形半導体スイッチの特性として、
スイッチに逆電圧が印加された場合、図14に示すよう
に、ゲートに電圧を印加しないと逆漏れ電流が大きくな
ることが報告されている。このため、従来の制御方式の
場合、逆電圧のかかるスイッチのゲートには電圧を印加
しないことから、逆漏れ電流による損失が増大し、冷却
装置が大型化するという未解決の課題もある。
In addition, a paper "Proceeding" by M. Takei et al.
s of 2001 International Symposium on Power Semicon
ductor Devices & ICs, Osaka '', pp. 413-416,
As the characteristics of the self-extinguishing type semiconductor switch with reverse breakdown voltage,
It has been reported that, when a reverse voltage is applied to the switch, the reverse leakage current increases unless a voltage is applied to the gate, as shown in FIG. Therefore, in the case of the conventional control method, since no voltage is applied to the gate of the switch to which a reverse voltage is applied, there is an unsolved problem that the loss due to the reverse leakage current increases and the cooling device becomes large.

【0011】そこで、本発明は、上記従来例の未解決の
課題に着目してなされたものであり、双方向スイッチで
スパイク電圧の発生を防止することにより、交流スナバ
回路を省略することができると共に、逆漏れ電流による
損失を軽減することができる電力変換装置の制御方法を
提供することを目的としている。
Therefore, the present invention has been made by paying attention to the unsolved problem of the above-mentioned conventional example, and the AC snubber circuit can be omitted by preventing the generation of the spike voltage by the bidirectional switch. At the same time, it is an object of the present invention to provide a control method for a power converter that can reduce the loss due to reverse leakage current.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る電力変換装置の制御方法は、一方の
向きに流れる電流と他方の向きに流れる電流を独立して
オンオフできる双方向スイッチを用いた電力変換装置の
制御方法において、負荷及び電源の一方の電圧極性を検
出し、検出した電圧極性に応じて電流の流れる経路を確
保しつつ前記電源で短絡が生じないように、前記双方向
スイッチをオンオフ制御することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the control method for a power converter according to a first aspect of the present invention is capable of independently turning on / off a current flowing in one direction and a current flowing in the other direction. In the control method of the power converter using the directional switch, to detect the voltage polarity of one of the load and the power supply, to ensure that a short circuit does not occur in the power supply while ensuring a path through which current flows according to the detected voltage polarity, The bidirectional switch is controlled to be turned on and off.

【0013】また、請求項2に係る電力変換装置の制御
方法は、請求項1に係る発明において、前記双方向スイ
ッチのオンオフ制御で、当該双方向スイッチを構成する
半導体スイッチのうち逆電圧がかかる半導体スイッチの
ゲート端子に電圧を印加することを特徴としている。さ
らに、請求項3に係る電力変換装置の制御方法は、一方
の向きに流れる電流と他方の向きに流れる電流を独立し
てオンオフできる第1及び第2の双方向スイッチを電源
と直列に接続し、前記第2の双方向スイッチと並列に負
荷回路を接続した電圧変換装置の制御方法において、前
記電源の極性がある一方の向きである場合に、第1の双
方向スイッチを両方の向きに電流が流れるようにオン
し、第2の双方向スイッチを一方の向きにのみ流れるよ
うにオンする第1の期間と、第1の双方向スイッチを他
方の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第2の双方
向スイッチを一方の向きにのみ電流が流れるようにオン
する第2の期間と、第1の双方向スイッチを他方の向き
にのみ電流が流れるようにオンし、第2の双方向スイッ
チを両方の向きに電流が流れるようにオンする第3の期
間とを設け、前記電源の極性が他方の向きである場合
に、第1の双方向スイッチを両方の向きに電流が流れる
ようにオンし、第2の双方向スイッチを他方の向きのみ
に電流が流れるようにオンする第4の期間と、第1の双
方向スイッチを一方の向きにのみ電流が流れるようにオ
ンし、第2の双方向スイッチを他方の向きにのみ電流が
流れるようにオンする第5の期間と、第1の双方向スイ
ッチを一方の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第
2の双方向スイッチを両方の向きに電流が流れるように
オンする第6の期間とを設けることを特徴としている。
The power converter control method according to a second aspect of the present invention is the method of the first aspect, wherein the bidirectional switch is turned on / off by applying a reverse voltage among the semiconductor switches constituting the bidirectional switch. The feature is that a voltage is applied to the gate terminal of the semiconductor switch. Furthermore, the control method of the power converter according to claim 3 is such that the first and second bidirectional switches capable of independently turning on and off the current flowing in one direction and the current flowing in the other direction are connected in series with the power source. In a method of controlling a voltage conversion device in which a load circuit is connected in parallel with the second bidirectional switch, when the polarity of the power source is one direction, the first bidirectional switch causes the current to flow in both directions. Is turned on so that the second bidirectional switch is turned on only in one direction, and the first bidirectional switch is turned on so that a current flows only in the other direction. The second bidirectional switch is turned on so that current flows only in one direction, and the first bidirectional switch is turned on so that current flows only in the other direction. Switch in both directions And a third period for turning on so that a current flows, and when the polarity of the power source is in the other direction, the first bidirectional switch is turned on so that a current flows in both directions, and A fourth period in which the bidirectional switch is turned on so that current flows only in the other direction, and a first bidirectional switch is turned on so that current flows in only one direction, and the second bidirectional switch is turned on in the other direction. The fifth period of time when the current is turned on so that the current flows only in one direction, and the first bidirectional switch is turned on so that the current flows only in one direction, and the second bidirectional switch is turned on in both directions. And a sixth period for turning on so as to flow.

【0014】さらにまた、請求項4に係る電力変換装置
の制御方法は、一方の向きに流れる電流と他方の向きに
流れる電流を独立してオンオフできる第1及び第2の双
方向スイッチを電源と直列に接続し、前記第1の双方向
スイッチと並列にリアクトル及び電源の直列回路を接続
し、前記該1及び第2の双方向スイッチの直列回路と並
列にコンデンサ及び負荷回路の並列回路を接続した電圧
変換装置の制御方法において、前記コンデンサの極性が
ある一方の向きである場合に、第1の双方向スイッチを
両方の向きに電流が流れるようにオンし、第2の双方向
スイッチを一方の向きにのみ流れるようにオンする第1
の期間と、第1の双方向スイッチを他方の向きにのみ電
流が流れるようにオンし、第2の双方向スイッチを一方
の向きにのみ電流が流れるようにオンする第2の期間
と、第1の双方向スイッチを他方の向きにのみ電流が流
れるようにオンし、第2の双方向スイッチを両方の向き
に電流が流れるようにオンする第3の期間とを設け、前
記コンデンサの極性が他方の向きである場合に、第1の
双方向スイッチを両方の向きに電流が流れるようにオン
し、第2の双方向スイッチを他方の向きのみに電流が流
れるようにオンする第4の期間と、第1の双方向スイッ
チを一方の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第2
の双方向スイッチを他方の向きにのみ電流が流れるよう
にオンする第5の期間と、第1の双方向スイッチを一方
の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第2の双方向
スイッチを両方の向きに電流が流れるようにオンする第
6の期間とを設けることを特徴としている。
Furthermore, a control method for a power converter according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that first and second bidirectional switches capable of independently turning on and off a current flowing in one direction and a current flowing in the other direction are used as power sources. Connect in series, connect a series circuit of a reactor and a power supply in parallel with the first bidirectional switch, and connect a parallel circuit of a capacitor and a load circuit in parallel with the series circuit of the first and second bidirectional switches. In the method of controlling a voltage converter described above, when the polarity of the capacitor is in one direction, the first bidirectional switch is turned on so that current flows in both directions, and the second bidirectional switch is turned on. First to turn on so that it flows only in the direction of
And a second period in which the first bidirectional switch is turned on so that current flows only in the other direction, and the second bidirectional switch is turned on so that current flows only in one direction. And a third period in which the first bidirectional switch is turned on so that current flows only in the other direction, and the second bidirectional switch is turned on so that current flows in both directions. A fourth time period in which the first bidirectional switch is turned on so that current flows in both directions and the second bidirectional switch is turned on so that current flows only in the other direction when in the other direction. Then, the first bidirectional switch is turned on so that the current flows only in one direction, and the second
And the first bidirectional switch is turned on so that the current flows only in one direction, and the second bidirectional switch is turned on. And a sixth period for turning on so that current flows in both directions.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
について説明する。図1は本発明を単相降圧形交流チョ
ッパ回路に適用した場合の第1の実施形態を示す説明図
である。この第1の実施形態においては、単相降圧形交
流チョッパ回路の回路構成は前述した従来例の図10と
同様の構成を有し、図10との対応部分には同一符号を
付しその詳細説明はこれを省略するが、第1及び第2の
双方向スイッチSWa及びSWbの各半導体スイッチQ
1,Q2及びQ3,Q4のオンオフが図2に示すように
制御パルス生成回路20によって制御される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment when the present invention is applied to a single-phase step-down AC chopper circuit. In the first embodiment, the circuit configuration of the single-phase step-down AC chopper circuit has the same configuration as that of the above-described conventional example shown in FIG. 10, and the portions corresponding to those in FIG. Although the description is omitted, each semiconductor switch Q of the first and second bidirectional switches SWa and SWb
ON / OFF of 1, Q2 and Q3, Q4 is controlled by the control pulse generation circuit 20 as shown in FIG.

【0016】この制御パルス生成回路20では、交流電
源ACにおける電源電圧の極性を検出し、検出した極性
に応じて以下のように第1及び第2の双方向スイッチS
Wa及びSWbの各半導体スイッチQ1,Q2及びQ
3,Q4のオンオフを制御する。すわなち、交流電源A
Cの電圧極性が正である場合には、図2(a)に示すよ
うに、例えば第1の双方向スイッチSWaのエミッタを
交流電源AC側に接続した半導体スイッチQ1と第2の
双方向スイッチSWbのエミッタを第1の双方向スイッ
チSWa側に接続した半導体スイッチQ3とを常時オン
状態とし、第1の双方向スイッチSWaのコレクタを交
流電源AC側に接続した半導体スイッチQ2及び第2の
双方向スイッチSWbのコレクタを第1の双方向スイッ
チSWa側に接続した半導体スイッチQ4を共にオフ状
態とした状態から時点t1で第1の双方向スイッチSW
aの半導体スイッチQ2をオン状態に制御し、この状態
を比較的長い第1の期間Aだけ継続してから時点t2で
半導体スイッチQ2をオフ状態に復帰させて、第1の双
方向スイッチSWaの半導体スイッチQ2及び第2の双
方向スイッチSWbの半導体スイッチQ4を共にオフ状
態とし、この状態を比較的短いデッドタイムとなる第2
の期間Bだけ継続してから時点t3で第2の双方向スイ
ッチSWbの半導体スイッチQ4をオン状態に制御し、
この状態を前記期間Aと等しい第3の期間Cだけ継続し
てからオフ状態に復帰させて、第1の双方向スイッチS
Waの半導体スイッチQ2及び第2の双方向スイッチS
Wbの半導体スイッチQ4を共にオフ状態とし、この状
態を期間Bと等しい第2の期間Dだけ継続してから前記
第1の期間Aに戻り、上記期間A〜Dを繰り返す。
The control pulse generating circuit 20 detects the polarity of the power source voltage in the AC power source AC, and depending on the detected polarity, the first and second bidirectional switches S are as follows.
Wa and SWb semiconductor switches Q1, Q2 and Q
3, Q4 on / off is controlled. That is, AC power supply A
When the voltage polarity of C is positive, as shown in FIG. 2A, for example, the semiconductor switch Q1 and the second bidirectional switch in which the emitter of the first bidirectional switch SWa is connected to the AC power supply AC side. The semiconductor switch Q3 having the emitter of SWb connected to the first bidirectional switch SWa side is always on, and the collector of the first bidirectional switch SWa is connected to the AC power supply AC side. The first bidirectional switch SW is turned off at a time point t1 from the state where the semiconductor switch Q4 in which the collector of the directional switch SWb is connected to the first bidirectional switch SWa side is turned off.
The semiconductor switch Q2 of a is controlled to be in the ON state, this state is continued for a relatively long first period A, and then the semiconductor switch Q2 is returned to the OFF state at the time point t2. The semiconductor switch Q2 and the semiconductor switch Q4 of the second bidirectional switch SWb are both turned off, and this state becomes a relatively short dead time.
Then, the semiconductor switch Q4 of the second bidirectional switch SWb is controlled to be in the ON state at time t3 after continuing for the period B of
This state is continued for the third period C which is equal to the period A, and then the state is returned to the off state, and the first bidirectional switch S
Wa semiconductor switch Q2 and second bidirectional switch S
The semiconductor switches Q4 of Wb are both turned off, this state is continued for a second period D equal to the period B, then the process returns to the first period A, and the above periods A to D are repeated.

【0017】ここで、電源電圧の極性が正である場合の
負荷電圧の大きさは、半導体スイッチQ2及びQ4のオ
ンオフ比の大きさで決定される。また、パルス制御回路
21は、交流電源ACの電圧極性が負である場合には、
図2(b)に示すように、第1の双方向スイッチSWa
の半導体スイッチQ2及び第2の双方向スイッチSWb
の半導体スイッチQ4を共に常時オン状態とし、第1の
双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ1及び第2の
双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ3を共にオフ
状態とした状態から時点t11で第1の双方向スイッチ
SWaの半導体スイッチQ1をオン状態に制御し、この
状態を比較的長い第4の期間Eだけ継続してから時点t
12で半導体スイッチQ1をオフ状態に復帰させて、第
1の双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ1及び第
2の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ3を共に
オフ状態とし、この状態を比較的短いデッドタイムとな
る第5の期間Fだけ継続してから時点t13で第2の双
方向スイッチSWbの半導体スイッチQ3をオン状態に
制御し、この状態を前記期間Eと等しい第6の期間Gだ
け継続してからオフ状態に復帰させて、第1の双方向ス
イッチSWaの半導体スイッチQ1及び第2の双方向ス
イッチSWbの半導体スイッチQ3を共にオフ状態と
し、この状態を前記期間Fと等しい第5の期間Hだけ継
続してから前記第5の期間Eに戻り、上記期間E〜Hを
繰り返す。
Here, the magnitude of the load voltage when the polarity of the power supply voltage is positive is determined by the magnitude of the on / off ratio of the semiconductor switches Q2 and Q4. In addition, the pulse control circuit 21, when the voltage polarity of the AC power supply AC is negative,
As shown in FIG. 2B, the first bidirectional switch SWa
Semiconductor switch Q2 and second bidirectional switch SWb
Of the semiconductor switch Q4 of the first bidirectional switch SWa and the semiconductor switch Q1 of the second bidirectional switch SWb of the semiconductor switch Q3 are both turned off at the time t11. The semiconductor switch Q1 of the switch SWa is controlled to be in the ON state, and this state is continued for a relatively long fourth period E, and then the time t
At step 12, the semiconductor switch Q1 is returned to the off state, and the semiconductor switch Q1 of the first bidirectional switch SWa and the semiconductor switch Q3 of the second bidirectional switch SWb are both turned off. Then, at time t13, the semiconductor switch Q3 of the second bidirectional switch SWb is controlled to be in the ON state, and this state is continued for the sixth period G equal to the period E. From the first bidirectional switch SWa to the off state to turn off both the semiconductor switch Q1 of the first bidirectional switch SWa and the semiconductor switch Q3 of the second bidirectional switch SWb, and this state is set to the fifth period H equal to the period F. After continuing for a while, the process returns to the fifth period E and the above periods E to H are repeated.

【0018】ここで、電源電圧の極性が負である場合の
負荷電圧の大きさは、半導体スイッチQ1及びQ3のオ
ンオフ比の大きさで決定される。次に、上記第1の実施
形態の動作を説明する。今、交流電源ACにおける電源
電圧の極性が図3(a)に示すように正であって、制御
パルス生成回路20で図2(a)における第1の期間A
の制御が行われているものとすると、この状態では、第
1の双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ1及びQ
2と第2の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ3
とがオン状態であり、第2の双方向スイッチSWbの半
導体スイッチQ4のみがオフ状態であるので、交流電源
ACから出力される正の電流が第1の双方向スイッチS
Waの半導体スイッチQ2、負荷回路11及びリアクト
ル12で形成される電流経路を通じて交流電源ACに戻
ることになる。
Here, the magnitude of the load voltage when the polarity of the power supply voltage is negative is determined by the magnitude of the on / off ratio of the semiconductor switches Q1 and Q3. Next, the operation of the first embodiment will be described. Now, the polarity of the power supply voltage in the AC power supply AC is positive as shown in FIG. 3A, and the control pulse generation circuit 20 causes the first period A in FIG.
In this state, the semiconductor switches Q1 and Q of the first bidirectional switch SWa are assumed to be controlled.
2 and the semiconductor switch Q3 of the second bidirectional switch SWb
Are in the ON state, and only the semiconductor switch Q4 of the second bidirectional switch SWb is in the OFF state. Therefore, the positive current output from the AC power supply AC is the first bidirectional switch S.
It returns to the AC power supply AC through the current path formed by the semiconductor switch Q2 of Wa, the load circuit 11, and the reactor 12.

【0019】この第1の期間Aから第2の期間Bとなる
と、図3(b)に示すように、第1の双方向スイッチS
Waの半導体スイッチQ2がオフ状態となることによ
り、交流電源ACから負荷回路11への電力の供給が遮
断されるが、このときに、第2の双方向スイッチSWb
の半導体スイッチQ3が常時オン状態に制御されるの
で、負荷回路11の誘導性エネルギが半導体スイッチQ
3を通じて処理されることになり、スパイク電圧の発生
を確実に防止することができる。
From the first period A to the second period B, as shown in FIG. 3 (b), the first bidirectional switch S
By turning off the semiconductor switch Q2 of Wa, the supply of power from the AC power supply AC to the load circuit 11 is cut off. At this time, the second bidirectional switch SWb
Since the semiconductor switch Q3 of the load switch 11 is controlled to be always on, the inductive energy of the load circuit 11 is reduced to the semiconductor switch Q3.
Therefore, the spike voltage can be surely prevented.

【0020】その後、第2の期間Bから第3の期間Cと
なると、図3(c)に示すように、第2の双方向スイッ
チSWbの半導体スイッチQ4がオン状態となるが、第
1の双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ2がオフ
状態を継続しているので、交流電源ACから負荷回路1
1に対する電力の供給は遮断状態を維持し、第2の双方
向スイッチSWbの両半導体スイッチQ3及びQ4がオ
ン状態となるので、図3(b)と同様に第2の双方向ス
イッチSWbを通じて負荷回路11の誘導性エネルギが
処理される。
After that, in the second period B to the third period C, as shown in FIG. 3C, the semiconductor switch Q4 of the second bidirectional switch SWb is turned on, but the first switch is turned on. Since the semiconductor switch Q2 of the bidirectional switch SWa is kept in the off state, the load circuit 1 is switched from the AC power supply AC.
Since the power supply to 1 is maintained in the cut-off state and both semiconductor switches Q3 and Q4 of the second bidirectional switch SWb are turned on, the load is supplied through the second bidirectional switch SWb as in the case of FIG. 3B. The inductive energy of the circuit 11 is processed.

【0021】その後、第3の期間から第4の期間Dとな
ると、第1の双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ
2及び第2の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ
4が共にオフ状態となり、図3(b)と同様に負荷回路
11の誘導性エネルギが第2の双方向スイッチSWbを
通じて処理される。その後、第1の期間Aに戻り、交流
電源ACの極性が正を継続する場合に期間A〜Dを繰り
返す。
Thereafter, when the period changes from the third period to the fourth period D, the semiconductor switch Q of the first bidirectional switch SWa.
The semiconductor switch Q of the second and second bidirectional switches SWb
Both 4 are turned off, and the inductive energy of the load circuit 11 is processed through the second bidirectional switch SWb as in the case of FIG. 3B. After that, the process returns to the first period A and the periods A to D are repeated when the polarity of the AC power supply AC continues to be positive.

【0022】その後、交流電源ACの極性が負に反転す
ると、上記とは逆に図2(b)に示す制御パルスが出力
されると、常時オン状態となる半導体スイッチが第1の
双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ2及び第第2
の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ4に変更さ
れ、第1の双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ1
及び第2の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ3
がオンオフ制御されるので、第5の区間Eでは交流電源
AC、リアクトル12、負荷回路11及び第1の双方向
スイッチSWaの半導体スイッチQ1で形成される電流
経路を通じて電流が流れ、第6の期間F〜第8の期間H
では負荷回路11の誘導性エネルギが第2の双方向スイ
ッチSWbを通じて処理される。
After that, when the polarity of the AC power supply AC is inverted to negative, the semiconductor switch which is always on when the control pulse shown in FIG. 2B is output contrary to the above is the first bidirectional switch. SWa semiconductor switch Q2 and second
Is changed to the semiconductor switch Q4 of the bidirectional switch SWb, and the semiconductor switch Q1 of the first bidirectional switch SWa is changed.
And the semiconductor switch Q3 of the second bidirectional switch SWb
Is controlled to be turned on and off, a current flows through the current path formed by the AC power supply AC, the reactor 12, the load circuit 11, and the semiconductor switch Q1 of the first bidirectional switch SWa in the fifth section E, and the sixth period F to eighth period H
Then, the inductive energy of the load circuit 11 is processed through the second bidirectional switch SWb.

【0023】このように、上記第1の実施形態では、交
流電源ACの電圧極性と負荷回路11の電流極性に関わ
らず、負荷回路11の電流経路を常に確保しつつ、交流
電源ACの短絡が生じないように第1の双方向スイッチ
SWa及び第2の双方向スイッチSWbのオンオフを切
換えることができるので、第1の双方向スイッチSWa
又は第2の双方向スイッチSWbで発生するスパイク電
圧を確実に防止することができると共に、逆電圧のかか
る半導体スイッチのゲートに電圧を印加することが可能
となり、逆漏れ電流による損失を大幅に低減することが
できる。
As described above, in the first embodiment, regardless of the voltage polarity of the AC power supply AC and the current polarity of the load circuit 11, the current path of the load circuit 11 is always secured and the AC power supply AC is short-circuited. Since the first bidirectional switch SWa and the second bidirectional switch SWb can be switched on and off so as not to occur, the first bidirectional switch SWa
Alternatively, the spike voltage generated in the second bidirectional switch SWb can be surely prevented, and the voltage can be applied to the gate of the semiconductor switch to which a reverse voltage is applied, so that the loss due to the reverse leakage current is significantly reduced. can do.

【0024】なお、上記第1の実施形態においては、2
つの半導体スイッチQ1,Q2及びQ3,Q4を並列に
接続して双方向スイッチSWa及びSWbを構成する場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、図4に示すように、2つの半導体スイッチQa及び
Qbを両者のコレクタ同士を接続した直列接続とし、両
半導体スイッチQa及びQbと逆並列にダイオードDa
及びDbを接続して双方向スイッチを構成した場合にも
上記第1の実施形態を適用し得るものである。
In the first embodiment, 2
The case where two semiconductor switches Q1, Q2 and Q3, Q4 are connected in parallel to form the bidirectional switches SWa and SWb has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The switches Qa and Qb are connected in series with their collectors connected to each other, and a diode Da is anti-parallel to both semiconductor switches Qa and Qb.
The first embodiment can also be applied to the case where the bidirectional switch is configured by connecting Db and Db.

【0025】また、上記第1の実施形態においては、本
発明を単相降圧形交流チョッパ回路に適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、図5
に示すように、U、V及びW相を有する三相交流電源A
CのU相及びV相間に第1の双方向スイッチSWa1
第2の双方向スイッチSWb1 を直列に介挿し、同様に
W相及びV相間に第1の双方向スイッチSWa2 及び第
2の双方向スイッチSWb2 を直列に介挿し、第1の双
方向スイッチSWa1 及び第2の双方向スイッチSWb
1 の接続点、第2の双方向スイッチSWb1 及び第2の
双方向スイッチSWb2 の接続点及び第1の双方向スイ
ッチSWa2 及び第2の双方向スイッチSWb2 の接続
点間にY結線した三相負荷11a及びリアクトル12a
の直列回路、三相負荷11b及びリアクトル12bの直
列回路及び三相負荷11c及びリアクトル12cの直列
回路を接続した三相降圧形交流チョッパ回路にも本発明
を適用することができる。
In the first embodiment, the case where the present invention is applied to the single-phase step-down type AC chopper circuit has been described. However, the present invention is not limited to this, and FIG.
As shown in FIG. 3, a three-phase AC power supply A having U, V and W phases
A first bidirectional switch SWa 1 and a second bidirectional switch SWb 1 are inserted in series between the U phase and the V phase of C, and similarly, the first bidirectional switch SWa 2 and the second bidirectional switch SWa 2 are connected between the W phase and the V phase. interposed the bidirectional switch SWb 2 in series, the first bidirectional switch SWa 1 and the second bidirectional switch SWb
A Y connection is made between the connection point of 1, the connection point of the second bidirectional switch SWb 1 and the second bidirectional switch SWb 2 , and the connection point of the first bidirectional switch SWa 2 and the second bidirectional switch SWb 2. Three-phase load 11a and reactor 12a
The present invention can also be applied to a three-phase step-down AC chopper circuit in which a series circuit of, a series circuit of the three-phase load 11b and the reactor 12b, and a series circuit of the three-phase load 11c and the reactor 12c are connected.

【0026】次に、本発明の第2の実施形態を図6〜図
8について説明する。この第2の実施形態は、本発明を
単相昇圧形交流チョッパ回路に適用したものである。す
なわち、第2の実施形態では、図6に示すように、単相
昇圧形交流チョッパ回路の回路構成は前述した従来例の
図12と同様の構成を有し、図12との対応部分には同
一符号を付しその詳細説明はこれを省略するが、第1及
び第2の双方向スイッチSWa及びSWbの各半導体ス
イッチQ1,Q2及びQ3,Q4のオンオフが制御パル
ス生成回路21によって制御される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the present invention is applied to a single-phase boost type AC chopper circuit. That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the circuit configuration of the single-phase step-up AC chopper circuit has the same configuration as that of FIG. 12 of the above-described conventional example, and the portion corresponding to FIG. Although the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted, the control pulse generation circuit 21 controls ON / OFF of the semiconductor switches Q1, Q2 and Q3, Q4 of the first and second bidirectional switches SWa and SWb. .

【0027】この制御パルス生成回路21では、コンデ
ンサ13の端子電圧の極性を検出し、検出した極性に応
じて以下のように第1及び第2の双方向スイッチSWa
及びSWbの各半導体スイッチQ1,Q2及びQ3,Q
4のオンオフを制御する。すわなち、コンデンサ13の
端子電圧極性が正である場合には、図7(a)に示すよ
うに、例えば第1の双方向スイッチSWaのエミッタが
昇圧リアクトル14側に接続された半導体スイッチQ1
と第2の双方向スイッチSWbのエミッタがコンデンサ
13側に接続された半導体スイッチQ4とを常時オン状
態とし、第1の双方向スイッチSWaのコレクタが昇圧
リアクトル14側に接続された半導体スイッチQ2及び
第2の双方向スイッチSWbのコレクタがコンデンサ1
3側に接続された半導体スイッチQ4を共にオフ状態と
した状態から時点t1で第1の双方向スイッチSWaの
半導体スイッチQ2をオン状態に制御し、この状態を比
較的長い第1の期間Aだけ継続してから時点t2で半導
体スイッチQ2をオフ状態に復帰させて、第1の双方向
スイッチSWaの半導体スイッチQ2及び第2の双方向
スイッチSWbの半導体スイッチQ3を共にオフ状態と
し、この状態を比較的短いデッドタイムとなる第2の期
間Bだけ継続してから時点t3で第2の双方向スイッチ
SWbの半導体スイッチQ3をオン状態に制御し、この
状態を前記期間Aと等しい第3の期間Cだけ継続してか
らオフ状態に復帰させて、第1の双方向スイッチSWa
の半導体スイッチQ2及び第2の双方向スイッチSWb
の半導体スイッチQ3を共にオフ状態とし、この状態を
期間Bと等しい第2の期間Dだけ継続してから前記第1
の期間Aに戻り、上記期間A〜Dを繰り返す。
In this control pulse generation circuit 21, the polarity of the terminal voltage of the capacitor 13 is detected, and the first and second bidirectional switches SWa are detected as follows according to the detected polarity.
And SWb semiconductor switches Q1, Q2 and Q3, Q
4 on / off is controlled. That is, when the terminal voltage polarity of the capacitor 13 is positive, as shown in FIG. 7A, for example, the semiconductor switch Q1 in which the emitter of the first bidirectional switch SWa is connected to the boost reactor 14 side.
And the semiconductor switch Q4 whose emitter of the second bidirectional switch SWb is connected to the capacitor 13 side are always on, and the collector of the first bidirectional switch SWa is connected to the boosting reactor 14 side. The collector of the second bidirectional switch SWb is the capacitor 1
At the time t1, the semiconductor switch Q2 of the first bidirectional switch SWa is controlled to be in the ON state from the state in which the semiconductor switches Q4 connected to the third side are both in the OFF state, and this state is maintained for a relatively long first period A only. After continuing, the semiconductor switch Q2 is returned to the off state at time t2, and both the semiconductor switch Q2 of the first bidirectional switch SWa and the semiconductor switch Q3 of the second bidirectional switch SWb are turned off. The semiconductor switch Q3 of the second bidirectional switch SWb is controlled to be in the ON state at the time t3 after continuing for the second period B having a relatively short dead time, and this state is maintained for the third period equal to the period A. After continuing only C, the state is returned to the off state, and the first bidirectional switch SWa
Semiconductor switch Q2 and second bidirectional switch SWb
Both semiconductor switches Q3 are turned off, this state is continued for a second period D equal to the period B, and then the first switch
Returning to the period A, the above periods A to D are repeated.

【0028】ここで、電源電圧の極性が正である場合の
負荷電圧の大きさは、半導体スイッチQ2及びQ3のオ
ンオフ比の大きさで決定される。また、制御パルス生成
回路21は、コンデンサ13の端子電圧極性が負である
場合には、図7(b)に示すように、第1の双方向スイ
ッチSWaの半導体スイッチQ2及び第2の双方向スイ
ッチSWbの半導体スイッチQ3を共に常時オン状態と
し、第1の双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ1
及び第2の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ4
を共にオフ状態とした状態から時点t11で第1の双方
向スイッチSWaの半導体スイッチQ1をオン状態に制
御し、この状態を比較的長い第4の期間Eだけ継続して
から時点t12で半導体スイッチQ1をオフ状態に復帰
させて、第1の双方向スイッチSWaの半導体スイッチ
Q1及び第2の双方向スイッチSWbの半導体スイッチ
Q4を共にオフ状態とし、この状態を比較的短いデッド
タイムとなる第5の期間Fだけ継続してから時点t13
で第2の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ4を
オン状態に制御し、この状態を前記期間Eと等しい第6
の期間Gだけ継続してからオフ状態に復帰させて、第1
の双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ1及び第2
の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ4を共にオ
フ状態とし、この状態を前記期間Fと等しい第5の期間
Hだけ継続してから前記第5の期間Eに戻り、上記期間
E〜Hを繰り返す。
Here, the magnitude of the load voltage when the polarity of the power supply voltage is positive is determined by the magnitude of the on / off ratio of the semiconductor switches Q2 and Q3. In addition, when the terminal voltage polarity of the capacitor 13 is negative, the control pulse generation circuit 21 has the semiconductor switch Q2 of the first bidirectional switch SWa and the second bidirectional switch SWa as shown in FIG. 7B. The semiconductor switch Q3 of the switch SWb is always turned on, and the semiconductor switch Q1 of the first bidirectional switch SWa is turned on.
And the semiconductor switch Q4 of the second bidirectional switch SWb
The semiconductor switch Q1 of the first bidirectional switch SWa is controlled to be in the on state at a time t11 from the state where both are turned off, and this state is continued for a relatively long fourth period E, and then at the time t12. By returning Q1 to the off state, both the semiconductor switch Q1 of the first bidirectional switch SWa and the semiconductor switch Q4 of the second bidirectional switch SWb are turned off, and this state becomes a relatively short dead time. From the time point t13
Then, the semiconductor switch Q4 of the second bidirectional switch SWb is controlled to the ON state, and this state is equal to the period E
For a period G, and then returned to the off state,
Bidirectional switch SWa of semiconductor switch Q1 and second
Both the semiconductor switches Q4 of the bidirectional switch SWb are turned off, this state is continued for the fifth period H which is equal to the period F, and then the period returns to the fifth period E, and the above periods E to H are repeated.

【0029】ここで、電源電圧の極性が負である場合の
負荷電圧の大きさは、半導体スイッチQ1及びQ4のオ
ンオフ比の大きさで決定される。次に、上記第2の実施
形態の動作を説明する。今、図8(a)に示すように、
交流電源ACの電源電圧の極性が正であり、且つコンデ
ンサ13の極性が矢視のように第2の双方向スイッチS
Wa側が正であるものとする。この状態で、期間Aの制
御を行うことにより、第1の双方向スイッチSWaの半
導体スイッチQ2をオン状態とすると、交流電源ACが
昇圧リアクトル14及び第1の双方向スイッチSWaの
半導体スイッチQ2を通じて短絡されることにより、昇
圧リアクトル14にエネルギが蓄積される。このとき、
第2の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ3はオ
フ状態であるので、コンデンサ13の短絡路が形成され
ることなく、コンデンサの充電エネルギが負荷回路11
及びリアクトル12に供給される。
Here, the magnitude of the load voltage when the polarity of the power supply voltage is negative is determined by the magnitude of the on / off ratio of the semiconductor switches Q1 and Q4. Next, the operation of the second embodiment will be described. Now, as shown in FIG.
The polarity of the power supply voltage of the AC power supply AC is positive, and the polarity of the capacitor 13 is the second bidirectional switch S as shown by the arrow.
It is assumed that the Wa side is positive. When the semiconductor switch Q2 of the first bidirectional switch SWa is turned on by controlling the period A in this state, the AC power supply AC passes through the boost reactor 14 and the semiconductor switch Q2 of the first bidirectional switch SWa. Energy is stored in the boost reactor 14 by being short-circuited. At this time,
Since the semiconductor switch Q3 of the second bidirectional switch SWb is in the off state, the short circuit of the capacitor 13 is not formed, and the charging energy of the capacitor is changed to the load circuit 11.
And to the reactor 12.

【0030】この期間Aから期間Bとなると、図8
(b)に示すように、第1の双方向スイッチSWaの半
導体スイッチQ2がオフ状態となることにより、交流電
源ACの短絡路が解消されるので、交流電源ACの電源
電圧と昇圧リアクトル14に蓄積されたエネルギの和が
コンデンサ13に印加される。その後、期間Bから期間
Cとなると、図8(c)に示すように、第2の双方向ス
イッチSWbの半導体スイッチQ3がオン状態に制御さ
れるので、電源電圧と昇圧リアクトル14に蓄積された
エネルギの和がコンデンサ13に印加される状態が継続
される。
From the period A to the period B, FIG.
As shown in (b), since the semiconductor switch Q2 of the first bidirectional switch SWa is turned off, the short-circuit path of the AC power supply AC is eliminated, so that the power supply voltage of the AC power supply AC and the boosting reactor 14 are increased. The sum of the stored energy is applied to the capacitor 13. After that, in the period B to the period C, as shown in FIG. 8C, the semiconductor switch Q3 of the second bidirectional switch SWb is controlled to be in the ON state, so that the power supply voltage and the boosting reactor 14 are accumulated. The state where the sum of energy is applied to the capacitor 13 is continued.

【0031】その後、期間Cから期間Dとなると、第1
の双方向スイッチSWaの半導体スイッチQ2及び第2
の双方向スイッチSWbの半導体スイッチQ3が共にオ
フ状態となるので、図8(b)の状態となり、電源電圧
と昇圧リアクトル14に蓄積されたエネルギの和がコン
デンサ13に印加される状態が継続される。その後、期
間Dから期間Aに戻ることにより、図8(a)に示すよ
うに、昇圧リアクトル14にエネルギが蓄積される状態
となり、以後上記動作を繰り返す。
After that, when the period C is changed to the period D, the first
Bidirectional switch SWa of semiconductor switch Q2 and second
Since the semiconductor switch Q3 of the bidirectional switch SWb is turned off, the state shown in FIG. 8B is established, and the state in which the sum of the power supply voltage and the energy stored in the boosting reactor 14 is applied to the capacitor 13 is continued. It After that, by returning from the period D to the period A, as shown in FIG. 8A, the energy is accumulated in the boosting reactor 14, and the above operation is repeated thereafter.

【0032】一方、交流電源ACの電源電圧の極性が負
に反転すると、コンデンサ13の極性が図5とは逆にな
ると共に、期間Eで第1の双方向スイッチSWaの半導
体スイッチQ1がオン状態となることにより、この半導
体スイッチQ1及び昇圧リアクトル14による図8
(a)と逆の交流電源ACの短絡路が形成されることに
より、昇圧リアクトル14にエネルギが蓄積され、その
後期間Fで半導体スイッチQ1がオフ状態となることに
より、図8(b)とは逆の電流経路が形成され、次いで
期間Gで第2の双方向スイッチSWbの半導体スイッチ
Q4がオン状態となっても図8(c)とは逆の電流経路
が維持され、その後期間Hで半導体スイッチQ4がオフ
状態に復帰すると図8(b)とは逆の電流経路が維持さ
れる。
On the other hand, when the polarity of the power source voltage of the AC power source AC is inverted to the negative polarity, the polarity of the capacitor 13 becomes opposite to that shown in FIG. 5, and the semiconductor switch Q1 of the first bidirectional switch SWa is turned on in the period E. As a result, the semiconductor switch Q1 and the boosting reactor 14 shown in FIG.
By forming a short circuit of the AC power supply AC opposite to that in (a), energy is accumulated in the boosting reactor 14, and the semiconductor switch Q1 is turned off in the period F thereafter. Even if the reverse current path is formed and then the semiconductor switch Q4 of the second bidirectional switch SWb is turned on in the period G, the current path opposite to that in FIG. When the switch Q4 returns to the off state, the current path opposite to that in FIG. 8B is maintained.

【0033】したがって、第2の実施形態でも、交流電
源AC電流極性とコンデンサ13の電圧極性とに関わら
ず、電源電流経路を常に確保しつつ、コンデンサ13の
短絡が生じないように双方向スイッチSWa及びSWb
のオンオフを切換えることができ、昇圧リアクトル14
に蓄積されたエネルギの経路が断たれることがなく、双
方向スイッチSWa又はSWbにスパイク電圧が発生す
ることを確実に防止することができ、しかも逆電圧のか
かる半導体スイッチのゲートに電圧を印加することが可
能となり、逆漏れ電流による損失を大幅に軽減すること
ができる。
Therefore, in the second embodiment as well, the bidirectional switch SWa is provided so as to prevent the short circuit of the capacitor 13 while always ensuring the power supply current path regardless of the AC power supply AC current polarity and the voltage polarity of the capacitor 13. And SWb
Can be switched on and off, and the boost reactor 14
The path of the energy stored in the switch is not interrupted, it is possible to reliably prevent the spike voltage from being generated in the bidirectional switch SWa or SWb, and the voltage is applied to the gate of the semiconductor switch to which a reverse voltage is applied. Therefore, it is possible to significantly reduce the loss due to the reverse leakage current.

【0034】なお、上記第2の実施形態でも、前述した
第1の実施形態と同様に、双方向スイッチSWa及びS
Wbを図4に示す構成に置換することができる。また、
上記第2の実施形態においては単相昇圧形交流チョッパ
回路に本発明を適用した場合について説明したが、これ
に限定されるものではなく、図9に示すように、三相交
流電源ACのU相、V相及びW相に夫々昇圧リアクトル
14a、14b及び14cを接続すると共に、U相及び
V相間にコンデンサ13aを、V相及びW相間にコンデ
ンサ13bを、W相及びU相間にコンデンサ13cを夫
々接続し、昇圧リアクトル14a及び14b間に第1の
双方向スイッチSWa1 を接続し、昇圧リアクトル14
a及びコンデンサ13a間に第2の双方向スイッチSW
1 を介挿し、昇圧リアクトル14b及び14c間に第
1の双方向スイッチSWa2 を接続し、昇圧リアクトル
14c及びコンデンサ13b間に第2の双方向スイッチ
SWb2 を介挿し、各コンデンサ13a、13b及び1
3cの接続点間にY結線した三相負荷11a及びリアク
トル12aの直列回路、三相負荷11b及びリアクトル
12bの直列回路及び三相負荷11c及びリアクトル1
2cの直列回路を接続した三相昇圧形交流チョッパ回路
にも本発明を適用することができる。
In the second embodiment, the bidirectional switches SWa and Sa are also used as in the first embodiment.
Wb can be replaced with the configuration shown in FIG. Also,
In the second embodiment, the case where the present invention is applied to the single-phase step-up AC chopper circuit has been described, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Phase-up reactors 14a, 14b and 14c are connected to the V-phase, the V-phase and the W-phase, respectively, a capacitor 13a is connected between the U-phase and the V-phase, a capacitor 13b is connected between the V-phase and the W-phase, and a capacitor 13c is connected between the W-phase and the U-phase. The first bidirectional switch SWa 1 is connected between the boost reactors 14a and 14b.
second bidirectional switch SW between the capacitor a and the capacitor 13a
b 1 is inserted, the first bidirectional switch SWa 2 is connected between the boost reactors 14b and 14c, and the second bidirectional switch SWb 2 is inserted between the boost reactor 14c and the capacitor 13b. And 1
A series circuit of a three-phase load 11a and a reactor 12a, a series circuit of a three-phase load 11b and a reactor 12b, and a three-phase load 11c and a reactor 1 which are Y-connected between connection points of 3c.
The present invention can be applied to a three-phase boost type AC chopper circuit in which a 2c series circuit is connected.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜4の発
明によれば、電力変換装置を構成する双方向スイッチ
を、電流の流路を確保しつつ、電源又はコンデンサの短
絡がしょうじないように制御することが可能となり、従
来必要不可欠であった交流スナバ回路を省略することが
できるので、電力変換装置を小型化することができると
共に、製造コストを低減することができるという効果が
得られる。
As described above, according to the inventions of claims 1 to 4, the bidirectional switch constituting the power conversion device ensures the flow path of the current and does not short the power supply or the capacitor. Since the AC snubber circuit, which was conventionally indispensable, can be omitted, the power converter can be downsized and the manufacturing cost can be reduced. To be

【0036】また、逆電圧のかかる半導体スイッチのゲ
ートに電圧を印加することができるので、逆漏れ電流を
低減して損失を低減することができるから冷却装置の小
型化が可能となるという効果も得られる。
Further, since a voltage can be applied to the gate of the semiconductor switch to which a reverse voltage is applied, reverse leakage current can be reduced and loss can be reduced, so that the cooling device can be downsized. can get.

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

【図1】本発明を単相降圧形交流チョッパ回路に適用し
た場合の第1の実施形態を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment when the present invention is applied to a single-phase step-down AC chopper circuit.

【図2】第1の実施形態における双方向スイッチの各半
導体スイッチに供給するパルス信号を示す波形図であ
る。
FIG. 2 is a waveform diagram showing a pulse signal supplied to each semiconductor switch of the bidirectional switch according to the first embodiment.

【図3】第1の実施形態の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.

【図4】双方向スイッチの他の構成を示す回路図であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another configuration of the bidirectional switch.

【図5】第1の実施形態を適用し得る3相降圧形交流チ
ョッパ回路を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a three-phase step-down AC chopper circuit to which the first embodiment can be applied.

【図6】本発明を単相昇圧形交流チョッパ回路に適用し
た場合の第2の実施形態を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a second embodiment when the present invention is applied to a single-phase boost type AC chopper circuit.

【図7】第2の実施形態における双方向スイッチの各半
導体スイッチに供給するパルス信号を示す波形図であ
る。
FIG. 7 is a waveform diagram showing a pulse signal supplied to each semiconductor switch of the bidirectional switch according to the second embodiment.

【図8】第2の実施形態の動作説明図である。FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the second embodiment.

【図9】第2の実施形態を適用し得る3相昇圧形交流チ
ョッパ回路を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a three-phase boost AC chopper circuit to which the second embodiment can be applied.

【図10】従来の単相降圧形交流チョッパ回路を示す回
路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional single-phase step-down AC chopper circuit.

【図11】従来の単相降圧形交流チョッパ回路の双方向
スイッチに供給するパルス信号を示す波形図である。
FIG. 11 is a waveform diagram showing a pulse signal supplied to a bidirectional switch of a conventional single-phase step-down AC chopper circuit.

【図12】従来の単相昇圧形交流チョッパ回路を示す回
路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a conventional single-phase step-up AC chopper circuit.

【図13】交流スナバ回路を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing an AC snubber circuit.

【図14】逆電圧漏れ電流特性を示す特性線図である。FIG. 14 is a characteristic diagram showing a reverse voltage leakage current characteristic.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

AC 交流電源 SWa 第1の双方向スイッチ SWb 第2の双方向スイッチ Q1〜Q4 半導体スイッチ 11 負荷回路 12 リアクトル 13,13a〜13c コンデンサ 14,14a〜14c 昇圧用リアクトル 21 パルス信号制御回路 AC AC power supply SWa First bidirectional switch SWb Second bidirectional switch Q1 to Q4 semiconductor switches 11 load circuit 12 reactor 13, 13a to 13c capacitors 14,14a-14c Boosting reactor 21 Pulse signal control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H750 BA05 CC06 DD26 DD27 FF05 FF06 GG02 5J055 AX22 AX54 AX63 BX16 CX08 CX14 DX04 DX74 DX83 EX06 EY07 EY17 FX10 FX12 GX01 GX04 GX06    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 5H750 BA05 CC06 DD26 DD27 FF05                       FF06 GG02                 5J055 AX22 AX54 AX63 BX16 CX08                       CX14 DX04 DX74 DX83 EX06                       EY07 EY17 FX10 FX12 GX01                       GX04 GX06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方の向きに流れる電流と他方の向きに
流れる電流を独立してオンオフできる双方向スイッチを
用いた電力変換装置の制御方法において、 負荷及び電源の一方の電圧極性を検出し、検出した電圧
極性に応じて電流の流れる経路を確保しつつ前記電源で
短絡が生じないように、前記双方向スイッチをオンオフ
制御することを特徴とする電力変換装置の制御方法。
1. A method of controlling a power conversion device using a bidirectional switch capable of independently turning on and off a current flowing in one direction and a current flowing in the other direction, detecting one of a voltage polarity of a load and a power supply, A method of controlling a power conversion device, comprising performing on / off control of the bidirectional switch so that a short circuit does not occur in the power source while ensuring a path through which a current flows according to the detected voltage polarity.
【請求項2】 前記双方向スイッチのオンオフ制御で、
当該双方向スイッチを構成する半導体スイッチのうち逆
電圧がかかる半導体スイッチのゲート端子に電圧を印加
することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置の制
御方法。
2. On / off control of the bidirectional switch,
The method of controlling a power conversion device according to claim 1, wherein a voltage is applied to a gate terminal of a semiconductor switch to which a reverse voltage is applied among the semiconductor switches forming the bidirectional switch.
【請求項3】 一方の向きに流れる電流と他方の向きに
流れる電流を独立してオンオフできる第1及び第2の双
方向スイッチを電源と直列に接続し、前記第2の双方向
スイッチと並列に負荷回路を接続した電圧変換装置の制
御方法において、 前記電源の極性がある一方の向きである場合に、第1の
双方向スイッチを両方の向きに電流が流れるようにオン
し、第2の双方向スイッチを一方の向きにのみ流れるよ
うにオンする第1の期間と、第1の双方向スイッチを他
方の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第2の双方
向スイッチを一方の向きにのみ電流が流れるようにオン
する第2の期間と、第1の双方向スイッチを他方の向き
にのみ電流が流れるようにオンし、第2の双方向スイッ
チを両方の向きに電流が流れるようにオンする第3の期
間とを設け、 前記電源の極性が他方の向きである場合に、第1の双方
向スイッチを両方の向きに電流が流れるようにオンし、
第2の双方向スイッチを他方の向きのみに電流が流れる
ようにオンする第4の期間と、第1の双方向スイッチを
一方の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第2の双
方向スイッチを他方の向きにのみ電流が流れるようにオ
ンする第5の期間と、第1の双方向スイッチを一方の向
きにのみ電流が流れるようにオンし、第2の双方向スイ
ッチを両方の向きに電流が流れるようにオンする第6の
期間とを設けることを特徴とする電力変換装置の制御方
法。
3. A first and a second bidirectional switch capable of independently turning on and off a current flowing in one direction and a current flowing in the other direction are connected in series to a power source, and are parallel to the second bidirectional switch. In a method of controlling a voltage converter in which a load circuit is connected to the first power switch, the first bidirectional switch is turned on so that current flows in both directions when the power supply has one polarity, and A first period in which the bidirectional switch is turned on so as to flow only in one direction, and a first bidirectional switch is turned on so that current flows only in the other direction, and the second bidirectional switch is turned in one direction. The second period in which the current is turned on so that only the current flows, and the first bidirectional switch is turned on so that the current flows only in the other direction, and the second bidirectional switch is turned on so that the current flows in both directions. Third period to turn on Preparative provided, when the polarity of the power supply is the other direction, turns on so that current flows through the first bidirectional switch in both directions,
A fourth period in which the second bidirectional switch is turned on so that current flows only in the other direction, and a first bidirectional switch is turned on so that current flows in only one direction, and the second bidirectional switch is turned on. A fifth period in which the switch is turned on so that current flows only in the other direction, and a first bidirectional switch is turned on so that current flows only in one direction and the second bidirectional switch is turned in both directions. And a sixth period during which the power is turned on so that a current flows through the power converter.
【請求項4】 一方の向きに流れる電流と他方の向きに
流れる電流を独立してオンオフできる第1及び第2の双
方向スイッチを電源と直列に接続し、前記第1の双方向
スイッチと並列にリアクトル及び電源の直列回路を接続
し、前記該1及び第2の双方向スイッチの直列回路と並
列にコンデンサ及び負荷回路の並列回路を接続した電圧
変換装置の制御方法において、 前記コンデンサの極性がある一方の向きである場合に、
第1の双方向スイッチを両方の向きに電流が流れるよう
にオンし、第2の双方向スイッチを一方の向きにのみ流
れるようにオンする第1の期間と、第1の双方向スイッ
チを他方の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第2
の双方向スイッチを一方の向きにのみ電流が流れるよう
にオンする第2の期間と、第1の双方向スイッチを他方
の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第2の双方向
スイッチを両方の向きに電流が流れるようにオンする第
3の期間とを設け、 前記コンデンサの極性が他方の向きである場合に、第1
の双方向スイッチを両方の向きに電流が流れるようにオ
ンし、第2の双方向スイッチを他方の向きのみに電流が
流れるようにオンする第4の期間と、第1の双方向スイ
ッチを一方の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第
2の双方向スイッチを他方の向きにのみ電流が流れるよ
うにオンする第5の期間と、第1の双方向スイッチを一
方の向きにのみ電流が流れるようにオンし、第2の双方
向スイッチを両方の向きに電流が流れるようにオンする
第6の期間とを設けることを特徴とする電力変換装置の
制御方法。
4. A first and a second bidirectional switch capable of independently turning on and off a current flowing in one direction and a current flowing in the other direction are connected in series to a power source, and are connected in parallel with the first bidirectional switch. In the control method of the voltage converter, in which a series circuit of a reactor and a power supply is connected to a parallel circuit of a capacitor and a load circuit in parallel with the series circuit of the first and second bidirectional switches, the polarity of the capacitor is If there is one direction,
A first period in which the first bidirectional switch is turned on so that current flows in both directions, and the second bidirectional switch is turned on so that current flows only in one direction; Turn on so that current flows only in the direction of
And the first bidirectional switch is turned on so that a current flows only in one direction, and the second bidirectional switch is turned on so that a current flows only in one direction. And a third period in which the capacitor is turned on so that current flows in both directions, and when the polarity of the capacitor is the other direction, the first
The second bidirectional switch is turned on so that current flows in both directions, and the second bidirectional switch is turned on so that current flows only in the other direction. And a second bidirectional switch is turned on so that current flows only in the other direction, and a first bidirectional switch is turned on only in one direction. And a sixth period in which the second bidirectional switch is turned on so that current flows in both directions.
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